纳米材料及技术结课论文

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1、纳米材料及技术结课论文姓名：班级：学号：纳米材料及技术【摘要】纳米技术是当今世界上最有前途的决定性技术之一。论文简要地概述纳米技术，纳米材料的组成和性质，以及纳米材料在某一些方面的实际应用。【关键词】纳米技术；纳米材料；性能；应用1.纳米材料1.1纳米材料的定义纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。1.2纳米材料的分类纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成

2、熟，是生产其他三类产品的基础。A．纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。B．纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。C.纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。D.纳米块体：纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。

3、1.3纳米材料的发展历程1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。真正有意识的研究纳米粒子可追溯到20世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”，但受到当时试验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。到了20世纪60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。1984年德国萨尔兰大学（SaarlandUniversity)的Gleiter以及美国阿贡

4、实验室的Siegal相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter在高真空的条件下将粒子直径为6nm的铁粒子原位加压成形，烧结得到了纳米微晶体块，从而使得纳米材料的研究进入了一个新阶段。1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议（InternationalConferenceonNanoscience&Technology)，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的

5、纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米

6、丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。1.4纳米材料制备方法1.固相法：包括固相物质热分解法、物理粉碎法和机械合金化法等。固相物质热分解法通常是利用金属化合物的热分解来制备超微粒;物理粉碎法是采用超细磨制备超微粒;机械合金化法是将欲合金化的元素粉末混合,用高能球磨机加工制备。如采用不同的热(温)压技术对金属粉末压制成型,可以获得几乎完全密实的纳米晶体材料,如金属间化合物Ti-Al,Fe-Al-Cr,金属复合材料Fe-Cu,Al-Pb以及单质Pd和Cu等等2.气相法：气相法是利用反应物在气态下发生化

7、学反应或物理变化而制成纳米级粉末。气相法在纳米微粒制备技术中占有重要的地位。利用此法可制备出纯度高、颗粒分散性好、粒径分布窄而细的纳米超微粒。尤其是通过控制气氛,可制备出液相法难以制备的金属、碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物纳米超微粒。该法主要包括:热等离子体法、激光加热蒸发法、真空蒸发-冷凝法、高压气体雾化法、高频感应加热法、脉冲电流加热法。此外,还有溅射法、气体还原法、物理气相沉积法、化学气相沉积法和离子气相沉积法等。3.模板合成法：该法通过用适宜尺寸和结构的膜板作为主体,在其中生成作为客体的纳米微粒。这种方法可获得所期望

8、的窄粒径分布、粒径可控、易掺杂和反应易控制的超分子纳米微粒。也可利用纳米多孔材料的纳米孔或纳米管道为模板,使前体进入后自己反应或者与管壁反应生成纳米颗粒、纳米棒或纳米管。4.自组装法：自组装法一般包括两类:一类是化学家用来合成有机化合物的以分子为单元的组装法。可以用比较简单的