納米材料講稿課件

2022/11/181Outline

納米技術(shù)的發(fā)展1.

納米材料的類型2.

納米材料制備3.4.納米材料的應(yīng)用5.結(jié)束語(yǔ)

2022/11/111Outline納米技術(shù)的發(fā)展2022/11/1821.納米的發(fā)展大致分為3個(gè)階段

第一階段(1990年即在召開“Nano1”以前)主要是在實(shí)驗(yàn)室探索各種納米粉體的制備手段研究對(duì)象一般局限于納米晶或納米相材料。第二階段第三階段(從1994年至今)納米組裝體系研究。以納米顆粒以及納米絲、管等為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系的研究。(1990年～1994年)人們關(guān)注的熱點(diǎn)是設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料。2022/11/1121.納米的發(fā)展大致分為3個(gè)階段

第一2022/11/1833維納米材料

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納米塊體Addyourtext2.納米材料分類2維納米材料（量子面）——

納米薄膜。電子在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束。1維納米材料（量子線）——

納米線。電子在兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束。0維納米材料（量子點(diǎn)）——

納米微粒和原子團(tuán)簇。電子在三一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束納米復(fù)合材料——不同化學(xué)成分復(fù)合而成或不同維度納米單元而成（如1-2維，1-3維，2-3維等2022/11/1133維納米材料——納米塊體Add2022/11/184(按物態(tài)分類)氣相法液相法固相法蒸發(fā)-冷凝法化學(xué)氣相反應(yīng)法溶膠-凝膠法沉淀法噴霧法非晶晶化法機(jī)械粉碎(高能球磨)法固態(tài)反應(yīng)法各種方法有各自的特點(diǎn)和適用范圍3.納米材料的制備2022/11/114氣相法液相法固相法蒸發(fā)-冷凝法化學(xué)氣相2022/11/1853.1氣相法制備納米材料蒸發(fā)-冷凝法此種制備方法是在低壓的Ar、He等惰性氣體中加熱金屬，使其蒸發(fā)汽化,然后在氣體介質(zhì)中冷凝后形成5-100nm的納米微粒。即通過(guò)在純凈的惰性氣體中的蒸發(fā)和冷凝過(guò)程獲得較干凈的納米粉體。右圖為該方法的典型裝置。液氮蒸發(fā)源漏斗蒸發(fā)源真空泵隋性氣體真空室2022/11/1153.1氣相法制備納米材料蒸發(fā)-冷2022/11/1863.2液相法制備納米材料1、化學(xué)沉淀法包含一種或多種離子的可溶性鹽溶液，當(dāng)加入沉淀劉(如OH-、C2O42-，CO32-等)后，或于一定溫度下使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物從溶液中析出，并將溶液中原有的陰離子洗去，經(jīng)熱分解即得到所得的氧化物粉料。2、噴霧法是將溶液通過(guò)各種物理手段進(jìn)行霧化獲得納米粒子的一種化學(xué)與物理相結(jié)合的方法。它的基本過(guò)程包括溶液的制備、噴霧、干燥、收集和熱處理，其特點(diǎn)是顆粒分布比較均勻，具體的尺寸范圍取決于制備工藝和噴霧的方法。壓縮氣體2022/11/1163.2液相法制備納米材料1、化2022/11/1873、溶膠—凝膠法包括以下幾個(gè)過(guò)程：(1)溶膠的制備。有兩種方法制備溶膠：其一.先將部分或全部組分用適當(dāng)沉淀劑先沉淀出來(lái)，經(jīng)解凝，使原來(lái)團(tuán)聚的沉淀顆粒分散成原始顆粒，因這種原始顆粒的大小一般在溶膠體系中膠核的大小范圍，因而可制得溶膠；另一種方法是由同樣的鹽溶液出發(fā)，通過(guò)對(duì)沉淀過(guò)程的仔細(xì)控制，使首先形成的顆粒不致團(tuán)聚為大顆粒而沉淀，從而直接得到溶膠。(2)溶膠—凝膠轉(zhuǎn)化。溶膠中含大量的水，凝膠化過(guò)程中，使體系失去流動(dòng)性，形成一種開放的骨架結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)膠凝作用的途徑有兩個(gè)：一是化學(xué)法，通過(guò)控制溶膠中的電解質(zhì)濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)膠凝化；二是物理法，迫使膠粒間相互靠近，克服斥力，實(shí)現(xiàn)膠凝化。(3)凝膠干燥。在一定條件下(如加熱)使溶劑蒸發(fā)，得到粉料。干燥過(guò)程中凝膠結(jié)構(gòu)變化很大。2022/11/1173、溶膠—凝膠法包括以下幾個(gè)過(guò)程：(22022/11/1883.3固相法制備納米材料高能球磨法是將粗粉體和硬球(鋼球、陶瓷球、或瑪瑙球)按比例放進(jìn)球磨機(jī)的密封容器內(nèi),利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研磨和攪拌，把金屬或合金粉末粉碎為納米級(jí)微粒的方法。一.機(jī)械粉碎(高能球磨)法滾動(dòng)球磨攪拌球磨振動(dòng)球磨2022/11/1183.3固相法制備納米材料高2022/11/189二．非晶晶化法非晶晶化法:采用快速凝固法將液態(tài)金屬制備非晶條帶,再將非晶條帶經(jīng)過(guò)熱處理使其晶化獲得納米晶條帶的方法。用非晶晶化法制備的納米結(jié)構(gòu)材料的塑性對(duì)晶粒的粒徑十分敏感、只有晶粒直徑很小時(shí)，塑性較好．否則材料變得很脆。因此，對(duì)某些成核激活能很小，晶粒長(zhǎng)大激活能大的非晶合金采用非晶晶化法，才能獲得塑性較好的納米晶合金。特點(diǎn)﹕工藝較簡(jiǎn)單,化學(xué)成分準(zhǔn)確。液態(tài)金屬非晶條帶熱處理2022/11/119二．非晶晶化法液態(tài)金屬非晶條帶熱處理2022/11/1810三．直接淬火法這是近年來(lái)剛剛研制成功的一種新的制備方法，其原理足控制液體合金的淬火速度，獲得納米晶材料。這種方法適用于制備納米合金大塊材料。最近英國(guó)、法國(guó)、印度和我國(guó)利川這種方法已成功地鎳等原子Ni—Ti合金加Si的體系中獲得了Ti2Ni納米晶材料。淬火速率的控制是本方法的關(guān)鍵．直接淬火法2022/11/1110三．直接淬火法直接淬火法2022/11/1811

1、防紫外線

太陽(yáng)能對(duì)人體有傷害的紫外線主要在300—400nm波段，納米TiO2、ZnO、Fe2O3和納米云母等都有在這個(gè)波段吸收紫外線的特征，將少量納米微粒添加到化學(xué)纖維中，就會(huì)產(chǎn)生紫外線吸收現(xiàn)象，從而可以有效保護(hù)人體免受紫外線的損傷。右圖為抗紫外線的傘及衣服4.1在日常生活中的應(yīng)用4.納米材料的應(yīng)用2022/11/11111、防紫外線4.1在日常生2022/11/18122、防電磁輻射電子產(chǎn)品的普及使得電磁輻射對(duì)人體健康造成了巨大威脅，一些納米微粒如納米氧化鐵，納米氧化鎳等能強(qiáng)烈吸收電磁輻射從而對(duì)人體起到防護(hù)作用。防輻射孕婦裝2022/11/11122、防電磁輻射防輻射孕婦裝2022/11/18134.2

納米在陶瓷方面的應(yīng)用

納米陶瓷納米陶瓷陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。(1)陶瓷增韌2022/11/11134.2納米在陶瓷方面的應(yīng)用2022/11/1814(2)降低燒結(jié)溫度納米顆粒表面能高，表面原子數(shù)多。這些表面原子近鄰配位不全，活性大，因此納米顆粒熔化時(shí)所需的內(nèi)能較小，使其熔點(diǎn)急劇下降，一般為塊體材料熔點(diǎn)的30-50%。納米微粒粒徑小，比表面積大，并有高的擴(kuò)散速率，因而用納米粉體進(jìn)行燒結(jié)，致密化速度快，還可以降低燒結(jié)溫度。將納米粉末作為陶瓷的原料，只需不高的溫度即可將其熔化并燒結(jié)成耐高溫的元件。導(dǎo)電漿料是電子工業(yè)重要的原料：用納米Ag代替微米Ag制成導(dǎo)電膠，節(jié)省Ag粉50%，用這種導(dǎo)電膠焊接金屬和陶瓷，涂層無(wú)需太厚，而且表面平整，可以在低溫下燒結(jié)，此時(shí)基片不一定采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可以采用塑料等低溫材料。2022/11/1114(2)降低燒結(jié)溫度納米顆粒表面2022/11/1815（3）下一代電腦芯片

納米陶瓷材料由于具有超高純度、好的熱導(dǎo)性和長(zhǎng)久的耐干擾性能，可以使微處理器集成化程度更高，運(yùn)算速度更快。美國(guó)各地的實(shí)驗(yàn)室還在制造原子級(jí)或分子級(jí)計(jì)算機(jī)電路。這個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域就是“納米技術(shù)”，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)的人類可能會(huì)擁有被嵌入到鋼筆、衣服、眼睛甚至身體中的，與網(wǎng)絡(luò)相連接的計(jì)算機(jī)。（4）磁性應(yīng)用

磁鐵的強(qiáng)弱可以用矯頑磁力和飽和磁化強(qiáng)度衡量，這些參數(shù)隨晶粒的減小和表面積的增大而提高。由納米陶瓷材料可制成發(fā)動(dòng)機(jī)、陸地動(dòng)力發(fā)生裝置、超敏感分析儀器和醫(yī)學(xué)分析磁共振等裝置上。（5）高靈敏傳感器

傳感器本身的靈敏度依賴于制造傳感器材料的化學(xué)、物理和機(jī)械性能。由納米陶瓷材料制成的傳感器具有較高的敏感性，其典型應(yīng)用有煙霧檢測(cè)器、飛機(jī)機(jī)翼上的冰層檢測(cè)器和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能傳感器等。2022/11/1115（3）下一代電腦芯片（4）磁性應(yīng)用2022/11/18164.3在納米電子器件方面的應(yīng)用在納米尺度上單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)會(huì)受到限制，并且可以控制其流動(dòng)，即所謂庫(kù)侖阻塞效應(yīng)，利用它可制成單電子晶體管。1.納米單電子晶體管單電子晶體管示意圖

納米單電子晶體管示意圖

2022/11/11164.3在納米電子器件方面的應(yīng)用2022/11/1817Intel公司2000年12月公布，他們用最新納米技術(shù)研制成功30nm硅晶體管芯片。新芯片運(yùn)算速度達(dá)10GHz，是目前運(yùn)算速度最快的Pentium4芯片運(yùn)算速度2.4GHz的4倍。Intel公司2001年又宣布又研制成功20nm硅晶體管芯片，其中門的絕緣體只有0.8nm厚(約三個(gè)原子的厚度)，每秒開關(guān)變換次數(shù)極高。基于這種20nm硅晶體管，可以制造含10億個(gè)晶體管的硅晶體管芯片和計(jì)算機(jī)微處理器，其運(yùn)行速度可高達(dá)20GHz，比2000年研制成功30nm硅晶體管芯片，性能又提高很多。2納米芯片放大一萬(wàn)三千倍的集成電路芯片,連接導(dǎo)線的寬度已經(jīng)達(dá)到納米尺度2022/11/1117Intel公司2000年12月公布，2022/11/18184.4在環(huán)境保護(hù)方面的作用1納米TiO2與環(huán)境保護(hù)由于納米TiO2除了具有納米材料的特點(diǎn)外，還具有光催化性使得它在環(huán)境污染治理方面將扮演極其重要的角色。納米二氧化鈦的SEM圖像2022/11/11184.4在環(huán)境保護(hù)方面的作用12022/11/18192自潔作用2022/11/11192自潔作用2022/11/18204.5在光學(xué)方面的應(yīng)用1隱身材料由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，因此納米微粒材料對(duì)這種波的透過(guò)率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測(cè)器和雷達(dá)接收到的反射信號(hào)變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測(cè)目標(biāo)，起到了隱身作用。美國(guó)F117隱形轟炸機(jī)機(jī)2022/11/11204.5在光學(xué)方面的應(yīng)用12022/11/18212優(yōu)異的光吸收材料納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等使它對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收帶有藍(lán)移現(xiàn)象。納米微粒粉體對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收帶有寬化現(xiàn)象。納米微粒的紫外吸收材料就是利用這兩個(gè)特性。通常的納米微粒紫外吸收材料是將納米微粒分散到樹脂中制成膜，這種膜對(duì)紫外有吸收能力，主要由納米粒子的尺寸和樹脂中納米粒子的摻加量和組分來(lái)決定。2022/11/11212優(yōu)異的光吸收材料納米微粒的量2022/11/18224.6在生物工程上的應(yīng)用如果有一種超微型鑷子，能夠鉗起分子或原子并對(duì)它們隨意組合，制造納米機(jī)械就容易多了。英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們用DNA（脫氧核糖核酸）制造出了一種納米級(jí)的鑷子。利用DNA基本元件堿基的配對(duì)機(jī)制，可以用DNA為“燃料”

控制這種鑷子反復(fù)開合。1納米鑷子2022/11/11224.6在生物工程上的應(yīng)用如果有2022/11/18232納米條型碼

量子點(diǎn)條形碼

2022/11/11232納米條型碼量子點(diǎn)條形碼2022/11/1824

3納米藥物輸運(yùn)

納米醫(yī)學(xué)將給醫(yī)學(xué)界，諸如癌癥、糖尿病和老年性癡呆等疾病的治療帶來(lái)變革，已經(jīng)獲得越來(lái)越多的認(rèn)同。利用納米技術(shù)能夠把新型基因材料輸送到已經(jīng)存在的DNA里，而不會(huì)引起任何免疫反應(yīng)。樹形聚合物（dendrimers）就是提供此類輸送的良好候選材料。由于它是非生物材料，不會(huì)誘發(fā)病人的免疫反應(yīng)，沒(méi)有形成排異反應(yīng)的危險(xiǎn)，所以可以作為藥物的納米載體，攜帶藥物分子進(jìn)入人體的血液循環(huán)，使藥物在無(wú)免疫排斥的條件下，發(fā)揮治病的效果。這種技術(shù)用于糖尿病和癌癥治療是很有希望的。作為藥物載體的樹狀型聚合物分子2022/11/11243納米藥物輸運(yùn)納米醫(yī)學(xué)將給醫(yī)學(xué)2022/11/18255納米衛(wèi)星4.7在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用2022/11/11255納米衛(wèi)星4.7在軍事領(lǐng)2022/11/18262022/11/11262022/11/1827結(jié)束語(yǔ)

納米材料科學(xué)的發(fā)展不僅為化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的交叉發(fā)展提供新的機(jī)遇，而且為人們提供了嶄新的思維方式，即在納米尺度上制造具有特定功能的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的飛躍，來(lái)滿足更高層次的要求

。

納米材料科學(xué)應(yīng)稱為“納米科學(xué)”，它并不局限于某一個(gè)領(lǐng)域，而應(yīng)是包含多個(gè)學(xué)科交叉的橫斷學(xué)科。國(guó)際納米科技會(huì)議將其細(xì)分為六個(gè)主要分支，即納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)和納米測(cè)量學(xué)目前納米科學(xué)的研究正處于重大突破的前夜，它所取得的一系列成果已使全人類為之震動(dòng)，并引起全世界關(guān)心未來(lái)發(fā)展的科學(xué)家的思索。我國(guó)科學(xué)家錢學(xué)森曾精辟地預(yù)言“納米左右和納米以下結(jié)構(gòu)將是下一階段科技發(fā)展的重點(diǎn)，會(huì)是一次技術(shù)革命，從而將引起2l世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命”。

2022/11/1127結(jié)束語(yǔ)納米材料科學(xué)的2022/11/1828Outline

納米技術(shù)的發(fā)展1.

納米材料的類型2.

納米材料制備3.4.納米材料的應(yīng)用5.結(jié)束語(yǔ)

2022/11/111Outline納米技術(shù)的發(fā)展2022/11/18291.納米的發(fā)展大致分為3個(gè)階段

第一階段(1990年即在召開“Nano1”以前)主要是在實(shí)驗(yàn)室探索各種納米粉體的制備手段研究對(duì)象一般局限于納米晶或納米相材料。第二階段第三階段(從1994年至今)納米組裝體系研究。以納米顆粒以及納米絲、管等為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系的研究。(1990年～1994年)人們關(guān)注的熱點(diǎn)是設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料。2022/11/1121.納米的發(fā)展大致分為3個(gè)階段

第一2022/11/18303維納米材料

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納米塊體Addyourtext2.納米材料分類2維納米材料（量子面）——

納米薄膜。電子在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束。1維納米材料（量子線）——

納米線。電子在兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束。0維納米材料（量子點(diǎn)）——

納米微粒和原子團(tuán)簇。電子在三一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)受到約束納米復(fù)合材料——不同化學(xué)成分復(fù)合而成或不同維度納米單元而成（如1-2維，1-3維，2-3維等2022/11/1133維納米材料——納米塊體Add2022/11/1831(按物態(tài)分類)氣相法液相法固相法蒸發(fā)-冷凝法化學(xué)氣相反應(yīng)法溶膠-凝膠法沉淀法噴霧法非晶晶化法機(jī)械粉碎(高能球磨)法固態(tài)反應(yīng)法各種方法有各自的特點(diǎn)和適用范圍3.納米材料的制備2022/11/114氣相法液相法固相法蒸發(fā)-冷凝法化學(xué)氣相2022/11/18323.1氣相法制備納米材料蒸發(fā)-冷凝法此種制備方法是在低壓的Ar、He等惰性氣體中加熱金屬，使其蒸發(fā)汽化,然后在氣體介質(zhì)中冷凝后形成5-100nm的納米微粒。即通過(guò)在純凈的惰性氣體中的蒸發(fā)和冷凝過(guò)程獲得較干凈的納米粉體。右圖為該方法的典型裝置。液氮蒸發(fā)源漏斗蒸發(fā)源真空泵隋性氣體真空室2022/11/1153.1氣相法制備納米材料蒸發(fā)-冷2022/11/18333.2液相法制備納米材料1、化學(xué)沉淀法包含一種或多種離子的可溶性鹽溶液，當(dāng)加入沉淀劉(如OH-、C2O42-，CO32-等)后，或于一定溫度下使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物從溶液中析出，并將溶液中原有的陰離子洗去，經(jīng)熱分解即得到所得的氧化物粉料。2、噴霧法是將溶液通過(guò)各種物理手段進(jìn)行霧化獲得納米粒子的一種化學(xué)與物理相結(jié)合的方法。它的基本過(guò)程包括溶液的制備、噴霧、干燥、收集和熱處理，其特點(diǎn)是顆粒分布比較均勻，具體的尺寸范圍取決于制備工藝和噴霧的方法。壓縮氣體2022/11/1163.2液相法制備納米材料1、化2022/11/18343、溶膠—凝膠法包括以下幾個(gè)過(guò)程：(1)溶膠的制備。有兩種方法制備溶膠：其一.先將部分或全部組分用適當(dāng)沉淀劑先沉淀出來(lái)，經(jīng)解凝，使原來(lái)團(tuán)聚的沉淀顆粒分散成原始顆粒，因這種原始顆粒的大小一般在溶膠體系中膠核的大小范圍，因而可制得溶膠；另一種方法是由同樣的鹽溶液出發(fā)，通過(guò)對(duì)沉淀過(guò)程的仔細(xì)控制，使首先形成的顆粒不致團(tuán)聚為大顆粒而沉淀，從而直接得到溶膠。(2)溶膠—凝膠轉(zhuǎn)化。溶膠中含大量的水，凝膠化過(guò)程中，使體系失去流動(dòng)性，形成一種開放的骨架結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)膠凝作用的途徑有兩個(gè)：一是化學(xué)法，通過(guò)控制溶膠中的電解質(zhì)濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)膠凝化；二是物理法，迫使膠粒間相互靠近，克服斥力，實(shí)現(xiàn)膠凝化。(3)凝膠干燥。在一定條件下(如加熱)使溶劑蒸發(fā)，得到粉料。干燥過(guò)程中凝膠結(jié)構(gòu)變化很大。2022/11/1173、溶膠—凝膠法包括以下幾個(gè)過(guò)程：(22022/11/18353.3固相法制備納米材料高能球磨法是將粗粉體和硬球(鋼球、陶瓷球、或瑪瑙球)按比例放進(jìn)球磨機(jī)的密封容器內(nèi),利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研磨和攪拌，把金屬或合金粉末粉碎為納米級(jí)微粒的方法。一.機(jī)械粉碎(高能球磨)法滾動(dòng)球磨攪拌球磨振動(dòng)球磨2022/11/1183.3固相法制備納米材料高2022/11/1836二．非晶晶化法非晶晶化法:采用快速凝固法將液態(tài)金屬制備非晶條帶,再將非晶條帶經(jīng)過(guò)熱處理使其晶化獲得納米晶條帶的方法。用非晶晶化法制備的納米結(jié)構(gòu)材料的塑性對(duì)晶粒的粒徑十分敏感、只有晶粒直徑很小時(shí)，塑性較好．否則材料變得很脆。因此，對(duì)某些成核激活能很小，晶粒長(zhǎng)大激活能大的非晶合金采用非晶晶化法，才能獲得塑性較好的納米晶合金。特點(diǎn)﹕工藝較簡(jiǎn)單,化學(xué)成分準(zhǔn)確。液態(tài)金屬非晶條帶熱處理2022/11/119二．非晶晶化法液態(tài)金屬非晶條帶熱處理2022/11/1837三．直接淬火法這是近年來(lái)剛剛研制成功的一種新的制備方法，其原理足控制液體合金的淬火速度，獲得納米晶材料。這種方法適用于制備納米合金大塊材料。最近英國(guó)、法國(guó)、印度和我國(guó)利川這種方法已成功地鎳等原子Ni—Ti合金加Si的體系中獲得了Ti2Ni納米晶材料。淬火速率的控制是本方法的關(guān)鍵．直接淬火法2022/11/1110三．直接淬火法直接淬火法2022/11/1838

1、防紫外線

太陽(yáng)能對(duì)人體有傷害的紫外線主要在300—400nm波段，納米TiO2、ZnO、Fe2O3和納米云母等都有在這個(gè)波段吸收紫外線的特征，將少量納米微粒添加到化學(xué)纖維中，就會(huì)產(chǎn)生紫外線吸收現(xiàn)象，從而可以有效保護(hù)人體免受紫外線的損傷。右圖為抗紫外線的傘及衣服4.1在日常生活中的應(yīng)用4.納米材料的應(yīng)用2022/11/11111、防紫外線4.1在日常生2022/11/18392、防電磁輻射電子產(chǎn)品的普及使得電磁輻射對(duì)人體健康造成了巨大威脅，一些納米微粒如納米氧化鐵，納米氧化鎳等能強(qiáng)烈吸收電磁輻射從而對(duì)人體起到防護(hù)作用。防輻射孕婦裝2022/11/11122、防電磁輻射防輻射孕婦裝2022/11/18404.2

納米在陶瓷方面的應(yīng)用

納米陶瓷納米陶瓷陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。(1)陶瓷增韌2022/11/11134.2納米在陶瓷方面的應(yīng)用2022/11/1841(2)降低燒結(jié)溫度納米顆粒表面能高，表面原子數(shù)多。這些表面原子近鄰配位不全，活性大，因此納米顆粒熔化時(shí)所需的內(nèi)能較小，使其熔點(diǎn)急劇下降，一般為塊體材料熔點(diǎn)的30-50%。納米微粒粒徑小，比表面積大，并有高的擴(kuò)散速率，因而用納米粉體進(jìn)行燒結(jié)，致密化速度快，還可以降低燒結(jié)溫度。將納米粉末作為陶瓷的原料，只需不高的溫度即可將其熔化并燒結(jié)成耐高溫的元件。導(dǎo)電漿料是電子工業(yè)重要的原料：用納米Ag代替微米Ag制成導(dǎo)電膠，節(jié)省Ag粉50%，用這種導(dǎo)電膠焊接金屬和陶瓷，涂層無(wú)需太厚，而且表面平整，可以在低溫下燒結(jié)，此時(shí)基片不一定采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可以采用塑料等低溫材料。2022/11/1114(2)降低燒結(jié)溫度納米顆粒表面2022/11/1842（3）下一代電腦芯片

納米陶瓷材料由于具有超高純度、好的熱導(dǎo)性和長(zhǎng)久的耐干擾性能，可以使微處理器集成化程度更高，運(yùn)算速度更快。美國(guó)各地的實(shí)驗(yàn)室還在制造原子級(jí)或分子級(jí)計(jì)算機(jī)電路。這個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域就是“納米技術(shù)”，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)的人類可能會(huì)擁有被嵌入到鋼筆、衣服、眼睛甚至身體中的，與網(wǎng)絡(luò)相連接的計(jì)算機(jī)。（4）磁性應(yīng)用

磁鐵的強(qiáng)弱可以用矯頑磁力和飽和磁化強(qiáng)度衡量，這些參數(shù)隨晶粒的減小和表面積的增大而提高。由納米陶瓷材料可制成發(fā)動(dòng)機(jī)、陸地動(dòng)力發(fā)生裝置、超敏感分析儀器和醫(yī)學(xué)分析磁共振等裝置上。（5）高靈敏傳感器

傳感器本身的靈敏度依賴于制造傳感器材料的化學(xué)、物理和機(jī)械性能。由納米陶瓷材料制成的傳感器具有較高的敏感性，其典型應(yīng)用有煙霧檢測(cè)器、飛機(jī)機(jī)翼上的冰層檢測(cè)器和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能傳感器等。2022/11/1115（3）下一代電腦芯片（4）磁性應(yīng)用2022/11/18434.3在納米電子器件方面的應(yīng)用在納米尺度上單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)會(huì)受到限制，并且可以控制其流動(dòng)，即所謂庫(kù)侖阻塞效應(yīng)，利用它可制成單電子晶體管。1.納米單電子晶體管單電子晶體管示意圖

納米單電子晶體管示意圖

2022/11/11164.3在納米電子器件方面的應(yīng)用2022/11/1844Intel公司2000年12月公布，他們用最新納米技術(shù)研制成功30nm硅晶體管芯片。新芯片運(yùn)算速度達(dá)10GHz，是目前運(yùn)算速度最快的Pentium4芯片運(yùn)算速度2.4GHz的4倍。Intel公司2001年又宣布又研制成功20nm硅晶體管芯片，其中門的絕緣體只有0.8nm厚(約三個(gè)原子的厚度)，每秒開關(guān)變換次數(shù)極高。基于這種20nm硅晶體管，可以制造含10億個(gè)晶體管的硅晶體管芯片和計(jì)算機(jī)微處理器，其運(yùn)行速度可高達(dá)20GHz，比2000年研制成功30nm硅晶體管芯片，性能又提高很多。2納米芯片放大一萬(wàn)三千倍的集成電路芯片,連接導(dǎo)線的寬度已經(jīng)達(dá)到納米尺度2022/11/1117Intel公司2000年12月公布，2022/11/18454.4在環(huán)境保護(hù)方面的作用1納米TiO2與環(huán)境保護(hù)由于納米TiO2除了具有納米材料的特點(diǎn)外，還具有光催化性使得它在環(huán)境污染治理方面將扮演極其重要的角色。納米二氧化鈦的SEM圖像2022/11/11184.4在環(huán)境保護(hù)方面的作用12022/11/18462自潔作用2022/11/11192自潔作用2022/11/18474.5在光學(xué)方面的應(yīng)用1隱身材料由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，因此納米微粒材料對(duì)這種波的透過(guò)率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測(cè)器和雷達(dá)接收到的反射信號(hào)變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測(cè)目標(biāo)，起到了隱身作用。美國(guó)F117隱形轟炸機(jī)機(jī)2022/11/11204.5在光學(xué)方面的應(yīng)用12022/11/18482優(yōu)異的光吸收材料納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等使它對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收帶有藍(lán)移現(xiàn)象。納米微粒粉體對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收帶有寬化現(xiàn)象。納米微粒的紫外吸收材料就是利用這兩個(gè)特性。通常的納米微粒紫外吸收材料是將納米微粒分散到樹脂中制成膜，