纳米材料应用

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1、纳米材料及其应用学院：专业：学号：日期:2014.1.1目录1•纳米材料的定义第2页2.纳米材料的分类第2页3.纳米材料的颗粒特征第2页4.纳米材料的结构第2页5.纳米微粒制备方法第3页5.1低压气体中蒸发法5.2溅射法5.3微乳液法（反相胶束法）5.4溶胶一凝胶法（胶体化学法）5.5溶胶一凝胶转化6.纳米材料的基本特性第4页6.1力学性质6.2热学性质6.3电学性质7.纳米材料的主要应用第5页7.1生物医学中的纳米技术应用7.2纳米生物计算机开发7.3新的国防科技革命7.4其他领域5.纳米材料的发展未来第6页6.结

2、语第6页【摘要】纳米包装材料是今年来比较热的研究方向，是一种新兴的包装材料•文章简要地概述了纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际小的应用，并展望了纳米材料的应用前景。【关键词】纳米材料；制备方法；结构；性能；应用；前景【引言】在20世纪80年代末期，科学家研究发现，用特殊的方法把颗粒加工到纳米级大小，其包含的分子数大为减少，用它做成纳米材料，具有奇特的物理和化学性质，和一般的宏观材料迥然不同。纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。如今纳米材料已经开始在被更多的人重视，相信在不久的未來，我们会

3、接触到更多的纳米材料。1.纳米材料的定义粒径为lnm-100nm的纳米粉，直径为lnm-100nm的纳米线，厚度为lnm-lOOnm的纳米簿膜，并且出现纳米效应的材料称为纳米材料。2.纳米材料的分类A、按维数或结构来分，纳米材料的基本单元可以分为四类：零维纳米材料；一维纳米材料；二维纳米材料；三维纳米材料。B、按材料物性划分，纳米材料可分为：纳米半导体；纳米磁性材料；纳米非线性光学材料；纳米铁电体；纳米热电材料；纳米光电材料；纳米超导材料。C、按应用划分，纳米材料又可分为：纳米电子材料；纳米光电子材料；纳米生物医药材

4、料；纳米敏感材料；纳米储能材料。D、按化学组分划分，纳米材料可划分为：纳米金属；纳米晶体；纳米陶瓷；纳米玻璃；纳米高分子；纳米复合材料。3.纳米材料的颗粒特征由于颗粒极度细化，晶界所占体积分数增加，使得材料的某些性能发生截然不同的变化。例如，以前给人极脆印象的陶瓷，纳米化后居然可以用來加工制造发动机零件；尽管各种块状金属有不同颜色，但当其细化到纳米级的颗粒时,所有金屈都呈现出黑色。纳米材料的另-•特点是熔点极低，金的熔点通常是1000多摄氏度，而晶粒尺度为3nni的金微粒，其熔点仅为普通金的一半。如将纳米陶瓷退火使晶

5、粒长大到微米量级，乂将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利用纳米陶瓷的范性对陶瓷进行挤压与轧制加工，随后进行热处理，使其转变为通常陶瓷，或进行表面热处理，使材料内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。4.纳米材料的结构在纳米材料的结构中，存在着两种结构组元，即晶体组元和界面组元。晶体组元由所冇品粒屮的原子组成，这些原子都严格地位于品格位路；界而组元由处于各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。纳米材料两种结构组元的存在，特别是界面组元的存在，使其特性既不同于原了，乂不同于结晶体，其物

6、理化学性质与块体材料相比有明显井异。可以说它是一种不同于木体材料的新材料。构成纳米块体材料、薄膜材料、多层膜的基木结构单元主耍有：原子团簇、纳米微粒、人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆。其小：原了团簇是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。它是几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等Tlnm）,如Fen,CunSm,CnHm（n和m为正数）和碳簇（C60,C70等）等。原子I才I簇不同于具有特定大小和形状的分子，也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。它们的形状多种多样，有几个到几百

7、个原子或尺度小于lnm的粒子称为“簇”，它是介于单个原子和固态之间的原子集合体。纳米微粒一般在ClOOnm之间。当粒子尺寸进入纳米量级吋，其木身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有着广阔的使用前景。1.纳米微粒制备方法纳米材料的合成和制备一一直是纳米科技的一个重耍的课题。新材料制备工艺的研究与探索对控制纳米材料的微观结构和性能有着重要的影响。选择适当的工艺对材料的运用方向起到至关重要的作用，目前主要的方法冇低压气体中蒸发

8、法、溅射法、微乳液法、溶胶一凝胶法、化学气相沉积法等。5.1低压气体中蒸发法此种制备方法是在低压的氢、氮等惰性气休屮通过电阻加热法、等离子喷射法、高频感应法、电了束法、激光法等办法加热金属，使其蒸发后形成超微粒仃^lOOOnm）或纳米微粒。当然不同的加热方法制备出的超微粒的量、种类、粒径分布及大小等都存在一些差别。5.2溅射法溅射法是物理气相沉