纳米生物材料.doc

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1、纳米生物材料主讲人：曹盛麟，符武符，赵旭，武奇徳一，纳米材料的概述纳米技术简介纳米技术在世界各国的情况纳米技术在当代中国的发展1.1纳米及纳米技术Human毫米(mm)1纳米(nm):1毫米(mm)的百万分之一纳米(nm):1毫米(mm)的百万分之一Hair个氢原1nm=10-6mm=10-9m(=10?)大约等于十个氢原100m列一盲线了并列一盲线的长度。Take1slice100slicesTake1slice万纳米人类头发的直径大约有6万至8万纳米。类头发的直径大万万纳lnm1000slices1?m1.1纳米及纳米技术所谓纳米技术，是指在0.1〜100纳米的尺度里，研究电子、原子

2、和分子运动规律和特性以及对物质和材料进行处理的技术被称为纳米技术。纳米牛物医用材料是指用于对牛物医用材料进行诊断、治疗、修复或替代其病损组织、器官或增进其功能的新型高科技纳米材料。纳米技术在世界各国的情况1981年科学家发明研究纳米的重要工具年科学家发明研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此扫描隧道显微镜，扫描隧道显微镜原子、可见。可见。1990年1990年首届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩举办，纳米技术形式诞生。的摩举办，纳米技术形式诞生。1991年碳纳米管被人类发现，它的质量是年碳纳米管被人类发现，相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍相同体积钢的六分之一，强度却是铁

3、的倍，成为纳米技术研究的热点。成为纳米技术研究的热点。2.1国外纳米技术进展朗讯公司和牛津大学：纳米镶子碳纳米管呀平”，称量一个病毒的重量称量单个原子重量的“纳米秤"2.1国外纳米技术进展1990年，IBM公司用原子排岀“IBM”鎳基底上用35个毎原子排列成英文[IBM]纳米存贮器及DNA开关纳米技术在当代中国的发展1993年，中科院操纵原子写字《国家纳米科技发展纲要(2001-2010)》和《国家纳米科技发展指南框架》1.2纳米材料的基本效应1.界面效应尺寸效应2.3.量子效应费米能级附件的电子能级由准连续变为离散能级的现象1.界面效应界面效应纳米材料由于大量的原子存在于品界和局部的原

4、子结构不同于大块晶体材料，的原子结构不同于大块晶体材料，使纳米材料的自由能增加,纳米材料处于不稳定状态。自由能增加，纳米材料处于不稳定状态。是指微粉的粒径越小，表面效应是指微粉的粒径越小，其总表面积越人；越大；表面原子数与总原子数Z比随粒径变小而急剧增大。如当粒径为10急剧增大。如当粒径为nm（总原子数为总原子数为3x104）时，表面原子数/总原子数x时表面原子数/总原子数=0.20；而；当粒度减小到1总原子数为30）时当粒度减小到nm（总原子数为时，这一比值总原子数为急剧上升到0.991表面原子的晶场环境和结合能急剧上升到表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同，具有很人的活性；与内部

5、原子不同，具有很大的活性；晶粒的微粒化随着这种活性的表面原子增多，化随着这种活性的表面原子增多，使其表面能也大大增加。大大增加。1.1.界面效应界面效应2.体积效应主耍表现在两个方面：一是物质体体积效应主要表现在两个方面：体积效应主要表现在两个方面积的缩小虽不会引起物质物性基木参量的变化，变化，但会使那些与体积有关的物性发牛变化，如磁体的磁畴变小，变化，如磁体的磁畴变小，半导体中电子的自由路程变短，等等;的自由路程变短，等等；二是物质一般具有由无限个原子组成的物质属性，有由无限个原子组成的物质属性，而纳米粒子则表现出有限个原子集合体的特性。粒子则表现岀有限个原子集合体的特性。1.尺寸效应

6、尺寸效应晶体周期性的边界条件遭破坏，晶体周期性的边界条件遭破坏，颗粒表面层附近原子密度减小，从而导致声、电磁、附近原子密度减小,从而导致声、光、电磁、热力学等特性呈现新的小尺寸效应。热力学等特性呈现新的小尺寸效应。可以分为特殊的光学性质，热学性质，可以分为特殊的光学性质，热学性质，磁学性质，力学性质，电学性质。性质，力学性质，电学性质。1.3特点及应用四大特点：四大特点尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。。方面应四个方面应用：拥有崭新功能的电子仪器，功能的电子仪器(1)・纳米电子学：拥有崭新功能的电子仪器，有高速度及低能量消耗的优点优点；速度及低能量消耗的优点；纳米材料科材料科

7、学(2).纳米材料科学米生物学包括去氧核糖核酸(DNA)(DNA)和核糖(3).纳米生物学：包括去氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的基因图谱(RNA)的基因核酸(RNA)的基因图谱医学：发明、设计及生产纳米的新药物及生产纳药物。(4).纳米I矢学：发明、设计及牛产纳米级的新药物。纳米颗粒的应用1力学性能的应用纳米颗粒具有大的比表面积，活性大并具有高的扩散速率，因而用纳米粉体进行烧结，致密化速度快、可降低烧结温度并提高力学性能