第9卷 第1期2007年3月
衡水学院学报
Journal of Hengshui University
Vol.9,No.1
Mar.2007磁性纳米材料的制备及应用新进展
程敬泉1,高 政2,周晓霞1,张兆志1
(1.衡水学院 应用化学系,河北 衡水053000;2.衡水学院 教务处,河北 衡水053000)
摘 要:综述了磁性纳米材料的制备方法,如机械球磨法、水热法、微乳液法、超声波法等,归纳了各种制备方法的优缺点.对磁性纳米材料当前的应用热点进行了概述,并对其研究前景进行了展望.
关键词:磁性纳米材料;制备;应用
中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1673-2065(2007)01-0101-03
20世纪70年代人们利用共沉淀法制备出了磁性液体材料,1988年巨磁电阻效应的发现,引起了世界各国的关注,掀起了纳米磁性材料的开发和应用研究热潮.纳米磁性材料大致可分为3大类:一是纳米颗粒,二是纳米微晶,三是纳米结构材料[1].纳米磁性材料的磁单畴尺寸、超顺磁磁性临界尺寸、交换作用长度等在1～100n m范围内,具有奇异的超顺磁性和较高的矫顽力[2-3].20n m的纯铁微粒的矫顽力是大块铁的1000倍;当粒径在50～200n m 之间时,矫顽力和饱和磁化强度均达到最大值,且具有单畴特性.
近年来随着计算机技术的飞速发展,记录的信息量也在不断增加.以超微粒作记录单元,可使记录密度大大提高[4].磁性纳米微粒尺寸小、单畴结构矫顽力高,用它制作磁记录材料,可以提高信噪比,改善图像质量.
1 磁性纳米材料的制备
1.1 磁流体的制备
磁性流体,简称磁流体,指的是吸附有表面活性剂的磁性微粒在基液中高度弥散分布而形成的稳定胶体体系[5].它由3部分组成:磁性粒子、基液(也叫载液)和表面活性剂(稳定剂)[6].其中铁磁性颗粒一般选取Fe
3
04、铁、钴、镍等磁性好的超细颗粒.正是由于铁磁性颗粒分散在载液中,因而磁流体呈现磁性.最常用的稳定剂有油酸、丁二酸、氟醚酸,能够防止磁性颗粒相互聚集,即使在重力、电、磁等力作用下磁流体亦能长期稳定存在,不产生沉淀.载液种类很多,可以是水、煤油和汞等[7].
磁流体的制备方法有物理法和化学法.物理法又可分为研磨法、热分解法、超声波法、机械合成法、等离子CVD法等;化学法又可分为气相沉积法、水热合成法、溶胶凝胶法、溶剂蒸发法、热分解法、微乳液法及化学沉降法等.各种方法各具优缺点,根据不同的需求选择不同的制备方法.
1.1.1 物理法
(1)研磨法
研磨法一般是在表面活性剂存在下,研磨几周制得.此法耗能高,制备的微粒粒径分布不均一.姜继森等[8]利用高能研磨法制备了锌铁氧体纳米晶.其原理是将粉碎的磁性微粒Fe
3
O4和表面活性剂添加到载液中,在球磨机中经过长时间(1000h左右)球磨,其中部分微粒稳定地分散在载液中,再在高速离心机中处理几十分钟,除去直径大于2.5×10-8m的粒子.该法工艺简单,但材料利用率低,球磨罐及球的磨损严重,杂质较多,成本昂贵,还不能得到高浓度的磁流体,因而实用差.
(2)热分解法
在载液中加入表面活性剂和金属羰基化合物(如N i,Co,Fe,Fe-Co,N i-Fe)进行回流,羰基化合物便分解生成磁性超微金属粒子,吸附表面活性剂后分散到载液里形成金属磁流体.该法产生的CO 气体会污染环境,不适宜规模生产.
(3)超声波法
超声波法合成磁流体在纳米颗粒的合成中报道很多,Kenneth利用超声波法合成了铁流体.在此体系中,加入了高分子物质作稳定剂,将易挥发的金属
①收稿日期:2006-11-20
作者简介:程敬泉(1969-),女,河北故城县人,衡水学院应用化学系讲师,博士.
有机物Fe(CO)
5
在纯氧的条件下超声处理,制得粒
径分布均一的磁流体.
1.1.2 化学法
化学沉淀法是最经济的制备纳米磁流体的方法,化学沉淀法是用Fe2+和Fe3+盐在碱性条件下混
合搅拌得到超顺磁性Fe
3
O4晶体沉淀的方法.其它的二价过渡金属盐如Mn2+,N i2+,Zn2+,Cu2+也可代替Fe2+用于磁流体的制备.具体操作方法如下:
准确称取一定量的FeCl
2(或FeS O
4
)、FeC1
3
溶于水中配
制成一定浓度的溶液,在强力搅拌下加入到70～90℃的氢氧化钠溶液中,通过调节溶液的pH值、反应温度和反应时间来控制磁性微粒的粒径.加入表面活性剂, 80℃反应2h,使表面活性剂化学吸附于磁性微粒表面.经多次充分洗涤,除去物理吸附的表面活性剂和其它杂质.低温干燥后加入Z DW基液,再加入第二种表面活性剂,即制成稳定的Z DW基磁性液体.在磁场、电场中长期放置或高速离心没有观测到分层或沉淀现象.
1.2 磁性微粒的制备
磁性微粒的制备方法主要有包埋法和单体聚合法,另外还有沉淀法、化学转化法等.
1.2.1 包埋法
包埋法是将磁流体分散在高分子溶液中,通过雾化、絮凝、沉积、蒸发、乳化等复合技术,制得磁性微粒.该法制备的磁性微粒、磁流体与高分子间通过范德华力、氢键和螯合作用以及功能基间的共价键结合,得到的微粒粒径分布宽、粒径不易控制、壳层中难免混有杂质.徐慧显[9]用葡聚糖包埋磁流体制备了葡聚糖磷性微球,张密林等[10]用羟基纤维素对磁性微球进行改进,邱广亮等[11]采用乳化复合技术制备出粒径为20～300n m的具有磁核的琼脂糖复合微球.
1.2.2 单体聚合法
单体聚合法是指在磁性微粒和单体存在下,加入引发剂、稳定剂等聚合而成的核/壳式磁性微粒.单体聚合法得到的载体粒径较大,固载量小,但作为固定化酶的载体,有利于保持酶的活性,而且磁性也较强.张津辉[12]用化学沉降法制得磁流体后,用辐射引发丙烯酞胺和甲叉双烯酞胺的聚合反应,在磁流体表面包被一层有机聚合物,制得磁性微粒.制备的磁性微粒具有良好的理化性能,稳定性好,放置16个月未发生凝聚,理化性质无明显变化.邱广明[13]报道了磁性聚苯乙烯微球的合成,得到了稳定性好、单分散的磁性微球.该方法克服了传统的乳液聚合法难以找到引发点、形成理想的合成聚合场所的缺点.刘学涌等[14]报道了热敏性高分子包覆的磁性微球的合成,采用分散聚合法合成了Fe O/P(St -N I P AM)微球(St-苯乙烯,N I P AM-N-异丙基丙烯酞胺).该法简便、快速,微粒同时还具有热敏性.
2 磁性纳米材料的应用
磁性纳米材料是当今世界材料领域的研究热点之一,在高密度磁记录、磁流体、磁传感器和微波材料以及催化、环境治理等方面将得到广泛的应用[15].
2.1 在通讯及计算机方面的应用
磁性纳米材料由于其特殊的超顺磁性,因而在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景.纳米氧化铁是新型磁记录材料,在高磁记录密度方面有优异的工作性能,记录密度约为普通氧化铁的10倍.利用铁基纳米材料的巨磁阻抗效应制备的磁传感器己经问世,包覆了超顺磁性纳米微粒的磁性液体也被广泛用在宇航和部分民用领域作为长寿命的动态旋转密封.软磁铁氧体在无线电通讯、广播电视、自动控制宇宙航行、雷达导航、测量仪表、计算机、印刷、家用电器等方面均得到了广泛应用.
稀土纳米磁性材料尺寸小、具有单磁畴结构、矫顽力很高,用于制作磁记录材料可以提高信噪比,改善图像质量.其体积小、可靠性高,用于微型电机系统,是新一代航空、航天和航海电机发展的重要方向,用于磁存储器、磁流体、巨磁阻,性能可大大提高,使器件变的性能高、小型化[16].
随着纳米结构生长技术的发展,近年来,开发周期性磁性纳米线材料在磁性器件应用研究中引起人们极大的兴趣.由于磁性纳米线材料具有平行线轴的一维性质,故会显示出一些特殊性能,如巨磁阻抗效应、巨磁电阻(G MR)效应;当外磁场沿着纳米线轴向磁化时,它们会表现出高矫顽力、大剩磁比.这些磁性纳米线潜在的用途是作超高密度垂直磁记录介质、G MR读出磁头、超高灵敏度微型磁传感器等.此外,它们也是研究磁相互作用和磁化过程的理想体系[17].
2.2 在生物医学领域的应用
运用于生物医学领域的纳米材料被称之为纳米生物材料,其中具有生物相容性和一定生物医学功能的磁性纳米生物材料具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点,由于磁性生物纳米材料的生物活性、亲和性或
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反应活性,可结合各种功能分子如酶、抗体、细胞、
DNA 或RNA 等,因而在靶向药物、酶的固定化、免疫测定、细胞的分离与分类等领域有广泛的应用[18]
.医学实验研究表明磁流体能逃逸网状内皮细胞系统的吞噬,具有优良的导向性,因此成为对生物
体最有应用前景的导向材料之一[19]
.此外,人们利用纳米粒子使药物在人体内的传输更为方便这一特点,将磁性纳米粒子制成药物载体,通过静脉注射到动物体内,在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航,使其移动到病变部位达到定向治疗的目的,该方法局部治疗效果好而且副作用少.动物临床实验证明,带有磁性的Fe 203粒子是发展这种技术的最有前途的功能材料[20]
.
纳米晶软磁材料、纳米晶永磁材料、纳米磁流体、纳米信息存储材料、纳米吸波磁性材料、纳米巨磁致伸缩材料作为纳米技术的重要领域,其前景十分诱人,必将对经济建设、国防实力、学科发展以至社会进步产生巨大的影响.参考文献:
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Advances on Prepara ti on and Appli ca ti on of M agneti c Nanoma ter i a ls
CHE NG J ing -quan 1
,G AO Zheng 2
,ZHOU Xiao -xia 1
,Z HANG Zhao -zhi
1
(1.Depart m ent of App lied Che m istry,Hengshui University,Hengshui ,Hebei 053000,China;
2.Teaching Affairs Secti on,Hengshui University,Hengshui,Hebei 053000,China )
Abstract:Vari ous p reparati on methods of magnetic nanomaterials,such as mechanical m illing,hydr other mal method,m icr o -e mulsi on method,s onoche m ical synthesis and hydr olytic method are intr oduced,in additi on,the virtues and defects of all kinds of p reparati on methods are su mmarized here .B rief intr oducti on is als o given t o the magnetic nanomaterials app licati on focus .Further more,research p r os pect of magnetic nanomaterials is als o p resented .
Key words:magnetic nanomaterials;p reparati on;app licati on
〔责任编校:李建明 英文校对:徐常兰〕
301第1期 程敬泉,等 磁性纳米材料的制备及应用新进展
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法
纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中
纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象
7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料
信息技术应用能力提升 培训感言 在信息技术应用能力的提升培训活动这段时间里，我克服了工作和学习之间的时间冲突，合理安排时间，按时登录平台学习，积极参加学习活动，感受授课教师的风采，他们耐心的解惑和真诚的传授，使我特别的感动。 本次国培学习的都是现在信息技术发展的前沿技术，如翻转课堂，交互式电子白板的使用，微课的设计和应用，以及office2010的技术等等。培训内容既充满新鲜和实用感，又有一种挑战性。因此我在学习的过程中自始至终都是充满了乐趣，充满了兴趣。当这些课程留下让自己动手操作实践的作业的时候，我都感到很兴奋。我每次都认认真真的完成作业，有时作业做的不好，就一次次的回看视频教学以及专家的讲座，争取保质保量的完成作业。在微课培训时，老师讲解非常简洁、明了、清晰，只要培训者有时间去观看，就能掌握其中的知识点，即使一下子看不明白，可以反复地去看，直至自己学会为止，这符合了微课的设计理念。这样的培训方法既让我们学得了技术又可以在教学中边学习边实践，让我们做到学习工作两不误，真是两全其美。 这次国培给我的感觉是全新的：足不出户，就能聆听专家的讲授，与同行交流讨论。这段研修的历程，有压力，更有收获。同时也深深地体会到计算机辅助教学已经走到了我们身边，认识到课堂上要把信息技术完美地融合到教学之中，充分发挥计算机工具性能、利用网络资源、搜集信息、处理信息，从而提高教学质量。深知教育对教师在专业知识方面的要求越来越高。培训时间虽然短暂，但使我受益匪浅，其感触非一言能尽。在以后的工作岗位上，我一定扎实工作，努力学习，要不断地更新自己的教学观念，改变自己的教学行为，并把这次所学的知识运用到教学实践中，提高教育质量，让学生快乐成长。
纳米材料的制备方法及其研究进展纳米材料的制备及其研究进展 摘要:综述了纳米材料的结构、性能及发展历史;介绍了纳米材料的制备方法及最新进展;概述了纳米材料在各方面的应用状况和前景;讨论了目前纳米材料制备中存在的问题。 关键词:纳米材料;结构与性能;制备技术;应用前景;研究进展 1 引言 纳米微粒是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群，微粒具有壳层结构。由于微粒的表面层占很大比重，所以纳米材料实际是晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合，纳米材料具有大量的界面，晶界原子达15%-50%。 这些特殊的结构使得纳米材料具有独特的体积效应、表面效应，量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而使其具有奇异的力学、电学、磁学、热学、光学、化学活性、催化和超导性能等特性，使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值，美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划;日本在10年纳米微粒的制备方法 1 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法。制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 1.1 物理方法 1.1.1 蒸发冷凝法
又称为物理气相沉积法，是用真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或形成等离子体，然后在介质中骤冷使之凝结。特点:纯度高、结晶组织好、粒度可控;但技术设备要求高。根据加热源的不同有: (1)真空蒸发-冷凝法其原理是在高纯度惰性气氛(Ar,He)下，对蒸发物质进行真空加热蒸发，蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。1984年Leiter[2]等首次用惰性气体沉积和原位成型方法，研制成功了Pd、Cu、Fe 等纳米级金属材料。1987 年Siegles[3]采用该法又成功地制备了纳米级TiO2 陶瓷材料。这种方法是目前制备纳米微粒的主要方法。特点:粒径可控，纯度较高，可制得粒径为5~10nm的微粒。但仅适用于制备低熔点、成分单一的物质，在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米微粒时还存在局限性。 (2)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源，使气相反应物分子是利用高压气体雾化器将-20~-40OC的氦气和氩气以3倍于音速的速度射入熔融材料的液流是以高频线圈为热源，使坩埚是用等离子体将金属等的粉末熔融、蒸发和冷凝以获得纳米微粒。特点:微粒纯度较高，粒度均匀，是制备氧化物、氮化物、碳化物系列、金属系列和金属合金系列纳米微粒的最有效的方法，同时为高沸点金属纳米微粒的制备开辟了前景。但离子枪寿命短、功率小、热效率低。目前新开发出的电弧气化法和混合等离子体法有望克服以上缺点。 (6)电子束照射法1995年许并社等人[4]利用高能电子束照射母材，成功地获 得了表面非常洁净的纳米微粒，母材一般选用该金属的氧化物，如用电子束照射 Al2O3 后，表层的Al-O 键被高能电子“切断”，蒸发的Al原子通过瞬间冷凝，形核、长大，形成Al的纳米微粒，但目前该方法获得的纳米微粒限于金属纳 米微粒。 1.1.2 物理粉碎法
聚合物基纳米复合材料的研究进展 摘要:本文总结了聚合物基纳米复合材料的研究进展，主要涉及纳米复合材料的制备方法、性能介绍和应用情况等方面，对聚合物基纳米复合材料的合成技术方法、不同的类型和相应性能特点进行了重点分析。对于聚合物基纳米复合材料，纳米填料的分散性、与聚合物基体的界面性能以及基体的性质都是影响其物理、热性能、机械等性能的重要参数。最后，简要介绍了目前在聚合物基纳米复合材料研究领域存在的问题，并对中国在该领域的未来发展以及纳米复材的产业化应用提出了相关建议。 关键词：纳米复合材料；聚合物；进展 Progress in Polymer Nanocomposites Development Abstract：This article summarizes some of the highlights of newest development in polymer nanocomposites research. It focuses on the preparation, properties and applications of polymer nanocomposites. The various manufacturing techniques, analysis of kinds of polymer nanocomposites and their applications have been described in detail. In the case of polymer nanocomposites, filler dispersion, intercalation/exfoliation, orientation and filler-matrix interaction are the main parameters that determine the physical, thermal, transport, mechanical and rheological properties of the nanocomposites. Finally, the recent situation of research in polymer nanocomposites was introduced and some constructive suggestions were proposed about the industrialization of polymer nanocomposites in China. Keywords：nanocomposites; polymer; progress
电化学在制备纳米材料方面的应用 摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。 关键词：电化学纳米材料电沉积 1 前言 纳米材料和纳米技术被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；(3)宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。 自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。 由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响，因此，纳米材料形貌和尺寸的控制在纳米材料合成中是非常重要的。 目前制备纳米材料主要采用机械法、气相法、磁控溅射法等物理方法和溶胶—凝胶法、离子液法、溶剂热法、微乳法化学方法。但在这些方法中，机械法、气相法、磁控溅射法的生产设备及条件要求很高，生产成本高；化学方法中的离子液法和微乳法是近几年发展起来的新兴的研究领域，同时离子液离子液作为一种特殊的有机溶剂，具有粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好等独特的物理化学性质，但是离子液体用于纳米材料制备的技术还未成熟。 应用电化学技术制备纳米材料由于简单易行、成本低廉等特点被广泛研究与采用。与其他方法相比，电化学制备方法主要具有以下优点：1、适合用于制备的纳米晶金属、合金及复合材料的种类较多；2、电化学制备纳米材料过程中的电位可以人为控制。整个过程容易实现计算机监控，在技术上困难较小、工艺灵活，易于实验室向工业现场转变；3、常温常压操作，避免了高温在材料内部引入的热应力；4、电沉积易使沉积原子在单晶基底上外延生长，可在大面积和复杂形状的零件上获得较好的外延生长层。 电化学方法已在纳米材料的制备研究领域取得了一系列具有开拓性的研究成果。本文综述了应用电化学技术制备纳米材料的主要的几种方法及其制备原理，并对其优劣进行了比较。 2 应用电化学技术制备纳米材料的种类 2.1 电化学沉积法 与传统的纳米晶体材料制备相比，电沉积法具有以下优点：(1)晶粒尺寸在1~100 nm内；(2)
湖北省中小学教师信息技术应用能力提升工程个人总结 信息技术应用能力提升工程培训为一线教师交流搭建了一个很好的平台，参加远程培训，有幸聆听各位专家讲座让我感慨颇深，受益匪浅。通过研修，我全面提升了自己的基本素养和业务综合能力，对于个人今后的发展起到了积极的促进作用，对教育教学工作也有了一种新的理解。在研修过程中，我收获颇多，特总结如下： 一、信息技术应用能力提升工程培训让我转变了思想，更新了观念 在这次远程培训中，我投入足够的精力和热情，也取得丰满的成果。从中汲取新的教育思想和理念、新的教育手段和方法，并以之来充实自己。坚持每天进行网上学习，认真观看各个专家的视频录象，通过学习，解决了我在实际教学中遇到的很多疑难问题，使自己在师德修养、教育理念、教学方法、等各方面有了很大的提升,驾驭课堂、把握教材、交流沟通、教学设计的技能也有了很大的提高,同时更新了教育理论，丰盛了教学经验。详尽做到了以下几点： 1、积极认真的观看视频学习，完成了必修课24学时，选修课28课时，撰写研修日志20篇，上传个人资源3个，每月发表了研修反思，积极提出自己的问题，课程、话题并发起了6条话题，回复了6个话题，参与了互助研讨及特色活动，按时完成教学进度。共享资源微课程被推荐为优异，圆满完成了研修学习任务。 2、认真独立完成作业教学设计和技能作品2篇，参与小组磨课和课例研析回帖6次。 二、信息技术应用能力提升工程培训让我开阔了视野，扩展了见识 我勤劳地研修学习，不仅提高了自己基本素养和业务综合能力，通过课程视频聆听了专家的专题讲座;通过课程文本加深了对专题的理解;通过课程作业反思了以往和展望即将启动的教学改革;通过网上探讨寻找到了思想的沉淀和共鸣。没有震动就没有觉醒;没有反思就没有进步。远程研修平台上的老师都积极地发表文章和评论，上传的教学资源值得借用，方法行之有效、适合新的课程理念、新的教学方法、新的评价体系,都使自己对数学教学与教研工作有了新的认识及思考。
纳米材料几个热点领域的新进展 一、纳米组装体系的设计和研究 目前的研究对象主要集中在纳米阵列体系；纳米嵌镶体系；介孔与纳米颗粒复合体系和纳米颗粒膜。目的是根据需要设计新的材料体系，探索或改善材料的性能，目标是为纳米器件的制作进行前期准备，如高亮度固体电子显示屏，纳米晶二极管，真空紫外到近红外特别是蓝、绿、红光控制的光致发电和电子发光管等都可以用纳米晶作为主要的材料，国际上把这种材料称为“量子”纳米晶，目前在实验室中已设计出的纳米器件有Si-SiO2的发光二极管，Si掺Ni的纳米颗粒发光二极管，用不同纳米尺度的CdSe做成红、绿、蓝光可调谐的二极管等。介孔与纳米组装体系和颗粒膜也是当前纳米组装体系重要研究对象，主要设计思想是利用小颗粒的量子尺寸效应和渗流效应，根据需要对材料整体性能进行剪裁、调整和控制达到常规不具备的奇特性质，这方面的研究将成为世纪之交乃至下一个世纪引人注目的前沿领域。纳米阵列体系的研究目前主要集中在金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒在一个绝缘的衬底上整齐排列的二维体系。 纳米颗粒与介孔固体组装体系近年来出现了新的研究热潮。人们设计了多种介孔复合体系，不断探索其光、电及敏感活性等重要性质。这种体系一个重要特点是既有纳米小颗粒本身的性质，同时通过纳米颗粒与基体的界面隅合，又会产生一些新的效应。整个体系的特性与基体的孔洞尺寸，比表面以及小颗粒的体积百分比数有密切的关系。可以通过基体的孔洞将小颗粒相互隔离，使整个体系表现为纳米颗粒的特性；也可以通过空隙的连通，利用渗流效应使体系的整体性质表现为三维块体的性质。这样可以根据人们的需要组装多种多样的介孔复合体。目前，这种体系按支撑体的种类可划分为：无机介孔和高分子介孔复合体两大类。小颗粒可以是：金属、半导体、氧化物、氮化物、碳化物。按支撑体的状态也可分为有序和无序介孔复合体。 二、高性能纳米结构材料的合成 对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度，利用纳米颗粒小尺寸 效应所造成的无位错或低位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍，屈服强度高12倍；对
纳米材料与技术作业 1.纳米材料按维度划分，可分为几类？ (1) 0维材料quasi-zero dimensional—三维尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质。 (2) 1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)。 (3) 2维材料—厚度为1 — 100 nm的薄膜。 (4) 体相纳米材料(由纳米材料组装而成)。 (5)纳米孔材料(孔径为纳米级) 2. 详细说明纳米材料有那几大特性？这几大特性的特点是什么？为什么纳米材料具有这些特性？ (1) 表面效应：我们知道球形颗粒的比表面积是与直径成反比的，故颗粒直径越小，比表面积就会越大，因此，纳米颗粒表面具有超高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧，也正是基于表面活性大的原因，纳米金属颗粒可以看成新一代的高效催化剂，储气材料和低熔点材料； (2) 小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变会引起颗粒宏观物理性质的质变。特殊的光学性质：所有的金属在超微颗粒状态都呈现为玄色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等；特殊的热学性质：固体颗粒在超微细化后其熔点将明显降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为明显；特殊的磁学性质：超微的磁性颗粒可以使鸽子、海豚等生物在微弱的地磁场中辨别方向，利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，可以做成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等；利用超顺磁性，可以将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体；特殊的力学性质：由于纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很轻易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性。 (3)宏观量子隧道效应：处于分子、原子与大块的固体颗粒之间的超微纳米颗粒具有量子隧道效应，例如：在知道半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子的波长时，电子就会通过隧道效应溢出器件，使器件无法正常工作。 3.半导体纳米材料光催化特性产生的原因是什么？为什么一些半导体纳米材料的光催化特性要远远好于非纳米结构的半导体材料？ (1)光催化特性是半导体具有的独特性能之一，在光的照射下，半导体价带中的电子跃迁到导带，从而价带产生空穴，导带中产生电子。空穴具有很强的氧化性，电子具有很强的还原性；(2)光激发和产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的分离和符合这两个相互竞争的过程，因此为了提高催化效率，需要加入电子或者空穴捕获剂，纳米半导体材料相比于一般的半导体材料具有更大的比表面积，因此具有更好的催化效果。 4.详细说明零维纳米材料具有哪些优良的物理化学特性？产
信息技术应用能力提升培训心得体会 安庆路第三小学孙小琼 通过“信息技术应用能力提升”网络课程的学习，我加深了对信息技术运用于语文教学的必要性和重要作用。随着计算机、多媒体、现代通讯网络为代表的信息技术的迅猛发展，信息技术已经渗透到了教育领域，在教育领域中引发了一场具有深远意义的变革。 这次培训，我感触很深。我深深地体会到计算机辅助教学已经走到了我们身边，认识到课堂上要继续加强信息技术技能的学习，并将信息技术完美地融合到教学之中，充分发挥计算机工具性能，利用网络资源，搜集信息、处理信息，从而提高教学质量。 一、不断提升自己的信息素养 在信息社会，一名高素质的教师应具有现代化的教育思想、教学观念，掌握现代化的教学方法和教学手段，熟练运用信息工具（网络、电脑）对信息资源进行有效的收集、组织、运用,这些素质的养成就要求教师不断地学习，才能满足现代化教学的需要,如果教师没有良好的信息素养，就不能成为一名满足现代教学需要的高素质的教师。 二、不断提高信息教学理念 通过认真学习教育专家关于信息技术教学目标的讲授，我才深知自己知识的匮乏及思想的落伍。多媒体在于辅助教学,不能全盘代替传统的教法;不能把教室当成电影院,不能使课件成为影片,不能让学生成为观众,更不能让教师充当放映员。我们教师应把技术整合到课堂中去，让学生参与到教学中来，充分发挥学生的自主学习，培养他们的学习能力、创造力。
三、不断整合教学方法 教育部部长陈至立在全国中小学信息技术教育会议上指出：“在开好信息技术课程的同时，要努力推进信息技术与其他学科教学的整合，鼓励在其他学科的教学中广泛应用信息技术手段，并把信息技术教育融合在其他学科的学习中。”这就要求我们要将现代信息技术与传统教学方法进行整合，形成“立体式”教学。Internet是一个知识的宝库，由于它储存容量大，媒体种类丰富，检索容易、快捷，不失为学生学习的好载体。教育资源共享，对于人、财、物是种节约，同时也使知识得到充分整合。可以引导学生将信息技术与其他学科的学习相结合，例如,语文学习中需要查找资料的时候，引导学生运用学过的网络知识在网上查阅资料，帮助了解语文知识。还可引导学生创建个人博客，并在博客上记录个人学习、成长中的点点滴滴，达到练笔的目的，促进写作水平的提高。注重实践的信息技术教学，更好地培养了学生应用计算机的能力。 信息技术与传统教学方式的整合最终目的是为了提高教学质量。实现教学内容呈现直观、交互、师生角色转变以及教的方式与学的方式的转变，从而全面提高学生的学习能力和学习兴趣，提高学生的综合素质，培养学生的创新精神与实践能力，拓展学生的知识，达到全面发展。
收稿日期：２００６－１１－２８ 江苏陶瓷 ＪｉａｎｇｓｕＣｅｒａｍｉｃｓ 第４０卷第３期２００７年６月 Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２００７ ０ 前言 纳米微粒因其特有的表面效应、量子尺寸效应、 小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等导致其产生了许多独特的光、 电、磁、热及催化等特性，在许多高新科技领域如陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等方面有广阔的应用前景和重要价值。作为纳米材料研究的一个重要方向，探索条件温和、形态和粒径及其分布可控、产率高的制备方法是这方面研究的首要任务。 目前已经发展了很多制备方法［１］，如：蒸发冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等物理方法和气相沉积法、溶胶－凝胶法、沉淀法、水（溶剂）热法和模板法等化学方法，其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。 模板法的类型大致可分为硬模板和软模板两大类。硬模板包括多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、分子筛、以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。软模板则包括表面活性剂、聚合物、生物分子及其它有机物质等。利用模板合成技术人们已经制得了各种物质包括金属、 氧化物、硫化合物、无机盐以及复合材料的球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等各种形状的纳米结构材料。本文将简要介绍近年来国内外利用模板法制备纳米结构材料的一些进展［２］。 １ 硬模板法制备纳米材料 这种方法主要是采用预制的刚性模板，如：多孔 阳极氧化铝膜、二氧化硅模板法、微孔、中孔分子筛（如ＭＣＭ－４１、ＳＢＡ－１５等）、 碳纳米管以及其它模板。１．１多孔阳极氧化铝法 多孔氧化铝膜是近年来人们通过金属铝的阳极 电解氧化得到的一种人造多孔材料，这种膜含有孔径大小一致、 排列有序、分布均匀的柱状孔，孔与孔之间相互独立，而且孔的直径在几纳米至几百纳米之间，并可以通过调节电解条件来控制［３］。利用多孔氧化铝膜作模板可制备多种化合物的纳米结构材料，如通过溶胶－凝胶涂层技术可以合成二氧化硅纳米管，通过电沉积法可以制备Ｂｉ２Ｔｅ３纳米线［４］。这些多孔的氧化铝膜还可以被用作模板来制备各种材料的纳米管或纳米棒的有序阵列，如：ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３纳米管阵列，ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３纳米管阵列，ＺｎＯ、ＭｎＯ２、 ＷＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５纳米棒阵列以及Ｂｉ１－ｘＳｂｘ纳米线有 序阵列等［１］。 １．２二氧化硅模板法 分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅和通过溶胶－凝胶过 程形成的二氧化硅都可用作纳米结构材料形成的模板，其中ＭＣＭ－４１为介孔氧化硅模板，它具有纳米尺寸的均匀孔，孔内可形成有序排布的纳米材料，属于外模板，而溶胶－凝胶法形成的二氧化硅胶粒则属于内模板，在其上形成纳米结构材料，最后二氧化硅用氢氟酸溶解除去。 ２００２年Ｆｒｏｂａ等报道了在中孔的分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅内部形成有序排布的Ⅱ／Ⅵ磁性半导体 量化线Ｃｄ１－ｘＭｎｘＳ。２００３年Ｚｈａｏ等报道以Ｉｎ（ＮＯ３）３为原料，以高度有序中孔结构的表面活性剂ＳｉＯ２为模板剂和还原剂，采用一步纳米浇铸法合成了高度有序的单晶氧化铟纳米线阵列。２００２年Ｄａｈｎｅ等以三聚氰胺甲醛为第一层模板，利用逐层（ＬｂＬ）方法制备了ＰＡＨ／ＰＳＳ交替多层膜覆盖的三聚氰胺甲醛粒子，在ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜上进一步通过溶胶－凝胶方法覆盖上二氧化硅作为第二层模板，再利用ＬｂＬ方法制备ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜，然后用盐酸溶解 模板合成法制备纳米材料的研究进展 黄 艳 （陕西科技大学材料科学与工程学院，咸阳７１００２１） 摘 要 介绍了近年来国内外利用氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、表面活性剂、聚合物、生物分子等作模板制备多种物质的纳米结构材料的一些进展。关键词 模板法；纳米材料；合成 １
纳米相增强金属材料制备技术的研究进展及应用 【摘要】目前纳米技术应用广泛，在高强金属材料应用方面尤为突出。本文针对现有主要几种纳米增强金属材料制备工艺方法进行概述并比较，讨论其优缺点。最后还探讨了纳米相增强制备技术未来的发展趋势和改进方向，并对纳米结构材料应用领域和前景进行展望。 【关键词】纳米增强制备方法优缺点 随着科技进步，各个领域对于相关材料的性能要求日益提高。纳米增强技术是改善材料性能的重要方法之一，其在金属材料领域尤其应用广泛。在电子、汽车、船舶、航天和冶金等行业对高性能复合材料需求迫切，选用最佳制备方法制备出性能更优良的纳米材料是当前复合材料发展的迫切要求。 1 纳米增强技术概述 纳米相增强金属材料是由纳米相分散在金属单质或合金基体中而形成的。由于纳米弥散相具有较大的表面积和强的界面相互作用，纳米相增强金属复合材料在力学、电学、热学、光学和磁学性能方面不同于一般复合材料，其强度、导电性、导热性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。 1.1 机械合金化法 机械合金化法（MA）是一种制备纳米颗粒增强金属复合材料的有效方法。通过长时间在高能球磨机中对不同的金属粉末和纳米弥散颗粒进行球磨，粉末经磨球不断的碰撞、挤压、焊合，最后使原料达到原子级的紧密结合的状态，同时将颗粒增强相嵌入金属颗粒中。由于在球磨过程中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷，互扩散加强，激活能降低，复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程，能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。 1.2 内氧化法 内氧化法（Internal oxidation）是使合金雾化粉末在高温氧化气氛中发生内氧化，使增强颗粒转化为氧化物，之后在高温氢气气氛中将氧化的金属基体还原出来形成金属基与增强颗粒的混合体，最后在一定的压力下烧结成型。因将材料进行内氧化处理，氧化物在增强颗粒处形核、长大，提高增强粒子的体积分数及材料的整体强度，这样可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的结合程度，使复合材料的综合力学性能得到提高。 1.3 大塑性变形法 大塑性变形法（Severe plastic deformation）是一种独特的纳米粒子金属及金属合金材料制备工艺。较低的温度环境中，大的外部压力作用下，金属材料发
纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词：纳米材料；功能；应用； 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、 强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
. 信息技术应用能力的收获 通过一段时间的信息技术的学习，我收获颇丰，现做总结如下： 一、制作PPT课件的水平有了一个实质的提升。原先我制作PPT 课件的水平很有限，信息技术课程中老师介绍的方法对我很有针对性，尤其是在PPT课件中插入音视频文件的方法，一下子让我的PPT 课件的功能变得更强大了。 二、学会具备了收集、甄别、整合、应用于学科相关的多媒体教学资源，加以优化教学环境的能力。在丰富多彩的多媒体教学环境下，学生能获得比以前更直观的学习材料和更明确的学习任务，提高了学生的课堂学习效率。 三、掌握了多媒体素材的收集方法、编辑文档的技巧、学会利用格式工厂处理声音的技巧、利用美图秀秀加工处理图片的能力和掌握了会声会影软件对声音图像动画简单的加工处理等等。 四、学会了应用科学信息技术制作微课，掌握了一师一优课的录制及剪辑等信息技术能力。 信息技术能力的提升与教师专业发展的作用 21世纪是电子时代，是信息技术的时代。新世纪教师的成长离不开教育信息技术，信息技术使老师面临着如何成长，如何应对新的问题。而教师的专业发展是指教师在整个专业生活中，通过终身专业训练，习得教育技能，实施专业自主，体现专业道德，逐步提高从教素质，成为教育专业工作者的专业成长过程。在新世纪信息技术
无孔不入的前提下，教师的专业发展化要与信息技术的应用紧密结合，教师要与时俱进，注重培养教师的信息素质化，提高运用信息技术进行教育教学的能力。 信息技术能力的提升在个人职业发展上发挥的作用，我认为有以下几个方面： 首先，信息技术促进教师专业知识更新，优化知识结构。在信息时代，教师的“案例研究”、“教育叙事”的产生、传播、共享已不再是传统工业时代的概念。网络时代迅速崛起的BBS、Blog、百科全书、网摘、教育网站、教室网联等，可以帮助教师通过各种方式的反思和交流进行知识更新。网络的交流平台，打破了时空的界限，突破了教师个人的小圈子，教师之间可以展开充分的交流，进行头脑风暴，创造出更多的智慧，从而促进教师的专业发展。 其次，信息技术促进教师专业技能的提高。信息技术整合应用于学科教学，教师要学会形成信息化教学能力，充分利用现代信息技术和信息资源，科学安排教学过程的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习条件，实现教学过程的最优化，达到提高教学效果的目的。 第三，信息技术促进教师专业态度养成和升华。信息技术应用得当能够显著提高教师工作、学习和研究的效率，大大减轻教师的劳动量和日常工作负担，提升教师劳动的创造性。在轻松、快乐、有成就感的氛围中，教师才会更加热爱自己的教师职业，进一步升华为终身追求的事业，努力达到至高的专业境界。
纳米材料应用的新进展 来源：全球电源网 世界上已经研制成功四种贮氢合金材料：即稀土镧镍系、铁一钛系、镁系以及钒、铌、锆等多元素系合金材料。但它们全都是非纳米材料。最近几年世界各国在大力开发纳米贮氢电极材料，一系列纳米贮氢材料不断问世。它们的进展为更好利用氢能带来了福音。目前开发的主要材料系列有镁镍合金、碳纳米管和纳米铁钛合金。三种纳米材料的开发已经形成热潮。美洲和欧洲国家开发工作最集中的是镍金属氢化物电池用的镁镍合金和碳纳米管，其次是燃料电池用的铁钛合金及碳纳米管。包括中国在内的亚洲国家开发纳米镁镍合金主要是针对镍金属氢化物电池的应用，开发纳米铁钛合金及碳纳米管主要是针对燃料电池的应用。在开发金属氢化物储氢方面，过去的主要问题是贮氢量低，成本高及释氢温度高。现在在开发纳米储氢材料过程中这些问题仍是值得注意的问题。本文介绍目前科研人员针对上述问题开发纳米储氢材料方面的进展。1 镁镍合金开发继续升温镁系贮氢合金是最具开发前途的贮氢材料之一，所以目前开发最热的是镁镍合金。镁镍合金成本低，其贮氢质量高，若以CD ( H )代表合金贮氢的质量分数， 理论上纯镁的质量分数为7.6% ，而稀土LaNi5 的只有1.4% ，钛系TiFe 只为1.9%。这就是形成镁系合金开发热潮的原因。以前主要使用熔铸法和快速凝固法生产镁合金。能够体现出高技术的发展水平是现在的机械研磨技术。也就是先在600 C以上使镁与镍形成合金，经过检测确定是Mg2Ni合金以后，然后进行机械研磨。目前普遍用机械研磨法生产多元纳米贮氢合金、纳米复合贮氢合金。新型纳米镁镍合金同稀土系、钛系和锆系贮氢材料相比具有许多优点。镁系合金中最典型的是Mg2Ni 合金。其氢化物Mg2NiH4 合金贮氢量为3.6%。1.1 代换镁的金属呈增加趋势国内外制备传统镁系合金采取的措施是添加铝、铁、钴、铬、钒、锰、铜、钛及镧等元素来替换镁，使其形成多元镁镍合金。第二种是将 纯镁粉与低稳定性的贮氢合金复合。第三种是把镁系合金与别的合金混合制成复 合贮氢材料。最后就是将负极浸入铜、镍-硼或镍-磷等镀液里，使镀上一层金属膜，镀
深圳大学课程教学大纲 课程编号: 23200001 课程名称: 纳米科学与技术 开课院系: 材料学院 制订(修订)人: 曹培江 审核人: 批准人： 2007年9月3日制(修)订
课程名称:纳米材料与技术 英文名称: Nano science & technology 总学时: 36 其中：实验课0 学时 学分: 2 先修课程:大学物理、普通化学、材料科学基础 教材:《纳米材料和纳米结构》—张立德，牟季美著；科学出版社 参考教材:《纳米科学与技术》—白春礼著；云南科技出版社《纳米材料制备技术》—王世敏主编；化学工业出版社《纳米技术与纳米武器》—赵冬等编著；军事谊文出版社 授课对象：非材料专业大学本科生 课程性质: 综合选修（全校公选课） 教学目标: 1. 了解纳米科技的内涵、实用目的及其终极目标。 2. 简单了解用于纳米材料制备的各种仪器。纳米微粉的科学制备分类方法应该是气相法、液相法、固相法。其中气相法包括电阻加热法、高频感应加热法、等离子体加热法、电子束加热法、激光加热法、通电加热蒸发法、流动油面上真空沉积法、爆炸丝法、热管炉加热化学气相反应法、激光诱导化学气相反应法、等离子体加强化学气相反应、化学气相凝聚法、溅射法等。其中液相法包括沉淀法、水解法、喷雾法、溶剂热法(高温高压)、蒸发溶剂热解法、氧化还原法(常
压)、乳液法、辐射化学合成法、溶胶—凝胶法等。其中固相法包括热分解法、固相反应法、火花放电法、溶出法、球磨法等。 3. 了解用于纳米材料测试的各种仪器。其中了解扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和扫描隧道显微镜(STM)。 4. 了解纳米科技的国际环境及纳米材料的主要现实应用领域。 通过本门课程的学习，要求学生对纳米材料与技术所涉及的相关领域有初步认知。使学生开阔视野，拓宽知识面，改善知识结构，增强适应能力，激发学习兴趣，破除对高技术的神秘感，树立攀登科技高峰的信心。 课程简介: 纳米材料与技术是一门基础研究与应用研究紧密联系的新型学科。本课程紧跟当代纳米技术发展的最新成就和前沿，系统阐述纳米技术的有关概念、应用、国内外研究开发战略和中国的纳米产业，介绍国内外纳米行业研究开发的最新资料和信息，特别是当前国内外在纳米领域的新成果、新观点、新理论和产业化实例，具有最新实时的特点，为学生提供新思路和应用信息。 教学内容： 1.加深长度概念的理解。 （1）展示一组题为“无限”的图片(42张) （2）了解长度单位：光年、公里、米、毫米、微米、纳米、皮米、飞米等。 2. 碳纳米管