纳米生物医学材料..pptVIP

¤目录¤ 纳米生物医学材料的分类 纳米生物医学材料的应用 纳米生物医学材料发展现状 总结与展望 纳米材料 1、纳米材料概述 1、纳米材料概述 纳米(nm)是一种计量单位，1纳米是1米的十亿分之一 (1m=1,000,000,000 nm), 人的一根头发丝的直径相当于6万个纳米。 1、纳米材料概述 纳米材料定义 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、纳米材料概述 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性。 表面效应 小尺寸效应 宏观量子隧道效应 1、纳米材料概述 表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。 1、纳米材料概述 对直径大于0.1微米的颗粒，表面效应可忽略不计； 当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数急剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。 1、纳米材料概述 小尺寸效应 当纳米微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的周期性边界条件被破坏，非晶态纳米颗粒的表面层附近原子密度减小，由此导致了电、磁、声、光、热、力等各种性能呈现新的特性，这些特性称为小尺寸效应。 1、纳米材料概述 小尺寸效应 特殊的光学性质 当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑；金属铬变成铬黑。 由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于1％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。 1、纳米材料概述 小尺寸效应 特殊的热学性质 固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。 例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具高质量。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。 1、纳米材料概述 小尺寸效应 特殊的磁学性质 人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。 1、纳米材料概述 小尺寸效应 特殊的力学性质 纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使一些纳米材料，如陶瓷材料具有新奇的力学性质。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。 1、纳米材料概述 宏观量子隧道效应 电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一. 当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。 1、纳米材料概述 有趣的纳米效应： 通常情况下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的应用范围，而纳米陶瓷却变成了韧性材料，在常温下能弯曲，不怕摔，坚固无比。 原来是导体的铜等金属，在尺寸减小到几个纳米时就不导电了；而绝缘的二氧化硅等，当尺寸减小到几个纳米或十几个纳米时，电阻会大大下降，失去绝缘体特性，变得能够导电。 1、纳米材料概述 在水处理方面，我们做出纳米孔膜，可以用于海水淡化、污水处理。现在海水淡化的最高水平是淡化1吨水成本是3块钱，但用纳米技术大概几毛钱就