纳米材料科技基础读书报告.doc

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1、纳米材料科技基础读书报告①纳米科技的发展进程与主要涉及技术领域在1959年，著名物理学家，诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼教授在他的一次演讲中最早提出了有关纳米技术的概念——“物理学原理并不排斥通过操纵单个原子来制造物质。这样做并不违反任何定理，而且原则上是可以实现的”。到了后来20世纪60,70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，理查德·费德曼首次提出合成纳米粒子的设想，1962年久保及合作者提出久保理论，1967年R.W.Sigel及合作者对纳米粒子的制备和结构及性能作了研究，1970年，江崎和朱兆祥首次提出半导体超晶格概念，江崎后来又与张

2、立纲在实验中实现了量子阱和超晶格，观察到丰富的物理效应，并使该领域研究趋向热门。到了70年代末和80年代初，一些纳米颗粒的结构、形态、特性得到了比较系统的研究。20世纪80、90年代是纳米科技发展迅速的时期，在1981年IBM公司的Binning和Rohrer发明了扫描隧道望眼镜，这对纳米技术的发展起了很大的促进作用，1984年Gteiter教授等人首次采用惰性气体凝聚法制备了具有清洁表面的纳米粒子，并压缩成纳米固体，还提出了纳米材料界面结构模型。1985年，Kroto等采用激光加热石墨蒸发并在甲苯中形成碳的团簇。20世纪90年代，纳米颗粒硅和多孔硅在室

3、温下的光致可见光发光现象。也就是这一年第一届国际纳米科学技术会议召开，纳米科技科学被作为材料科学的一个新的分支。并由此引发世界各国科学界的重视和兴趣，“纳米热”兴起并继续取得很大进展。纳米科技涉及的领域十分广泛，在电子学，磁学，光学，生物医药及生命科学领域，能源化工，环保化工等方面我们都可以看到纳米技术的身影。比如电学方面的电极、超导体、量子器件、非线性电子元件、导电及绝缘浆料等，在磁学方面、磁记录存储、磁流体、永磁体、磁探测器、吸波材料、磁制冷剂材料等，在热学方面，隔热保温材料、耐热材料、热交换材料等，在力学方面，超硬、超强、超韧性材料的研制等，在生物

4、医药和化学方面，涉及到医用材料、环保材料的研制，在光学方面，涉及到隐身材料、发光材料、光控材料、光通信、光开关等。此外，还有关于纳米材料的燃烧性能方面，有固体燃料、推进剂、液体燃料助燃剂、阻燃剂等，而敏感特性方面，有光催化、热释电和各类传感器的开发。纳米材料的涉及领域还有很多，也对我们的生产生活，科学研究产生越来越大的影响。①纳米材料的定义和主要特性纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级0.1nm到100nm的超细粉体材料，厚度在0.1nm到100nm的薄膜材料，也包括径孔尺寸或骨架尺寸在0.1nm到100nm的多孔材料，这些材料的尺寸一般大于原子团簇而小于通常

5、的微粉、薄膜等，处于原子团簇和宏观物体的过渡区域。其实，在纳米材料发展初期，纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体，它们还可能具有这些特点：原子畴尺寸小于100nm；大部分原子处于晶界环境；畴之间存在相互作用。纳米材料还可以被广义理解为在三维空间至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料的物理特性主要有热学性能、磁学性质和光谱特性。首先在热学性能方面，纳米微粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体的低得多。而纳米微粒的主要磁学性质是由它们的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等所决定的，纳米材料是单畴微粒，其磁化由于其

6、内部没有畴壁，所以磁化过程只有磁化矢量的转动，又由于单畴微粒的磁化矢量通常沿着易磁化方向取向，当纳米微粒尺寸小于一定尺寸时就具有超顺磁性，当纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力，此外居里温度是纳米材料磁性的一个重要参数，通常与交换积分成正比，纳米材料在该温度可以发生相变而使磁性质变化。纳米材料的光谱特性有：宽频带强吸收，纳米微粒对可见光的反射率极低，主要为吸收，许多纳米微粒对紫外光有强吸收作用，很多纳米微粒的吸收带还普遍存在“蓝移”现象即吸收带移向短波方向。纳米颗粒的化学特性主要有吸附、分散与团聚、表面活性和催化作用、光催化性能等。纳米微粒

7、由于有很大的比表面和表面原子配位不足，比同类非纳米材料的大块体材料有更强的吸附性，不过电解质和非电解质溶液以及溶液的PH值等都对纳米微粒的吸附产生强烈的影响。纳米微粒的表面活性使它们很容易团聚在一起，形成较大尺寸的团聚体，通常可以通过加入反絮凝剂和表面活性剂来防止纳米粒子团聚，纳米微粒具有很强的化学活性，纳米离子表面往往含有官能团，也具有较高的化学催化活性，它们对周围的环境是非常敏感的，被用来制作传感器。而光催化活性是半导体纳米粒子的非常独特的性能之一。胶体中纳米微粒的物理和化学特性也有有关运动的、光学的、电学的性质，纳米颗粒有着在溶液中从高浓度到低浓度

8、扩散的性质，在溶液中的胶体粒子也会形成浓度梯度，出现沉降现象，而溶胶的光学性质是