纳米科技概论课件第四章
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选修课：纳米科技科普教程ppt课件
在人们极大地提高了获取和处理社会信息的 能力之后，便会转向对生命信息的探索。图7中 交叉领域即纳米电子学、纳米生物技术等将是 今后影响人类社会的制高点，因为它们关系到 国家安全、公共卫生和人类的健康和长寿。
35
图7 三大高科技及其交叉领域 36
国内外纳米科技的发展现状
❖ 美国： “70年代重视微米技术的国家如今都成为发 达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为新世 纪的先进国家”
“太空电梯”的绳索
如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而 不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球-月球乘人的电梯， 人们在月球定居就很容易了。
29
5、军事
“麻雀”卫星
美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大，
重量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭
10
2. 纳米器件
❖ 从纳米材料出发，或者利用纳米加工科技,制造出具有 特殊功能的产品，即纳米器件。
❖ 未来所有的纳米电子器件都将具有更小、更快、更冷 的特点。
❖ 科学家还希望通过对纳米生物学的研究，制造生物分 子器件。
❖ 目前，科学家在纳米生物传感器、生物分子计算机、
纳米马达等方面做了重要的尝试
❖ 纳米材料
❖ 纳米器件
❖ 纳米结构的检测和表征
9
1. 纳米材料
❖ 纳米材料指材料的显微结构至少在一个维度上尺寸 小于100nm，并且具有某些特殊功能的材料。
❖ 纳米材料的主要类型有：纳米粉末、纳米涂层、纳米薄膜、
纳米丝、纳米棒、纳米管和纳米固体。
❖ 纳米材料呈现如下的客观物理、化学特性：
低熔点、高比热容、高热膨胀系数； 高反应活性，高扩散率； 高强度、高韧性、高塑性； 奇特磁性； 极强的吸波性。
35
图7 三大高科技及其交叉领域 36
国内外纳米科技的发展现状
❖ 美国： “70年代重视微米技术的国家如今都成为发 达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为新世 纪的先进国家”
“太空电梯”的绳索
如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而 不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球-月球乘人的电梯， 人们在月球定居就很容易了。
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5、军事
“麻雀”卫星
美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大，
重量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭
10
2. 纳米器件
❖ 从纳米材料出发，或者利用纳米加工科技,制造出具有 特殊功能的产品，即纳米器件。
❖ 未来所有的纳米电子器件都将具有更小、更快、更冷 的特点。
❖ 科学家还希望通过对纳米生物学的研究，制造生物分 子器件。
❖ 目前，科学家在纳米生物传感器、生物分子计算机、
纳米马达等方面做了重要的尝试
❖ 纳米材料
❖ 纳米器件
❖ 纳米结构的检测和表征
9
1. 纳米材料
❖ 纳米材料指材料的显微结构至少在一个维度上尺寸 小于100nm，并且具有某些特殊功能的材料。
❖ 纳米材料的主要类型有：纳米粉末、纳米涂层、纳米薄膜、
纳米丝、纳米棒、纳米管和纳米固体。
❖ 纳米材料呈现如下的客观物理、化学特性：
低熔点、高比热容、高热膨胀系数； 高反应活性，高扩散率； 高强度、高韧性、高塑性； 奇特磁性； 极强的吸波性。
《纳米技术》PPT课件
纳米技术
h
1
纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
h
2
纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
h
6
科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
h
14
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
h
15
纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
h
16
超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
h
1
纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
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2
纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
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科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
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14
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
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纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
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16
超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
《纳米技术》课件
2 纳米技术的历史
纳米技术起源于理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的思想，随着技术的发展，纳米 技术逐渐成为研究的热点。
3 纳米技术的应用领域
纳米技术的应用涵盖医学、能源、材料制备和计算机科学等领域，为我们的生活和科学 技术带来了巨大的影响。
纳米材料
纳米颗粒
纳米颗粒是指具有纳 米级尺寸的固体颗粒， 具有特殊的物理、化 学和光学性质，广泛 应用于电子、光催化 和生物医学等领域。
纳米技术在计算机科学领域有着独特的应用，如 纳米电子器件和量子计算。
纳米技术的风险
1
环境风险
纳米材料的释放和排放可能对环境产生影响，需要注意管理这些风险以保护生态 系统。
2
生物风险
纳米材料对生物体的毒性和生物相容性需要进行评估，确保安全使用纳米技术。
3
社会风险
纳米技术可能带来一定的社会和伦理问题，需要谨慎考虑与管理，确保科技发展 的可持续性。
发展趋势
未来的纳米技术
纳米技术的发展将进一步拓展应用领域，如量子纳 米技术和纳米机器人等，开启更加神奇的科技时代。
可持续发展的纳米技术
纳米技术的可持续发展将关注环境友好性、资源高 效利用和社会公平性，推动科技与可持续发展的融 合。
结论
纳米技术拥有巨大的潜力，同时也带来一定的风险。为了实现纳米技术的可 持续发展，需要政府、企业和公众的共同参与和监管。
《纳米技术》PPT课件
欢迎来到《纳米技术》PPT课件！通过本次讲解，您将深入了解纳米技术的简 介、纳米材料、纳米制备方法、应用领域、风险以及发展趋势。准备好开启 科技的奇妙之旅了吗？
纳米技术简介
1 什么是纳米技术
纳米技术是研究和应用材料、装置和系统的科学、工程和技术的一门学科，其尺度位于 纳米米级尺度范围内。
纳米技术起源于理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的思想，随着技术的发展，纳米 技术逐渐成为研究的热点。
3 纳米技术的应用领域
纳米技术的应用涵盖医学、能源、材料制备和计算机科学等领域，为我们的生活和科学 技术带来了巨大的影响。
纳米材料
纳米颗粒
纳米颗粒是指具有纳 米级尺寸的固体颗粒， 具有特殊的物理、化 学和光学性质，广泛 应用于电子、光催化 和生物医学等领域。
纳米技术在计算机科学领域有着独特的应用，如 纳米电子器件和量子计算。
纳米技术的风险
1
环境风险
纳米材料的释放和排放可能对环境产生影响，需要注意管理这些风险以保护生态 系统。
2
生物风险
纳米材料对生物体的毒性和生物相容性需要进行评估，确保安全使用纳米技术。
3
社会风险
纳米技术可能带来一定的社会和伦理问题，需要谨慎考虑与管理，确保科技发展 的可持续性。
发展趋势
未来的纳米技术
纳米技术的发展将进一步拓展应用领域，如量子纳 米技术和纳米机器人等，开启更加神奇的科技时代。
可持续发展的纳米技术
纳米技术的可持续发展将关注环境友好性、资源高 效利用和社会公平性，推动科技与可持续发展的融 合。
结论
纳米技术拥有巨大的潜力，同时也带来一定的风险。为了实现纳米技术的可 持续发展，需要政府、企业和公众的共同参与和监管。
《纳米技术》PPT课件
欢迎来到《纳米技术》PPT课件！通过本次讲解，您将深入了解纳米技术的简 介、纳米材料、纳米制备方法、应用领域、风险以及发展趋势。准备好开启 科技的奇妙之旅了吗？
纳米技术简介
1 什么是纳米技术
纳米技术是研究和应用材料、装置和系统的科学、工程和技术的一门学科，其尺度位于 纳米米级尺度范围内。
纳米科学概论PPT(完整版)
神奇的纳米世界
靓丽的纳米世界
单根碳纳米弹簧
扫描隧道显微镜下的纳米团簇 酷似大力神杯的硅纳米结构
NANOGEAR
“麻雀卫星”
质量不足10千克，各种部件全 部用纳米材料制造，一枚小型 火箭一次就可以发射数百颗。 若在太阳同步轨道上等间隔地 部署648颗功能不同的“麻雀卫 星”，就可以保证在任何时刻对 地球上任何一点进行连续监视， 即使少数失灵，整个卫星网络 的工作也不会受影响。
假如您掌握了纳米技术，您将应用在哪些方面？并简述理由。
科学的商品化
将“知识”转化为“经济”
NANOSCIENCE: Thinking about small to do big things
碳纳米管仿生壁虎脚打造蜘蛛人
Science, , 322, 238 -242.
金纳米颗粒由102个金 原子和44个硫醇分子 组成，其中，金原子排 列成球状。
Nature 1991, 354, 56
纳米管做成的“纳米秤”
令人惊奇的是，最近 、中 国、法国和巴西科学家用精 密的电子显微镜测量纳米管 在电流中出现的摆频率时， 发现可以测出纳米管上极小 微粒引起的变化，从而发明 了能称量亿亿分之二百克的 单个病毒的“纳米秤”。这 种世界上最小的秤，为科学 家区分病毒种类，发现新病 毒作出了贡献。
特殊的光学性质
当 （Au）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 在纳米颗粒状态都呈为黑色。尺越小，颜色愈黑，银 白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。
特殊的电学性质
介电和压电特性是材料的基本物性之一。纳米半导 体的介电行为（介电常数、介电损耗）及压电特性同 常规的半导体材料有和很大的不同。
纳米科技PPT课件
爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要”。 几百年来人类的近 代史也证明，科学的发展需要高瞻远瞩和丰富的想象力。自从18 世纪后半叶欧洲工业革命以来，特别是20世纪以来，众多几年前 还被认为是“不可能”的、仅在科幻小说中幻想过的巨大成就如 电子世界、智能机器人、登月、心脏移植、基因拼接、用火箭飞 船探索金星和火星、建立宇宙空间站等等，都一一变成了活生生 的现实，而且有的现实比最初的想象走得更远。在当今世界上， 科技先进的美国成了实现人类幻想、取得成就最多的国家。20世 纪20年代以后，美国又成了世界科幻文艺的中心。埃里克•德雷 克斯勒（K.Drexler）教授(图13)就是在这种充满科学幻想的环 境中成202长1/3/起7 来，并成了这批科学CH“EN先LI 知先觉”者中的佼佼者。22
6
[问题与思考]
费曼说的“最底层”是什么含意？（指原子、分子 层面，这是构成物质的最基本单元）
阅读材料
在报告那天，费曼用如下的话结束了演讲：
“我愿意出资1000美元，奖励第一个把一本书中的信 息缩小到书页两万五千分之一面积内的人。”
“我愿意再出资1000美元，奖励第一个制造出能够
从外部控制，线度只有六十四分之一英吋的电动机械
在纽曼获得第二份费曼奖金1000美元后两年三个月，费曼
因患癌症辞世。
2021/3/7
CHENLI
8
2.3比尼格与罗勒尔发明了看得见原子的 显微镜
长期以来人类就有一个幻想：希望能 直接“看”到原子，而不是采用X衍射方 法，通过X衍射图的分析间接地看到原子。 直至20世纪80年代初除了个别情况外原子 还是不能直接被“看”到。这个幻想在 1981年由于扫描隧道显微镜（STM）的发 明终于成为现实。
2021/3/7
CHENLI
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[问题与思考]
费曼说的“最底层”是什么含意？（指原子、分子 层面，这是构成物质的最基本单元）
阅读材料
在报告那天，费曼用如下的话结束了演讲：
“我愿意出资1000美元，奖励第一个把一本书中的信 息缩小到书页两万五千分之一面积内的人。”
“我愿意再出资1000美元，奖励第一个制造出能够
从外部控制，线度只有六十四分之一英吋的电动机械
在纽曼获得第二份费曼奖金1000美元后两年三个月，费曼
因患癌症辞世。
2021/3/7
CHENLI
8
2.3比尼格与罗勒尔发明了看得见原子的 显微镜
长期以来人类就有一个幻想：希望能 直接“看”到原子，而不是采用X衍射方 法，通过X衍射图的分析间接地看到原子。 直至20世纪80年代初除了个别情况外原子 还是不能直接被“看”到。这个幻想在 1981年由于扫描隧道显微镜（STM）的发 明终于成为现实。
2021/3/7
CHENLI
纳米技术资料PPT演示文稿
例如：纳米Cu膜的制备 将硝酸铜Cu（NO3）2·3H2O和正硅酸乙脂与
乙醇混合形成溶胶，用玻璃（SiO2）衬板浸入溶 胶后进行提拉（提拉速度<10-1mm/s），再在 100℃温度下干燥成膜，经过450～650℃氢气中 还原处理100分钟左右，就可以获得纳米Cu膜。
纳米科技
3
溶胶-凝胶法
优缺点：
如果把两亲媒性平衡的物质溶于苯、二氯甲烷 等挥发性溶剂中，并把该溶液分布于水面上，待 溶剂挥发后，就留下了垂直站立在水面上的定向 单分子膜，这种在水面上的单分子，上端呈亲油 性（疏水性），下端呈亲水性。
返回
纳米科技
5
磁控溅射法
磁控溅射是溅射镀膜中的一种，所谓溅射是 指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子 （或分子）从表面射出，射出的粒子大多呈原子 态，称为溅射原子。用于轰击靶的荷能粒子可以 是电子、离子或中性粒子，因为离子可以在电场 下易于加速并获得所需动能，因此大多采用离子 作轰击粒子，该粒子又称入射离子。所以溅射镀 膜又称离子溅射镀膜。
纳米科技
15
LB膜的特点
❖ 超薄且厚度可准确控制，因此这种纳米薄膜 可满足现代电子学器件（纳电子器件）和光学 器件的尺寸要求。 ❖ 膜中分子排列高度有序且各向异性，使之 可根据需要设计，便于实现分子水平上的组装。
❖ 制膜条件温和，操作简便。
纳米科技
16
LB膜的制备
能形成LB膜的材料，大都是表面活性分子，即 两亲分子。若两亲分子材料两者平衡，即称为 “两亲媒性平衡”，该材料就会吸附于水-气界面。
纳米科技
6
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
乙醇混合形成溶胶，用玻璃（SiO2）衬板浸入溶 胶后进行提拉（提拉速度<10-1mm/s），再在 100℃温度下干燥成膜，经过450～650℃氢气中 还原处理100分钟左右，就可以获得纳米Cu膜。
纳米科技
3
溶胶-凝胶法
优缺点：
如果把两亲媒性平衡的物质溶于苯、二氯甲烷 等挥发性溶剂中，并把该溶液分布于水面上，待 溶剂挥发后，就留下了垂直站立在水面上的定向 单分子膜，这种在水面上的单分子，上端呈亲油 性（疏水性），下端呈亲水性。
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纳米科技
5
磁控溅射法
磁控溅射是溅射镀膜中的一种，所谓溅射是 指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子 （或分子）从表面射出，射出的粒子大多呈原子 态，称为溅射原子。用于轰击靶的荷能粒子可以 是电子、离子或中性粒子，因为离子可以在电场 下易于加速并获得所需动能，因此大多采用离子 作轰击粒子，该粒子又称入射离子。所以溅射镀 膜又称离子溅射镀膜。
纳米科技
15
LB膜的特点
❖ 超薄且厚度可准确控制，因此这种纳米薄膜 可满足现代电子学器件（纳电子器件）和光学 器件的尺寸要求。 ❖ 膜中分子排列高度有序且各向异性，使之 可根据需要设计，便于实现分子水平上的组装。
❖ 制膜条件温和，操作简便。
纳米科技
16
LB膜的制备
能形成LB膜的材料，大都是表面活性分子，即 两亲分子。若两亲分子材料两者平衡，即称为 “两亲媒性平衡”，该材料就会吸附于水-气界面。
纳米科技
6
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
纳米技术PPt课件
• 2010年现在的微电子器件芯片的线宽将达到0.1～0.07nm， 小于此尺寸，器件应按新原理设计。其性能将大大提高， 这将是对信息产业和其它相关产业的一场深刻的革命。
• 生Hale Waihona Puke 科技也面临在纳米技术影响下的变革。
纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动 机，它将使微电子学在20世纪后半叶对世界的影 响相形见绌。
材料和制备 在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分
来合成材料单元，制备更轻、更强和可设计的材 料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新 原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料 或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。 实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
在陶瓷领域的应用 随着纳米技术的广泛应用， 纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的 脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工 性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧 结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有 高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。
免得我们分散在全地上 • 高塔直插云霄，似乎要与天公一比高低 • 上帝深为人类的虚荣和傲慢而震怒，不能容忍人类冒犯他
的尊严，决定惩罚这些狂妄的人们，就像惩罚偷吃了禁果 的亚当和夏娃一样 • 如果人类真的修成宏伟的通天塔，那以后还有什么事干不 成呢？
天梯
• 从地面修造一架金属天梯达到几万千米高 的卫星，底部必须是直径358千米粗的柱子， 才能支撑得住，才不会被自己的重量压弯
常用单位
十亿光年 十万光年 一千亿公里 一万公里
一公里 十米
一厘米 一百微米
一微米 一百纳米
一纳米 一百皮米 一百飞米
十飞米 一飞米 一百阿米 0.1 阿米
相应大小
宇宙大致的范围 银河系的全貌
• 生Hale Waihona Puke 科技也面临在纳米技术影响下的变革。
纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动 机，它将使微电子学在20世纪后半叶对世界的影 响相形见绌。
材料和制备 在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分
来合成材料单元，制备更轻、更强和可设计的材 料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新 原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料 或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。 实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
在陶瓷领域的应用 随着纳米技术的广泛应用， 纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的 脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工 性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧 结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有 高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。
免得我们分散在全地上 • 高塔直插云霄，似乎要与天公一比高低 • 上帝深为人类的虚荣和傲慢而震怒，不能容忍人类冒犯他
的尊严，决定惩罚这些狂妄的人们，就像惩罚偷吃了禁果 的亚当和夏娃一样 • 如果人类真的修成宏伟的通天塔，那以后还有什么事干不 成呢？
天梯
• 从地面修造一架金属天梯达到几万千米高 的卫星，底部必须是直径358千米粗的柱子， 才能支撑得住，才不会被自己的重量压弯
常用单位
十亿光年 十万光年 一千亿公里 一万公里
一公里 十米
一厘米 一百微米
一微米 一百纳米
一纳米 一百皮米 一百飞米
十飞米 一飞米 一百阿米 0.1 阿米
相应大小
宇宙大致的范围 银河系的全貌
《纳米技术资料》PPT课件
具有类胡萝卜素和紫精特征的甲基紫精的 联乙烯衍生物就代表了一根分子导线。分子导 线有组装成超小型电路的可能。
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分子自组装技术
分子自组装是在平衡的条件下，通过化学键 或非化学键相互作用，自发地缔合形成性能稳定 的、结构完整的二维和三维超分子的过程。
❖ 基于化学吸附的自组装膜技术（SA） ❖ 基于物理吸附的离子自组装膜技术（ISAM） ❖ 基于分子识别的超分子合成技术
富勒烯-C60的发现和命名
❖ 著名的建筑学家巴基敏斯 特·富勒所证明的最牢固的薄 壳拱形结构就是这样的，因 此将C60命名为巴基敏斯特富 勒烯，简称富勒烯。
❖ 1990年克拉兹摩尔和霍夫 曼在实验室中制备出了宏观 数量的C60和C70，并用红外光 谱、X射线衍射，扫描隧道显 微镜（STM）等仪器证实了 C60的笼形结构。
➢ 与基于化学吸附法制备有机复合膜相比，试验结 果具有很好的重复性。
基于物理吸附的离子自组装技术及应用
举例：吉林 大学沈家骢 院士领导的 课题组组装 卟啉/酞菁 交替膜，称 为“分子沉 积膜”，简 称MD膜。
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基于分子识别的超分子合成技术及其应用
超分子合成技术：在平衡条件下，分子间通过 弱的、可逆的非共价相互作用（主要是疏水亲 水作用力、范德华力、静电引力、氢键）自发 组合形成的一类结构明确、稳定、具有某种特 定功能或性能的超分子聚集体的技术，是超分 子化学的重要组成部分。
离子自组装技术是1991年由美国密歇根州立 大学的戴彻尔等人首先提出来的。
离子自组装技术：将表面带负电荷的基片浸入阳 离子聚电解质溶液中，由于静电吸引，阳离子聚 电解质吸附到基片表面，使基片表面带正电，然 后将表面带正电荷的基片再浸入阴离子聚电解质 溶液中，如此重复进行，即成多层聚电解质自组 装膜。
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分子自组装技术
分子自组装是在平衡的条件下，通过化学键 或非化学键相互作用，自发地缔合形成性能稳定 的、结构完整的二维和三维超分子的过程。
❖ 基于化学吸附的自组装膜技术（SA） ❖ 基于物理吸附的离子自组装膜技术（ISAM） ❖ 基于分子识别的超分子合成技术
富勒烯-C60的发现和命名
❖ 著名的建筑学家巴基敏斯 特·富勒所证明的最牢固的薄 壳拱形结构就是这样的，因 此将C60命名为巴基敏斯特富 勒烯，简称富勒烯。
❖ 1990年克拉兹摩尔和霍夫 曼在实验室中制备出了宏观 数量的C60和C70，并用红外光 谱、X射线衍射，扫描隧道显 微镜（STM）等仪器证实了 C60的笼形结构。
➢ 与基于化学吸附法制备有机复合膜相比，试验结 果具有很好的重复性。
基于物理吸附的离子自组装技术及应用
举例：吉林 大学沈家骢 院士领导的 课题组组装 卟啉/酞菁 交替膜，称 为“分子沉 积膜”，简 称MD膜。
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基于分子识别的超分子合成技术及其应用
超分子合成技术：在平衡条件下，分子间通过 弱的、可逆的非共价相互作用（主要是疏水亲 水作用力、范德华力、静电引力、氢键）自发 组合形成的一类结构明确、稳定、具有某种特 定功能或性能的超分子聚集体的技术，是超分 子化学的重要组成部分。
离子自组装技术是1991年由美国密歇根州立 大学的戴彻尔等人首先提出来的。
离子自组装技术：将表面带负电荷的基片浸入阳 离子聚电解质溶液中，由于静电吸引，阳离子聚 电解质吸附到基片表面，使基片表面带正电，然 后将表面带正电荷的基片再浸入阴离子聚电解质 溶液中，如此重复进行，即成多层聚电解质自组 装膜。
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纳 米 科. 技
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征 2、粒度分布的表征 常用众数直径、中位径等参量来描述粒度分布：
➢ 众数直径是指颗粒出 现最多的粒度值，即相 对百分率曲线的最高峰 值。
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征 2、粒度分布的表征 常用众数直径、中位径等参量来描述粒度分布：
第一节 超细粉体测试技术
二、粒度及表面形状测量技术
2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的悬浮 液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模 式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长λ所决定：
1）当d >>λ时，属于夫琅禾费衍射。如果把所测颗粒 都等效为球体，当激光照射到粒子表面时发生散射， 粒子越小，散射角越大。测量散射角，即可得到粒 子的平均粒径、粒度分布及比表面积。
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第一节 超细粉体测试技术
三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 可以通过测量粒子在外加电场中的移动速度而得
到Zeta电势。目前常用的电泳仪都是用这个方法设 计的，它不仅可以测得Zeta电势值，还可以通过粒 子移动的方向判断粒子所带电性，这对研究纳米粒 子分散性很重要。
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三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 将纳米微粒表面修饰后溶解于水中，形成极性液
体，所有在极性液体内的粒子都会由于表面分子的 离子化、离子的选择吸附、离解与交换而产生表面 电荷；
大部分物质的粒子在水中带负表面电荷，但整个 溶液是电中性的，故还应当有等量的反离子存在， 粒子表面吸附的离子和溶液中的反离子构成了双电 层。
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第一节 超细粉体测试技术
二、粒度及表面形状测量技术 1、电子显微镜测试
❖ 电子显微镜包括扫描电镜和透射电镜。透射 电镜测试范围已达到1nm（最高达0.3nm）。 ❖ 测试方法的核心在制出电镜适用的样品。
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二、粒度及表面形状测量技术
1、电子显微镜测试 测量电镜照片上
一、粒度的表征 1、粒子的平均粒径 粒子的尺寸用粒径来表示： 若粒子是球形，球形直径就是粒径； 若粒子不是球形，用等效球体的直径来表示； 若纳米粉体是由粒径为d1，均粒径。
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征 1、粒子的平均粒径
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征 1、粒子的平均粒径
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征 2、粒度分布的表征 粒度分布可用正态分布方程来表示：
f(d)
1
(dd50)2
e 22
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百分率曲线：又称频率曲 线，是指在颗粒群中，颗 粒的当量直径为某一直径 数值出现的概率。
第一节 超细粉体测试技术
纳米粉体是我们首先碰到的纳米材料，对这 类材料的测试主要是在常规技术上发展起来的。
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第一节 超细粉体测试技术
一、粒度的表征
粒度是指粉体粒子大小的量度。粒度的表征 是对粒子大小的表征——包括平均直径和粒度分 布的表征。
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➢ 中 位 径 d50 是 指 在 占
颗 粒 总 量 50% 的 粒 子 所 对应的粒子直径。
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第一节 超细粉体测试技术
二、粒度及表面形状测量技术
传统测试 技术中，在 10nm 以 下 范 围 内仅有电子显 微镜法和光子 相关谱法 （ PCS ） 可 用 。
纳米尺度
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二、粒度及表面形状测量技术
2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的悬浮 液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模 式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长λ所决定：
2）悬浮液内分散相的粒子大，则移动慢，散射光光 强的波动速率也慢；反之，小粒子移动的快，光强 变化的速率也快。通过测量光强随时间的变化，可 以获知悬浮液内颗粒尺寸的分布情况。
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第一节 超细粉体测试技术
二、粒度及表面形状测量技术
1、电子显微镜测试 ❖ 光的衍射现象严重地限制了光学显微镜的分 辨本领，以可见光照明的显微镜最大的分辨率约 为300nm左右，其放大倍率设计为1000～1500倍 已是极限，再提高已无意义。 ❖ 利用在真空中高速运动的电子流代替光线来 作为显微镜的照明，其波长约为可见光的十万分 之一，分辨率大大提高。
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三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 此滑动界面（粒子外吸附着液体与溶液间的界面）
与溶液内部的电位差称为Zeta电势。Zeta电势与溶 液内的电解质的浓度、粒子吸附的离子的浓度均有 关系。带电粒子在外电场作用下移动速度与Zeta电 位密切相关。
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微粒的粒径就达到了 粉体粒度测试的目的， 测量球体粒径的个数 参考表4-1所列情况 而定。
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二、粒度及表面形状测量技术
1、电子显微镜测试 扫描电镜制样复
杂一些，且分辨率较 透射电镜低，但扫描 电镜显微像立体性更 好一些，便于观察分 析。
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第一节 超细粉体测试技术
二、粒度及表面形状测量技术
2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的悬浮 液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模 式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长λ所决定：
2）当d≈λ时，属Rayleight-Gans-Mie散射。因为悬浮 液中粒子处于不断的热运动（布朗运动），散射光 的强度会随着粒子的运动而形成运动斑纹；
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第一节 超细粉体测试技术
三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 距粒子表面越近，反离子的浓度越高，直到带负
电荷的粒子的负电荷电场力所不及的距离时，反离 子的浓度为0，这样粒子的表面及那些反离子就构 成了扩散双电层。
如果施加一个外电场，带电粒子就会向极性相反 的电极移动，此时不单单是这个纳米粒子，同时还 有一层牢牢地附在粒子表面的液体随其运动，这个 过程称为电泳。