纳米技术材料论文

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1、化学与社会学院：生物技术与食品科学学院专业年级：2010级生物技术1002班学生姓名：刘成明学号：20103665纳米材料与应用摘要：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基木效应，讲解了纳米材料的特姝性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料；环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等；较具体的讲述了纳米牛物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳来复合材料。纳米是一个长度单位，lmn=10-9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度

2、一般是指l~100nim当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其屮纳米非金属材料乂可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料（如纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维纳米材料（如纳米膜、纳米盘和超晶格等）、纳米结构材料即纳米空间材料（

3、如介孔材料）。按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。按功能，纳米材料可分为纳米牛物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米解能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等）。当纳米材料的结构进入纳米尺度调至范围吋，会表现出小尺寸效应、表而与界而效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米效应。表面效应是指纳米粒子表ifij原子数与总原子Z比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。随着粒径的减

4、小，纳米粒子的表面原子数、比表面积、表面能及表而结合能都迅速增大。表面原子处于裸露状态，周围缺少相邻的原子，有许多剩余键力，易与其他原子结合而稳定具有鮫高的化学活性。纳米材料中界血原子所占的体积分数很大，它对材料性能的影响非常显苦。低温超塑性是纳米材料的一个重要特性，普通陶瓷只有在iooo°c以上，在小于一定的应变速率时才能表现出塑性，而许多纳米陶瓷在室温下就会发生塑性变形。这种纳米陶瓷增韧效应主要归因于人量界面的存在。而它的塑性变形主要是通过晶粒之间相对滑移而实现的。而小尺寸效应纳米粒子的熔点可远低于

5、块状本体，此特性为粉末冶金工业提供了新工艺，利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质，可通过改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移,构造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。对于量子尺寸而言，对于晶粒状态难以发光的间接带隙半导体，当其粒径减少到纳米量级时，会表现出明显的可见光发光现彖，且随着粒径的进一步减少，发光强度逐渐增强,这是因为颗粒尺寸为纳米暈级时，传统固体理论中量子跃迁选择定则的作用将大大减弱并逐渐消火，并且由于能级的分裂导致发光光谱逐渐蓝移。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。

6、用量子相干磁强计研究低温条件下纳米颗粒磁化率对频率的依赖性，证实了在低温确实存在磁的宏观量了隧道效应。这一效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子器件进一步微型化的极限，先顶了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。当材料的结构具有纳米尺寸调制特征时，将呈现许多特异的性能。陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而右纳米超微颗粒压制成的纳米材料却具有良好的韧性，这是因为纳米材料具有很大的界而和比衣面枳，界面的原子在外力变形的条件下具有很高的扩散速率，因而用纳米粉末进行烧结，致密化速度快，可降低烧结温度，并H表现出甚住的韧

7、性和一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性能。纳米材料的磁性性能拥有许多功效，利川磁性纳米颗粒具有高娇顽力的性能，人量应川于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。在低温或超低温下，纳米粒子几乎没有热阻，纳米银微粒的轻烧结体是良好的低温导热材料，超微细氮化铝的导热率即使在常温下也比大块氮化铝的导热率高4〜5倍。悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约1.5倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频

8、带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象,从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。纳米颗粒在电学性能方血也出现了许多独特性°例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸顿等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利川纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很人，