《纳米材料概论》教学大纲
纳米材料概述ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
STM针尖
扫描隧道显微镜工作原理示意图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
二、纳米技术与纳米材料的概念
l 过去，人们只注意原子、分子或者宏观 物质，常常忽略纳米这个中间领域，而 这个领域大量存在于自然界，只是以前 没有认识到这个尺度范围的性能 。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
l 第一节、概述 l 第二节、纳米材料的结构与性能 l 第三节、纳米材料的制备方法 l 第四节、纳米材料与纳米技术的应用 l 第五节、发展与展望
科学家使用STM观测物质的纳米结构
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
STM具有空间的高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达 0．01nm)，能直接观察到物质表面的原子结构，把人们 带到了微观世界。它的基本原理是基于量子隧道效应和 扫描。它是用一个极细的针尖(针尖头部为单个原子)去 接近样品表面，当针尖和表面靠得很近时(＜1nm)，针 尖头部原子和样品表面原子的电子云发生重迭，若在针 尖和样品之间加上一个偏压、电子便会通过针尖和样品 构成的势垒而形成隧道电流。通过控制针尖与样品表面 间距的恒定并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可 把表面的信息；(表面形貌和表面电子态)记录下来。由 于STM具有原子级的空间分辨率和广泛的适用性，国际 上掀起了研制和应用STM的热潮，推动了纳米科技的发 展。
《纳米技术和纳米材料》课程教学大纲(本科)
纳米技术和纳米材料(Nanotechnology and Nanomaterials)课程代码：07410121学分：1.5学时：24 （其中：课堂教学学时：24实验学时：0上机学时：0课程实践学时:0）先修课程：材料制备原理、无机化学、材料测试新技术适用专业：无机非金属材料工程、冶金工程、金属材料工程、高分子材料与工程、材料成型及控制工程教材：《Nanomaterials Chemistry》，C.N.R.Rao, WILEY-VCH Verlag Gambh & Co. KGaA, Weinheim, 2007 年一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）Nanoscale science and technology is a new subject in material science and belongs to high technology field. The main tasks of this course are: （1） to introduce the history, current status and further development; （2）to introduce the preparation method, assembly method, manufacturing process and characterization technologies; （3） to introduce the nanotechnologies in various fields like environment, medicine, optics and energy. The teaching of this course is good fbr enriching students9 understanding of material and material science and fbr providing necessary knowledge, ideas and methods fbr students' further studying of nanoscience and nanotechnology.纳米科学技术是材料学中一门新兴学科，属高新技术。
纳米材料导论纳米材料的基本概念与性质课件
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1 纳米材料的基本概念
从尺寸概念分析：纳米材料就是关于原子团簇、 纳米颗粒、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体 材料的总称。
从特性内涵分析：纳米材料能够体现尺寸效应 (小尺寸效应)和量子尺寸效应。
南京大学固体微结构国家实验室（筹）团簇 物理和纳米科学研究组
国家自然科学基金重大项目： “原子团簇的物理和化学”、 “团簇组装纳米结构的量子性质”
杨 团先 簇生 物和 理冯 研先 究生 室访
问 纳米材料导论纳米材料的基本概念
与性质课件
原子团簇可分为一元原子团簇、二元原 子团簇、多元原子团簇和原子簇化合 一元物原．子团簇包括金属团簇(加Nan，Nin等)和非 金属团簇．非金属团簇可分为碳簇(如C60,C70 等)和非碳族(如B，P，S，Si簇等)．
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1.5 纳米复合材料
❖ 0-0复合:不同成分、不同相或者不同种类的纳米粒子 复合而成的纳米固体;
❖ 0-3复合:把纳米粒子分散到常规的三维固体中;
❖ 0-2复合:把纳米粒子分散到二维的薄膜材料中.
均匀弥散:纳米粒子在薄膜中均匀分布； 非均匀弥散：纳米粒子随机地、混乱地分散在薄膜基体中。
与性质课件
纳米丝
以碳纳米管为模板合成氮化硅纳米丝
用微米级SiO2、Si和混合 粉末为原料，用碳纳米管 覆盖其上作为模板，以氮 气为反应气合成了一维氮 化硅纳米线体。测量了不 同温度下合成纳米氮化硅 的型貌和结构，
氮化硅纳米丝
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.2 纳米微粒的基本性质
纳米技术及纳米材料教学大纲
《纳米技术及纳米材料》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：纳米技术及纳米材料课程英文名称：Nanotechnology and Nanomaterials课程编号：06142130课程类型：专业课总学时数：36学分：2学分适用专业：化工类专业三年级先修课程：大学物理，无机化学，有机化学，物理化学开课院系：化工与制药学院二、课程的性质和任务本课程是化工工艺专业的一门专业选修课，它研究了纳米材料的结构和性能及制备方法，以及纳米材料的应用以及纳米科技的新进展。
本课程主要任务是使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解。
为以后工作、学习及毕业论文实验提供必要的知识面和方法。
三、课程教学基本要求开此课前学生应已学过大学物理、无机、有机、及物理化学等基础课。
四、理论教学内容和基本要求第一章纳米科学与技术的基本概念1．纳米科学与技术2．表纳米科学技术的发展史3．纳米材料是纳米科技的重要组成部分4．纳米材料的定义基本要求：了解纳米材料的发展史及重要性理解纳米科学与技术掌握纳米材料的定义第二章纳米材料的结构和优异性能1．纳米材料的结构2．纳米材料的结构相变3．表面效应4．纳米材料的结构缺陷5．小尺寸效应6．纳米相块体材料7．纳米非晶态材料和纳米材料8．量子效应基本要求：了解：纳米材料的表面效应、结构相变、及量子效应理解：小尺寸效应及结构缺陷掌握：纳米材料的结构第三章纳米材料的制备1．制备团簇和纳米粒子的物理法2．溅射、热蒸发方法与激光蒸发技术的比较3．氢电弧等离子体法制备纳米粒子4．纳米粒子的化学合成5．溶胶—凝胶法6．球磨法基本要求：了解：纳米材料的一些制备方法，包括溅射法、热蒸发法、溶胶—凝胶法、球磨法等。
理解：制备方法的原理第四章纳米材料的应用1．在化工产品中的应用2．在环保健康方法的应用3．在医药卫生领域的应用4．在电子工业产品中的应用5．纳米催化6．超细非晶态合金催化基本要求：了解：纳米材料的一些基本应用理解：纳米催化的原理及超细非晶态合金催化第四章纳米结构的测试技术和仪器1．扫描隧道显微镜的基本原理2．其他类似的检测仪器3．纳米结构检测技术的应用研究基本要求：了解：纳米结构的测试仪器理解：扫描隧道显微镜的基本原理第五章纳米科技应用的新结合点1．纳米催化剂制备新思路2．纳米组装和纳米微球3．纳米电子器件4．纳米线生长的新机理5．纳米技术发展动向6．纳米科学与技术要在应用中求得发展基本要求了解：纳米科技应用的新思路理解：纳米材料发展动向五、有关教学环节的要求本课程主要为课堂教学，考核方法为开卷或闭卷方式，成绩评定按平时30%+考试成绩70%。
《纳米材料概论》教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《纳米材料概论》教学大纲课程名称：纳米材料概论英文名称：Introduction to nanomaterials课程编号：课程学时：36课程学分：2课程性质：专业选修课适用专业：应用化工技术、环境监测与治理技术、材料加工技术等大纲执笔人：王晓华一、课程的性质、任务与基本要求1.本课程的性质与任务纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。
该课程是材料学、材料物理与化学或材料加工工程等专业学生的一门专业选修课程。
本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。
培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。
2.课程的基本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。
3.教学环节与学时分配课堂教学：32学时（包括课堂讨论等教改环节）实验：4学时总计：36学时二、教学内容与教学计划绪论1学时纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法第一章纳米材料的基本概念与性质7学时（一）教学内容与学时1、纳米材料的基本概念1学时2、纳米微粒的基本性质3学时（1）电子能级的不连续性（2）量子尺寸效应（3）小尺寸效应（4）表面效应（5）宏观量子隧道效应3．纳米微粒的物理特性3学时（1）纳米微粒的结构与形貌（2）纳米微粒的热学性质（3）纳米微粒的磁学性质（4）纳米微粒的光学性质（二）重点与难点1．重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。
华中科技大学 纳米材料 第一章——概论
2015-7-15
16
§1-3 纳米材料的特性
(Characteristics of nano materials)
1.3.1 表面效应（Surface effect）
表面效应: 指纳米微粒尺寸小、表面能高，位于表面的原 子占相当大的比例的现象。
2015-7-15
图1-2 表面原子数占全部原子数的比例和粒径之间的关系
2015-7-15
13
(2) 按结构外延分类（By structure）
壳/核结构（Shell core structure） 介孔结构（Mesoporous structure ）
1991年在葡萄牙首都里斯本召开的国际会议，将多孔
固体划分为四个部分：一是微孔固体（孔径尺寸小于 2nm）；二是介孔固体（孔径尺寸为2-50nm）；三是大孔 固体（孔径小于1μm）；四是宏孔固体（孔径大于1μm）。 其中：介孔固体属于纳米材料领域的范畴。
顽力可增加1千倍，若尺寸进一步减小，减小到 6nm时，其矫
顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
2015-7-15 25
特殊磁学性质的用途（Use of special magnetic property） 利用磁性纳米颗粒具有高矫顽力的特性，已制成高贮存
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。
17
1.3.2 小尺寸效应（Small size effect）
小尺寸效应：当超细微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 米颗粒的表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁、 热力学等宏观物理化学性质发生变化，称为“小尺寸效 应”。 超微颗粒的小尺寸效应主要表现在特殊的光学性质、 热力学性质、磁学性质、力学性质等方面。
纳米材料与技术---教学大纲
纳米材料与技术---教学大纲05054011 纳米材料与技术教学大纲大纲编写（修订）时间：2017.9.10版本号：2017版课程英文名称：Nanomaterials technology课程类别：专业课课程性质：选修适用专业：无机非金属材料课程总学时：24学时讲课：24学时一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标（1）课程地位本课程是金属材料工程专业的专业课，选修。
（2）教学目标一般掌握解纳米材料的分类、特点和性能,了解纳米材料的基本制备技术，对国内外纳米材料和技术的发展有基本认识，具有初步阅读和理解纳米科学和技术领域英语文献的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求（1）知识方面的基本要求掌握纳米材料的基本分类和特点；了解纳米材料发展方向。
掌握纳米结构的基本构成；了解纳米结构形成的基本理论。
了解纳米粉体、纳米棒和纳米管的制备方法，对气相沉积、液相沉积和固态制备技术途径具有基本认识。
了解物理气相沉积、化学气相沉积和喷涂加工技术的特点和基本原理；了解溶胶凝胶法和湿化学法工艺；了解机械合金化和机械化学合成工艺。
具备初步选择工艺，制备纳米材料的知识结构。
初步掌握纳米快体材料制备工艺原理，了解纳米粉体凝聚，严重变形和电沉积的基本工艺，了解纳米材料力学行为特点和一般表征方法。
了解纳米涂层制备方法和分类，具有热喷涂涂层、过渡金属氮化物涂层、超硬涂层和超韧性纳米涂层的基本知识。
初步掌握纳米领域英语文献常用句型、短语、关键词。
（2）能力方面的基本要求初步具备阅读和理解纳米材料和技术领域英语文献的基本能力，能进行基本的该领域内单词和句子的英汉互译。
在对纳米材料和技术涉及的主要技术和工艺了解和掌握的基础上，具有初步选择典型纳米材料制备方法和表征手段的的能力。
（三）实施说明本教学大纲依据金属材料工程专业指导性教学计划制定，指导教学环节,涉及理论教学环节。
教学以课堂讲授为主，采用双语教学模式，以采用多媒体辅助教学为主。
《纳米材料与器件》课程教学大纲三号黑体
《纳米材料与器件》课程教学大纲（三号黑体）一、课程基本信息（四号黑体）二、课程目标（四号黑体）（一）总体目标：（小四号黑体）本课程是为材料化学专业和全校非材料类专业学生开设的一门专业选修课程。
通过课程的开设，使学生在了解纳米技术在工程实践中最新发展趋势的基础上，全面学习纳米材料的基本概念与性质，重点掌握纳米材料的制备技术，熟悉纳米材料的性能表征手段，逐步建立起纳米材料的结构、性能、制备、表征、应用这一系统的知识体系，最终使学生具有能够根据实践需求完成对纳米材料设计的能力，为从事这方面的学习与工作奠定坚实的基础。
（二）课程目标：（小四号黑体）《纳米材料与器件》课程系统建立纳米材料的结构、性能、制备、表征、应用这一系统的知识体系。
本课程目标如下：课程目标1：纳米纳米材料的基本概念与性质，课程目标2：纳米材料的制备方法；课程目标3：纳米材料的表征方法；课程目标4：纳米材料工程实践中的应用。
课程目标L通过绪论2学时的学习，使学生了解材料发展的历史，全面掌握纳米材料的定义、纳米效应，加深了解材料尺寸对材料性能的影响，从构效关系的角度思考材料性能改善的特定路径。
课程目标2：在已有学习常规材料制备方法的基础上，深入理解纳米材料制备过程控制的核心问题,把握纳米材料的团聚的分类、成因、前提、解决方法，深入体会不同制备方法的原理，学会用过程分析的理念去认知材料的制备过程。
课程目标3：结构决定性能，借助仪器分析，表征纳米材料组成、尺寸、形貌、一致性、缺陷等特征结构，结合性能评估深入理解材料的构效关系。
课程目标4：《纳米材料与器件》是材料类工科选修课，理论学习的目标是工程实践。
因此，本课程作为教学的重要环节，重点突出纳米材料在能源、环保、日常生活中的重要应用，将纳米材料的制备、表征、应用贯穿于工程实践当中，学以致用，激发学生的工程实践探索兴趣。
（要求参照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，对应各类专业认证标准，注意对毕业要求支撑程度强弱的描述，与“课程目标对毕业要求的支撑关系表一致）（五号宋体）（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系（小四号黑体）（大类基础课程、专业教学课程及开放选修课程按照本科教学手册中各专业拟定的毕业要求填写“对应毕业要求”栏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《纳米材料概论》教学大纲
课程名称：纳米材料概论
英文名称：Introduction to nanomaterials
课程编号：
课程学时：36
课程学分：2
课程性质：专业选修课
适用专业：应用化工技术、环境监测与治理技术、材料加工技术等
大纲执笔人：王晓华
一、课程的性质、任务与基本要求
1.本课程的性质与任务
纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。
该课程是材料学、材料物理与化学或材料加工工程等专业学生的一门专业选修课程。
本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。
培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。
2.课程的基本内容和要求
本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。
3.教学环节与学时分配
课堂教学：32学时（包括课堂讨论等教改环节）
实验：4学时
总计：36学时
二、教学内容与教学计划
绪论1学时
纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法
第一章纳米材料的基本概念与性质7学时
（一）教学内容与学时
1、纳米材料的基本概念1学时
2、纳米微粒的基本性质3学时
（1）电子能级的不连续性
（2）量子尺寸效应
（3）小尺寸效应
（4）表面效应
（5）宏观量子隧道效应
3．纳米微粒的物理特性3
学时
（1）纳米微粒的结构与形貌
（2）纳米微粒的热学性质
（3）纳米微粒的磁学性质
（4）纳米微粒的光学性质
（二）重点与难点
1．重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。
纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为先导的。
微观粒子具有二象性，既具有粒子性，又具有波动性。
量子效应：原子和分子中的电子等粒子的能量量子化是电子受到原子核和其它电子所产生的力场的束缚而产生的，这些粒子可以存在多种运动状态，粒子分布呈现波动性。
由N个原子组成的固体材料，当原子间距缩小时，每个原子中的电子就会受到邻近原子中的电子和原子核的作用，其结果是每个分立的电子能级分裂成N个彼此相隔很小的能级，形成近似连续的密集的能量范围叫能带。
K空间：又称波矢空间，描述微观粒子运动状态的空间，K空间中的一个点对应着一个确定的状态。
久保理论。
2．难点：量子尺寸效应、久保理论。
（三）习题：习题1、习题2、习题3
第二章纳米粒子的制备方法8学时
（一）教学内容与学时
1．纳米粒子制备方法评述1学时
2．制备纳米粒子的物理方法3学时
1）机械粉碎法
2）蒸发凝聚法
3）离子溅射法
4）冷冻干燥法
5）其它方法
3．制备纳米粒子的化学方法 3.5学
时
1）气相化学反应法
2）沉淀法
3）水热合成法
4）喷雾热解法
5）溶胶－凝胶法
4．制备纳米粒子的综合方法0.5学时
（1）激光诱导气相化学反应法
（2）其它综合方法
（二）重点与难点
1．重点：物理方法制备纳米粒子的粉碎法和构筑法；蒸发法制备纳米粒子，按加热蒸发的不同，可以分为电阻蒸发、等离子体蒸发、激光束加热蒸发、电子束加热蒸发、电弧放电加热蒸发、高频感应电流加热蒸发、太阳炉加热蒸发等；
简述以Y(NO3) 3、Ba(NO3) 2和Cu(NO3) 2为原料用冷冻干燥法制备Y-Ba-Cu-Y体系的超导纳米粒子的工艺过程。
比较制备纳米粒子的化学方法，并分析其各自特点。
2．难点：制备纳米粒子的各种方法的比较及应用范围。
（三）习题：习题1、习题2、习题3
第三章纳米薄膜材料6学时（一）教学内容与学时
1．概述0.5学时
2．纳米薄膜材料的功能特性 1.5学时
（1）薄膜的光学特性
（2）电学特性
（3）磁阻效应
3．纳米薄膜材料制备技术3学时
（1）物理气相沉积法
（2）化学气相沉积
（3）溶胶－凝胶法
（4）电化学方法
4．纳米薄膜材料的应用1学时
（二）重点与难点
1．重点：陶瓷薄膜；薄膜厚度是薄膜的重要参数之一，它对薄膜的其它物理性能有影响，可以利用天平法、电学法和光学法等方法来测量；铁电薄膜是陶瓷薄膜中很重要的一类，这类薄膜具有压电效应、热释电效应、电光效应和非线性光学效应等多种效应，便于器件的小型化及微电子学和光电子学集成；真空蒸发制备陶瓷薄膜是采用较早、也较简单的方法，其基本原理是通过蒸发源将原料加热或升华，使气相原子或分子穿过真空空间后凝结成膜；多源反应共蒸发是指在高真空条件下，由几个蒸发源同时将所需金属组分蒸发到加热衬底上，在此过程中不断向其上吹反应气体；离子束溅射沉积制膜；凝胶-溶胶方法制备陶瓷薄膜的工艺过程。
2．难点：制备陶瓷薄膜与纳米粒子工艺要素的不同及工艺控制。
（三）习题：习题1、习题2、习题3、习题4
第四章纳米固体材料6学时（一）教学内容与学时
1 概述0.5学时
2纳米固体材料结构特点 1.5学时(1) 纳米固体材料的结构特点
(2) 纳米固体材料的结构模型
(3) 纳米固体材料的结构缺陷
3 纳米固体材料的性能1学时
(1)力学性能
(2)磁学性能
(3)电学性能
4 纳米固体材料制备方法 2.5学时
(1) 惰性气体蒸发原位加压法
(2)高能球磨法
(3)非晶晶化法
(4)无压烧结
(5)热压烧结
(6)微波烧结
5 纳米固体材料的应用0.5学时（二）重点与难点
1．重点：纳米结构材料的基本构成是纳米微粒以及它们之间的界面，后者所占的体积分数几乎可与纳米微粒所占的体积分数相当；三叉晶界；纳米材料的致密化问题有两种观点；对各种纳米固体材料，可能偏离Hall-Petch关系；从界面特点分析超塑性的产生；高能球磨制备纳米粒子；非晶晶化化；试比较无压烧结、热压烧结和微波烧结的工艺特点，并比较其优缺点。
2．难点：纳米固体材料烧结过程中晶粒长大的机制及控制
（三）习题：。