第三章 几类常见的纳米微粒及其性质
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第三章纳米微粒的基本特性一、纳米微粒的结构二、纳米微粒的基本特性热学、磁学、光学、动力学、表面活性、光催化性能一、纳米微粒的结构纳米态:物质的第?态!区别于固、液、气态,也区别于“等离子体态”(物质第四态)、地球内部的超高温、超高压态(物质第五态),与“超导态”、“超流态”也不同。
纳米态的物质一般是球形的。
物质在球形的时候,在等体积的条件下,它的界面最小、能量最低、自组织性最强、对称性也最高,有着很好的强关联性。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的,若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为2nm)进行电视摄像,实时观察发现这些颗粒没有固定的形态,随着时间的变化会自动形成各种形状(如立方八面体、十面体、二十面体等),它既不同于一般固体,又不同于液体,是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下,表面原子仿佛进入了“沸腾”状态。
尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性,这时微颗粒具有稳定的结构状态。
纳米微粒一般为球形或类球形,可能还具有其他各种形状(与制备方法有关)。
纳米微粒的结构一般与大颗粒的相同,内部的原子排列比较整齐,但有时也会出现很大的差别:高表面能引起表层(甚至内部)晶格畸变。
二、纳米微粒的基本特性1. 纳米微粒的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点是固定的;超细微化后发现其熔点将显著降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。
大块Pb的熔点为600K,而20nm的的球形Pb微粒熔点降低288K。
Ag的熔点:常规粗晶粒为960︒C;纳米Ag粉为100︒C Cu的熔点:粗晶粒为1053︒C;粒度40nm时为750︒C纳米微粒的熔点降低:由于颗粒小,纳米微粒的表面能高、比表面原子数多,这些表面原子近邻配位不全、活性大,因此纳米粒子熔化时所需增加的内能比块体材料小得多,使纳米微粒的熔点急剧下降。
✍应用:降低烧结温度。
纳米微粒尺寸小,表面能高,压制成块材后的界面具有高能量,在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力,有利于界面中的孔洞收缩,空位团的湮没,因此,在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的,即烧结温度降低。
纳米材料的种类和性质摘要:本文简述了纳米材料的基本概念、种类和性质。
关键词:纳米材料;概念;性质;种类正文:1纳米材料概念:从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。
因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material),是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
2纳米材料种类:纳米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。
其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。
2.1纳米粉末:又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。
可用于:高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
纳米材料知识点总结第一章:纳米材料的概念纳米材料是指在纳米尺度下制备或具有特定尺寸、结构、形貌和表面性质的材料,通常是指至少在一个维度上尺寸在1-100纳米之间的材料。
纳米材料因其独特的尺寸效应、表面效应和量子效应而表现出与传统材料不同的特性,因此在材料科学领域具有重要的研究和应用价值。
第二章:纳米材料的制备方法1. 物理法:包括溅射法、热蒸发法、溶液淀积法等,主要通过能量的传递和物质的转移来制备纳米材料,制备过程不易受到污染,可以得到高纯度的纳米材料。
2. 化学法:包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等,主要通过溶液中的化学反应来制备纳米材料,制备过程相对简单,可以控制材料的尺寸和形貌。
3. 生物法:包括微生物法、植物法等,主要通过生物体内的生物合成过程来制备纳米材料,制备过程环保、资源可再生并且对材料的结构和性能有一定的控制性。
第三章:纳米材料的性质1. 尺寸效应:纳米材料的尺寸与其性能之间存在着显著的相关性,纳米材料由于其尺寸的特殊性,表现出许多传统材料所不具备的新颖性能,如光电性能、磁性能、机械性能等。
2. 表面效应:纳米材料由于其表面积较大,表面原子数量较少,因此表现出与传统材料不同的表面性能,如表面能增加、化学反应活性提高等。
3. 量子效应:纳米材料中的电子、光子等粒子因为其尺寸与材料能级之间的相互作用而呈现出量子效应,例如量子尺寸效应、量子限域效应等,在光电器件和量子点材料等领域有广泛应用。
第四章:纳米材料的应用1. 纳米材料在电子器件中的应用:纳米材料在电子器件领域中具有诸多优势,如在导电性、场发射性、存储性等方面的突出表现。
目前已经有纳米材料应用于场发射显示器、磁性存储器、无机发光二极管等领域。
2. 纳米材料在能源领域中的应用:纳米材料在能源领域中具有广阔的应用前景,如在太阳能电池、锂离子电池、超级电容器等领域已经得到了应用。
3. 纳米材料在生物医学领域中的应用:纳米材料在生物医学领域中可以应用于药物传输、诊断影像、生物标记和生物传感等方面,具有广阔的发展前景。