纳米材料与纳米技术的基本概述
纳米技术与纳米材料
纳米技术与纳米材料纳米技术是指在纳米尺度上进行研究和应用的技术，纳米材料则是指具有纳米尺度特征的材料。
纳米技术和纳米材料的发展，正在深刻地改变着我们的生活和工作方式，对各行各业都产生着深远的影响。
首先，纳米技术和纳米材料在材料科学领域具有重要的应用价值。
由于纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，使得其具有优异的力学、光学、磁学、电学和热学性能。
纳米技术可以通过控制和调控原子、分子的组装方式，制备出具有特殊功能和性能的纳米材料，例如碳纳米管、纳米颗粒等。
这些纳米材料可以被广泛应用于新型能源材料、传感器、纳米电子器件、生物医学材料等领域，为材料科学的发展带来了全新的机遇和挑战。
其次，纳米技术和纳米材料在生物医学领域也具有重要的应用前景。
纳米技术可以通过纳米材料的设计和制备，实现对生物分子、细胞和组织的精准探测和治疗。
例如，纳米材料可以作为药物载体，将药物精准地输送到病变组织，提高药物的疗效，减少药物对正常组织的损伤。
此外，纳米技术还可以制备具有特定形貌和功能的纳米材料，用于生物成像、肿瘤治疗、组织修复等领域，为生物医学的发展带来了新的希望。
再次，纳米技术和纳米材料在环境保护和能源领域也具有重要的应用意义。
纳米材料可以被应用于污染物的吸附、催化剂的制备、新能源材料的研发等方面。
例如，纳米材料可以被用于水处理领域，通过其较大的比表面积和丰富的表面活性位点，有效地吸附和降解水中的有机污染物和重金属离子。
此外，纳米材料还可以被应用于太阳能电池、燃料电池、储能材料等方面，为环境保护和可持续能源的发展提供了新的途径和可能性。
总之，纳米技术和纳米材料的发展，为人类社会的各个领域带来了巨大的变革和发展机遇。
然而，纳米技术和纳米材料的发展也面临着一些挑战和风险，例如纳米材料的环境安全性、生物相容性、制备工艺的可控性等问题。
因此，需要加强纳米技术和纳米材料的基础研究，加强纳米材料的环境和生物安全评估，推动纳米技术和纳米材料的可持续发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
纳米材料与纳米技术
纳米材料与纳米技术理学院物理系010070126 X云霞摘要：纳米技术已开展成为一门多学科穿插与渗透的新兴学科。
本文简单介绍了纳米的概念，以及纳米材料的特性和各领域的应用。
关键词：纳米技术；纳米材料；应用；进展第一节纳米的概念1、1 纳米的定义如果将人类所研究的物质世界对象用长度单位加以描述，我们可以得到人类智力所延伸到的物质世界的范围。
目前人类能够研究的物质世界的最大尺度是1025m〔约10亿光年〕，这是我们已观测到的宇宙大致范围，人类所研究的物质世界的最小尺度为10-19m〔0.1阿米〕。
纳米技术中的“纳米〞为10-9m，用符号表示为nm，是lmm的100万分之一，也就是十亿分之一米，约相当于45个原子串在一起的长度〔原子的直径为0.1-0.3nm，研究小于10-10m以下的原子内部构造属于原子核物理、粒子物理的范畴。
〕纳米技术〔nano-technology〕是指在纳米尺度〔1nm到l00nm之间〕上研究物质〔包括原子、分子的操纵〕的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科穿插的科学和技术，如：〔1〕纳米体系物理学、〔2〕纳米化学、〔3〕纳米材料学、〔4〕纳米生物学、〔5〕纳米电子学、〔6〕纳米加工学、〔7〕纳米力学等。
当物质小到1-100nm〔10-9--10-7m〕时，其量子效应、物质的局域性及巨大的外表及界面效应使物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原子的奇异现象。
纳米技术的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。
1、2纳米技术概念的提出最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼。
1959年他在一次著名的讲演中提出：如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。
他所说的材料就是现在的纳米材料，但他同时也指出，需要新型的微型化仪器来操纵纳米构造并测定其性质。
纳米技术与纳米材料-文档资料
二、纳米技术与纳米材料的概念
1.纳米技术
纳米科技是90年代初迅速发展起来的新的前 沿科研领域。它是指在1--100nm尺度空内，研究 电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学 科。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵 单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
离子注入三维图像
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2.纳米材料
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科学家使用STM观测物质的纳米结构
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STM具有空间的高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可优 于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。
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扫描隧道显微镜介绍
扫描隧道显微镜是80年代初期发展起来的新型 显微仪器，能达到原子级的超高分辨率。扫描隧道显 微镜不仅作为观察物质表面结构的重要手段，而且可 以作为在极其细微的尺度──即纳米尺度（1 nm=10-9 m）上实现对物质表面精细加工的新奇工具。目前科 学家已经可以随心所欲地操纵某些原子。一门新兴的 学科──纳米科学技术已经应运而生。
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纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广 泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石 碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米 微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有 1000年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制 成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的 人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈 层经检验也已证实为纳米SnO2尺寸小于15纳米的超微 颗粒在高压力下压制成型， 或再经一定热处理工序后 所生成的致密型固体材料。
纳米材料与技术3篇
纳米材料与技术第一篇：纳米材料的概念与应用纳米材料是指尺寸在纳米级别的材料，也就是长度、宽度和高度都不超过100纳米的材料。
因为其尺寸在纳米级别，常被称之为纳米颗粒。
纳米材料具有独特的物理、化学、电学、光学等性质，这些性质使它们在许多领域中得到了广泛的应用。
首先，纳米材料在医学领域中有着广泛的应用。
纳米颗粒可以被用作药物传递系统，帮助药物更好地进入患者的细胞。
此外，也可以用于癌症治疗，通过纳米颗粒的特殊性质，可以更有效地定位癌细胞并杀灭其癌细胞。
另外，在医学影像技术中，纳米材料的高度稳定性和生物相容性有很大的应用前景。
其次，纳米材料在能量领域中也有着重要的应用。
比如，纳米材料可以被用作太阳能电池板的材料，因为纳米材料的电子传输效率高，因此可以大大提高太阳能电池板的效率。
纳米材料还可以被用于节能灯泡和夜视器材等产品中，且在汽车生产领域中，纳米材料也用于制造轻量化和强度高的零部件，以提高汽车的燃油效率。
最后，纳米材料在环境治理中也有着广泛的应用。
纳米材料可以被用于清洁和过滤水、土壤等环境污染物，有效净化环境。
此外，纳米材料还可以通过吸附技术来降低大气污染和水污染。
要想让纳米材料发挥出更大的作用，需要进一步研究它们的性质和应用，以及其对环境和人体的影响。
这需要各方协作，加强研究，实现安全、有效地使用纳米材料。
第二篇：纳米技术的意义和发展纳米技术是一种控制和制造材料的技术，其中所有材料均在纳米尺度下操作。
纳米技术主要的一个优势是，可控制材料的物理、化学和生物性质，并且可以创建新的设备和系统。
纳米技术在诊断、治疗和控制癌症、疾病和疾病的发生等方面具有巨大的潜力。
例如，纳米技术可以通过研究生物标记物和微生物来识别和早期检测疾病。
此外，基于纳米技术的药物可以被精确地释放在患者身体中，并直接作用于患者受影响的器官。
除了医学领域之外，纳米技术还带来了其他领域的重大变革。
在电子领域中，纳米技术使得比普通电子设备更小、更快、更强大的设备成为可能。
纳米技术与纳米材料
纳米技术是一种跨学科的领域，它涉及到材料科学、物理学、化学和生物学等多个学科。
在纳米技术中，科学家们致力于制造和控制尺寸在1到100纳米之间的纳米材料，并利用它们的独特特性来解决各种问题。
纳米材料是指在纳米尺度下具有特定结构、形态和性能的材料。
纳米材料具有许多特殊的性质，这是由于它们的尺寸和结构导致的。
例如，纳米颗粒比宏观颗粒更大比表面积，因此具有更高的反应活性。
纳米材料还可以改变光谱吸收和透射特性，从而在光学和电子领域有广泛的应用。
此外，纳米材料的独特结构可以使其具有更好的机械强度和导热特性。
纳米技术在各个领域都有着广泛的应用。
在医学领域，纳米技术被用于制造更小、更具有靶向性的药物传递系统。
通过利用纳米粒子的小尺寸和表面功能化，药物可以更好地靶向肿瘤细胞，并减少对健康细胞的影响。
此外，纳米技术还可以用于生物传感器的制造，以及体内图像的改进。
在能源领域，纳米技术也有广泛的应用。
通过利用纳米材料的特殊性质，科学家们可以制造更高效的太阳能电池和储能设备。
纳米颗粒的高表面积使得太阳能电池可以更有效地吸收太阳光，并将其转化为电能。
此外，纳米材料可以用于制造更高效的催化剂，以提高化学反应的速率和选择性。
这对于化学工业的可持续发展非常重要。
在材料科学领域，纳米技术也有着重要的应用。
一些具有纳米结构的材料，如金属、陶瓷和塑料，具有超强的力学性能和导电性能。
这使得它们在航空航天、汽车和电子设备等领域有着广泛的应用。
通过纳米技术的进步，科学家们可以制造出更高品质和更可持续的材料，有助于推动现代科技的发展。
尽管纳米技术和纳米材料在各个领域都有着广泛的应用，但研究人员也面临一些挑战。
首先，纳米材料的制备和表征需要高度的技术和设备支持，这对科研机构和实验室来说是一项巨大的投资。
其次，纳米材料的环境和生物安全性也是一个关键问题。
由于纳米颗粒的小尺寸，它们可能对环境和生物体产生未知的影响，这需要更多的研究来评估和管理。
纳米技术与纳米材料的发展对于人类社会的进步和可持续发展具有重要意义。
纳米技术与纳米材料
欧洲共同体
• 欧洲共同体在第６个框架计划(20022006年）中，将纳米技术和纳米科学 作为７个重点发展的战略领域之一， 经费为12亿美元。 • 将长期的跨学科研究转向了解新现象、 掌握新工艺和开发研究工具； • 重点研究分子和介观尺度现象、自组 织材料和结构、分子和生物分子力学 与马达；
• 集成开发无机、有机、生物材料和工 艺的跨学科研究的新方法。 • 纳米生物技术：其目标是支持一体化 的生物和非生物体的研究，有广泛应 用的纳米生物技术，如能用于加工、 医学和环境分析系统的纳米生物技术。
• 日本内阁府综合科学技术会议于2003 年7月14日召开了“纳米技术及材料研 究开发推动项目”第６次会议，确定 了研究开发的重点领域：“纳米药物 传输系统”、“纳米医疗设备”以及 “创新性纳米结构材料” 。
• 日本政府在第二个“科学技术基本计 划”(2001-2006年）中，将纳米技术和 材料与生命科学、信息通信、环境保 护等作为国家的科技重点发展战略的 重中之重领域。该计划在2001年投入 纳米科技的研究经费达１４２亿日元， 比2000年度增加了８８亿日元。该计 划确定的纳米技术与材料重点研究领 域：
主要研究内容
• “设计”组装更强、更轻、更硬并具有 自修复和安全性的纳米材料：10倍于 当前工业、运输和建筑用钢材强度的 碳和陶瓷结构材料；强度３倍于目前 遇100摄氏度高温就融化的汽车工业用 材料的聚合物材料、多功能智能材料。
• 纳米电子学、纳米光电子学和纳米磁 学：提高计算机运行速度并使芯片的 存储效率提高百万倍；使电子的存储 量增加到数千太比特，将单位表面积 的存储量提高１千倍；增加数百倍的 带宽改变通信方式。
• 特征： a top-down fabrication paradigm。 • lithography to define patterns on surfaces, etching to remove material, deposition to add material and thus allow complex structures to be made.
纳米技术与纳米材料
纳米技术与纳米材料纳米技术和纳米材料是当今科技领域中备受关注的热门话题。
自20世纪80年代后期以来，纳米技术已经成为众多领域的研究重点，其在材料科学、医学、电子学和能源等领域中的广泛应用引起了广泛的关注。
本文将探讨纳米技术的定义、应用以及对社会和环境的影响等方面。
1. 纳米技术的定义纳米技术是一种研究和操控纳米级别尺度物质的科学和工程技术领域。
在纳米技术中，人们通过设计和操控物质在纳米尺度下的结构和性质，以便制造出具有特殊功能和性能的材料和器件。
纳米技术的关键在于其高度精确的控制能力，能够将材料的性质调整至最佳状态，从而实现一些常规材料无法达到的性能。
2. 纳米材料的种类和特点纳米材料是指具有至少一种维度在1-100纳米尺寸范围内的材料。
基于纳米技术的研究和制备方法不同，纳米材料可以分为纳米结构材料和纳米复合材料两大类。
纳米结构材料是纳米级别下材料的晶体、薄膜和颗粒等，具有较大的比表面积和特殊的物理和化学性质；纳米复合材料则是以纳米材料为基质和增强体的复合材料，通过纳米级别的掺杂和混合可以获得理想的综合性能。
纳米材料的特点主要包括以下几个方面：1) 纳米级结构：纳米材料具有粒径较小的特点，其尺寸与物理特性之间存在强烈的相关性；2) 高比表面积：纳米材料比传统材料具有更大的比表面积，增加了与周围环境的接触面积，有助于提高各种物理和化学反应的效率；3) 尺寸效应：当纳米材料的尺寸达到纳米级别时，其电子、光学和磁性等特性会发生明显的变化；4) 界面效应：纳米材料的界面对材料的性能起着决定性的影响，界面上的能量和物质传递对纳米材料的性能具有重要作用。
3. 纳米技术的应用领域纳米技术已经广泛应用于许多领域，包括材料科学、医学、电子学和能源等。
以下是几个应用领域的例子：3.1 材料科学领域纳米技术在材料科学领域中的应用主要涉及新型材料的合成和表征。
通过纳米技术，可以制备出具有特殊性能的纳米材料，如高强度、高韧性的纳米复合材料、高导热导电性的纳米材料等。
纳米材料与纳米技术
纳米材料与纳米技术纳米材料与纳米技术是当今科技领域中备受关注的热门话题。
纳米材料是指至少在一维上尺寸小于100纳米的材料，而纳米技术则是利用这些纳米材料进行制备和应用的技术。
纳米材料与纳米技术的发展不仅在材料科学领域有着重要的应用，同时也在生物医学、能源环境、信息技术等领域展现出巨大的潜力。
首先，纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学性质，这使得它们在材料科学领域具有独特的优势。
例如，纳米材料的比表面积大大增加，使得其具有优异的光学、电学、磁学等性能，这为其在传感器、催化剂、电子器件等方面的应用提供了广阔的空间。
此外，纳米材料还可以通过调控其结构和形貌来实现对性能的精密调控，从而满足不同领域对材料性能的需求。
其次，纳米技术的发展为纳米材料的制备和应用提供了重要的技术支撑。
通过纳米技术，人们可以制备出各种形态和结构的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等，从而实现对材料性能的精确调控。
同时，纳米技术还可以将纳米材料应用于生物医学领域，如纳米药物载体、纳米诊断试剂等，为医学诊疗提供新的思路和方法。
此外，纳米材料与纳米技术的发展也为能源环境和信息技术领域带来了新的机遇和挑战。
在能源领域，纳米材料被广泛应用于太阳能电池、燃料电池、储能材料等方面，为清洁能源的开发和利用提供了新的途径。
在信息技术领域，纳米材料的特殊性质为新型电子器件、传感器、光电器件等的制备提供了新的可能，为信息技术的发展注入了新的活力。
总的来说，纳米材料与纳米技术的发展为人类社会的可持续发展提供了新的机遇和挑战。
在未来的发展中，我们需要不断深入研究纳米材料的特性和制备技术，加强纳米技术的创新应用，推动纳米材料与纳米技术在各个领域的广泛应用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
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国纳周
防米瑞
工材发
业 出 版 社
料 技 术
韩 雅 芳 陈
2003
祥
宝
纳米概念（nano-conception）
Terametre Gigametre
1Tm=1012m 1Gm=109m
Decimetre Centimetre
1dm=10-1m 1cm=10-2m
Megametre
1Mm=106m
什么是纳米材料？
• 纳米材料是旨在三维空间中至少有一维处于纳米尺 度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
• 纳米尺度：0.1～100nm • 零维纳米材料：三维空间尺度均在纳米尺度（粉体、
原子团簇、人造超原子、纳米孔洞等） • 一维纳米材料：在空间有两维处于纳米尺度（纳米
丝、纳米棒、纳米管等） • 二维纳米材料：在三维空间中有一维处于纳米尺度
纳米技术的主要内涵 • 纳米材料学 • 纳米化学 • 纳米物理学 • 纳米生物学 • 纳米电子学 • 纳米力学 • 纳米加工学 • ……….
纳米结构
以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造 的一种新体系。包括：
日本学者Taniguchi于1974年在东京举办的有 关生产工程的国际会议上，提交了题为“On the basic concept of nano-technology”一 文，“纳米技术（nano-technology）”一词 首次面世。 1987年英国Franks Albert教授定 义纳米技术为“在0.1—100纳米尺度范围起关 键作用的技术”。
什么是纳米技术？
• 美国有关纳米科学、工程和技术的部际间工作组 给出了目前通用的纳米技术的定义： 纳米技术是直接在原子和分子尺度上控制材料和器 件的技术（Siegel et al，1999）
• 纳米技术全概念（中国）：在纳米尺度内通过对 物质反应、传输和转变的控制来创造新材料、开 发新器件及充分利用其特殊性能，并探索在纳米 尺度内物质运动的新规律和新现象。
（超薄膜、多层膜、超晶格等）
• Question: 什么是三维纳米材料 （纳米块体）？
如果在X、Y和Z三个方向上都很大，但是这 种材料的组成部分是纳米孔、纳米粒子或纳 米线，我们称为三维纳米结构材料。
单一的V2O5纳米片晶可以组装成具有鸟巢状（b）、线团状（c）和刺猬状（d）的空心和任务
本课程是硕士研究生的一门专业优选课，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。
建议教材及主要参考书
教材：周瑞发 韩雅芳 陈祥宝 纳米材料技术 国防工业出版社 2003 参考书：1．徐云龙 赵崇军 钱秀珍 纳米材料学概论 华东理工大学出版社 2008年 2. 贾宝贤 李文卓 微纳米科学技术导论 化学工业出版社 2007 3. 江雷 冯琳 仿生智能纳米界面材料 化学工业出版社 2007 4．丁秉钧 纳米材料 机械工业出版社 2004 5．许并社等 纳米材料及应用技术 化学工业出版社 2004
R．Feynman
美国物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼在1959年美国物理学协会会议 上所作的题为“There’s Plenty of Room at the Bottom”的演讲，他指出： “至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性”， “如果我们对物体微小规模上的排列作某种控制，我们就能使物体得到大量异常 的性能，看到材料性能产生丰富的变化”。预言中指的材料即是现在的纳米材料。
• 纳米技术研究可采取top down和bottom up两种方式。
• top down方式是利用机械和蚀刻技术等制造纳米尺度结 构，是从大做到小的技术。
• 而bottom up是在原子和分子尺度创造有机和无机结构， 是从小做到大的技术。
2 月 21 日 出 版 的 《 自 然 》 杂 志 在 Research Highlights栏目(Nature, Vol. 451, p868, Feb. 21, 2008)以Lithography: Luminous Lizards 为题报道中国科学院理化技术研究所利用多光 子纳米加工技术进行纳米复合材料三维微纳结 构加工研究取得的进展。 他们利用纳米粒子尺寸可控原位合成技术与多 光子三维微纳结构加工技术，制备出了包括具 有多种颜色荧光的细胞尺寸三维微米牛等多种 三维微结构，并发现在尺寸较小部位具有较强 的发光强度。《自然》杂志在Highlight中指出， 上述动物造型在原理上证明：此方法可被用于 制备微型发光器件。
纳米材料与纳米技术
NANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
1. 纳米材料与纳米技术的基本概述
Telephone: E-mail:
课程基本信息
课程中文名称：纳米材料与纳米技术 课程英文名称：Nanomaterials and Nanotechnology 课程编号：H01217 课程类型：硕士专业优选课 总学时数：34 学 分：2学分 开课学期：2学期 考核方式：考试 适用专业：材料加工工程、材料科学与工程、材料科学与工程一级学科、 材料物理与化学、材料学 开课院系：材料科学与工程学院 开课地点：4305A 任课教师：吕军
Hectometre Decametre
1hm=102m 1dam=10m
Nanometre Ångstrom unit
1nm=10-9m =10 Å
1Å=10-10m
Picometre
1pm= 10-12m
1 纳米等于10亿分之1米 约为人发直径的1/80000
105×
100nm
纳米材料的起缘
Millimetre
1mm=10-3m
Gectijukimertre 1hkm=105m
Decimillimetre 1dmm=10-4m
Myriametre
1mam=104m
Centimillimetre 1cmm=10-5m
Kilometre
1Km=103m
Micrometre
1µm=10-6m