纳米材料及其应用(精)
纳米材料的用途
纳米材料的用途
纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其尺寸在纳米级范围内。
由于其
独特的物理、化学和生物学特性，纳米材料在各个领域都有着广泛的应用。
首先，纳米材料在材料科学领域具有重要意义。
由于其特殊的物理性质，纳米
材料在制备新型材料方面具有巨大潜力。
比如，纳米材料可以用于制备高强度、高韧性的复合材料，用于制备高导电性、高热传导性的功能材料，用于制备高吸附性、高催化活性的吸附剂和催化剂等。
这些新型纳米材料的应用，将极大地推动材料科学领域的发展。
其次，纳米材料在能源领域也有着重要的应用价值。
纳米材料可以用于制备高
效的太阳能电池、储能材料和光催化剂，可以用于制备高效的燃料电池和催化剂，可以用于制备高效的光催化水解制氢催化剂等。
这些应用将有助于提高能源利用效率，减少能源消耗，推动能源领域的可持续发展。
此外，纳米材料在生物医学领域也有着广泛的应用。
纳米材料可以用于制备生
物传感器、生物成像剂和药物载体，可以用于制备生物医学材料和医用纳米器件，可以用于制备生物医学诊断试剂和治疗药物等。
这些应用将有助于提高医疗诊断和治疗的精准度和效果，推动生物医学领域的发展。
总的来说，纳米材料具有广泛的应用前景，其在材料科学、能源领域和生物医
学领域都有着重要的应用价值。
随着纳米材料研究的不断深入，相信纳米材料的应用领域会越来越广泛，对人类社会的发展会产生越来越大的影响。
无机纳米材料的表征及其应用
无机纳米材料的表征及其应用一、引言随着纳米技术的不断发展，无机纳米材料的研究和应用已经得到了广泛的关注和研究。
无机纳米材料因其特殊的性质和表面活性，具有广泛的应用前景，如生物医学、能源、催化、电子器件等领域。
无机纳米材料的表征是研究其性质和应用的重要基础。
本文将全面介绍无机纳米材料的表征及其应用。
二、无机纳米材料的表征1.传统表征方法无机纳米材料的传统表征方法包括透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱和红外光谱等。
TEM和SEM可以观察到无机纳米材料的形貌、尺寸和形状等结构特征。
XRD可以分析无机纳米材料的晶体结构和晶格参数，拉曼光谱和红外光谱可以标识无机纳米材料的化学组成和表面结构等。
2.高级表征方法高级表征方法包括扫描透射电镜（STEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子能谱（TEM）和霍尔效应测量等。
STEM可以比TEM更准确地确定无机纳米材料的形貌、尺寸和形状。
AFM可以测定无机纳米材料的表面形貌和荷电性等。
XPS可以观察无机纳米材料的化学组成和氧化状态。
TEM可以测定无机纳米材料的电子结构和拓扑结构等。
霍尔效应测量可以测定无机纳米材料的导电性和磁性等。
三、无机纳米材料的应用1.生物医学无机纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、光热治疗和生物成像等。
无机纳米粒子具有潜在的药物传递载体，可用于药物递送系统、高效零毒或靶向性药物在癌细胞中的投放，同时具有药物控释的功能。
纳米粒子还可作为激活器，经过特殊处理的无机纳米材料可通过将其植入到病变组织中，利用近红外激光激发得到的光热效应增强治愈效果，如提高癌症治疗的效率。
此外，无机纳米材料还可用于生物成像、诊断等领域。
2.能源无机纳米材料在能源领域的应用主要包括储能和转换、太阳能电池、燃料电池和电解水等。
以铁氧体纳米杂化材料为例，其具有优异的储能性能和高电导率，可用于电池等储能器件中。
第二讲纳米材料及其应用-PPT精选
磁学性能
1. 超顺磁性 2. 矫顽力 3. 居里温度 4. 磁化率
超顺磁性
纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超
顺磁状态，例如： -Fe，Fe3O4和 -Fe2O3粒径
I
2434NV2 nn1122 nn2222
I0
乳光强度与入射光的波长的四次方成反比。
故入射光的波长愈短，散射愈强。例如照射在溶
胶上的是白光，则其中蓝光与紫光的散射较强。
故白光照射溶胶时，侧面的散射光呈现淡蓝色，
而透射光呈现橙红色。
光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理 的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与 超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波 长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与 此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子 与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的 差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒 的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有 同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。 主要表现为以下几方面。
第二讲 纳米材料及其应用
1990年7月在美国巴尔基摩召开的国 际第一届纳米科学技术学术会议上，正 式把纳米材料科学作为材料科学的一个 分支公布于世。纳米材料科学的诞生标 志着材料科学已经进入了一个新的层次。
一 纳米材料具有独特的物理化学性质
1.力学性能（结构，晶格，硬度）
融
会
2.热学性能（熔点） 3.磁学性能
纳米微粒分散物系的光学性质
纳米微粒分散于分散介质中形成分散物系(溶 胶)，纳米微粒在这里又称作胶体粒子或分散相。 由于在溶胶中胶体的高分散性和不均匀性使得分散 物系具有特殊的光学特征。当分散粒子的直径大于 投射光波波长时，光投射到粒子上就被反射。如果 粒子直径小于入射光波的波长，光波可以绕过粒子 而向各方向传播，发生散射，散射出来的光，即所 谓乳光。由于纳米微粒直径比可见光的波长要小得 多，所以纳米微粒分散系应以散射的作用为主。由 雷利公式，可得以下结论：
纳米材料的光学材料及其应用
纳米材料的光学材料及其应用纳米科技是当今科学技术领域发展最为迅速的一个领域，其不仅具有广泛的基础研究意义，而且应用价值也是不容忽视的。
纳米材料作为一种新型材料，其在光学材料领域中的应用具有广泛的发展前景。
本文就纳米材料在光学材料领域中的应用及其特性进行探讨。
一、纳米材料在光学领域中的应用纳米材料在光学领域中的应用涉及到三个方面，即光学传感器、光学储存材料和光学通信材料。
其中，光学传感器可以通过纳米材料对光信号进行增强或减弱，以实现对物质浓度、温度、湿度等参数的测量；光学储存材料通过纳米颗粒的表面等形貌与原位掺杂，将数据以更高的密度编码和存储；光学通信材料利用纳米材料的局域表面等离子体共振（LSPR）特性，可以实现高容量、高速率和高稳定性的数据传输。
二、纳米材料的光学特性纳米材料具有很多优异的光学特性，且这些特性与其材料、形态、尺寸等都有关系。
1. 表面等离子体共振（LSPR）表面等离子体共振是指光吸收、散射与绕射的一种共振，其能量可以集中在小的区域内。
纳米颗粒通过表面等离子体共振的作用，可以增强光场强度，改变材料的光孔径、波长和色散等性质，使得其在光学传感、光学储存和光传输等方面具有重要应用。
2. 局域表面等离子体共振（LSPR）局域表面等离子体共振与表面等离子体共振类似，但其只针对纳米颗粒表面的坑穴、凸起等形貌特征，而不是整个表面。
局域表面等离子体共振通过特定材料的尺寸和形态，可以产生和调控表面等离子体共振，从而实现对光学信号的增强或减弱。
3. 散射光谱（SERS）散射光谱是指当纳米颗粒暴露在激光束中时，与周围物质相互作用而散射所产生光信号的谱线。
散射光谱通过纳米颗粒与分子之间作用的放大和选择性，可以实现较低浓度物质的检测，具有应用于药物和环境领域的潜在能力。
三、纳米材料在光学材料领域中的应用实例1. 光学传感器通过利用纳米材料的LSPR特性，可以实现对环境参数的快速测量。
例如，在制药、食品、医疗和环境监测等领域，可以利用金、银、铜等纳米材料制造传感器，实现对生物、化学、物理环境参数的检测与诊断。
纳米材料的制备与应用
纳米材料的制备与应用纳米材料是在纳米级别上制备的材料，有着特殊的物理性质和化学性质。
纳米材料因其特殊性质，被广泛应用于电子、医学、化学、生物和材料科学等领域。
本文将介绍纳米材料的制备与应用。
一、制备纳米材料制备纳米材料的方法非常多样，如物理法、化学法、生物法等。
1. 物理法物理法制备纳米材料的方法包括溅射、热焙、分散和磨削等。
利用物理力学的方法，通过减小材料的尺寸，从而制备出纳米材料。
例如，利用磁控溅射法可以制备出铁、镍、铜、金等各种金属的纳米薄膜。
2. 化学法化学法制备纳米材料的方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法和水相合成法等。
化学法通过调节反应条件，控制反应过程中的聚合和凝聚，制备出纳米材料。
例如，利用水热法可以制备出高质量的金纳米颗粒。
3. 生物法生物法制备纳米材料的方法包括植物提取法和微生物发酵法等。
生物法利用生物合成的机理，通过微生物和植物的特殊代谢方式，制备出纳米材料。
例如，利用微生物发酵法可以制备出许多金属和金属氧化物纳米颗粒。
二、应用纳米材料纳米材料因其特殊的物理性质和化学性质，在许多领域得到了广泛的应用，如电子学、医学、化学和材料科学等领域。
1. 电子学纳米材料在电子学领域的应用非常广泛，如利用碳纳米管制备出的纳米晶体管，可以用于制造超高频的电子器件；利用银纳米线制造出的透明电极，可以用于制造高性能的光伏电池和 OLED 电视屏幕。
2. 医学纳米材料在医学领域的应用很有前途，例如，利用铁氧化物纳米颗粒可以制备出 MRI 对比剂，可以在体内准确检测肿瘤；利用纳米粒子包裹药物，可以将药物送到病灶部位，从而实现精准治疗。
3. 化学纳米材料在化学领域的应用也非常广泛，如利用纳米金粒子制备出的催化剂，可以用于催化氧化、加氢和烷基化反应；利用纳米氧化铁制备出的吸附剂，可以用于废水处理和空气净化。
4. 材料科学纳米材料在材料科学领域的应用也非常多，例如，利用纳米氧化铝可以制备出高通量的分离膜；利用二氧化硅纳米颗粒制备出的防晒霜，可以有效防止紫外线的侵害；利用石墨烯制备出的材料，可以制备出高性能的超级电容器。
纳米材料应用(目前最全详细讲解)
无机非金属材料
无机非金属材料指某些元素的氧化物、 碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包 括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛 酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组
成的无机材料。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐 火材料、搪瓷及天然矿物材料等。
第五页，共141页。
传统无机非金属材料
第十八页，共141页。
纺织瓷件
氧化铝陶瓷电阻
第十九页，共141页。
氧化铝髋关节
第二十页，共141页。
高压钠灯
高纯氧化铝透明陶瓷管
第二十一页，共141页。
氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷的性能：作为一种理想的高温结构材料，最
主要的应具备如下性能：（1）强度好、韧性好；（2）抗氧化 性好；（3）抗热震性好；（4）抗蠕变性好；（5）结构稳定性 好；（6）抗机械振动。
水泥 水泥呈粉末状，当它与水混合后成为可
塑性浆体，经一系列物理化学作用凝结硬化 变成坚硬石状体，并能将散粒状材料胶结成
为整体。水泥浆体不仅能在空气中硬化，还 能在水中硬化、保持并继续增长其强度，故 水泥属于水硬性胶凝材料。
第六页，共141页。
玻璃 玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶
态固体。其内能和构形熵高于相应的晶体。其 结构为短程有序，长程无序。从熔融态转变为
（2）特种玻璃
随着社会和科学的发展，在玻璃材料科学领域中，由于某些新品种 是根据特殊用途专门研制的，其成分、性能、制造工艺均与一般工业和 日用玻璃有所差别，它们往往被归入专门的一类，叫做特种玻璃。这些
特种玻璃逐渐脱离了传统玻璃的基础系统范围。常见的特种玻璃有光子 学玻璃、微晶玻璃、生化玻璃、溶胶－凝胶玻璃等。
开辟了新的空间。化学与材料保持着相互依存、相互促进的关系。
(完整版)纳米材料在人类生活中的应用
(完整版)纳米材料在人类生活中的应用纳米材料在人类生活中的应用“纳米”是英文nanometer的译名，是一种度量单位，1纳米为百万分之一毫米,即一毫微米，也就是十亿分之一米，只相当于十几个中等原子串起来那么长。
纳米材料的主要用途21世纪的纳米材料与人们的生活息息相关,很多重要的国民领域都需要纳米材料来助阵。
纳米材料在医学,军事乃至于人们的衣食住行都有十分重要的作用。
下面简要介绍一下纳米材料在21世纪的人们的生活中的影响。
1。
在医药中的应用药品颗粒小容易被人体吸收，使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品.纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，将来还有可能制造出纳米机器直接进入人体杀死癌细胞、医治患者的病变、修复损坏的器官、进行人体肢体再生、人体整容等.在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应；使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）诊断出各种疾病。
纳米粉用在毛巾、枕巾等日用品上还可以杀菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等.2.在军事中的应用雷达波吸收材料(简称吸波材料）系指能有效地吸收入射雷达波并使其散射衰减的一类功能材料。
吸波材料的研究在国防上具有重大的意义,这种“隐身材料"的发展和应用，是提高武器系统生存和突防能力的有效手段.纳米微粉是一种非常有发展前途的新型军用雷达波吸收剂.纳米金属氧化物由于质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点，而成为吸波材料研究的热点之一。
将纳米涂料涂在飞机上就可以制造出隐形飞机.3。
在家电中的应用用纳米材料制成的纳米多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用,用作电冰箱、空调外壳里的抗菌除味塑料.将一定量的超细Zn0穧Ca(OH）2穧AgNO3等加入磷酸盐溶液中，经混合、干燥、粉碎等再制成涂层涂于电话机、微机上，有很好的抗菌性能.彩电等家电一般都是黑色，被称为黑色家电，这是因材料中需加入炭黑进行静电屏蔽。
纳米材料的特性及应用
纳米材料的特性及应用（齐齐哈尔大学材料科学与工程学院高分子专业）摘要：纳米材料是当今及未来最有发展潜力的材料，由于其独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应 ,使得材料的电学、力学、磁学、光学等性能产生了惊人的变化。
本文分别从纳米材料的定义，发展，分类，特性，应用及未来发展方面进行了详细的论述。
引言很多人都听说过"纳米材料"这个词,但什么是纳米材料级简称为纳米材料，是指其的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间,广义上是中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。
由于它的尺寸已经接近电子的，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的，加上其具有大表面的特殊效应。
因此它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。
纳米材料的应用前景十分广阔。
近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力关键词：?纳米材料纳米材料分类特性应用一.什么是纳米材料纳米级简称为纳米材料(nanometermaterial)。
从尺寸大小来说，通常产生显着变化的细小的尺寸在0.1以下（注1米=100，1=10000微米，1微米=1000，1=10），即100以下。
因此，颗粒尺寸在1～100的微粒称为超微粒材料，也是一种材料。
其中，纳米是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米薄膜、纳米、纳米瓷性材料和材料等。
二.纳米材料发展简史纳米材料的应用实际上很早就有了，只是没有上升成纳米材料的概念。
早在1000多年前，我国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳黑作为墨的原料及染料。
这是应用最早的纳米材料。
我国古代的铜镜表面长久不发生锈钝。
经检验发现其表面有一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜。
十八世纪中叶，胶体化学建立，科学家们开始研究直径为1-10nm的粒子系统。
即所谓的胶体溶液。
事实上这种液态的胶体体系就是我们现在所说的纳米溶胶，只是当时的化学家们并没有意识到，这样一个尺寸范围是人们认识世界的一个新的层次。
纳米材料及其应用PPT课件
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
纳米材料是指在三维空间中至少有一 维处于纳米尺度范围（1-100nm）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
纳米材料及其应用课件
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
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1.纳米热现象：
纳米领带、冰箱、布、绑带、药丸、化肥、
玩具、皮鞋、杯、 水泥、油……
7
2. 纳米材料：
在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们 作为基本单元所构成的材料。 零维：纳米微粒、原子簇团 按维度数
一维：纳米丝、纳米棒、纳米管
二维：超薄膜、多层膜
8
3. 纳米物质：
纳米物质在自然界中早已存在，只是人类未认识罢
纳米材料
The Small World
2
国内纳米技术进展
• 1993 年， 中科院操纵原 子写字 • 中科院物理所制备出大 面积碳纳米管阵列;合成 了当时最长的纤维级碳 纳米管 • 中国科技大学:氮化镓粉 体 • 清华大学:氮化镓纳米棒 • 中国科技大学:从四氯化 碳制备出金刚石纳米粉， 被誉为“稻草变黄金”
天然:脱氧核糖核酸DNA结构
DNA
马达
生命遗传信息的载体
人工：自组装而成:纳米马达、纳米机器人等
10
傳統的纳米科技是由大而小
11
未來的纳米科技是由小而大
12
将铁(Fe)原子于铜(Cu)表面排列
成"原子"二字 ，汉字的大小只 有几个纳米。
13
2 纳米材料的特异效应
1. 表面效应
球形粒的表面积（A）与直径D2的平方成正比，体积 （V）与D3成正比，故其比表面积（A／V）与直径成反比。 D ， A／V ，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。 对直径大于 0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于 0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表
22
（6）宏观量子隧道效应
量子隧道效应： 微观粒子具有穿越势垒的能力 宏观量子隧道效应：人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁 化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之 为宏观的量子隧道效应。当微电子器件进一步微型化时必须要 考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电
它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。
20
图2. 陶瓷材料
21
（5）量子尺寸效应
大块材料中能级、能级合并成能带，由于电子数目很 多，能带中能级的间距很小，看作是连续的。 对超微颗粒而言，连续的能带将分裂为分立的能级； 能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。 当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时， 就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为 量子尺寸效应。
了，如DNA，小蜜蜂体内存在的纳米级的磁性颗粒充当
罗盘导航用。
4. 纳米自组装体系：
由纳米微粒以及它们组成的纳米丝或管为基本单元， 经过人工组装，在一维、二维、三维空间合成的纳 米结构体系，也叫纳米尺度的图案材料。
9
5. 纳米结构：
以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构成的新体 系，包括一维、二维、三维等。 有天然和人工两种
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密
度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙 等。
利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁
性液体。
18
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
纳米技术使大家都面临着重新变革，相当于5千米赛
跑，都才跑出500米，我们落后得不是很多，有的 还不落后
5
纳米科技与军事技术
• • • • • 纳米探测系统 纳米材料提高武器打击 纳米材料提高防护能力 纳米机械系统制造的小型机器人 雷达隐身技术 – 美国:“超黑粉”,对雷达波的吸收率达99％ – 法国:Co-Ni纳米颗粒包覆绝缘层
3
中科院化冶所 “七五攻关”－纳米碳化硅 “八五863”－纳米阻燃剂 中科院化学所 纳米领带： 超双疏性界面材料 防水、防油、防污、防褪色 纳米聚丙烯管材： 高强度、抑菌功能
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我国的机遇与挑战－纳米科技领域
二百年回顾 蒸汽机技术、电气化技术、微电子技术的高潮都错过 IT产业、网络通讯与西方差距不大
养丰富的水底。
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（4）特殊的力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制 成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。 因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱 的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出很好的 韧性与一定的延展性。 美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而 不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为
液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面
原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到 这种颗粒结构的不稳定性。 金属纳米粒子在空气中燃烧，无机纳米粒子吸附气体， 与气体反应。
15
2. 小尺寸效应
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小
尺寸效应。如下一系列新奇的性质：
（1） 特殊的光学性质
面积的总和可高达100米2，这时超微颗粒的表面与大块物体
的表面是十分不同的。
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若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为 2×10-3微 米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态， 随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面 体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于
纳米尺寸时，则降低27℃，减小到2纳米尺寸时的熔点为
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。
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（3） 特殊的磁学性质
小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同；大块的纯 铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 20纳米以下时， 其矫顽力可增加1千倍；若进一步减小其尺寸，大约小于 6纳米 时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了 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
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（2） 特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的；超细 微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时 尤为显著。 例如，金的常规熔点为1064C℃，当颗粒尺寸减小到10