第四章10-15摘要.ppt

* 变压器(biànyaqì)(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置 * 1纳米等于十亿分之一米（即10的负9次方米），相当于万分之一头发的粗细。形象的讲就是一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。 宏观现象和微观现象是我们对物质的认识的两个层次。现在在这两个层次之间，加上一个层次。在1—100nm这个范围内，物质的许多性质都发生变化，原来是良导体的金属，当尺寸小到几个nm时就变成了绝缘体，而原来是共价键的绝缘体，当尺寸小到几个nm时，电阻大大下降，甚至可以导电。 常规固体材料在一定条件下物理性能是稳定的，而处于纳米状态下时，颗粒尺寸对性能产生强列的影响。不仅纳米微粒具有许多独特的性能，而且由它构成的二维薄膜以及三维固体也表现出不同于它常规块体材料和薄膜的性质。 介观——介于宏观与微观之间的领域。广义说，凡是出现量子相干现象的体系都称为介观体系，它包括团簇、纳米体系和亚微米体系，范围大约为0.1—1μm。目前，常常把亚微米级体系有关现象的研究，特别是对电现象的研究称为介观物理。 “小的是最好的”，这句在20世纪经济学的箴言，在21世纪的科技时代愈发精辟。因为在人类进入21世纪之际，更被科学界看好的纳米技术为我们展现了一幅色彩斑谰的前景。 * 纳米粒子的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。例如，纳米尺度的强磁性颗粒（Fe—Co合金，氧化铁等），当颗粒尺寸为单磁畴临界尺寸时，具有很高的矫顽力，可以制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等，还可以制成磁性液体，广泛地用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。 利用等离子共振频率随颗粒尺寸变化这一性质，通过改变粉体材料颗粒的尺寸，控制吸收边的位移，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，可以用于电磁波屏幕、隐形飞机等。 * 量子——最初的意思就是不连续。 * 人们观察大块金属表面时，可以看到不同颜色的光泽。这表明金属对可见光范围各种颜色的反射和吸收能力不同。 宽频带吸收的原因：纳米粒子平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，没有一个单一的、择优的键振动模，而是存在一个较宽的键振动模的分布，在红外光场作用下，它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布。当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，便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。 金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。还可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。1991年春的海湾战争，美国F－117A型隐身战斗机外表所包覆的材料中就包含有多种纳米超微颗粒，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力，以欺骗雷达，达到隐形目的，成功地实现了对伊拉克重要军事目标的打击。 * 例如，大块铅的熔点为600K，而20nm球形铅微粒的熔点降为288K。纳米银微粒在低于373K开始熔化，而常规银的熔点远高于1273K。例如：真金不怕火炼。纳米铁粉遇到空气马上燃烧，生成氧化铁。 例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到10纳米时，则降低27℃，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。 金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼。可用纳米颗粒的粉体作为火箭的固体燃料、催化剂。例如, 在火箭发射的固体燃料推进剂中添加l％重量比的超微铝或镍颗粒，每克燃料的燃烧热可增加 l 倍。 * 居里温度也是描述物质磁性的一个重要参数。对于纳米微粒，由于小尺寸效应和表面效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化，因此具有较低的居里温度。 纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应，使其具有常规粗晶材料不具备的磁特性。 主要表现为：超顺磁性、矫顽力、居里温度和磁化率。 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。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为 2*10-2微米的磁性氧化物颗粒。 当颗粒尺寸减小到 2*10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6*10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。 利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已