纳米技术复习资料
纳米材料复习
1.纳米材料的表面效应：纳米材料微粒的表面原子数与总原子数之比随着纳米微粒尺寸的减小而大幅度增加，粒子表面结合能随之增加，从而引起纳米微粒性质变化的现象。
2.纳米材料的光致发光：指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。
3.纳米产品的制造方式：（1）“自上而下”(top down) ：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
(2)“自下而上”(bottom up) ：是指以原子分子为基本单元, 根据人们的意愿进行设计和组装, 从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
如化学合成、自组装、定位组装等。
4.纳米材料的光催化性质：就是光触媒在外界可见光的作用下发生催化作用。
光催化一般是多种相态之间的催化反应。
光触媒在光照条件（可以是不同波长的光照）下所起到催化作用的化学反应，统称为光反应。
5.(1)物理气相沉积:在低压的惰性气体中加热可蒸发的物质，使之气化，再在惰性气氛中冷凝成纳米粒子。
（2）化学气相沉积:是指在远高于临界反应温度的条件下，通过化学反应，使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸气压，自动凝聚形成大量的晶核，这些晶核不断长大，聚集成颗粒，随着气流进入低温区，最终在收集室内得到纳米粉体。
1纳米微粒的蓝移和红移现象：A 蓝移（1）由于纳米粒子的量子尺寸效应导致纳米微粒的光谱峰值向短波方向移动的现象例如：纳米SiC颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是814 cm-1和794 cm-1。
蓝移了20 cm-1。
纳米Si3N4颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是949 cm-1和935 cm-1，蓝移了14 cm-1。
（2）纳米微粒吸收带“蓝移”的解释：量子尺寸效应由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。
Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大，这是产生蓝移的根本原因，这种解释对半导体和绝缘体都适用。
纳米技术概论期末复习总结
“自下而上”是指以原子、分子为基本单
位，根据人们的意愿进行设计和组装，从
而构筑成具有特定功能的器件或产品的方
式。
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二、填空题
5、纳米结构自组装体系的英文全称为 Nanostructured Self-assembling system. 其涵义是分子间通过非键合力自发组织的超分 子稳定聚集体，从一般原则来讲，自组装过程 的关键是表界面分子识别内禀驱动力包括氢键、 范德瓦耳斯力、静电力、电子效应、官能团的 立方体效应和长程作用等。
被破坏，非晶态纳米粒子的表面层附近原子密度减小，使得
材料的声、光、电、磁、热、力学等特性发生变化的现象。
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3、纳米材料：
是指在三个维度上至少有一维处于纳米
尺度范围或由它们作为基本组元构成的材料。
主要包括纳米粒子或纳米粉体材料，一维纳
米材料、纳米薄膜、纳米块材。
2013-7-15
2013-7-15
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• 知识体系、方法论体系、价值观 体系
• 学无止境。子曰：“德之不修， 学之不讲，闻义不能徙，不善不 能改，是吾忧也。”
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期末复习总结
• 考试方式：闭卷、笔试； • 答题时间：120分钟，满分100分； • 内容比例：基本概念30%，基本知识30%， 知识的运用40%； • 题型比例： 选择题（6小题，18分），填充题（6小题， 24分），名词解释或问答题（3小题，18分）， 简答题（2小题，20分），论述题（1个题，20 分）；
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一、选择题 （1/6）
1、纳米（nm）是一个长度单位，它等于 。 A.10-6 米 B.10-9 米 C.10-10 米 D.10-3米 2、一般而言，光学显微镜由于受到光学衍射的 限制， 其分辨率约为 。 ①200纳米(nm) ②1毫米(mm) ③10微米 (μm) ④3～5纳米(nm).
纳米材料导论复习题
《纳米材料导论》复习题2013.12第一章1、纳米材料有哪些危害性？答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。
纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。
2、什么是纳米材料、纳米结构？答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
纳米材料有两层含义：其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。
纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。
3、什么是纳米科技？答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。
4、什么是纳米技术的科学意义？答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。
纳米功能材料试题大学期末复习资料
《纳米功能材料》—思考题第一章、概论1.纳米材料定义及分类。
定义：利用物质在小到原子或分子尺度以后，由于尺寸效应、表面效应或量子效应所出现的奇异现象而发展出来的新材料。
分类：纳米粒子（零维纳米结构）；纳米线、纳米棒（一维纳米结构）；薄膜（二维纳米结构）；纳米复合材料和纳米晶材料（三维纳米结构）。
2.功能材料定义及分类。
定义：是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。
分类：常见的分类方法：（1）按材料的化学键分类：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；（2）按材料物理性质分类：磁性材料、电学材料、光学材料、声学材料、力学材料；其他分类方法：（3）按结晶状态分类：单晶材料、多晶材料、非晶态材料；（4）按服役的领域分类：信息材料、航空航天材料、能源材料、生物医用材料等。
3.按照产物类型，纳米材料如何划分类别。
按照产物类型进行划分：（1）纳米粒子（零维）：通过胶质处理、火焰燃烧和相分离技术合成；（2）纳米棒或纳米线（一维）：通过模板辅助电沉积，溶液-液相-固相生长技术，和自发各向异性生长的方式合成；（3）薄膜（二维）：通过分子束外延和原子层沉积技术合成；（4）纳米结构块体材料（三维）：例如自组织纳米颗粒形成光带隙晶体4.纳米结构和材料的生长介质类型？（1）气相生长，包括激光反应分解合成纳米粒子、原子层沉积形成薄膜等；（2）液相生长，包括胶质处理形成纳米粒子、自组织形成单分散层等；（3）固相生成，包括相分离形成玻璃基体中的金属颗粒、双光子诱导聚合化形成三维光子晶体等；（4）混合生长，包括纳米线的气-液-固生长等。
5.按照生长介质划分：（1）气相生长，包括激光反应分解合成纳米粒子、原子层沉积形成薄膜等；（2）液相生长，包括胶质处理形成纳米粒子、自组织形成单分散层等；（3）固相生成，包括相分离形成玻璃基体中的金属颗粒、双光子诱导聚合化形成三维光子晶体等；（4）混合生长，包括纳米线的气-液-固生长等6.纳米技术的定义？定义：由于纳米尺寸，导致的材料及其体系的结构与组成表现出奇特而明显改变的物理、化学和生物性能、以及由此产生的新现象和新工艺。
纳米材料概论复习要点
一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。
3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。
4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。
5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。
6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。
7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。
它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。
8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。
9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。
其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。
二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。
2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
纳米材料复习内容答案
纳米材料复习题1、简单论述纳米材料的定义与分类。
2、什么是原子团簇? 谈谈它的分类。
3、通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4、论述碳纳米管的生长机理（图）。
答：碳纳米管的生长机理包括V-L-S机理、表面（六元环）生长机理。
（1）V-L-S机理：金属和碳原子形成液滴合金，当碳原子在液滴中达到饱和后开始析出来形成纳米碳管。
根据催化剂在反应过程中的位置将其分为顶端生长机理、根部生长机理。
①顶端生长机理：在碳纳米管顶部，催化剂微粒没有被碳覆盖的的部分，吸附并催化裂解碳氢分子而产生碳原子，碳原子在催化剂表面扩散或穿过催化剂进入碳纳米管与催化剂接触的开口处，实现碳纳米管的生长，在碳纳米管的生长过程中，催化剂始终在碳纳米管的顶端，随着碳纳米管的生长而迁移；②根部生长机理：碳原子从碳管的底部扩散进入石墨层网络，挤压而形成碳纳米管，底部生长机理最主要的特征是：碳管一末端与催化剂微粒相连，另一端是不含有金属微粒的封闭端；（2）表面（六元环）生长机理：碳原子直接在催化剂的表面生长形成碳管，不形成合金。
①表面扩散机理：用苯环坐原料来生长碳纳米管，如果苯环进入催化剂内部，会被分解而产生碳氢化合物和氢气同时副产物的检测结果为只有氢气而没有碳氢化化物。
说明苯环没有进入催化剂液滴内部，而只是在催化剂表面脱氢生长，也符合“帽式”生长机理。
5、论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。
（1）气相法反应机理包括：V-L-S机理、V-S机理、碳纳米管模板法、金属原位生长。
①V-L-S机理：反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔液滴，小液滴相互聚合形成大液滴，并且共熔体液滴在端部不断吸收粒子和小的液滴，最后由于微粒的过饱和而凝固形成纳米线。
②V-S机理：首先沉底经过处理，在其表面形成许多纳米尺度的凹坑蚀丘，这些凹坑蚀丘为纳米丝提供了成核位置，并且它的尺寸限定了纳米丝的临界成核直径，从而使生长的丝为纳米级。
(完整)纳米材料导论期末复习重点
名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米,10埃。
2、纳米材料:指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。
3、原子团簇:由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。
4、纳米技术:指在纳米尺寸范围内，通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。
5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象.6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应.7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。
8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。
10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,固体又恢复原状。
11、塑性形变:指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。
HAII—Petch公式：σ－－强度； H－－硬度;d－－晶粒尺寸；K－－常数纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。
14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。
大题:纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。
(2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加,粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。
（粒度减小,比表面积增大;粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能;表面原子比内部原子具有更高的活性)(3）量子尺寸效应:当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。
纳米技术_参考模板
CONTENTS
-
1 什么是纳米技术？
纳米技术在植物抵
2 抗逆境胁迫中的应
用
1
什么是纳米技术？
纳米技术(nanotechnology)，也称毫微技术，是研究结构
尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技
1 术。1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以1到100
纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或
抗旱，抗高温、低温，抗病虫害等方面均有较多报道
3
以纳米材料自身特性提高作物抗逆能力是研究较多的方向，涉及机理也多，其中较普遍的一个机理是 清除逆境下植物体内过量累积的活性氧
4
逆境下活性氧不能被及时清除，过量活性氧导致生物分子(DNA、蛋白等)受到攻击，产生氧化胁迫、抑 制作物生长，导致作物减产。因此，维持作物体内活性氧平衡是提高作物抗逆能力的关键
5 内会发生 胁迫感知、 信号传导、 转录组或代谢组改变等一系列分子事件，而这些分子变化可以被植
物"记住"，在未来面对胁迫时做出更快和(或)更强的响应，即所谓的"胁迫记忆"
纳米技术在植物抵抗逆境胁迫中的应用
基于此，研究小组提出假设：在种子萌发阶段对其进 行刺激，诱导胁迫记忆，很可能会增强幼苗对逆境的 抗性。 活性氧(ROS)是植物胁迫/免疫反应中重要的 信号分子，因此ROS可做为生物刺激剂诱导防御反应。 然而，ROS化学性质多不稳定，也很难递送
构
5 这种概念的纳米技术还未取得重大进展
什么是纳米技术？
第二种概念把纳米技术 定位为微加工技术的极
限
也就是通过纳米精度的 "加工"来人工形成纳米
大小的结构的技术
现有技术即使发展下去，
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纳米技术就是一门交叉性很强得综合学科,研究得内容涉及现代科技得广阔领域。
纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透得学科与纳米材料、纳米器件、纳米尺度得检测与表征这三个研究领域。
纳米材料得制备与研究就是整个纳米科技得基础。
其中,纳米物理学与纳米化学就是纳米技术得理论基础,而纳米电子学就是纳米技术最重要得内容。
从迄今为止得研究来瞧,关于纳米技术分为三种概念:第一种,就是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造得机器》一书中提出得分子纳米技术。
根据这一概念,可以使组合分子得机器实用化,从而可以任意组合所有种类得分子,可以制造出任何种类得分子结构。
这种概念得纳米技术还未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术得极限。
也就就是通过纳米精度得"加工"来人工形成纳米大小得结构得技术。
这种纳米级得加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。
现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,这就是因为,如果把电路得线幅逐渐变小,将使构成电路得绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果。
此外,还有发热与晃动等问题。
为了解决这些问题,研究人员正在研究新型得纳米技术。
第三种概念就是从生物得角度出发而提出得。
本来,生物在细胞与生物膜内就存在纳米级得结构。
DNA分子计算机、细胞生物计算机得开发,成为纳米生物技术得重要内容。
2、纳米技术得发展史1993年,第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开,将纳米技术划分为6大分支:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术与纳米计量学,促进了纳米技术得发展。
由于该技术得特殊性,神奇性与广泛性,吸引了世界各国得许多优秀科学家纷纷为之努力研究。
纳米技术一般指纳米级(0、1一100nm)得材料、设计、制造,测量、控制与产品得技术。
纳米技术主要包括:纳米级测量技术:纳米级表层物理力学性能得检测技术:纳米级加工技术;纳米粒子得制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。
灵感来源纳米技术得灵感,来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作得一次题为《在底部还有很大空间》得演讲。
这位当时在加州理工大学任教得教授向同事们提出了一个新得想法。
从石器时代开始,人类从磨尖箭头到光刻芯片得所有技术,都与一次性地削去或者融合数以亿计得原子以便把物质做成有用得形态有关。
费曼质问道,为什么我们不可以从另外一个角我国得纳米先锋1993年,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字,标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地,并居于国际科技前沿;1996年底,舟山普陀升兴公司与中科院固体物理研究所合作,成功开发了纳米家庭得重要一员--纳米SiO2,使我国成为继美、英、日、法国后,国际上第五个能批量生产此产品得国家;1997年9月北京大学成立了纳米科技研究中心,目前该中心已取得多项高水平得研究成果,有些方面已达到国际先进水平。
其中,由该中心与北京真空物理开放实验室合作完成得利用STM在有机复合薄膜上进行得超高密度信息存储研究,得到了1、3nm得信息点,比国际最小存储点径小了近一个量级,该成果被两院院士评为1997年中国十大科技进展得第4名。
1991年,科学家发现了一种典型得人造纳米材料--碳纳米管,但它得结构具有多层壁、单壁等多种形态。
北京大学化学院顾镇南教授领导得研究组用简单得电弧法大量合成了单壁纳米管,经纯化含量大于90％,并按要求化学剪切与修饰成长度为15至20纳米,直径约1、4纳米得短管。
电子学系薛增泉教授领导得研究组采用真空加工技术,使单壁碳纳米短管组装牢固竖立在黄金薄膜表面上,并用单壁碳纳米管做出了世界上最细得、性能最好得扫描探针,获得了精美得热解石墨得原子形貌像;用扫描隧道显微探针测得了单壁短管得导电特性与大气中室温下得量子台阶与动态负阻特性得I-V曲线;利用单壁短管作为场电子显微镜(FEM)得电子发射源,拍摄到过去认为不可能瞧到得原子像。
1997年12月,青岛化工学院纳米材料研究所崔作林、张志琨教授主持发明得“高熔点纳米金属催化剂得制备方法”荣获国家技术发明奖二等奖,这就是迄今我国纳米科技领域获得得最高等级得国家级奖励;1998年,清华大学范守善小组成功地制备出直径为3－50纳米、长度达微米量级得氮化镓半导体一维纳米棒,使我国在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶体;1998年,美国《科学》杂志上刊登了我国科学家得论文。
我国科学家用非水热合成法,制备出金刚石纳米粉,被国际刊物誉为“稻草变黄金--从四氯化碳制成金刚石;”1999年,中国科学院物理研究所解思深研究员率领得科研小组,不仅合成了世界上最长得“超级纤维”碳纳米管,创造了一项“3毫米得世界之最”,而且合成出世界上最细得碳纳米管;1999年上半年,北京大学纳米技术研究取得重大突破,电子学系教授薛增泉领导得研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面,并组装出世界上最细且性能良好得扫描隧道显微镜用探针。
1999年,中科院金属研究所成会明博士合成出高质量得碳纳米材料,使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。
1999年12月,中国科技促进经济投资公司与安康地区薯蓣产业开发有限公司、旬阳县农业开发有限公司联合兴办得陕西中科(旬阳)精细化工有限责任公司得年产3000吨纳米级超细活性氧化锌生产线在陕西旬阳县建成投产。
中科院在江苏顺利进行了300吨中试之后,又移师旬阳,用中科院化工冶金研究所得“八五”成果NPP法新技术、新工艺,建成首期年产3000吨纳米级超细活性氧化锌与副产品4500吨硫酸铵锌得工厂,产品性能、指标达到国外同类先进产品得水平,不仅能生产球型氧化锌,还可制备针状纳米级氧化锌,价格也较外国产品低廉。
中科院利用高新技术开发西部资源得这一创新项目,使我国纳米材料得研发水平跻身世界先进行列。
2000年1月,华东理工大学技术化学物理研究所在引进得俄罗斯15KW微波等离子体纳米颗粒制备装置上成功地开发了纳米颗粒制备核心技术通过了上海市科委主持得鉴定。
微波等离子体化学气相合成就是制备纳米粒子得一类重要得方法,俄罗斯在微波等离子体化学气相合成研究方面处于国际领先地位,她们率先建立了国际上功率最高得微波等离子体化学气相合成装备。
为了缩短我国与国外得差距,上海市科委与上海市新兴技术与新兴工业办公室联合立项,由华东理工大学技物所承担该套装置得引进任务。
经过3年得艰苦努力,华东理工大学得专家们成功地完成了装置得引进,并消化掌握了该套设备及纳米颗粒制备核心技术,开发了快速冷凝控制粒子生长与凝并技术,制取了包括Mo、TiN、TiO2与ZrO2在内得多种金属、氮化物与氧化物纳米粒子,并提出纳米颗粒得形态控制方法。
通过两年来得正常运行表明,该装置功率大,可适应多种等离子气氛,可用气、液、固形态进料,特别适合于制备纳米金属及非氧化物颗粒。
3、纳米材料纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约就是在0、1—100纳米这个范围空间,物质得性能就会发生突变,出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成得原子、分子,也不同于宏观得物质得特殊性能构成得材料,即为纳米材料。
如果仅仅就是尺度达到纳米,而没有特殊性能得材料,也不能叫纳米材料。
过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只就是以前没有认识到这个尺度范围得性能。
第一个真正认识到它得性能并引用纳米概念得就是日本科学家,她们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它得性能发现:一个导电、导热得铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来得性质,表现出既不导电、也不导热。
磁性材料也就是如此,像铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它得磁性要比原来高1000倍。
80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化得细小微粒得尺寸在0、1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。
因此,颗粒尺寸在1～100纳米得微粒称为超微粒材料,也就是一种纳米材料。
纳米金属材料就是20世纪80年代中期研制成功得,后来相继问世得有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料与纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material),就是指其结构单元得尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。
由于它得尺寸已经接近电子得相干长度,它得性质因为强相干所带来得自组织使得性质发生很大变化。
并且,其尺度已接近光得波长,加上其具有大表面得特殊效应,因此其所表现得特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现得性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒,一般就是指尺寸在1～100nm间得粒子,就是处在原子簇与宏观物体交界得过渡区域,从通常得关于微观与宏观得观点瞧,这样得系统既非典型得微观系统亦非典型得宏观系统,就是一种典型得介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应与宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异得特性,即它得光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面得性质与大块固体时相比将会有显著得不同。
纳米技术得广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料得生产(超微粉、镀膜、纳米改性材料等),性能检测技术(化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能)。
纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术。
纳米材料具有一定得独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学得观点来描述它得行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10得9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显得差异。
纳米粒子异于大块物质得理由就是在其表面积相对增大,也就就是超微粒子得表面布满了阶梯状结构,此结构代表具有高表面能得不安定原子。
这类原子极易与外来原子吸附键结,同时因粒径缩小而提供了大表面得活性原子。
就熔点来说,纳米粉末中由于每一粒子组成原子少,表面原子处于不安定状态,使其表面晶格震动得振幅较大,所以具有较高得表面能量,造成超微粒子特有得热性质,也就就是造成熔点下降,同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结,而成为良好得烧结促进材料。
一般常见得磁性物质均属多磁区之集合体,当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时,即形成单磁区之磁性物质。