纳米材料及基本性质.pdf

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1、纳米材料1•纳米科技是高度交叉的综合性学科，包括物理、化学、生物学、材料科学和电子学。它不仅包含以观测、分析和研究为主线的基础学科，同时还有以纳米工程与加工为主线的技术科学，所以纳米科学与技术也是一个融科学前沿和高技术于一体的完整体系。•纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学。•http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39356&do=blog&id=485963微纳米艺术之微纳米地图（配图.科普）纳米材料发展的三个阶段第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索制备纳

2、米颗粒粉体、块体、薄膜新方法，研究表征手段，探索纳米材料的特殊性能。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。C纳米管和C60球第二阶段（1994年前）内容提要人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，纳米材料及其分类第三阶段（从1994年到现在）纳米结构单元纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构纳米材料的基本特性的材料体系越来越受到人们的关注（通向纳纳米微粒的物理性质米器件研究）。纳米材料的制备方法第四阶段（未来）纳米器件与纳米计算机等装置的研究，纳米工业革命…...。2物理学家理查德.范曼Rich

3、ardFeynman什么是纳米材料？1959年《在底部还有很大空间ThereisPlentyofRoomattheBottom.》•纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的材料。一个原子一个原子地制造物品•纳米材料：把组成相或晶粒结构控制在100nm以下尺•EricDrexler寸的材料称为纳米材料。–OnetimestudentofFeynman•纳米材料的特点：–1986book1原子畴（晶粒或相）尺寸小于100nm；•“EnginesofCreation”2很大比例的原子处于晶界环境；3各畴之间

4、存在相互作用。纳米材料的分类纳米结构单元按维数，纳米材料的基本单元可以分为:1零维：在空间三维尺度上均在纳米尺度，如构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构的纳米尺度颗粒，原子团簇；基本单元有下述几种：2一维：在空间有两维处于纳米尺度，如纳米1团簇(cluster)丝，纳米棒，纳米管等；3二维：在三维空间中有一维在纳米尺度，如原子团簇是一类新发现的化学物种，是在20世超薄膜，多层膜，超晶格等。纪80年代才出现的，原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于1nm），如Fen，由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成CunSm，CnHm和碳簇（C60,C70和富勒烯等）等。分。

5、因此，纳米材料出现了许多不同于通常的大块绝大多数原子团簇的结构不清楚，但已知有线宏观材料的特殊性质。状、层状、管状、洋葱状、骨架状、球状等等．Cu分形状多孔状层状基本纳米结构单元基本纳米结构单元Au-足球状轨道状3基本纳米结构单元原子团簇的性能原子团簇不同于有特定大小和形状的分子、分子间以弱的结合力结合的松散分子团簇和周期性很强的晶体。原子团簇的形状可以是多种多样的，它们尚未形成规整的晶体，除惰性气体外，它们都是以化学键紧密结合的聚集体。极大的比表面积使它具有异常高的化学活性和催化活性、光的量子尺寸效应和非线性效应、电导的几何尺寸效应、C60掺杂或掺包原子的导洋葱状电性和超导性、碳管和碳

6、葱的导电性等。C60及其他富勒烯2纳米微粒•C60的发现——1985年美国Smalley教授和英国kroto等在Rice大学的实验室，采用激光轰击石墨靶，并用苯来收集碳团簇，用质谱仪分析发现高丰度纳米微粒一般在1～100nm之间，有人称它的C60。为超微粒子（ultra-fineparticle）。C60由32个面构成，其日本名古屋大学上田良二给纳米微粒下了一中20个六边形，12个五边形，C60的直径为0.7nm。个定义：用电子显微镜（TIM）能看到的微粒称为纳米微粒。构成碳团簇的原子数为20、24、28、32、36、50、60和70具有高的稳定性，其中又以C60最稳。纳米管早在1970

7、年法国奥林大学（UniversityofOrleans）Endo首次用气相生长技术制成了直径为7nm的碳纤维，遗憾的是，他没有对这些碳纤维的结构进行细致地评估和表征。1991年，美国海军实验室一个研究组提交一篇理论性文章，预计了一种碳纳米管的电子结构，但当时认为近期内不可能合成碳纳米管。标称粒径60nm二氧化硅同年1月,日本NEC公司饭岛(Ijima)等发现纳米Co纳米粒子——彩色透镜粒度标准物质的电镜照片碳管，立刻引起了许多科技领