第五章_纳米固体材料
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一、1、纳米科技:研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
2、纳米固体材料:又可称为纳米结构材料或纳米材料,它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。
3、量子尺寸效应:当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象,以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,这些能隙变宽现象。
4、表面效应:表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化,同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。
5、宏观量子隧道效应:某些宏观量如颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力,称为宏观量子隧道效应。
6、纳米材料(广义):晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。
7、原子团簇:由多个原子组成的小粒子。
它们比无机分子大,但比具有平移对称性的块体材料小,它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子,也不同于块体。
8、Kubo理论:颗粒尺寸进入纳米级时,靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。
9、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。
10、纳米结构材料:由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体(结构)材料。
其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。
二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻,然后在低温低压下真空干燥,将溶剂升华除去,再通过热处理得到所需的物质。
2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些?利用两种以上物质之间的气相化学反应,在高温下合成出相应的化合物,再经过快速冷凝,从而制备各类物质的纳米粒子。
纳米固体材料的特性及应用第一篇:纳米固体材料的特性及应用纳米固体材料的特性及应用摘要本文阐述了纳米固体材料的概念及历史,说明了纳米固体材料的结构和由它引起的特性,介绍了纳米固体材料的各种应用。
关键词:纳米固体材料特性应用纳米材料是目前材料科学研究的一个热点, 是21 世纪最有前途的领域。
由于纳米材料具有特异的光、电、磁、热、声、力、化学等性能, 广泛应用于宇航、国防工业、磁记录材料、计算机工程、环境保护、化工、医药、建材、生物工程和核工业等领域, 其市场前景相当广阔。
目前我国从事纳米材料生产的企业有100 多家, 并建立了几个纳米材料研究基地, 有关科研部门和生产企业还对纳米复合塑料、纳米涂料、纳米橡胶和纤维的改性以及纳米材料在能源和环保等方面的应用进行了深入的研究和开发, 并取得一定的成果。
近年来一些重大的研究成果不断问世, 如成功合成世界最长的碳纳米管, 制成性能优良的纳米扫描显微镜, 合成出高质量的储氢碳纳米材料等, 具有国际领先水平。
我国已能生产铁、镍、锌、银、铜、铝、钴等金属纳米粉和氧化物粉末以及陶瓷粉末等30 多种, 有些产品已达国际先进水平。
中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室用天然粘土矿物蒙脱土作为分散相, 成功开发以聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯等为基材的一系列纳米材料, 并实现了部分纳米塑料的工业化生产。
纳米材料一般分为:纳米微粒、纳米薄膜(多层膜和颗粒膜)、纳米固体。
其中纳米固体材料是一类有广阔应用前景的新型材料,它是由纳米量级的超细微粒压制烧结而成的人工凝聚态固体。
这种材料具有新型的固态结构,其性质与处于晶态或非晶态的同种材料大不一样,因此将它称为纳米固体材料。
1963年,日本名古屋大学教授田良二首先用蒸发冷凝法获得了表面清洁的纳米粒子。
1984年,由德国H.格莱特教授领导的小组首先研制成第一批人工金属固体(Cu、Pa、Ag和Fe)。
同年美国阿贡实验室研制成TiO2纳米固体。