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1、Chapter7Nano-composites纳米复合材料8/9/20211ChemistryofMaterials2004,Chapter67.1纳米材料的结构和优异性能7.2纳米复合材料及工艺7.3纳米复合材料的应用JJJ本章主要内容8/9/20212ChemistryofMaterials2004,Chapter67.1纳米材料的结构和优异性能7.1.1纳米材料的结构7.1.2纳米效应7.1.3纳米材料的特性7.1.4纳米材料的应用前景JJJJ8/9/20213ChemistryofMaterials2004,Chapter67.1.1纳米材料的结构纳米微粒的电子能级结
2、构与大块固体不同是由于电中性和电子运动受束缚等原因所致。当小颗粒尺寸进入纳米量级的时候，其本身和由它构成的纳米固体具有一些独特的效应。8/9/20214ChemistryofMaterials2004,Chapter6纳米银粒子纳米层状银多壁碳纳米管8/9/20215ChemistryofMaterials2004,Chapter6单层或多层包覆结构的纳米粒子（TEM）8/9/20216ChemistryofMaterials2004,Chapter6表7-1.纳米结构的检测手段光学显微术OM扫描电子显微术SEM透射电子显微术TEM扫描隧道显微术STM横向解析度300nm1n
3、m原子级原子级纵向解析度20nm10nm无原子级成像范围1nm1nm0.1nm0.1nm成像环境无限制真空真空无限制样品准备无镀导电膜手续复杂无成分分析有有有无8/9/20217ChemistryofMaterials2004,Chapter6扫描隧道显微技术扫描隧道显微STM(ScanningTunnelingMicroscope)加工技术是纳米加工技术中的最新发展，可实现原子、分子的搬迁、除、增添和排列重组，可实现极限的精加工，原子级的精加工。扫描隧道显微镜1981年由在IBM瑞士苏黎世实验室工作的G.Binning和H.Rohrer发明。被列为20世纪80年度世界十大科
4、技成果之一，1986年因此获诺贝尔物理学奖。STM工作原理：基于量子力学的隧道效应。G.BinningH.Rohrer8/9/20218ChemistryofMaterials2004,Chapter6扫描隧道显微镜示意图8/9/20219ChemistryofMaterials2004,Chapter6图STM工作过程演示STM图STM实物照片扫描器检测电路a）输出试件运动轨迹8/9/202110ChemistryofMaterials2004,Chapter6为解决非导体微观表面形貌测量，借鉴STM原理，C.Binning于1986年发明原子力显微镜。当两原子间距离缩小到
5、级时，原子间作用力显示出来，造成两原子势垒高度降低，两者之间产生吸引力。而当两原子间距离继续缩小至原子直径时，由于原子间电子云的不相容性，两者之间又产生排斥力。AFM两种测量模式：接触式—探针针尖与试件表面距离＜0.5nm，利用原子间的排斥力。由于分辨率高，目前采用较多。其工作原理是：保持探针与被测表面间的原子排斥力一定，探针扫描时的垂直位移即反映被测表面形貌。非接触式—探针针尖与试件表面距离为0.5～1nm，利用原子间的吸引力。原子力显微镜（AFM）8/9/202111ChemistryofMaterials2004,Chapter6原子力显微镜8/9/202112Chem
6、istryofMaterials2004,Chapter6AFM实物照片扫描探针磁盘图像8/9/202113ChemistryofMaterials2004,Chapter6以热蒸镀法制备的Si量子点的TEM影像在GaSb基板以自组成法制成的量子点SEM影像直径大小约50nm8/9/202114ChemistryofMaterials2004,Chapter6C/SiC纳米复合纤维材料具有优异机械强度及导电特性（SEM）骨骼是天然的纳米复合材料其中30%为胶原纤维剩下的70%是纳米级的磷酸钙晶体（SEM）8/9/202115ChemistryofMaterials2004,C
7、hapter6纳米TiO2的TEM照片8/9/202116ChemistryofMaterials2004,Chapter6碳化硅粉TEM照片（放大82000倍）氮化硅TEM照片（放大105000倍）8/9/202117ChemistryofMaterials2004,Chapter6TEM2643159117810(b)12345678910115nm(a)TiSi8/9/202118ChemistryofMaterials2004,Chapter6PPV及CNPPV混合高分子薄膜表面相分离的AFM（
