納米材料導(dǎo)論復(fù)習(xí)材料

納米材料導(dǎo)論復(fù)習(xí)大綱第一章納米和納米材料1、掌握基本概念納米科學(xué)技術(shù)：納米科技（英文：Nanotechnology）是一門應(yīng)用科學(xué)，其目的在于研究納米尺寸時，物質(zhì)和設(shè)備的設(shè)計方法、組成、特性以及應(yīng)用。納米材料：納米材料是指在材料三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（l-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。2、納米材料的分類，并舉例說明。納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分內(nèi)容幾何結(jié)構(gòu)零維材料、一維材料、二維材料、三維材料材料性質(zhì)半導(dǎo)體材料、磁性材料、非線性光學(xué)材料、鐵電體材料、超導(dǎo)材料、熱電材料、應(yīng)用電子材料、光電子材料、生物醫(yī)用材料、敏感材料、儲能材料、熱電材料、化學(xué)成分金屬材料、晶體材料、陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料、復(fù)合材料、第二章納米材料制備方法1、 納米材料制備研究發(fā)展的三個階段及納米材料制備技術(shù)的分類。三個階段：第一階段（1990年以前）主要是在實驗室探索各種手段制備納米顆粒粉體,合成納米塊體（包括薄膜）,研究評估表征的方法，探索納米材料的特殊性能。研究對象一般局限于納米晶或納米相材料。第二階段：（1990-1994年）關(guān)注的熱點是設(shè)計納米復(fù)合材料。納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合、納米復(fù)合薄膜。第三階段（從1994年到現(xiàn)在）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。納米材料制備方法的分類：按學(xué)科分類：物理方法、化學(xué)方法和綜合法。根據(jù)制備狀態(tài)的不同，分為：氣相法、液相法和固相法。按反應(yīng)物狀態(tài)分為干法和濕法。2、 物料的基本粉碎方式方法：機(jī)械粉碎、高壓氣流粉碎、電火花爆炸；包括破碎和粉磨3、 蒸發(fā)凝聚法、高能球磨法、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、水熱法、溶劑熱法、溶膠凝膠法、微乳液法、模板法、自組裝法的定義。蒸發(fā)凝聚法：是將納米粒子的原料加熱、蒸發(fā)，使之成為原子或分子；再使許多原子或分子凝聚，生成極微細(xì)的納米粒子。高能球磨法：機(jī)械力化學(xué)（mechanochemistry,又稱高能球磨high-energyballmilling）。制備超細(xì)材料的一種重要途徑。機(jī)械化學(xué)法的基本原理是利用機(jī)械能來誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)或誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能的變化,以此來制備新材料。物理氣相沉積法：用物理方法（如蒸發(fā)、濺射等），使鍍膜材料汽化在基體表面，沉積成覆蓋層的方法。化學(xué)氣相沉積法：用化學(xué)方法使氣體在基體材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成覆蓋層的方法。水熱法：是在高壓釜里的高溫、高壓反應(yīng)環(huán)境中，采用水作為反應(yīng)介質(zhì)，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解，反應(yīng)還可進(jìn)行重結(jié)晶。溶劑熱法：用有機(jī)溶劑（如：苯、醚）代替水作介質(zhì)，采用類似水熱合成的原理制備納米微粉。溶膠凝膠法：金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低溫?zé)崽幚矶杉{米粒子。微乳液法：兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團(tuán)聚、熱處理后得納米粒子。模板合成法：利用基質(zhì)材料結(jié)構(gòu)中的空隙作為模板進(jìn)行合成。結(jié)構(gòu)基質(zhì)為多孔玻璃、分子篩、大孔離子交換樹脂等。自組裝法：自組裝法所謂自組裝,一般是指原子、分子或納米材料在底物上自發(fā)地排列成一維、二維甚至三維有序的空間結(jié)構(gòu)4、MBE法制備納米薄膜材料的基本原理及其生長特點。分子束外延是一種新的晶體生長技術(shù)，簡記為MBE。其基本原理：在超高真空條件下，精確控制原材料的分子束強(qiáng)度，吧分子束射入被加熱的底片上而進(jìn)行外延生長。生長特點：1、MBE系統(tǒng)真空高達(dá)8-10Pa，系統(tǒng)內(nèi)殘余分子數(shù)目要小得多。有利于獲得原子級厚度和平整度的外延膜，而且厚度可以精確控制。2、 MBE的襯底溫度一般比VPE和LPE的襯底溫度低，MBE外延層界面清晰，可以形成界面處突變的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。3、 可以根據(jù)需要在噴射室內(nèi)安裝多個噴射爐、分別調(diào)至各個組分的分子束流，同時可以精確生長層的厚度、組分和摻雜分布。4、 MBE生長是一個動力學(xué)過程，可以用來生長按照普通熱平衡生長方法難以得到的薄膜。5、 MBE是在超高真空環(huán)境下進(jìn)行的，而且襯底與分子束源相隔較遠(yuǎn)，因此可用多種表面分析一起實時觀察生長面上的成分‘結(jié)晶結(jié)構(gòu)和生長過程，進(jìn)行生長機(jī)制的研究和實現(xiàn)實時監(jiān)控和檢測。5、非晶晶化法制備納米晶塊體材料的工藝過程及其特點。通常由非晶態(tài)固體的獲得和晶化兩個過程組成。用急冷法將熔融體制成非晶態(tài)合金條帶，然后在不同溫度下進(jìn)行退火，使非晶完全晶化，非晶態(tài)合金條帶成為由納米晶構(gòu)成的條帶特點：成本低、產(chǎn)量大、界面清潔致密第三章納米材料的表征1、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的工作原理透射電子顯微鏡（TEM）：是以電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種具有高放大倍率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。光路原理是由電子槍發(fā)射出的在高加速電壓的作用下，以極快的速度射出，通過聚光鏡將電子聚成很細(xì)的電子束，入射到樣品上。電子束經(jīng)過樣品后進(jìn)入物鏡，然后通過中間鏡、透射鏡幾級放大，在熒光屏上得到高配圖像?？梢灾苯佑^察原子象掃描電子顯微鏡（SEM）:利用聚焦非常細(xì)的高能電子束在試樣上掃描，激發(fā)出各種物理信號。通過對這些信號的接收、放大和顯示成像，獲得對試樣表面形貌的觀察。信息深度是0.1?1微米，特別適合納米粉體材料的分析。掃描隧道顯微鏡（STM）:基本原理是基于量子的隧道效應(yīng)。根據(jù)經(jīng)典力學(xué)，當(dāng)電子的能量低于勢壘時，是不能穿越勢壘區(qū)的；但根據(jù)量子力學(xué)，電子具有波動性，能夠以一定的概率穿過勢壘，這就是所謂的隧道效應(yīng)。主要針對一些特殊導(dǎo)電固體樣品的形貌分析?？梢赃_(dá)到原子量級的分辨率原子力顯微鏡（AFM）:原子力顯微鏡工作時，探針以接觸、非接觸、敲擊方式中的一種方式探索樣品的表面。當(dāng)探針的針尖接近樣品時，發(fā)生微懸臂的形變，懸臂的變化由監(jiān)測系統(tǒng)檢測到后傳遞給反饋系統(tǒng)和成像系統(tǒng)。2、 TEM、SEM像襯度的來源及其類型。TEM：像襯度來源于樣品如入射電子束的散射。從根本上可以分為振幅襯度和相位襯度。振幅襯度有分為:質(zhì)厚襯度和衍射襯度，分別為非晶體樣品襯度很晶體樣品襯度的主要來源。SEM：用來成像的信號主要是二次電子，其次是背散射電子和吸收電子。二次電子可分為形貌襯度、成分襯度、電壓襯度、磁襯度。背散射電子襯度：成分襯度、形貌襯度、磁襯度。3、 對納米材料進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)分析的主要目的。目的：是為了精確表征以下亞微觀特征：a晶粒的尺寸、分布和形貌；b晶界和相界面的本質(zhì)，c晶體的完整性和晶間缺陷；d跨晶粒和跨晶界的組成和分布；e結(jié)晶及晶界中的雜質(zhì)。此外，分析的目的還在于測定納米材料的結(jié)構(gòu)特性，為建立材料結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系提供實驗數(shù)據(jù)。4、 列舉高能入射電子束轟擊樣品表面從樣品中激發(fā)出的各種有用的信息。1）二次電子一被入射電子轟擊出來的核外電子，它來自于樣品表面100A左右（50~500A）區(qū)域，能量為0?50eV,二次電子產(chǎn)額隨原子序數(shù)的變化不明顯，主要決定于表面形貌。（SEM分析形貌）2） 背散射電子一指被固體樣品原子反彈回來的一部分入射電子，它來自樣品表層0.1~1m深度范圍，其能量近似于入射電子能量，背散射電子產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加。SEM3） 透射電子一如果樣品足夠?。╨pm以下），透過樣品的入射電子為透射電子，其能量近似于入射電子能量。它僅僅取決于樣品微區(qū)的成分、厚度、晶體結(jié)構(gòu)及位向等，可以對薄樣品成像和微區(qū)晶相分析。TEM，ED4） 吸收電子一殘存在樣品中的入射電子。若在樣品和地之間接入一個高靈敏度的電5）特征X射線（光子）—當(dāng)樣品原子的內(nèi)層電子被入射電子激發(fā)或電離時，原子就會處于能量較高的激發(fā)狀態(tài)，此時外層電子將向內(nèi)層躍遷以填補(bǔ)內(nèi)層電子的空缺，從而使具有特征能量的X射線釋放出來。發(fā)射深度為0.5—5pm范圍。EDS成份分析6） 俄歇電子一從距樣品表面幾個A深度范圍內(nèi)發(fā)射的并具有特征能量的二次電子，能量在50?1500eV之間。俄歇電子信號適用于表面化學(xué)成份分析。AES流表，就可以測得樣品對地的信號，這個信號是由吸收電子提供的。7） 陰極熒光—入射電子束發(fā)擊發(fā)光材料表面時，從樣中激發(fā)出來的可見光或紅外光。8） 感應(yīng)電動勢—入射電子束照射半導(dǎo)體器件的PN結(jié)時，將產(chǎn)生由于電子束照射而引起的電動勢。9） 彈性與非彈性散射電子—彈性散射電子（被樣品原子核反彈回來，散射角大于90度的入射電子，能量基本沒有損失）和非彈性散射電子（入射電子和樣品核外電子撞擊后產(chǎn)生的非彈性散射，不僅方向改變，能量有不同程度損失）。非彈性散射電子 能量損失譜。5、 X射線衍射線寬法測納米粒子尺寸的公式（即謝樂（Scherrer）公式）為：D=0.89入/（cos0?B）,試說出其中各參數(shù)代表的含義。hkl hkl入是入射x射線的波長；e是衍射hki的布拉格角；Bhki是衍射hki的半峰寬，單位為弧度。6、 拉曼光譜的產(chǎn)生及其分子具備拉曼活性的必要條件。拉曼光譜是由分子的非彈性廣散射現(xiàn)象產(chǎn)生的。拉曼散射的產(chǎn)生原因是光子與分子之間發(fā)生了能量交換,改變了光子的能量。具備拉曼活性的必要條件：拉曼活性需要分子有極化率的變化。7、 粒度分析的方法。電鏡法、沉降法、光散射法、激光粒度分析法。8、 納米材料常見表征方法的英語縮寫。X射線衍射分析（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）。第四章納米材料的物理化學(xué)性能（包含第五章中的力學(xué)性能）1、納米微粒四大基本效應(yīng)概念：表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)。表面效應(yīng)：是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時,金屬粒子費(fèi)米面附近電子能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級；并且納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級和最低未被占據(jù)的分子軌道能級，使得能隙變寬的現(xiàn)象，被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)：隨著顆粒尺寸的量變,在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。宏觀量子隧道效應(yīng)：宏觀物理量在量子相干器件中的隧道效應(yīng)叫宏觀量子隧道效應(yīng)。2、與常規(guī)材料相比，納米微粒的熔點、燒結(jié)溫度和比熱發(fā)生什么變化，并分別解釋原因。由于界面原子的振動焓、熵和組態(tài)焓、熵明顯不同于點陣原子，使納米材料表現(xiàn)出一系列與普通多晶體材料明顯不同的熱學(xué)特性，如比熱容升高、熱膨脹系數(shù)增大、熔點降低等。熔點下降的原因：由于納米顆粒尺寸小，表面原子數(shù)比例提高，表面原子的平均配位數(shù)降低，這些表面原子近鄰配位不全，具有更高的能量，活性大（為原子運(yùn)動提供動力），納米粒子熔化時所需增加的內(nèi)能小，這就使得納米微粒熔點急劇下降。燒結(jié)溫度降低原因：納米微粒尺寸小，表面能高，壓制成塊材后的界面具有高能量，在燒結(jié)過程中高的界面能成為原子運(yùn)動的驅(qū)動力，有利于界面附近的原子擴(kuò)散，有利于界面中的孔洞收縮，空位團(tuán)的埋沒。因此，在較低的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的，即燒結(jié)溫度降低。比熱容升高的原因：米結(jié)構(gòu)材料的界面結(jié)構(gòu)原子雜亂分布，晶界體積百分?jǐn)?shù)大（比常規(guī)塊體），因而納米材料表面熵對比熱的貢獻(xiàn)比常規(guī)材料高很多。需要更多的能量來給表面原子的振動或組態(tài)混亂提供背景，使溫度上升趨勢減慢。3、定性解釋磁性材料矯頑力的尺寸效應(yīng)。矯頑力的尺寸效應(yīng)可以用圖來定性解釋。晶粒直徑D有三個臨界尺寸。矯頑力He當(dāng)D>Dc時，粒子為多疇，其反磁化為疇壁位移過程，He相對較小；當(dāng)D<Dc時，粒子為單疇，但在dc<D<Dc時，出現(xiàn)非均勻轉(zhuǎn)動，He隨D的減小而增大；當(dāng)dth<D<dc時，為均勻轉(zhuǎn)動區(qū)，Hc達(dá)極大值。當(dāng)D<dth時，He隨D的減小而急劇降低，直至達(dá)到超順磁性。th4、 超順磁材料的特點；試解釋磁性納米顆粒尺寸小到一定臨界值時出現(xiàn)超順磁性的原因。處于超順磁狀態(tài)的材料具有兩個特點：1）無磁滯回線；2）矯頑力等于零。超順磁狀態(tài)的起源可歸為以下原因：當(dāng)顆粒尺寸小于單疇臨界尺寸，隨尺寸減小，磁各向異性能（磁疇方向）減小到與熱運(yùn)動能相比擬，在熱擾動作用下，磁化方向就不再固定在一個易磁化方向，易磁化方向作無規(guī)律的變化，結(jié)果導(dǎo)致超順磁性的出現(xiàn)。因為不同材料磁各向異性能不同，不同種類的納米磁性微粒顯現(xiàn)超順磁性的臨界尺寸是不相同的。5、 試述納米微粒的光學(xué)吸收帶發(fā)生藍(lán)移和紅移的原因。納米顆粒吸收光譜的紅移現(xiàn)象的原因1）量子限域效應(yīng)2） 粒徑減小，內(nèi)應(yīng)力增加導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)的變化3） 能級中存在附加能級，如缺陷能級（能級位于禁帶內(nèi)），使電子躍遷能級間距減小4） 外加壓力使能隙減小5） 空位、雜質(zhì)的存在使平均原子間距R增大，導(dǎo)致能級間距變小。鍵長的變長納米微粒吸收帶“藍(lán)移”的解釋有兩個方面：一、 量子尺寸效應(yīng)，由于顆粒尺寸下降，能隙變寬，這就導(dǎo)致光吸收帶移向短波方向。二、 表面效應(yīng)，由于納米微粒顆粒小，大的表面張力使晶格畸變，晶格常數(shù)變小。6、 表征材料介電性能的主要參數(shù)、鐵電體及其特性。1） 高介電常數(shù);納米材料的介電常數(shù)通常高于常規(guī)材料。且隨測量頻率的降低呈明顯的上升趨勢。在低頻范圍遠(yuǎn)高于常規(guī)材料。2） 在低頻范圍，介電常數(shù)（￡*）強(qiáng)烈依賴于顆粒尺寸：粒徑很小時，介電常數(shù)較低；隨粒徑增加，逐漸增大，然后又變小3） 介電損耗（tg5）強(qiáng)烈依賴于顆粒尺寸，損耗峰的峰位隨粒徑增大移向高頻。4） 介電常數(shù)溫度譜特征：納米TiO2塊材的介電常數(shù)溫度譜上存在一個介電常數(shù)峰鐵電體：在具有熱釋電性晶體中又有一部分晶體的自發(fā)極化方向可在外電場下改變方向的晶體。鐵電體特性：熱釋電性、壓電性和介電性。7、納米晶相塊體材料的構(gòu)成組元。納米晶相塊體材料是由納米晶粒和晶界兩種組元構(gòu)成的界面材料。其中晶粒組元：所有原子都位于晶粒內(nèi)的格點上；晶界組元：所有原子都位于晶粒之間的界面上。8、 尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)對納米介電材料的介電性能的影響。1）在外電場的作用下，在界面兩側(cè)產(chǎn)生較強(qiáng)的由空間電荷引起的界面極化，或空間電荷極化2）介電常數(shù)或節(jié)電損耗具有較強(qiáng)的尺寸效應(yīng)；3）納米材料的交流電導(dǎo)遠(yuǎn)大于常規(guī)電介質(zhì)的電導(dǎo)9、磁性液體的組成、吸附作用的類型、防止納米粒子團(tuán)聚的方法。磁性液體主要三部分組成：磁性顆粒；包覆在磁性顆粒表面的表面活性劑或分散劑；基液或載液。物理吸附，吸附劑與吸附相之間是以范德瓦耳斯力之類較弱的物理力結(jié)合；化學(xué)吸附，吸附劑與吸附相之間是以化學(xué)鍵強(qiáng)結(jié)合。加入反絮凝劑形成雙電層；加表（界）面活性劑包裹微粒10、陶瓷材料具備塑性的條件及納米晶陶瓷的特性。條件：1）較小的粒徑；2）快速的擴(kuò)散途徑（增強(qiáng)的晶格、晶界擴(kuò)散能力）。具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點。11、納米金屬在不同應(yīng)力狀態(tài)下，塑性和韌性的差異性。定性解釋納米金屬拉伸伸長率降低的原因。①在拉伸和壓縮兩種不同的應(yīng)力狀態(tài)下，納米金屬的塑性和韌性顯示出不同的特點。在拉應(yīng)力作用下，在晶粒小于100nm的范圍內(nèi)，大多數(shù)伸長率小于5%,并且隨著晶粒的減小伸長率急劇降低；晶粒小于30nm的金屬基本上是脆性斷裂。在壓應(yīng)力狀態(tài)下納米晶金屬能表現(xiàn)出很高的塑性和韌性。在壓應(yīng)力作用下金屬內(nèi)部的缺陷得到修復(fù)，密度提高，或納米晶金屬在壓應(yīng)力狀態(tài)下對內(nèi)部的缺陷或表面狀態(tài)不敏感所致。②納米金屬拉伸伸長率降低的原因：1） 納米晶金屬的屈服強(qiáng)度的大幅度提高，使拉伸時的斷裂應(yīng)力小于屈服應(yīng)力，因而在拉伸過程中試樣來不及充分變形就產(chǎn)生斷裂。2） 納米晶金屬的密度低，內(nèi)部含有較多的孔隙等缺陷。由于屈服強(qiáng)度高，在拉應(yīng)力狀態(tài)下對這些內(nèi)部缺陷以及金屬的表面狀態(tài)特別敏感。3） 納米晶金屬中的雜質(zhì)元素含量較高，從而損傷了納米金屬的塑性。4） 納米晶金屬在拉伸時缺乏可移動的位錯，不能釋放裂紋尖端的應(yīng)力。12、 光催化的基本原理及半導(dǎo)體光催化活性的影響因素。原理：當(dāng)半導(dǎo)體氧化物納米粒子受到大于禁帶寬度能量的光子照射后，電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了電子一空穴對，電子具有還原性，空穴具有氧化性，空穴與氧化物半導(dǎo)體納米粒子表面的OH反應(yīng)生成氧化性很高的OH自由基，活潑的OH自由基可以把許多難降解的有機(jī)物氧化為C02和水等無機(jī)物。半導(dǎo)體的光催化活性影響因素：主要取決導(dǎo)帶與價帶的氧化—還原電位。價帶的氧化—還原電位越正，導(dǎo)帶的氧化—還原電位越負(fù)，則光生電子和空穴的氧化還原能力就越強(qiáng)，從而使光催化降解有機(jī)物的效率大大提高。13、 解釋減小半導(dǎo)體催化劑的微粒尺寸，可以顯著提高其光催化效率的原因。摻雜提高納米TiO2的光催化效率的機(jī)制是什么？減小半導(dǎo)體催化劑的微粒尺寸，可以顯著提高其光催化效率原因：1）能隙變寬（量子尺寸效應(yīng)）；主要表現(xiàn)在導(dǎo)帶和價帶變成分立能級，能隙變寬，價帶電位變得更正，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，增加了光生電子和空穴的氧化—還原能力，提高活性。2）電子空穴分離效率高（提高電子空穴分離效率）；半徑越小，光生載流子從體內(nèi)擴(kuò)散到表面所需的時間越短，光生電荷分離效果就越高，電子和空穴的復(fù)合概率就越小，從而導(dǎo)致光催化活性的提高3）吸附能力強(qiáng)（表面效應(yīng)）:納米半導(dǎo)體粒子強(qiáng)的吸附效應(yīng)允許光生載流子優(yōu)先與吸附的物質(zhì)反應(yīng)摻雜提高TiO2的光催化效率的機(jī)制:（i） 摻雜形成捕獲中心。價態(tài)高于Ti4+的金屬離子捕獲電子，低于Ti4+的金屬離子捕獲空穴，抑制e一/h+復(fù)合。（ii） 摻雜可以形成摻雜能級，使能量較小的光子能激發(fā)摻雜能級上捕獲的電子和空穴，提高光子的利用率。（iii） 摻雜導(dǎo)致載流子的擴(kuò)散長度增大，延長了電子和空穴的壽命，抑制了復(fù)合。（iv） 摻雜可以造成晶格缺陷，形成更多的Ti3+氧化中心。14、基本概念：壓電效應(yīng)；光催化；巨磁電阻效應(yīng)；超順磁；磁化率；居里溫度；激子；光致發(fā)光壓電效應(yīng)；某些晶體受到機(jī)械作用（應(yīng)力或應(yīng)變）在其兩端出現(xiàn)符號相反的束縛電荷的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。實質(zhì)上是晶體介質(zhì)極化引起的。居里點或居里溫度是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度光催化：在光的照射下，通過把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，促進(jìn)有機(jī)物的合成或使有機(jī)物降解的過程稱作為光催化。激子：當(dāng)入射光的能量小于禁帶寬度（3<Eg）時，不能直接產(chǎn)生自由的電子和空穴，而有可能形成未完全分離的具有一定鍵能的電子-空穴對，稱為激子。巨磁電阻效應(yīng)：由磁場引起材料電阻變化的現(xiàn)象稱為磁電阻或磁阻效應(yīng)。所謂巨磁電阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值約高10余倍。超順磁性：納米微粒尺寸小到一定臨界值時，熱運(yùn)動能對微粒自發(fā)磁化方向的影響引起的磁性，稱為超順磁性。磁化率：磁化強(qiáng)度M與磁場強(qiáng)度H的比值稱為磁化率咒。磁化率咒反映了材料的磁化能力或磁化難易程度。光致發(fā)光是指在一定波長光照射下被激發(fā)到高能級激發(fā)態(tài)的電子重新躍回到低能級被空穴俘獲而發(fā)射出光子的現(xiàn)象。第七章納米碳材料1、 掌握基本概念及相關(guān)常見名詞的英語縮寫.如（單壁、多壁）碳納米管、富勒烯等。富勒烯:C60 單壁碳納米管：SWCNTS 碳納米管：NTS洋蔥狀富勒烯：OLFS多壁碳納米管:MWCNTS 石墨層間化合物：GICS2、 富勒烯和納米碳管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。A、 富勒烯的結(jié)構(gòu)：由60個碳原子以20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成的具有30個碳碳雙鍵（C=C）的足球狀空心對稱分子。即每個碳原子與周圍3個碳原子形成2個單鍵和1個雙鍵B、 富勒烯的性質(zhì)：物理性質(zhì)：黑色粉末，密度1.65g/cm3±0.05g/cm3，熔點〉700°C，易溶于CS2、甲苯等，在脂肪烴中溶解度隨溶劑碳原子數(shù)的增加而增大。能在不裂解情況下升華。生成熱為厶H°f（C）=2280KJ/mol,電離勢為2.61ev±0.02ev，電子親合勢2.6ev?2.8ev,可壓縮率為7.0X10-12cm3/dyn，抗沖擊能力強(qiáng)。具有非線性光學(xué)性能，室溫下是分子晶體，適當(dāng)?shù)慕饘贀诫s后的C60表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和超導(dǎo)性?；瘜W(xué)性質(zhì)：芳香性，傾向于得到電子，易于與親核試劑反應(yīng)。多種C60衍生物，其中金屬包含于C60籠內(nèi)部：M2C60；金屬和C60在球外表起反應(yīng)：MC60。包括：金屬的反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、自由基反應(yīng)、加成反應(yīng)、聚合反應(yīng)C納米碳管的結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)主要是由六邊形碳環(huán)組成，每層納米管是一個由碳原子通過SP2雜化與周圍3個碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形平面組成的圓柱面。D、納米碳管的性質(zhì)：а、 碳納米管的力學(xué)性能(1)高機(jī)械強(qiáng)度：鋼100倍強(qiáng)度，1/6重量(2)高長徑比:103數(shù)量級(3)高比表面:400-500m2/gb碳納米管的電化學(xué)性能碳納米管的壓制體(超級雙電層電容器)、金屬性、半導(dǎo)體性c碳納米管的場發(fā)射特性碳納米管之所以可以作為場發(fā)射材料，取決于其結(jié)構(gòu)特點和力學(xué)、電學(xué)性能。首先，電導(dǎo)體，載流能力特別大；其次，直徑可以小到lnm左右；第三，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好。d碳納米管的物理儲蓄性能3、富勒烯和納米碳管的制備方法。1).電弧放電法2).催化裂解法(復(fù)合電極電弧催化法、碳?xì)浠衔锎呋纸夥–VD、)---化學(xué)氣相沉積法3).激光蒸發(fā)(燒蝕)法4).等離子體法5).增強(qiáng)等離子熱流體化學(xué)蒸氣分解沉積法PE-HF-CVD6).熱解聚合物法(化學(xué)熱解法)7).離子(電子束)輻射法8).催化裂解無基體法9).電解法5、CVD法生長納米碳管的生長模式和取向機(jī)理。依據(jù)催化劑在生成碳納米管上的位置，可分為頂端和低端兩種生長模式。在CVD工藝條件下，碳納米管束的取向性歸結(jié)于碳管間的范德華力作用。б、 碳納米管的結(jié)構(gòu)及分類納米碳管的結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)主要是由六邊形碳環(huán)組成，每層納米管是一個由碳原子通過SP2