纳米材料复习资料.doc

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1、1.纳米科学与技术(Nano・ST)是研究由尺寸在0・l~100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。2.纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。3.荷花为什么出污泥而不染？许多植物表而，如荷叶面具有超疏水(superhydrophobicity)及自洁(self-cleaning)的特性。荷叶表面疏

2、水、始终永遠保持一尘不染。为什么会有这种“荷叶效应”？0原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和微米级的超微结构。德国生物学家Barthlott和Neinhuis通过观察植物叶表而的微观结构，认为由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共同引起的认为在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起超疏水表面的根木原因荷叶叶片上的多种纳米和微米級的超微结构：在超高解析度电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一個挨一個隆起的“小山包”在山包上面長滿絨毛在“山包”頂則又長出一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。荷叶叶片上的多种纳米

3、和微米级的超微结构：因此，在“乳突^间的凹陷部份充滿著空氣，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“乳突”的凸頂形成几个点接触。雨点在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滚动中吸附灰尘，並滾出叶面，这就是“荷叶效应,，能自洁叶面的奧妙所在。蜡质结晶+细微结构T荷叶效应再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接觸角变大，因此加強了疏水性，同時也降低污染顆粒对叶面的附着力。1.荷叶效应的应用：包括防水底片、防水噴霧劑；外衣、鞋子、車子的外殼、反光鏡、安

4、全帽鏡片、廚具、瓦斯爐等容易髒污的器具表面，甚至飛機的表而2.纳米材料的分类：按维数分类根据维数，纳米材料可分为零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料、三维纳米块体材料和纳米孔材料。(1)零维纳米材料：空间三维尺度都在纳米尺度(l-100nm)范围内，即纳米颗粒。女口Cd。富勒烯，纳米微粒，原子团簇(2)—维纳米材料：…-纳米棒、纳米带和纳米线一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度，长度比上述两维方面Wfgl换诙垂豹■謹喊働圜砸诞沱觀倔如：纳米棒、纳米管、纳米线、纳米带同轴纳米电缆(3)・二维纳米材料:空间三维尺度中有一维在纳米尺度(1〜100mn)范围内，包括纳

5、米薄膜、纳米涂层和超晶格等。如；纳米多孔薄膜，生物双分子膜,超晶格。100nm)范围的块状材料。(5)纳米孔材料(孔径为纳米级)•MCM・41;SBA・16;•Nanoporoussilicon;•Activatedcarbons6・纳米材料与传统材料的主要差别:第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。尺寸化学上表现出奇异现象。•比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。性能•L§2・2纳米微粒的物理特性•纳米微粒具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，•小尺寸效应」效应及宏观量壬隧道效应等导

6、致纳米微粒的热、磁、光敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子，这就使得它具有广阔应用前景。nrj•8•碳纳米管.•由里层或多层査墨片绕中心按_定角度卷曲而成的无缝，空纳米管・(I)碳纳米管奇特的力学性质：它的强度比钢高100倍，但是重量只有钢的六分之一；限制现出典型的量子限域效应L面电壬在轴向的运动丕受任何制，因此可以认为碳纳米管是一量子导线。•(3)纳米碳管储氢气，成为许多个“纳米钢瓶，，。•研究表明，约氢竺能够在常温常压下从碳纳米管由释放出来。•据预测，到2010年，就可以生产出氢气汽车，只需携带1・5升左右的储氢纳米碳管，即可行驶500km•应用：①太空升降机由

7、于碳纳米管的强度高、重量轻，如果把它做成缆绳，即使缆绳的长度是从同步轨道卫星下垂到地面的距离，它也完全可以经得住自身的重量。到那个时候，人类到太空旅行将是一件轻而易举的事情。•②納米碳管的應用-微型馬達•組成超微細馬達•世界將出現0.000001米以下的機器甚至是機械人•③纳米壁挂电视利用碳纳米管制作显示屏，使壁挂电视成为可能。使用具有高度定向性的单壁碳纳米管作为电子发送材料，不但可以使屏幕成像更清晰，而且可以缩短电子到屏幕之间的距离，从而制成更薄的电视机。•④纳米碳管储氢•研究表明，约2/3的氢气能够在常温常压下从碳纳米管中释放出来。•据预测，到2010年，就