纳米技术与纳米材料课件.pptVIP

一、陶瓷增韌陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因為納米材料具有較大的介面，介面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與延展性。納米陶瓷二、磁性材料方面的應用

１．巨磁電阻材料2．新型的磁性液體和磁記錄材料三、納米材料在催化領域的應用催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其製備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒於作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。1．金屬納米粒子的催化作用貴金屬納米粒子作為催化劑已成功地應用到高分子高聚物的氫化反應上，例如納米粒子銠在氫化反應中顯示了極高的活性和良好的選擇性。烯烴雙鍵上往往連有尺寸較大的基團，致使雙鍵很難打開，若加上粒徑為lnm的銠微粒，可使打開雙鍵變得容易，使氫化反應順利進行。2．半導體納米粒子的光催化半導體的光催化效應發現以來，一直引起人們的重視，原因在於這種效應在環保、水質處理、有機物降解、失效農藥降解等方面有重要的應用。所謂半導體的光催化效應是指：在光的照射下，價帶電子躍遷到導帶，價帶的孔穴把周圍環境中的羥基電子奪過來，短基變成自由基，作為強氧化劑將物質氧化，變化如下：酯、醇、醛、酸、CO2，完成了對有機物的降解。常用的光催化半導體納米粒子有TiO2(銳鐵礦相)、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用處：將這類材料做成空心小球，浮在含有有機物的廢水表面上，利太陽光可進行有機物的降解。美國、日本利用這種方法對海上石油洩露造成的污染進行處理。採用這種方法還可以將粉體添加到陶瓷釉料中，使其具有保潔殺菌的功能，也可以添加到人造纖維中製成殺菌纖維。銳鈦礦白色納米TiO2粒子表面用Cu+、Ag+離子修飾，殺菌效果更好。這種材料在電冰箱、空調、醫療器械、醫院手術室裝修等方面有著廣泛的應用前景。鉛化的TiO2納米粒子的光催化可以使丙炔與水蒸氣反應，生成可燃性的甲烷、乙烷和丙烷；鉑化的TiO2納米粒子，通過光催化使醋酸分解成甲烷和CO2。還有一個重要的應用是，納米TiO2光催化效應可以用來從甲醇水溶液中提取H2。3．納米金屬、半導體粒子的熱催化金屬納米粒子十分活潑，可以作為助燃劑在燃料中使用。也可以摻雜到高能密度的材料，如炸藥，增加爆炸效率；也可以作為引爆劑進行使用。為了提高熱燃燒效率，將金屬納米粒子和半導體納米粒子摻雜到燃料中，以提高燃燒的效率，因此這類材料在火箭助推器和煤中作助燃劑。目前，納米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃劑。四、納米材料在光學方面的應用

納米微粒由於小尺寸效應使它具有常規大塊材料不具備的光學特性，如光學非線性、光吸收、光反射、光傳輸過程中的能量損耗等，都與納米微粒的尺寸有很強的依賴關係。研究表明，利用納米微粒的特殊的光學特性製成的各種光學材料將在日常生活和高技術領域得到廣泛的應用。目前關於這方面研究還處在實驗室階段，有的得到了推廣應用。下麵簡要介紹一下各種納米微粒在光學方面的應用。1．紅外反射材料高壓鈉燈以及各種用於拍照、攝影的碘弧燈都要求強照明，但是電能的69％轉化為紅外線，這就表明有相當多的電能轉化為熱能被消耗掉，僅有一少部分轉化為光能來照明。同時，燈管發熱也會影響燈具的壽命。如何提高發光效率，增加照明度一直是亟待解決的關鍵問題，納米微粒的誕生為解決這個問題提供了一個新的途徑。20世紀80年代以來，人們用納米SiO2和納米TiO2微粒製成了多層干涉膜，總厚度為微米級，襯在有燈絲的燈泡罩的內壁，結果不但透光率好，而且有很強的紅外線反射能力。有人估計這種燈泡亮度與傳統的鹵素燈相同時，可節省約15％的電2．優異的光吸收材料納米微粒的量子尺寸效應等使它對某種波長的光吸收帶有藍移現象。納米微粒粉體對各種波長光的吸收帶有寬化現象。納米微粒的紫外吸收材料就是利用這兩個特性。通常的納米微粒紫外吸收材料是將納米微粒分散到樹脂中製成膜，這種膜對紫外有吸收能力依賴於納米粒子的尺寸和樹脂中納米粒子的摻加量和組分。目前，對紫外吸收好的幾種材料有：30～40nm的TiO2納米粒子的樹脂膜；Fe2O3納米微粒的聚酯樹脂膜。前者對400nm波長以下的紫外光有極強的吸收能力，後者對600nm以下的光有良好的吸收能力，可用作半導體器件的紫外線篩檢程式3.隱身材料由於納米微粒尺寸遠小於紅外及雷達波波長，