纳米材料
纳米材料都有哪些
纳米材料都有哪些纳米材料是指至少有一种尺寸在1-100纳米范围内的材料，它们具有特殊的物理、化学和生物学特性。
纳米材料的种类繁多，涉及到多个领域，下面将介绍一些常见的纳米材料。
首先，纳米碳材料是纳米材料中的一大类，包括纳米碳管、纳米石墨烯和纳米碳黑等。
纳米碳管是由碳原子以六角形排列成管状结构而成，具有优异的导电性和机械性能，被广泛应用于电子器件、材料增强和生物医学领域。
而石墨烯是由碳原子以二维晶格排列而成，具有超高的导热性和机械强度，被认为是未来材料领域的研究热点。
而纳米碳黑则是一种纳米级的碳颗粒，具有极大的比表面积和吸附性能，被广泛应用于橡胶、油墨和涂料等领域。
其次，纳米金属材料也是常见的纳米材料之一。
纳米金属材料具有优异的光学、电学和磁学性能，被广泛应用于催化剂、传感器和生物医学领域。
纳米银是其中的代表之一，具有优异的抗菌性能和导电性能，被广泛应用于医疗器械、食品包装和纺织品等领域。
此外，纳米铜、纳米铁和纳米铝等纳米金属材料也具有独特的性能，在能源、环境和材料领域有着重要的应用价值。
另外，纳米陶瓷材料也是纳米材料的重要组成部分。
纳米陶瓷材料具有优异的硬度、韧性和耐磨性，被广泛应用于涂层、陶瓷制品和电子器件等领域。
纳米氧化锌、纳米氧化铝和纳米二氧化硅等纳米陶瓷材料具有独特的光学、电学和热学性能，被广泛应用于光电子器件、催化剂和生物医学领域。
此外，纳米复合材料也是纳米材料的重要分类之一。
纳米复合材料是将纳米材料与传统材料进行复合而成，具有传统材料和纳米材料的优点，被广泛应用于材料增强、功能材料和高性能材料领域。
纳米纤维素复合材料、纳米碳纤维复合材料和纳米陶瓷复合材料等都是纳米复合材料的代表，具有广阔的应用前景。
综上所述，纳米材料种类繁多，涉及到碳材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等多个领域，具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展，相信纳米材料将会在材料科学、能源领域、生物医学和环境保护等方面发挥越来越重要的作用。
什么是纳米材料
什么是纳米材料纳米材料是指至少在一个空间方向上尺寸小于100纳米的材料。
纳米材料因其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应，在光电、磁学、力学、热学等方面表现出与宏观材料不同的物理、化学和生物学特性，因此受到了广泛的关注和研究。
纳米材料是一种全新的材料体系，其独特的物理、化学和生物特性为其在传感器、催化、生物医学、纳米电子器件、纳米能源材料等领域的应用提供了广阔的前景。
纳米材料的种类繁多，包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米片、纳米球等。
其中，纳米颗粒是一种最常见的纳米材料，其尺寸在1-100纳米之间。
纳米颗粒可以是金属、半导体、氧化物、磁性材料等，具有较大的比表面积和独特的光学、电子、磁学等性质，因此在催化剂、生物医学、纳米传感器等领域有着广泛的应用。
纳米材料的制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法制备纳米材料的方法包括惰性气体凝聚法、溅射法、机械合金法等，化学法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等，生物法利用生物体系合成纳米材料，如植物、微生物等。
这些方法各有特点，可以根据不同的需求选择合适的方法来制备纳米材料。
纳米材料的应用领域非常广泛，其中最具代表性的包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米生物医学材料和纳米电子器件。
纳米传感器利用纳米材料的高灵敏度和特异性，可以检测微量的化学物质、生物分子甚至单个分子，具有重要的应用价值。
纳米催化剂利用纳米材料的高比表面积和活性位点，可以提高催化反应的效率和选择性，广泛应用于化工、环保、能源等领域。
纳米生物医学材料可以用于药物传输、肿瘤治疗、组织工程等方面，具有巨大的应用潜力。
纳米电子器件利用纳米材料的量子效应和电子输运性质，可以制备出高性能的纳米电子器件，为电子工业带来了革命性的变革。
总的来说，纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性，其在传感器、催化、生物医学、电子器件等领域的应用前景广阔。
随着纳米材料制备技术的不断发展和完善，相信纳米材料将会在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
纳米材料是什么
纳米材料是什么纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料，通常在纳米米至几百纳米之间。
纳米材料的尺寸范围使得它们具有独特的性质和应用潜力。
纳米材料可以是各种物质的纳米颗粒、纳米晶体、纳米线和纳米薄膜等形式。
纳米材料用于各种领域，包括电子、材料科学、化学、医学、能源等。
纳米材料之所以具有特殊性质和各种应用潜力，是因为尺寸效应和界面效应的存在。
在纳米尺寸下，材料的原子排列和电子结构发生变化，导致纳米材料的化学、物理和生物性质与其宏观对应物质有很大的不同。
这使得纳米材料具有特殊的电学、磁学、光学、力学和热学性质，可以应用于各种领域以实现新的功能和性能。
在电子领域，纳米材料已经广泛应用于电子器件的制造中。
纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜具有较大的比表面积和较好的导电性能，可以用于制造高性能电子器件，例如纳米晶体管、纳米存储器和纳米传感器等。
此外，纳米材料还可以用于制造柔性电子和透明电子器件，如柔性显示屏和透明导电薄膜。
在材料科学领域，纳米材料被广泛研究和应用于材料强化和改性中。
由于纳米颗粒的小尺寸和高比表面积，纳米材料可以在材料基体中分散均匀，并与基体形成强耦合。
这使得纳米材料能够有效地强化基体材料，提高其力学性能、热性能和化学稳定性。
纳米材料还可以通过调控相界面的特性，实现材料的表面改性和功能化。
在化学和医学领域，纳米材料被广泛应用于药物输送、生物传感和生物成像等方面。
纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学活性，可以用于吸附和释放药物分子，实现高效的药物输送和释放。
纳米材料还可以用于制造生物传感器和生物成像剂，用于检测生物分子的浓度和位置。
在能源领域，纳米材料被广泛研究和应用于太阳能电池、燃料电池和储能设备等方面。
纳米材料具有较好的导电性、光吸收性和催化性能，可以用于提高能量转换和储存效率。
例如，纳米颗粒和纳米线可以用于制造高效的太阳能电池和燃料电池电极材料，纳米薄膜可以用于制造高容量的锂离子电池。
总之，纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料，具有特殊的性质和各种应用潜力。
纳米材料有哪些
纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸（一般为1-100纳米）的材料。
由于其特殊的结构和性能，纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。
1. 纳米金属颗粒：纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性，可以应用于催化剂、电子器件等领域。
2. 纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能，可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。
3. 纳米氧化锌：纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能，广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。
4. 纳米碳材料：包括纳米石墨烯、纳米碳管等，具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性，被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。
5. 纳米陶瓷材料：包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等，具有高硬度、高耐磨性和热稳定性，广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。
6. 纳米荧光材料：具有较高的荧光效率和稳定性，被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。
7. 纳米生物材料：包括纳米生物酶、纳米生物球等，具有良好的生物相容性和生物活性，可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。
纳米材料的应用范围广泛，涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。
纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响，为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
纳米材料名词解释
纳米材料是指原子或分子尺寸的材料，尺寸介于1至100纳米之间，它们具有非常独特的物理和化学特性，这些特性使它们在各种领域的应用十分广泛。
纳米材料可以分为金属纳米材料，非金属纳米材料和纳米复合材料。
金属纳米材料是指粒径大小为几纳米到几十纳米的金属粒子，这些金属纳米粒子具有独特的光学、电学和磁学特性，在电子、光学传感器、电化学反应器和磁性储存器等方面具有重要的应用前景。
非金属纳米材料是指粒径小于100纳米的非金属粒子，包括纳米膜、纳米纤维、碳纳米管、碳纳米棒、金属氧化物纳米粒子等，它们具有非常独特的光学、电学和机械性能，在新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用。
纳米复合材料是指将金属纳米材料和非金属纳米材料组合制成的新型材料，其具有良好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等特点，可用于制备新型磁性储存器、生物传感器、新型电子器件等。
总之，纳米材料是原子或分子尺寸的材料，它们具有独特的物理和化学特性，可分为金属纳米材料、非金属纳米材料和纳米复合材料，在电子、光学传感器、电化学反应器、磁性储存器、新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用前景。
纳米材料有哪些
纳米材料有哪些纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料，这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性，广泛应用于材料科学、生物医学、能源和环境等领域。
纳米材料的种类繁多，下面将介绍一些常见的纳米材料及其应用。
一、纳米碳材料。
1. 石墨烯。
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构，具有优异的导电性、热导性和机械性能，被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
2. 碳纳米管。
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的纳米管状结构，具有优异的力学性能和导电性能，被应用于纳米电子学、纳米材料增强等领域。
3. 纳米金刚石。
纳米金刚石是由碳原子构成的立方晶格结构，具有硬度大、导热性好等特点，被广泛应用于涂层材料、生物医学材料等领域。
二、纳米金属材料。
1. 纳米银。
纳米银具有优异的抗菌性能，被广泛应用于医疗器械、纺织品等领域。
2. 纳米金。
纳米金具有优异的光学性能和催化性能，被应用于光电器件、催化剂等领域。
3. 纳米铜。
纳米铜具有优异的导电性能和力学性能，被广泛应用于电子器件、导电材料等领域。
三、纳米氧化物材料。
1. 纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅具有优异的光学性能和表面活性，被广泛应用于光学涂料、生物医学材料等领域。
2. 纳米氧化铝。
纳米氧化铝具有优异的耐磨性和热稳定性，被应用于陶瓷材料、涂料材料等领域。
3. 纳米氧化铁。
纳米氧化铁具有优异的磁性能和生物相容性，被广泛应用于磁性材料、生物医学材料等领域。
四、纳米复合材料。
1. 纳米聚合物复合材料。
纳米聚合物复合材料是将纳米材料与聚合物基体复合而成的材料，具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2. 纳米陶瓷复合材料。
纳米陶瓷复合材料是将纳米材料与陶瓷基体复合而成的材料，具有优异的耐磨性和耐高温性能，被应用于机械制造、航空航天等领域。
以上就是关于纳米材料的介绍，纳米材料的种类繁多，每一种纳米材料都具有独特的特性和应用价值，随着科学技术的不断发展，相信纳米材料在未来会有更广阔的应用前景。
纳米材料ppt课件
02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式， 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行，但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化，然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀，
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中，纳米材料的磁损耗远高于宏观材料，这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应，如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率，降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在，不易降解，可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中，可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体，影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ，为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准，限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术，减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物（如细菌）合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性，在生物医学领域 有广泛应用前景。
什么是纳米材料
什么是纳米材料纳米材料是一种具有纳米级尺寸（一纳米等于十亿分之一米）的材料。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物性质，与传统材料相比，纳米材料具有更大的比表面积、更高的表面能、更狭小的晶界、更高的强度和硬度等特点。
纳米材料可以分为无机纳米材料和有机纳米材料两大类。
无机纳米材料包括金属纳米粒子、氧化物纳米颗粒、纳米线和纳米管等；有机纳米材料包括聚合物纳米颗粒、纳米胶体和纳米复合材料等。
纳米材料的制备方法多种多样，常见的方法有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、物理气相沉积法和机械合成法等。
这些方法能够控制纳米材料的尺寸、形貌和组分，从而调控纳米材料的性能。
纳米材料具有许多独特的性质和应用潜力。
首先，纳米材料具有巨大的比表面积，使其具有优异的催化活性和吸附性能，广泛应用于催化剂、传感器和分离材料等领域。
其次，纳米材料具有独特的光电性质，可用于太阳能电池、发光二极管和光学传感器等。
此外，纳米材料还具有较高的强度和硬度，可应用于高性能结构材料和涂层材料等。
纳米材料的应用领域非常广泛。
在医学领域，纳米材料可用于肿瘤治疗、病毒检测和药物输送等。
在环境领域，纳米材料可用于水处理、大气污染控制和土壤修复等。
在能源领域，纳米材料可用于太阳能电池、燃料电池和储能材料等。
此外，纳米材料还可应用于电子器件、信息存储和纺织材料等领域。
然而，纳米材料也存在一些挑战和风险。
首先，纳米材料的制备和控制仍然存在技术难题，制备成本较高。
其次，纳米颗粒的生物安全性和环境影响尚不明确。
由于其具有较高的表面能和较小的大小，纳米颗粒可能对生物体和环境产生不良影响。
总而言之，纳米材料是一种具有特殊性质和广泛应用潜力的材料。
随着纳米技术的不断发展，纳米材料将在各个领域发挥重要作用，并为科学研究和技术创新带来新的机会和挑战。
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《功能金属材料》课程作业一维氧化锌纳米材料应用与发展前景及课程感悟班级：0610104学号：061010418姓名：刘广通一、一维ZnO 纳米材料性能ZnO 纳米材料以形态和尺度划分，包括零维ZnO纳米材料（ZnO 纳米颗粒）、一维ZnO 纳米材料（ZnO 纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维ZnO 纳米材料（ZnO 纳米薄膜）等。
按成分划分，包括纯ZnO 纳米材料和掺杂ZnO 纳米材料，如In、Ga、Sn、Mn、Co等各种元素掺杂的n型掺杂纳米材料，P、N、Li等元素掺杂的p型掺杂纳米材料及多元素复合掺杂的掺杂ZnO 纳米材料。
一维ZnO 纳米材料在光学、电输运、光电、压电、力电、场发射、稀磁、光催化、吸波等性能上具有显著特点，在传感、光学、电子、场发射、压电、能源、催化等领域已经显示出良好的应用前景。
目前，在一维ZnO 纳米材料研究领域，关注的重点包括一维ZnO 纳米材料的可控及高产率设备、结构与性能调控、纳米器件组装、纳米材料及器件的性能测试与评价、纳米效应及耦合效应、理论计算与模拟、安全服役与损伤等方面。
[1]目前来说，我们都希望电子器件能越小型越好，也就是通过不断缩小器件的尺寸来达到提高速度、减少功耗的目的，这种方法在过去几十年一直被运用而随着我们周围的生活电子产品的不断微型化而发展。
所以要利用薄膜生长和光刻技术（电子束光刻、X射线光刻等）制备材料和器件。
我们希望纳米线作为基本功能单位来组成电子电路。
一维纳米材料的原理器件的研制可以完成这一使命。
而ZnO 是一种具有压电和光电特性的半导体材料，它是典型的直接带隙宽禁带半导体，同时它的激子结合能高达60meV。
因此ZnO 材料在紫外光电器件方面有巨大的应用潜力。
ZnO有很高的导电、导热性能，化学性质非常稳定，作为短波长发光器件具有高的稳定性和较低的价格，有极大的应用价值。
而在一维纳米材料中， ZnO 有三个主要的优点：首先，它既是半导体又有压电效应，这是做电动机械耦合传感器和变频器的基础;其次，ZnO 的生物安全性与相容性相对高，可以用在医学方面；最后，ZnO 的种类最丰富，如纳米线，纳米带，纳米螺旋结构等。
因而有一系列的一维ZnO 纳米材料的新器件被不断地开发研制，如室温激光器、发光二极管、传感器、晶体管、场发射器等。
二、一维ZnO 纳米材料的应用及发展前景一维ZnO纳米材料被用于光学器件。
因为ZnO是一种宽禁带半导体，而且在室温下具有很高的激子束缚能，因此ZnO被认为是一种优异的蓝光到紫外波段发射的发光材料。
在325nm的He-Cd激光激发下，ZnO纳米材料的室温发光谱中存在两个发射峰，分别是380nm左右的近带边的自由激子复合引起的紫外发射峰[2]和540nm左右的氧空位引起的绿光发射峰[3]。
ZnO纳米材料的发光效率远高于块体材料，这主要是因为ZnO纳米线的单晶形态和小尺寸效应。
小尺寸效应的影响是由于纳米材料非常微小，其尺寸与光波波长、传到电子的得布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等具有物理特征的尺寸相当或更小时，它的周期性边界将被破坏，使它原本所具有的声，光，电，磁，热力学等特性呈现出“另类”的现象。
ZnO纳米的发光机制有以下几种：1)带间跃迁发光。
即适当的光照射时，半导体的价带电子发生带间跃迁，也就是电子从价带跃迁到导带，而产生光生电子和空穴。
而对纳米材料，器能带将会展宽，改变其性能。
2）激子辐射复合发光。
纳米结构ZnO有宽的禁带隙、大的比表面积、界面中的空位浓度大，小尺寸效应导致电子的平均自由程局限在纳米空间，与激发波长相当，进而引起电子和空穴波函数的重叠，易形成Wannier激子。
由于量子限域效应和电子与空穴之间的Coulomb作用，高浓度激子在能隙中靠近导带形成激子能级，激发能被在禁带中分立的中心吸收，产生激子发光带。
3）能带与缺陷能级之间的电子跃迁发光。
一维ZnO纳米材料中的主要缺陷是氧空位。
电子在导带、价带及缺陷能级之间跃迁，必然会产生能量的吸收和释放，不同能级间的电子跃迁都对应一种不同的光发射，发射出的光波长也不同。
一维ZnO纳米材料在光学器件方面主要用于光致发光器件，电致发光器件和光传导器件。
最重要的光学应用是构建近紫外发光二极管和激光器件。
基础是形成p-n结。
最开始是采用n型ZnO与p型半导体构成异质结，实现发光。
近年来，除了将n型ZnO与其他平p型半导体构成异质结构的二极管，许多小组致力于获得p型ZnO材料，逐步取得了进展。
并构建了ZnO同质p-n结，实现了电致发光。
一维ZnO纳米材料被用于电子器件。
ZnO作为一种优异的半导体材料，因此可以在二极管、三极管（晶体管）等半导体器件中作为工作部件。
虽然目前p型ZnO的制备成为ZnO在电子器件应用方面的瓶颈，但n-ZnO与其他p型半导体形成异质结作为器件也是ZnO的一个潜在应用方向。
另外，当半导体与金属接触时，由于两种材料的势垒不一样，可以形成欧姆接触和肖特基接触。
对于n型半导体，当金属的功函数大于半导体的亲和能的时候，属于肖特基接触；反之则是欧姆型接触。
势垒的存在导致了大的界面电阻，肖特基二极管SBD就是利用金属和半导体接触面上形成的势垒具有整体特性而制成的金属-半导体器件。
肖特基势垒二极管是今年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。
三极管又称晶体管也是在半导体器件中非常重要的一种器件。
它的放大和开关作用促使电子技术飞跃发展。
在晶体片的基本功能单元之一，广泛应用于开关和放大电路。
[4]因此ZnO纳米材料在二级管和晶体管中的应用研究也是目前研究的热点。
用于二极管，采用一般方法制备的ZnO纳米材料由于在生长过程中往往会引入氧空位，因此一般ZnO纳米材料是n型半导体。
可以将ZnO与p型半导体组合成为p-n结，构成二极管。
由于一般制备的ZnO是n型半导体，可以通过掺杂改变ZnO的导电性能，形成同质结。
2003年，香港城市大学的学者李述汤采用两步法在模板中制备了掺杂BZnO纳米线与未掺杂纳米线构成的p-n结，通过I-V性能测试证实了该结构的p-n结特性。
用于三极管。
一维ZnO纳米材料在三极管中的应用主要集中在场效应晶体管领域。
，而发展ZnO纳米材料在场效应管中的应用，对推进集成电路的集成化是非常有益的。
纳米线晶体管相对于块材和薄膜晶体管具有很高的载流子迁移率，在低温条件下与弹性衬底的相容性、光学透明和可弯曲弹性一样具有很好的前景。
科学家采用In2O3和ZnO纳米线在玻璃和可弯曲的弹性衬底上构建了晶体管，这种晶体管表现了很好的n型晶体管特性，并具有82%的光学透射率。
这些纳米线可以作为像素开关和驱动晶体管在主动驱动式有机发光二极管显示器上。
整个像素区域的透明度明显增强主动驱动显示阵列的开口率，并使能量损耗降低。
用于场发射器件。
根据场致电子发射理论，一维纳米材料的长径比大、尖端尖锐，非常有利于在电场下发射电子。
因此，一维纳米材料具有作为场致发射冷阴极的独特形貌特征。
其场发射器件在电子束源、平板显示领域和照明领域有着广泛的应用。
ZnO具有良好的稳定性、高热导率、小介电常数、低电子亲和势、高迁移率和高击穿电压,非常适合作为场发射阴极材料。
近年来,利用一维纳米ZnO材料作为场发射阴极材料以提高场发射阴极的发射性能已经成为ZnO研究领域的热点之一[5]。
ZnO纳米材料功函数高达5.4 eV,与金刚石、ZrN、Mo等相比,ZnO体材料并不是一种好的场发射材料。
但是,氧化锌N型掺杂浓度可达1019cm-3,电子迁移率为260,具有优良的电学特性[6],而且ZnO纳米结构具有较大的场增强因子,使得ZnO纳米结构具有良好的场发射特性。
所以ZnO一维纳米结构的功函数低,且拥有很高的场增强因子,具有优良的场发射性质。
[7]下一步如能解决场发射性能的稳定性、重复性和可靠性,则基于准一维纳米ZnO的场发射器件将具有巨大的应用前景。
从大量研究ZnO纳米结构的实验及其场发射性能测试结果来看,可以得出这样的结论:纳米ZnO的形貌和晶粒大小对其场发射性能有很大关系,其中长径比更大的ZnO纳米线场发射性能尤为突出;外加电场的的大小与掺杂材料对纳米结构的ZnO场发射性能也有很大的影响;发射体的密度决定着场发射电流的均匀性和稳定性,例如ZnO纳米线阵列,过疏的阵列意味着场发射面积很小,过于密集的阵列纳米线之间又有屏蔽效应而削弱单个的纳米线尖端的场强。
当然,纳米ZnO的场发射性能除了与这些因素有关,还与自身的电导行为、尖端形态及纳米尺度下材料的结构变异等因素有关,这些复杂的问题,还有待于进一步的研究和探索。
[8]除此之外，一维ZnO纳米材料还被用于传感器件，光伏器件和压电器件。
传感器发展的一个方向是集成化和智能化，这就需要减小每个功能单位的尺寸，同时提高其敏感性。
一维ZnO纳米材料同时具有一维传输性、小尺寸和大的比表面积，可以相信未来它会是一种理想的传感器材料。
可以做湿度传感器，而ZnO进行气体探测的机理在ZnO晶界和表面氧的吸附和解吸过程中，在气体和ZnO表面之间存在电荷转移，从而改变耗尽层深度和表面或晶界的导电性能；可以做气敏传感器；可以做生物传感器，ZnO还是一种良好的生物适应材料，对人体无毒无害。
ZnO具有高达9.5的等电点，适合吸收低等电点的蛋白质。
静止的蛋白质容易被吸附，同时ZnO还有高表面积、无毒性、化学性稳定、电化学活性强和高的电子传输特性，所以在生物传感器方向有很大前景；可以用做压力传感器，因为ZnO是一种压电材料。
ZnO是非中心对称晶体，同时具有半导体及压电特性，可以完成机械能向电能的转化。
而一维纳米材料有极大的纵横比，使得很小的作用力下连续进行弯曲-伸直这一过程，具有较大输出功率的纳米发电机可以实现，所以可以做压电器件。
目前,对一维ZnO纳米材料制备方法的研究已经获得较大进展,制备具有各种形貌的一维ZnO纳米材料已不再困难。
但在一维ZnO纳米器件层次上,相关研究仍非常欠缺,大多ZnO纳米器件(原型)的研究还处于实验室阶段,技术尚未成熟。
更进一步来说,要想进行真正的纳米制造,必须进行纳米器件的系统集成,即将大量不同的纳米器件和纳米结构在微小的面积上有目的、有计划地设计并完成平行制造。
这需要对各个纳米组件进行链接使其发生联系,相关研究目前还很少开展。
可见,一维ZnO纳米材料要想从研究走向应用,还有很多问题有待解决。
除了对一维ZnO纳米材料制备技术的完善、机理认知需继续深入外,未来越来越重要的主题是纳米器件的实用化和纳米制造的初步尝试。
有理由相信在不远的将来基于一维ZnO纳米结构的纳米制造和应用化可以顺利实现。
三、课程感悟这门课讲述的都是很科学前沿的或很具有研究价值及发展潜力的功能金属材料，很多内容都是我们很好奇有兴趣的东西，能够了解这些知识而能解释现今满目琳琅的科技电子产品的特殊性能就是学习的乐趣。