中国纳米材料发展历史
中国纳米技术发展的历史及现状
中国纳米技术发展的历史及现状我国政府对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度重视，国家和各地方通过“国家攻关计划”、“863”计划、“973”计划的实施，积极投入力量和资金，使中国纳米的研发水平获得了很大的发展。
中国纳米材料和纳米技术的研究，已初步形成以各具特色的两大纳米研发中心――北方中心和南方中心为核心，辐射四周的格局。
北方纳米研究开发中心以北京为中心，包括中国科学院的纳米科技中心、化学所、物理所、金属所、化冶所、感光所、半导体所，以及北大、清华、北京建材科研院、北京钢铁研究总院、北京科技大学、北京化工大学、北京理工大学、天津大学、南开大学、吉林大学等；南方纳米研究开发中心以上海为中心，包括中国科学院的冶金所、硅酸盐所、原子核所、固体物理所、上海技术物理所，以及上海交大、复旦、同济、华东理工大学、华东师范大学、中科大、浙江大学、南京大学、山东大学等单位。
除上述两大中心外，西北的西安、兰州，西南的成都以及中南的武汉等也在该领域有所建树。
北方中心的主要研究领域包括纳米碳管、纳米磁性液体材料、纳米半导体、纳米隐身材料、高聚物纳米复合材料、纳米界面材料、纳米功能涂层、纳米材料的制备技术、纳米功能薄膜；南方中心则在纳米医学、纳米电子、纳米微机械、纳米生物、纳米材料、纳米材料制备与应用及产业化等领域具有较强的优势。
从地域分布上分析，约80％的纳米研发力量集中在经济较发达的华东和华北地区，但表面上相对集中，实际仍很分散。
比如以上海为中心的南方纳米研究开发中心，有相当一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地，尚未形成规模优势。
从系统分布上分析，纳米研发的主要力量集中在高等院校和中科院系统，这两部分的科研力量占整个中国纳米研发力量的90％以上；另外，也有部分企业介入了纳米材料及技术的研发领域，但力量薄弱(约占5％)，而且层次不高。
从人员结构上分析，中国现有纳米材料及纳米技术的研究人员有4500余人，其年龄结构比较合理，学历背景也非常过硬，70％以上的纳米科研人员拥有硕士以上学位，拥有博士、高级职称的约占30％，拥有硕士、中级职称的约占40％。
纳米材料的发展历程以及各国纳米技术的发展现状
04
纳米材料的应用领域
电子信息领域
高性能电子器件
利用纳米材料优异的电学、光学和磁学性能，制造高速、低功耗、 高集成度的电子器件，如纳米晶体管、纳米存储器等。
柔性电子
纳米材料在柔性电子领域具有广泛应用，如可穿戴设备、柔性显示 器等，提高了设备的便携性和舒适性。
传感器
纳米材料的高灵敏度、高选择性和快速响应特性使其在传感器领域 具有广泛应用，如气体传感器、生物传感器等。
纳米材料的发展历程以及各国纳米 技术的发展现状
汇报人：XX
目 录
• 纳米材料概述 • 纳米材料的发展历程 • 各国纳米技术发展现状 • 纳米材料的应用领域 • 纳米技术的挑战与前景 • 结论与展望
01
纳米材料概述
定义与特点
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）或由该尺度范围的物质为基本结构单元所 构成的材料的总称。
中国在纳米技术领域的研究和发 展迅速崛起，成为世界上最重要 的纳米技术研究和应用国家之一 。
中国政府高度重视纳米技术的发 展，制定了多项政策和计划，推 动了纳米技术的快速发展和应用 。
中国在纳米材料、纳米器件、纳 米加工等领域取得了重要突破， 并成功应用于医疗、能源、环保 等领域。同时，中国还积极推动 纳米技术的产业化发展，建立了 多个国家级纳米技术产业基地。
智能化发展
借助人工智能、大数据等技 术手段，纳米技术将实现更 加精准、智能的应用，提高 生产效率和产品质量。
绿色化发展
纳米技术将在环境保护和可 持续发展领域发挥重要作用 ，推动绿色制造和循环经济 发展。
06
结论与展望
对纳米材料的总结
纳米材料具有独特的物理和 化学性质，这些性质使得它 们在许多领域具有广泛的应 用前景，如电子、生物医学
纳米技术的发展历程及现状
纳米技术的发展历程及现状纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。
它是在0.10～100纳米（即十亿分之一米）尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。
由于纳米技术将最终使人类能够按照自己的意愿操纵单个原子和分子，以实现对微观世界的有效控制，所以被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有极为重要影响的一门热点学科，被世界各国列为21世纪的关键技术之一，并投入大量的人力物力进行研究开发。
纳米技术的思想是1959年美国物理学家费曼（Feynman R.P.）提出。
到了70年代后半期，有人倡导发展纳米技术，但是当时多数主流科学家对此仍持怀疑态度。
在70年代中期到80年代后期，不少科学家相继在实验室制备得到纳米尺寸的材料，并发现这种材料具有不少奇妙特性。
1990年，当国际商用机器公司（IBM）的科学家运用扫描隧道显微镜将氙原子拼成了该公司商标\"IBM\"，这是第一次公开证实在原子水平有可能以单个原子精确生产物质，纳米技术开始成为媒体关注的热点。
1990年7月，在美国巴尔的摩召开的第一届国际纳米科技大会，标志着纳米科技的正式诞生。
纳米科技主要包括纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学以及原子、分子操纵和纳米制造等很多领域。
扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在其中起着重要作用。
21世纪前20年，是发展纳米技术的关键时期。
由于纳米材料特殊的性能，将纳米科技和纳米材料应用到工业生产的各个领域都能带来产品性能上的改变，或在性能上有较大程度的提高。
利用纳米科技对传统工业，特别是重工业进行改造，将会带来新的机遇，其中存在很大的拓展空间，这已是国外大企业的技术秘密。
英特尔、IBM、SONY、夏普、东芝、丰田、三菱、日立、富士、NEC等具有国际影响的大型企业集团纷纷投入巨资开发自己的纳米技术，并到得了令世人瞩目的研究成果。
纳米技术在经历了从无到有的发展之后，已经初步形成了规模化的产业。
纳米材料的发展历史,现状及
制备技术方面
物质的颗粒越小，其表面积越大。物质体系的表面能 越高，同时物质的颗粒越小，其原子(分子)的混乱度 越大，体系的熵值也越大，体系就越丌稳定。因此纳 米状态实际上是一种丌稳定的高能体系状态。它会自 发的由小颗粒的高能状态向大颗粒的低能状态转变， 这就是我们在纳米材料中常说的团聚。因此纳米材料 在制备和应用迆程中的一个较大的困难就是要防止纳 米材料的团聚。纳米颗粒一旦发生团聚，材料在纳米 尺度范围所表现出的优异性能就会丧失待尽。
希捷利用特殊碳基纳米材料作为硬盘
四 生物医用材料
可用磁性纳米微粒涂覆高分子材料，将其在体外不 蛋白质相结合，注入生物体内，用作药物载体，通 迆外加磁场的作用，纳米颗粒的磁性寻航将药物直 接送达病灶，达到定向治疗的目的，这样丌仅大大 减少了药物的副作用，而且大大减少了药物的用量。 这种纳米颗粒的磁性寻航材料又被称为生物寻弹。
将纳米Pt颗粒、Al2O3，、Fe2O3，等作为催化 剂，已在高分子高聚物氧化、还原和合成反应中 得到应用；纳米高铬酸铵是制造炸药的极佳催化 材料；纳米Ni粉可代替金属Pt用于许多催化领域； 纳米Pt、WC还是氢化反应的高效催化剂；在火 箭发射的固体燃料推迚剂中添加质量1％的纳米 铝粉和镍粉，可使固体燃料的燃烧增加一倍以上， 纳米镍粉代铂粉作为化学反应的催化剂价格比铂 粉低了3倍多，但催化效果却大10倍。纳米 SiO2：，TiO2：在光催化作用下能够快速降解 有机高分子化合物，为垃圾处理带来新的无二次 污染的好方法。纳米SiO2：，TiO2：在光催化 降解反应最有希望解决白色污染的问题。
另外在纳米催化材料中，纳米TiO2的光催化作用是 十分值得注意的，纳米TiO2是一种典型的半寻体光 催化剂,目前已知的应用有： 1. 2. 3. 4. 5. 催化马来酸酐发生聚合反应 催化降解甲基橙 催化降解十二烷基苯磺酸纳 催化降解水面石油 光催化分解氯仿
纳米材料的发展历史现状及
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目前经过广大科学家的努力，在纳米材料的制备技
术方面已取得了较大的成功，迄今为止，绝大部分
金属、氧化物和碳等都能制备出来，许多金属、 SiO2、TiO2、CaCO3、石墨等的纳米级材料，已 经能够规模生产。
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纳米金属材料
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纳米二氧化钛
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应用研究方面
一 催化、降解材料领域
纳米颗粒由于其表面原子占有的体积比大，表面 键态和电子态不同，原子配位不全等，可使表面 活性增加，具有优异的催化特性，所以，纳米颗 粒材料在催化剂材料中得到广泛的应用。
整理ppt17源自将纳米Pt颗粒、Al2O3，、Fe2O3，等作为催化 剂，已在高分子高聚物氧化、还原和合成反应中
得到应用；纳米高铬酸铵是制造炸药的极佳催化 材料；纳米Ni粉可代替金属Pt用于许多催化领域； 纳米Pt、WC还是氢化反应的高效催化剂；在火 箭发射的固体燃料推进剂中添加质量1％的纳米 铝粉和镍粉，可使固体燃料的燃烧增加一倍以上，
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早在20世纪60年代，久保（Kubo）采用一电子 模型求得金属纳米晶粒的能级间距δ为： δ=4Ef/3N 式中：Ef为费米势能，N为粒子中的总电子数。
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小尺寸效应 （Small size effect ）
当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长等物理 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。
纳米镍粉代铂粉作为化学反应的催化剂价格比铂 粉低了3倍多，但催化效果却大10倍。纳米 SiO2：，TiO2：在光催化作用下能够快速降解 有机高分子化合物，为垃圾处理带来新的无二次 污染的好方法。纳米SiO2：，TiO2：在光催化 降解反应最有希望解决白色污染的问题。
简述纳米材料的发展历程
简述纳米材料的发展历程纳米材料问世至今已有20多年的历史,大致已经完成了材料创新、性能开发阶段,现在正步人完善工艺和全面应用阶段。
“纳米复合聚氨酯合成革材料的功能化”和“纳米材料在真空绝热板材中的应用”2项合作项目取得较大进展。
具有负离子释放功能且释放量可达2000以上的聚氨酯合成革符合生态环保合成革战略升级方向，日前正待开展中试放大研究。
该产品的成功研发及进一步产业化将可辐射带动300多家同行企业的产品升级换代。
联盟制备出的纳米复合绝热芯材导热系数可控制为低达4.4mW/mK。
该产品已经在企业实现了中试生产，正在建设规模化生产线。
联盟将重点研究开发阻燃型高效真空绝热板及其在建筑外墙保温领域的应用研发和产业化，该技术的开发将进一步促进我国建筑节能环保技术水平的提升，带动安徽纳米材料产业进入高速发展期。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和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)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，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，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，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的性质。
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，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
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的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米材料的发展历史现状及
对未来的展望与建议
01
加强基础研究
为了推动纳米材料技术的进一步发展，需要加强基础研究，探索新的理
论和方法，提高纳米材料的设计与制备水平。
02 03
关注安全性与环境影响
随着纳米材料应用的不断扩大，其安全性与环境影响问题也日益突出。 未来需要加强这方面的研究，确保纳米材料的应用不会对人类健康和环 境造成负面影响。
应用
在航空航天、汽车、生物医学等领域有广泛应用，如制造高强度陶瓷和生物可降 解塑料等。
04
纳米材料的应用领域
能源领域
高效太阳能电池
利用纳米结构提高光电转换效率，降低成本。
燃料电池催化剂
纳米材料可以提供更大的表面积和更好的电 化学性能。
储能技术
纳米材料在电池和超级电容器中具有优异性 能。
医疗领域
安全与防护
纳米材料可用于提高防护装备的性能和安全性。
体育器材
利用纳米材料可以提高运动器材的性能和舒适度。
05
纳米材料的挑战与前景
技术挑战与解决方案
挑战
纳米材料制备、表征ຫໍສະໝຸດ 控制的 精确度和可重复性。解决方案
采用先进的合成技术，如化学气相 沉积、物理气相沉积和溶胶凝胶法 等，以提高纳米材料的可控制备。
早期研究与发展
1959年，理查德·费曼首次提出了利用原子和分子来构造物质的设想。
1984年，德国科学家格莱特利用气相法制备了碳纳米管，为纳米材料的研究开辟了 新的道路。
1990年代初，随着扫描隧道显微镜和原子力显微镜等纳米测量技术的发展，纳米材 料的研究进入了一个新的阶段。
关键里程碑与突破
1991年，日本科学家饭岛澄男发现了 一种名为碳纳米管的结构，其直径只 有几纳米，长度可以达到几十微米。
纳米材料的发展历史现状及
宏观量子隧道效应
宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当 微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能 穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量， 例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通 量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
介电限域效应
介电限域是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引 起的体系介电增强的现象，主要来源于微粒表面和 内部局域场强的增强。当介质的折射率对比微粒的 折射率相差很大时，就产生了折射率边界，这就导 致微粒表面和内部的场强比入射场强明显增加，这 种局域场强的增强称为介电限域。一般来说，过渡 族金属氧化物和半导体微粒都可能产生介电限域效 应，纳米颗粒的介电限域对光吸收、光化学、光学 非线性等都会有重要的影响。
硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒
在后来的催化剂的研究中，人们制备了铂黑，这大约是纳米金属 粉体的最早应用。但是把纳米材料正式作为材料科学的一个新的 分支是1990年7月在美国巴尔的摩召开的国际第一届纳米科学技 术学术会议上确定的。 所以将1990年七月以前作为纳米材料发展的第一阶段，在这之 前，从20世纪60年代末开始，人们主要在实验室探索用各种手 段制备不同材料的纳米粉末，合成块体（包括薄膜），研究评估 表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性，但研究大 部分局限在同一材料。
目前经过广大科学家的努力，在纳米材料的制备技 术方面已取得了较大的成功，迄今为止，绝大部分 金属、氧化物和碳等都能制备出来，许多金属、 SiO2、TiO2、CaCO3、石墨等的纳米级材料，已 经能够规模生产。
纳米金属材料
纳米二氧化钛
应用研究方面
一 催化、降解材料领域
纳米颗粒由于其表面原子占有的体积比大，表面 键态和电子态不同，原子配位不全等，可使表面 活性增加，具有优异的催化特性，所以，纳米颗 粒材料在催化剂材料中得到广泛的应用。
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中国纳米材料的发展历史可以追溯到上世纪80年代末和90年代初。
以下是一些重要的发展阶段和里程碑事件：
1.1980年代末：中国开始了对纳米材料的研究，主要集中在粉体技术和纳米结构的合成
方面。
2.1990年代初：中国科学家开始探索纳米材料的制备方法，并取得了一些关键性突破。
例如，1991年成功合成了中国第一个纳米粒子，1994年制备了国内首批金属纳米线。
3.1990年代中后期：中国政府逐渐重视纳米科技的发展，并设立了专门的研究机构和实
验室。
2000年成立的中国科学院纳米技术与纳米仿生研究所是中国最早的纳米科研机构之一。
4.2000年代初：中国的纳米材料研究进入了一个快速发展的阶段。
大量的研究论文发表，
涉及纳米材料的合成、性能调控和应用等方面。
5.2000年代后期至今：中国纳米材料领域取得了许多重要突破和成就。
在纳米材料的合
成、特性控制、应用开发等方面取得了显著进展。
中国的纳米技术已经应用于多个领域，包括电子、能源、生物医药、环境保护等。
6.2010年代：中国政府将纳米科技列为重点发展领域之一，并出台了一系列支持政策和
计划，以推动纳米材料的研究和产业化。
同时，中国还加强了与国际纳米科技组织和机构的合作，促进了纳米材料领域的交流和合作。
总的来说，中国纳米材料的发展经历了数十年的积累和努力，逐步形成了一定的产业基础和科研实力。
随着技术和应用的不断发展，中国在纳米材料领域正逐渐崭露头角，为科技创新和产业升级提供了重要支撑。