纳米材料概论重点分析报告.docVIP

纳米材料概论重点 纳米:纳米是一个长度单位，简写为nm。1 nm=m=10 埃。光子晶体是指具有光子带隙（简称PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG光子晶体结原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。 水热法:水热反应是高温高压下在水(水溶液)或水蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。水热法是在高压釜里的高温(100～1000℃) 、高压(1～100 Mpa)反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，在高压环境下制备纳米微粒的方纳米材料的定义：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功的材料称为纳米材料.即三维空间中至少有一维尺寸在1-100纳米范围的材料或由它们作为1、人工纳米结构组装体系—按人类的意志，利用物理和化学的方法人工地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成一维、二维和三维的纳米结构体系 2、纳米结构的自组装体系—指通过弱的和较小方向性的非共价键，如氢键、范德华键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样。 3、量子尺寸效应—是指当粒子尺寸下降到接近或小于某一值（激子玻尔半径）时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象。当能级间距大于热能、电场能或磁场能时，纳米微粒就会出现一系列与宏观物质不同的反常特性。 4、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,称之为宏观量子隧道效应。 5、纳米表面工程－是通过特定的加工技术赋予材料以纳米表面、使表面纳米结构化，从而使材料的表面得以强化、改性或赋予表面新功能的系统工程。 基本单元构成的具有特殊功能的材料。 莲花效应（lotus effect），也称作荷叶效应，是指莲叶表面具有超疏水性以及自洁（self-cleaning）的特性。在东方文化里，莲花是纯净的象征。虽然，莲花喜欢生长在泥泞的湿地，但其叶子和花仍保持干净，这就是自洁的效果。植物学家研究莲叶表面发现它们有一个自然洁净的机制。莲叶的微观结构和表面化学意味着不会被水弄湿；水滴在叶片表面就如水银一般，并且可以带走污泥、小昆虫及污染物。而且，水滴在芋头叶子亦有相似的行为。 表面效应:纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸减小而大幅度增加，表面能与表面张力也随之增加，从而引起纳米粒子物理、化学性质的变化。 纳米材料的分类：按属性：金属纳米材料，氧化物，硫化物，碳（硅）化合物，复合纳米材料。按功能：半导体型纳米材料，光敏型，增强型（对他相材料有提高力学性能等作用的纳米材料。一般不具有量子效应和量子隧道效应，但具有表面效应促使其有高表面活性，很强的表面能和表面结合能。）按形态：纳米点、线、带按来源：天然，合成 科技从研究内容上可分为哪几类？纳米科技从研究内容上可以分为三个方面：1纳米材料：几何尺寸达到纳米级, 并且具有特殊性能的材料。是纳米科技发展的物质基础。2 纳米器件：从纳米尺度上，设计和制造功能器件。3纳米尺度的检测和表征：在纳米尺度上研究材料和器件的结构及性能。 制造纳米材料的路线:“自上而下”：通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。 如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。特点：尺寸从大到小。“自下而上”：以原子分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。如化学合成、自组装、定位组装等。 纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应（尺寸降，熔点降）：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。（2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。（粒度减小，比表面积增大；粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能；表面原子比内部原子具有更高的活性）（3）量子效应：当粒子尺寸下降到接近或小于某一值（激子波尔半径）时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象（4）宏观量子隧道效应：宏观物理量具有的隧道效应。电子既具有粒子性又具有波动性。微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。 小尺寸效应：金属纳米固体材料的电阻增大与临界尺寸现象归因于小尺寸效应。2)小尺寸效应的主要影响：a.金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象（电子