納米科技與納米材料新進展課件

納米科技與納米材料新進展

1中國著名科學家錢學森：納米科技是二十一世紀科技發(fā)展的重點，會是一次技術革命，而且還會是“一次產(chǎn)業(yè)革命”。2納米粒子與納米材料

納米粒子：通常指粒徑在0.1nm~100nm之間的粒子。在電子顯微鏡觀察到。納米技術：在納米尺度內(nèi)操縱原子、分子，對材料進行加工、組裝制造出特定功能產(chǎn)品的技術。從下到上的加法方式。納米材料：利用納米技術制備的納米粒子和納米相材料。居于產(chǎn)業(yè)價值鏈的最高端。380年代：1980初，Binning和Rohter發(fā)明了STM，1986年獲諾貝爾獎，后研究AFM，1984年Grat研究金屬納米塊，1987年Xiger研究納米陶瓷（TiO2），1989年斯坦福大學搬動了原子團寫下英文校名1990年7月，在美國巴爾的摩召開第一屆國際NST會議，標志納米科學技術正式誕生。51991年，C納米管被發(fā)現(xiàn)，1996年該成果發(fā)明者獲諾貝爾獎金。1993年，中國科學院操縱原子拼出“中國”兩字，后也制造出C納米管。1997年，美國用單電子移動單電子，將用于量子計算機。6

1999年，美國、巴西發(fā)明了稱十億分之一的“稱”，后德國研制出稱單個電子的“稱”。7納米生物學：納米機器人。研究納米生物學原理、生命信息、機器人。納米電子學：控制單個電子。研究新一代電子器件原理、特性及工藝。9納米粒子的結構與特性

結構：殼層結構；心部為結晶體；表面層很大，非晶，接近氣態(tài)。量子尺寸效應（庫博效應）：電子能級由連續(xù)態(tài)分裂為分立能級。能級間距大時影響磁、光、電、熱、超導特性等；波動性影響光催化等。宏觀量子隧道效應：磁化強度、磁通量由于微粒子而處于更低的能量10

狀態(tài)，影響磁性，確定存貯時間等。表面效應（莊子效應）：表面原子多，表面積大。影響化學反應性、催化、吸附、熔點等。體積效應：周期性邊界破壞。影響光吸收、催化、磁、熱、熔點等。界面效應：納米固體有巨大的界面。影響機械性能如韌性，燒結等。11納米材料的應用

磁性材料：磁記錄材料、永磁材料、磁流體。高效催化劑：火箭燃料、有機合成、無機催化。納米傳感器：溫度、光、濕、化學成份。機械工程：耐高溫、高強度、高耐磨、高韌性。13納米粒子的物理化學性質(zhì)

光學性質(zhì)：吸光能力強，窄的吸收，紅外、紫外、微波。熱學性質(zhì)：熔點下降，蒸氣壓上升，燒結溫度下降，比熱異常。磁學性質(zhì)：矯頑力上升，磁化率、超順磁性。電學性質(zhì)：超導Tc下降，原子擴散率提高，電導下降，通道電阻效應。14冶金工業(yè)：粉末冶金、冷凍機等。生物與醫(yī)學：診斷、定向醫(yī)療、細胞分離、控制生化反應。光學材料：電子顯微鏡、核磁共振、太陽能、吸波材料。電子材料：高效電子元件、高密度信息貯存、超導、壓電、壓阻薄膜。15納米薄膜的制備方法

氣相沉積法：真空濺射法、等離子體輔助化學氣相沉積法、有機金屬氣相沉積法等。電化學沉積法：直流電鍍、脈沖電鍍、無極電鍍、共沉積等。其它方法：低能團簇束沉積法、Sol-gel法、噴霧熱分解法等。17納米相材料的制備法

加壓成型法：熱等靜壓法、燒結法、熱壓法等。復相材料制備法：熱裂解法。其它方法：非晶晶化法、深度塑性變形法等。18納米材料產(chǎn)業(yè)化思考

納米材料的基礎研究和實驗室研究并不等于產(chǎn)業(yè)化。納米材料的產(chǎn)業(yè)化要全方位配合，聯(lián)合攻關（科學發(fā)現(xiàn)、小試、中試、工程放大、應用研究、市場開拓、工業(yè)化生產(chǎn)）。納米材料產(chǎn)業(yè)化存在的主要問題：科技轉化接口不暢，科研投