纳米材料科普报告PPT.ppt

神奇的纳米世界;主要内容;纳米(nm): 纳米是长度单位，1nm=10-9m。 相当于万分之一头发的粗细.; 1959年，诺贝尔物理奖得主、量子物理学家费曼所作的题为《底部还有很大空间》的演讲，被公认为是纳米技术思想的来源。; 1984年，德国萨尔大学的葛莱特教授等人首次采用惰性气体冷凝法制备了具有清洁表面的纳米晶体Pd, Fe, Cu等块状材料。纳米固体材料诞生。; 1990年，美国加州的IBM研究室艾格勒等人利用扫描隧道显微镜(4K, 超真空)，在Ni的表面上将35个氙原子排布成最小的IBM商标。这张放大了的照片登在《时代》周刊上，被称为当年最了不起的公司广告。开创了一个崭新的纳米世界。 每个字母高5nm。Xe原子间最短距离约为1nm。; 1991年元旦前夕，日本日立电子公司向公众展示了一个原子大小的新年祝词。每个字母的高度均小于1.5nm，它是把硫原子一个一个地从二硫化钼晶体上轰击出来写成的。该祝词则是在室温下完成的。表明纳米技术从此步入了实用阶段。;量子围栏;1993年后，我国科学家先后操纵原子写出“中国”、“原子”、绘出中国轮廓图。; 　　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，探索纳米材料的特殊性能。;三、纳米材料的制备方法;纳 米 粒 子 制 备 方 法;化学气相沉积是指固态源在特定温度和压力下汽化，在一定流量的载气的输运下到达衬底表面，使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸汽压，自动凝聚形成大量的晶核，这些晶核不断地长大。;;水热法是在特制的密闭反应容器，采用水溶液作为反应介质，在高温、高压的反应环境，使得难溶或不溶的物质溶解且重结晶。;四、 纳米材料的应用;传统化石能源→;应用一、太阳能电池 ;⑴ 染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态； ⑵ 处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中； ⑶ 电子扩散至导电基底，后流入外电路中； ⑷ 处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生； ⑸ 氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环； ⑹ 和 ⑺ 分别为注入到TiO2 导???中的电子和氧化态染料间的复合及导带上的电子和氧化态的电解质间的复合 ;;气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和WO2等n型或p型金属氧化物半导体。 气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。;应用四、光催化 ;1. 可在紫外线或日光照射下进行； 2. 反应速度快（几分钟或几小时）； 3. 产物为CO2、H2O，不会造成二次污染； 4. 无选择性，几乎可分解所有的有机物； 5. 反应所需的温度低，室温即可。;特种半导体纳米材料使海水淡化； 纳米TiO2可以用来降解有机磷，降解毛纺染整废水，降解石油……;激光打印;Nature Nanotechnology, 2011, 6, 506–510;2006 年4 月《Science》，王中林研究组利用竖直结构的ZnO 纳米线弯曲时内外表面产生的极化电荷，以及与金属形成的肖特基势垒，成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电装置－纳米发电机。更重要的是这一纳米发电机竟然能达到17%－30%的发电效率。;Nano Letters. , 9 (2009),1201-1205;应用七、纳米存储器;纳米机器人是根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”，也称分子机器人；而纳米机器人的研发已成为当今科技的前沿热点。;应用八、纳米机器人;应用九、航天和航空;隐身材料 ;美国F117隐形轰炸机机;美国B2隐形轰炸机;日常生活; 利用具有半导体特性的纳米氧化物粒子如Fe2O3、TiO2、ZnO等做成涂料，由于具有较高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用。 将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。一般认为，其体系中只需含纳米二氧化钛0.5~1%，即可充分屏蔽紫外线。 目前，日本等国已有部分纳米二氧化钛的化妆品问世。;纳米TiO2：在光照条件下，会产生具有非常强的氧化能力的空穴，从而将附在表面上的有机物、细菌及其它灰尘分解掉，直至生成CO2和H2O。 杀菌、除味：由于纳米ZnO具有大的比表面积，可以很快地吸收并分解臭气，同时还能有效地杀菌。对黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率高达95%以上。;二个月不用洗——信不信由你; 科技日报2002/3/13报道：日本研制出能随意拉伸、可自由折