纳米材料的结构与性质ppt课件.ppt

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1、复习纳米材料的基本效应：（1）表面效应：比表面积大（2）小尺寸效应：尺寸小引起性质变化（3）量子尺寸效应：禁带变宽（4）宏观量子隧道效应：隧道效应12.1纳米材料的结构2.2纳米材料的性质2.3纳米材料的团聚与分散2.4纳米颗粒表面修饰第2章纳米材料的结构与性质2掌握纳米材料的结构、性质、团聚与分散、表面修饰教学目标及基本要求32.1纳米材料的结构纳米粒子：粒度在100nm以下的粉末或颗粒。超微粒子介于簇（1nm以下）和微粉之间。纳米微粒的形态各异，有球形、片形、棒形、针状、星状、网状等。（1）纳米颗粒型材料45（2）纳米固体材料纳米固体材料——由尺寸小

2、于15nm的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。纳米固体是由纳米颗粒聚集而成的凝聚体。特点：具有巨大的颗粒间界面，具有高韧性，如纳米陶瓷可改变其脆性。种类：纳米块状材料、纳米薄膜材料和纳米纤维材料。67纳米薄膜——尺寸在纳米量级的晶粒（或颗粒）构成的薄膜以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。8纳米纤维——直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，包括直径为纳米量级的超细纤维，也包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。9（3）纳米组装体系纳米组装体系——由人工组装合成的纳米结构的体系。以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝

3、和管为基本单元，在一维、二维、三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。自组装体系形成的条件：（1）有足够数量的非共价键或氢键的存在；（2）自组装体系能量较低。1011自组装技术——自下而上、由小而大的制作方法，即从原子或分子级开始完整地构造器件。（1）人工纳米结构组装体系（2）纳米结构自组装体系和分子自组装体系人工纳米结构组装体系是按人的意志，利用物理化学方法，将纳米尺度的物质单元组装、排列成一、二、三维纳米结构体系，包括纳米有序阵列体系和介孔复合体系等。纳米结构自组装体系是指通过弱的较小方向性的非共价键，把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构。1

4、2人工纳米结构组装体系13人工纳米结构组装体系14纳米结构自组装体系OrientedattachmentSpace-predefinedgrowth15纳米结构自组装体系OstwaldripeningCombindedsyntheticstrategyKirkendalleffect16（4）纳米磁性液体材料纳米磁性液体——磁流体，是由纳米微粒包覆了表面活性剂，高度弥散在基液中形成的稳定的具有磁性的液体。特点：（1）在外磁场中可被磁化、运动，又具有液体的流动性；（2）在静磁场中，磁性颗粒将沿着外磁场方向形成有序排列的团链簇，使得液体变为各向异性的介质；（

5、3）光波传播时，会产生法拉第旋转、双折射效应等特性。17（5）纳米态水普通水为缔合分子的液体。定义：纳米态水为纳米结构的水，避免氢键的形成或水分子的缔合。制备：将普通水雾化变成颗粒很小的水分子，以纳米加工技术将其喷洒在特定包覆介质中。特点：纳米水被强度高的纳米膜包覆，自身稳定性好、尺度均匀。既非液态、也非固态和气态。用途：可做发动机燃油添加剂。182.2纳米材料的性质（1）特殊的光学性质（2）特殊的热学性质（3）奇特的磁学性质（4）特殊的力学性质（5）电学性质19金属纳米粒子反射率低，均呈黑色。尺寸越小，越黑。（1）特殊的光学性质微米级Y2O3:Eu3+

6、纳米级Y2O3:Eu3+纳米微晶的吸收和发射光谱存在蓝移现象。20RoomtemperatureopticalabsorptionspectraofCdSenanocrystallitesdispersedinhexane正已烷中CdSe的室温光学吸收谱21Wavelengthofabsorptionthresholdasafunctionofparticlesize吸收阈值22Rayleighlight-scatteringofparticlesdepositedonamicroscopeglassslide沉积在玻璃片上的纳米颗粒的瑞利散射23（2）

7、特殊的热学性质24超顺磁性：纳米颗粒尺寸小于一临界值时，进入超顺磁状态。如强铁磁性-Fe，Fe3O4和-Fe2O3块体的颗粒直径小于5nm,16nm和20nm时变成了超顺磁性体。矫顽力：强磁性纳米颗粒（Fe、Co合金、铁氧体等），随着颗粒尺寸降低，饱和磁化强度下降，但矫顽力却显著增加。（3）奇特的磁学性质25（4）特殊的力学性质12nm1.3µm颗粒尺寸对硬度的影响26颗粒尺寸对晶格常数的影响=a/a=(a1-a)/a27（5）电学性质同一种材料，当颗粒达到纳米级时，其电阻、电阻温度系数都会发生变化。实例：（1）Ag是良导体，但是当颗粒小至10n

8、m时电阻会突然升高，失去金属的特征；（2）对于典型的绝缘体Si3N4、SiO2，