奈米溶膠背景介紹課件

奈米溶膠發(fā)展的背景介紹忠信科技陳忠詰奈米溶膠發(fā)展的背景介紹忠信科技1報告大綱壹：奈米材料（奈米粒子）特性。貳：奈米材料（奈米粒子）特性產(chǎn)生原理參：奈米材料的應(yīng)用。肆：奈米粒子的製造方法。伍：奈米粒子製造方法的問題。陸：奈米溶膠的優(yōu)勢。柒：良好奈米溶膠所應(yīng)擁有基本條件。捌：奈米粒子溶膠的特性表現(xiàn)。報告大綱壹：奈米材料（奈米粒子）特性。2壹：奈米粒子特性一：基本說明：奈米材料與傳統(tǒng)材料之不同：（一）晶相或非晶質(zhì)排列不同。（二）光學(xué)、磁性、熱傳等性質(zhì)達(dá)最佳狀態(tài)。（三）使原本無法混合的金屬或聚合物混合而成合金。（四）導(dǎo)電性完全不同壹：奈米粒子特性一：基本說明：奈米材料與傳統(tǒng)材料之不同：3性質(zhì)說明結(jié)構(gòu)相變化點提高且敏感化反應(yīng)溫度、熔點及燒結(jié)下降微結(jié)構(gòu)及微晶相可控制（更佳）形狀控制及記憶機械硬度上升光學(xué)折射率提高導(dǎo)光性、吸光性及反射性提高電性完全改變磁性磁性、順磁性大幅度提高。性質(zhì)說明相變化點提高且敏感化反應(yīng)溫度、熔點及4奈米材料的物性變化提高降低強度∕硬度密度擴散系數(shù)彈性係數(shù)延展性∕軔性熔點電阻性電阻性導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性比熱熱膨脹係數(shù)磁性光學(xué)性奈米材料的物性變化提高降低強度∕硬度密度擴散系數(shù)彈性係數(shù)延展5粒子奈米化所導(dǎo)致的熔點變化：物質(zhì)名稱原有熔點（℃）2nm之熔點（℃）金1460600銀1337373二氧化鈦1287500氧化鋁1680700粒子奈米化所導(dǎo)致的熔點變化：物質(zhì)名稱原有熔點（℃）2nm之熔6TiO2不同粒徑，不同溫度，成膜所需時間（單位：分）粒徑（nm）溫度（℃）1300900700500150＞1,0003

××××1001

××××50○30×××20○2530×10○1220605○＜111530TiO2不同粒徑，不同溫度，成膜所需時間（單位：分）粒徑7貳：奈米材料特性產(chǎn)生原理一：反應(yīng)皆在接觸面上發(fā)生：

粒徑愈小，比表面積愈大，反應(yīng)速度愈快。二：異類分子（表面分子）間作用決定活化能：

表面分子比率，隨粒徑變小而急遽增加，進(jìn)而降低活化能（甚至改變反應(yīng)途徑）。三：結(jié)晶缺陷隨著結(jié)晶長大而增多：

粒徑愈小，結(jié)晶缺陷愈少；結(jié)晶良好：使得物性（如：光學(xué)性、電性等）表現(xiàn)明顯。四：粒徑或厚度小於光波波長，會引起特定光學(xué)特性。五：粒徑愈小，布朗運動愈明顯：長期安定性愈高。六：5nm以下，量子化學(xué)取代分子化學(xué)：

電性、磁性、導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性皆改變。貳：奈米材料特性產(chǎn)生原理一：反應(yīng)皆在接觸面上發(fā)生：8[比表面積]：m2/g粒徑(d)：nm1,2002.38003.44006.820013.610027.35054.510272.75545.4[比表面積]：m2/g粒徑(d)：nm1,2002.389奈米溶膠背景介紹課件10參：奈米粒子溶膠成膜後的特性項次特性表現(xiàn)作用力1硬度提高E2耐化性良好E3耐候性良好E4光譜安定性良好C5Sensor敏感性提高B6磁性變強C∕E7介電常數(shù)先升後降B8金屬導(dǎo)電性變差（成絕緣體）C9非金屬電阻值下降（成半導(dǎo)體）D參：奈米粒子溶膠成膜後的特性項次特11奈米溶膠背景介紹課件12肆：奈米粒子的製造方法奈米製造的方法可以分成兩類：（一）「由大做小法」（topdown）：將一群分子從表面一挖出來，或者加到表面上（二）「由小做大法」(bottomup)：將原子或分子組合成奈米結(jié)構(gòu)。肆：奈米粒子的製造方法奈米製造的方法可以分成兩類：13奈米溶膠背景介紹課件14奈米溶膠背景介紹課件15伍：奈米粒子製造方法的問題一：topdown存在問題：（一）受研磨粒子限制，粒徑最小值有其極限。

（70nm，比表面積不大）（二）粒徑均勻性及晶相不易控制（物性表現(xiàn)不良）。（三）分散劑及研磨劑不易純化。（粒子失去“奈米化”優(yōu)勢）二：bottomup（不包括溶膠法）存在問題：（一）合成方法不易找尋。（二）純度及結(jié)晶度不易控制（失去結(jié)晶良好的優(yōu)勢）。三：奈米粒子粉體共同問題：（一）二次粒子問題嚴(yán)重。（失去光學(xué)、電性及高活性、高反應(yīng)速度等優(yōu)勢）。（二）不易純化（物性表現(xiàn)不良）。（三）使用時需加Binder（破壞成膜後特性）

（四）使用時粉塵擴散問題嚴(yán)重。（五）設(shè)備成本高。伍：奈米粒子製造方法的問題一：topdown存在問題：16溶膠凝膠法

Sol-GelProcess溶膠凝膠法

Sol-GelProcess17陸：奈米溶膠的優(yōu)勢一：可作到很細(xì)的粒徑（1nm）（活性大且反應(yīng)速度快）。二：可得到良好結(jié)晶（物性表現(xiàn)至最佳狀態(tài)）。三：不需加界面活性劑即可長期安定，不會形成二次粒子。四：不需加Binder，即有良好表面附著性。五：成膜性佳，可在較低溫度反應(yīng)。六：設(shè)備投資低。七：奈米微粒不會擴散。陸：奈米溶膠的優(yōu)勢一：可作到很細(xì)的粒徑（1nm）（活性大且反18奈米溶膠背景介紹課件19奈米溶膠發(fā)展的背景介紹忠信科技陳忠詰奈米溶膠發(fā)展的背景介紹忠信科技20報告大綱壹：奈米材料（奈米粒子）特性。貳：奈米材料（奈米粒子）特性產(chǎn)生原理參：奈米材料的應(yīng)用。肆：奈米粒子的製造方法。伍：奈米粒子製造方法的問題。陸：奈米溶膠的優(yōu)勢。柒：良好奈米溶膠所應(yīng)擁有基本條件。捌：奈米粒子溶膠的特性表現(xiàn)。報告大綱壹：奈米材料（奈米粒子）特性。21壹：奈米粒子特性一：基本說明：奈米材料與傳統(tǒng)材料之不同：（一）晶相或非晶質(zhì)排列不同。（二）光學(xué)、磁性、熱傳等性質(zhì)達(dá)最佳狀態(tài)。（三）使原本無法混合的金屬或聚合物混合而成合金。（四）導(dǎo)電性完全不同壹：奈米粒子特性一：基本說明：奈米材料與傳統(tǒng)材料之不同：22性質(zhì)說明結(jié)構(gòu)相變化點提高且敏感化反應(yīng)溫度、熔點及燒結(jié)下降微結(jié)構(gòu)及微晶相可控制（更佳）形狀控制及記憶機械硬度上升光學(xué)折射率提高導(dǎo)光性、吸光性及反射性提高電性完全改變磁性磁性、順磁性大幅度提高。性質(zhì)說明相變化點提高且敏感化反應(yīng)溫度、熔點及23奈米材料的物性變化提高降低強度∕硬度密度擴散系數(shù)彈性係數(shù)延展性∕軔性熔點電阻性電阻性導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性比熱熱膨脹係數(shù)磁性光學(xué)性奈米材料的物性變化提高降低強度∕硬度密度擴散系數(shù)彈性係數(shù)延展24粒子奈米化所導(dǎo)致的熔點變化：物質(zhì)名稱原有熔點（℃）2nm之熔點（℃）金1460600銀1337373二氧化鈦1287500氧化鋁1680700粒子奈米化所導(dǎo)致的熔點變化：物質(zhì)名稱原有熔點（℃）2nm之熔25TiO2不同粒徑，不同溫度，成膜所需時間（單位：分）粒徑（nm）溫度（℃）1300900700500150＞1,0003

××××1001

××××50○30×××20○2530×10○1220605○＜111530TiO2不同粒徑，不同溫度，成膜所需時間（單位：分）粒徑26貳：奈米材料特性產(chǎn)生原理一：反應(yīng)皆在接觸面上發(fā)生：

粒徑愈小，比表面積愈大，反應(yīng)速度愈快。二：異類分子（表面分子）間作用決定活化能：

表面分子比率，隨粒徑變小而急遽增加，進(jìn)而降低活化能（甚至改變反應(yīng)途徑）。三：結(jié)晶缺陷隨著結(jié)晶長大而增多：

粒徑愈小，結(jié)晶缺陷愈少；結(jié)晶良好：使得物性（如：光學(xué)性、電性等）表現(xiàn)明顯。四：粒徑或厚度小於光波波長，會引起特定光學(xué)特性。五：粒徑愈小，布朗運動愈明顯：長期安定性愈高。六：5nm以下，量子化學(xué)取代分子化學(xué)：

電性、磁性、導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性皆改變。貳：奈米材料特性產(chǎn)生原理一：反應(yīng)皆在接觸面上發(fā)生：27[比表面積]：m2/g粒徑(d)：nm1,2002.38003.44006.820013.610027.35054.510272.75545.4[比表面積]：m2/g粒徑(d)：nm1,2002.3828奈米溶膠背景介紹課件29參：奈米粒子溶膠成膜後的特性項次特性表現(xiàn)作用力1硬度提高E2耐化性良好E3耐候性良好E4光譜安定性良好C5Sensor敏感性提高B6磁性變強C∕E7介電常數(shù)先升後降B8金屬導(dǎo)電性變差（成絕緣體）C9非金屬電阻值下降（成半導(dǎo)體）D參：奈米粒子溶膠成膜後的特性項次特30奈米溶膠背景介紹課件31肆：奈米粒子的製造方法奈米製造的方法可以分成兩類：（一）「由大做小法」（topdown）：將一群分子從表面一挖出來，或者加到表面上（二）「由小做大法」(bottomup)：將原子或分子組合成奈米結(jié)構(gòu)。肆：奈米粒子的製造方法奈米製造的方法可以分成兩類：32奈米溶膠背景介紹課件33奈米溶膠背景介紹課件34伍：奈米粒子製造方法的問題一：topdown存在問題：（一）受研磨粒子限制，粒徑最小值有其極限。

（70nm，比表面積不大）（二）粒徑均勻性及晶相不易控制（物性表現(xiàn)不良）。（三）分散劑及研磨劑不易純化。（粒子失去“奈米化”優(yōu)勢）二：bottomup（不包括溶膠法）存在問題：（一）合成方法不易找尋。（二）純度及結(jié)晶度不易控制（失去結(jié)晶良好的優(yōu)勢）。三：奈米粒子粉體共同問題：（一）二次粒子問題嚴(yán)重。（失去光學(xué)、電性及高活性、高反應(yīng)速度等優(yōu)勢）。（二）不易純化（物性表現(xiàn)不良）。（三）使用時需加Binder（破壞成膜後特性）

（四）使用時粉塵擴散問題嚴(yán)重。（五）設(shè)備成本高。