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第一章绪论1.1纳米材料的定义以及相关特性1.1.1纳米材料的定义纳米材料[1-4]是组成相或晶粒尺寸在100nm以下的材料，也可以这样说，纳米材料指的是在三维空间内至少有一维是处于纳米尺度范围或者由纳米尺度作为基本结构单元形成的材料。如果按维数分，纳米材料可以分为三类：(1)零维，即在空间，有三维尺度均在纳米尺度，例如原子簇，纳米颗粒等。(2)一维，即在空间，有二维处在纳米尺度，例如纳米丝、纳米管，纳米棒等。(3)二维，即在空间，仅有一维处在纳米尺度，例如超薄膜、超晶格，多层膜等。1.1.2纳米材料的相关特性(1)小尺寸效应，如果固体颗粒的尺寸与德布罗意波长相差无几或更小时，这时颗粒周期性边界条件会消失，在光学，声学，电磁学，热力学等性能方面会出现一些奇怪的变化。(2)表面效应，指的是纳米颗粒的表面原子数与总原子数的比值会随着纳米颗粒尺寸的减小而大幅度增加，随之粒子表面结合能也增加，从而会引起纳米颗粒的性质发生变化。(3)量子尺寸效应，指的是当颗粒尺寸大小下降到某一数值(玻尔半径)时，那些电子能级在费米能级附近的会由连续的变为分立的。(4)量子隧道效应，由于电子的波粒二相性，当材料足够小时，具有贯穿势垒的能力。BN纳米颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能分析与研究1.2纳米材料的制备方法物理法(1)机械法机械法[5]主要包括机械粉碎法、机械球磨法、超重力法等。机械粉碎法就是采用多种超微粉的机械粉碎以及电火花爆炸等，将原材料粉碎使之成为超微粉。球磨法就是使用球磨机通过钢球的研磨使物质材料界面之间发生反应,从而大晶粒成为小晶粒。而超重力法就是利用超重力旋转床的高速旋转从而产生的高离心加速度(相当于数以百倍计的重力加速度)，其中的物质通过微观混合而得到加强，制备成纳米材料。(2)气相法气相法[6]可以分为溶液蒸发、蒸发冷凝以及塑性变形等。蒸发冷凝法，就是在真空或者在惰性气体中经过电阻的加热，利用高频感应、激光、电子束等加热方法将原材料气化使之形成为等离子体，达到过饱和的状态，最后在气体的介质中冷凝后形成较高纯度纳米材料。溶液蒸发法是把溶剂做成液滴后再进行快速的蒸发，这样组分偏析极小，可以经过喷雾干燥法或冷冻干燥法加以处理可得纳米材料。塑性变形法是通过在准静态的压力作用下，原材料会发生极大程度的塑性变形，其尺寸变小以至于达到纳米级。(3)等离子体法[7]等离子体法是在惰性气体的或者反应性气体氛围里经过直流放电，使相应的气体发生电离然后产生了高温的等离子体，原材料的溶液化合后蒸发，蒸汽与周围的冷却环境接触后形成细颗粒。这种方法温度高，有利于制备一些相对较难熔化的金属以及一些化合物。现在的溅射技术它使用高能的粒子能撞击出靶表面的原子以及分子，靶材的表面原子或分子会从靶的表面飞出之后会沉积在基片上形成了纳米薄膜材料。化学法(1)溶胶—凝胶法[8]这种化学方法可以分为几个过程，首先将原料经过某种方法分散在一定的溶剂里,再经过水解反应后生成各种活性的单体,这些活性单体会发生聚合反应,最开始会成为溶胶(分子量较大的均匀物质),最后生成了具有一定的空间结构和特征的凝胶。(2)水热法[9]2这种方法是在一些密闭的反应器中，如高压釜等，经过设计好的多种溶液体系发生反应。在加热高压的情况下，通过控制温度和时间来制备不同结构和形貌的纳米材料。(3)微乳法微乳法制备的纳米颗粒的粒径较小，接近单一分散体系。这些优点使得该方法在近几年有了突飞猛进的发展。这种方法制备的纳米材料,因为工艺性能比较独特和实验装置相对简单,受到众多研究者的广泛关注。1.3纳米材料的表征手段1.3.1纳米材料粒度分析纳米材料的粒度测量[12-13]，较为传统的方法包括显微镜法、筛分法、沉降法等。近几年这方面有了很大的发展，逐步出现了的激光衍射法、光子相干光谱法、激光散射法、电子显微镜分析图像以及质谱法等。其中较常用的是光子相干光谱法和激光散射法，具有数据可靠，测量的速度较快，使用的范围较广，可重现等优点被国内外科研人员广泛的使用。用各种电镜来观察粒度大小,有各种电镜来分析纳米材料粒子的粒度大小是最常用的方法。它有以下几个优点：第一，它可直接观察到纳米颗粒的大小。第二，可以分析颗粒大小的分布，得到相应的数据。常用的观察电镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微电镜, 电镜分析粒度分布时，所用到的原理是把溶液分散好制成相应的样品，放在相应空间的样品台上，按照电镜的操作步骤，进行相应的放大和观察，对于合适的情况，拍照，通过计算机所带的分析程序分析，然后把粒度大小和分布状况相应的数据收集起来。对普通的扫描电镜来说，分辨率较小，大约在6纳米。而场发射那种扫描电镜比起普通的来说，分辨率较大，能达到大约0.5纳米。用于扫描电镜测试的制样，可以有好几种，如纳米粉体放在一些溶液如乙醇中超声分散后制样。因为样品得在