纳米材料的结构与性质.pptVIP

2.3纳米材料的团聚与分散纳米粉体的团聚——原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接形成较大的颗粒团聚的现象。原因：纳米材料粒径减小，比表面积增大，表面能增高，表面活性增加，颗粒间吸引力增强，颗粒易团聚。纳米粉体的团聚影响其性能。2.3.1纳米材料的团聚第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米颗粒的表面效应和小尺寸效应影响其团聚。（1）纳米颗粒表面静电荷引力（2）纳米颗粒的高表面能（3）纳米颗粒间的范德华力（4）纳米颗粒表面的氢键及其他化学键作用纳米颗粒的团聚有软团聚和硬团聚。（1）软团聚由颗粒间的静电力和范德华力所致，力较弱，可通过化学作用或施加机械能消除。（2）硬团聚还存在化学作用，不易破坏。第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米粉体在液体介质中的团聚是吸附与排斥共同作用的结果。吸附作用：（1）量子隧道效应、电荷转移和界面原子相互耦合产生（2）纳米颗粒分子间力、氢键、静电作用产生的（3）纳米颗粒间吸附气体分子或与其作用产生的（4）因高表面能和大接触面纳米粒子间发生的吸附。排斥作用：粒子表面产生溶剂化膜作用、双电层静电作用、聚合物吸附层的空间保护作用。2.3.2纳米颗粒在液体介质中的团聚机理第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日*第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日2.1纳米材料的结构2.2纳米材料的性质2.3纳米材料的团聚与分散2.4纳米颗粒表面修饰第2章纳米材料的结构与性质第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日掌握纳米材料的结构、性质、团聚与分散、表面修饰教学目标及基本要求第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日2.1纳米材料的结构纳米粒子：粒度在100nm以下的粉末或颗粒。超微粒子介于簇（1nm以下）和微粉之间。纳米微粒的形态各异，有球形、片形、棒形、针状、星状、网状等。（1）纳米颗粒型材料第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日（2）纳米固体材料纳米固体材料——由尺寸小于15nm的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。纳米固体是由纳米颗粒聚集而成的凝聚体。特点：具有巨大的颗粒间界面，具有高韧性，如纳米陶瓷可改变其脆性。种类：纳米块状材料、纳米薄膜材料和纳米纤维材料。第6页，共50页，星期日，2025年，2月5日第7页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米薄膜——尺寸在纳米量级的晶粒（或颗粒）构成的薄膜以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。第8页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米纤维——直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，包括直径为纳米量级的超细纤维，也包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。第9页，共50页，星期日，2025年，2月5日（3）纳米组装体系纳米组装体系——由人工组装合成的纳米结构的体系。以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝和管为基本单元，在一维、二维、三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。自组装体系形成的条件：（1）有足够数量的非共价键或氢键的存在；（2）自组装体系能量较低。第10页，共50页，星期日，2025年，2月5日第11页，共50页，星期日，2025年，2月5日自组装技术——自下而上、由小而大的制作方法，即从原子或分子级开始完整地构造器件。（1）人工纳米结构组装体系（2）纳米结构自组装体系和分子自组装体系人工纳米结构组装体系是按人的意志，利用物理化学方法，将纳米尺度的物质单元组装、排列成一、二、三维纳米结构体系，包括纳米有序阵列体系和介孔复合体系等。纳米结构自组装体系是指通过弱的较小方向性的非共价键，把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构。第12页，共50页，星期日，2025年，2月5日人工纳米结构组装体系第13页，共50页，星期日，2025年，2月5日人工纳米结构组装体系第14页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米结构自组装体系OrientedattachmentSpace-predefinedgrowth第15页，共50页，星期日，2025年，2月5日纳米结构自组装体系Ostwaldr