纳米材料的表征特性
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纳米材料的制备和表征一、引言纳米材料是由纳米结构单元组成的材料,其在表面积、尺寸和形状等方面具有独特的物理和化学性质。
因此,纳米材料在科学研究、工业生产和医学等领域中得到了广泛的应用。
纳米材料的制备和表征是研究这些材料的重要基础,本文将从制备和表征两个方面进行探讨。
二、制备纳米材料制备纳米材料的方法多种多样,如气相合成、物理法、化学法、生物法等。
其中,化学法是纳米材料制备中最常用的方法之一。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶液中的溶胶在温度和pH值的控制下到达凝胶状态,制备出纳米材料。
经典的方法是先通过溶胶制备出透明的凝胶,再失水和热处理,即可使凝胶转变为晶体或氧化物纳米材料。
2. 水热法水热法是以水作为介质,利用高压和高温的条件,制备出具有纳米尺寸的粒子。
其原理是在水介质中,离氧化钴(Co3O4) 元素自由态的离子环境是通过水化的方式,进一步形成超微粒子直至凝聚成为纳米级别的晶核,形成了具有纳米级别的Co3O4物质。
3. 化学沉淀法化学沉淀法是指将产物直接从无机化学反应中沉淀得到。
其制备过程是通过有机液体中添加金属离子源和还原剂,形成纳米颗粒,而后在液相中沉积形成。
三、表征纳米材料纳米材料的表征是纳米材料研究的重要环节之一,不同的表征方法可以帮助我们更好地了解纳米材料的物理和化学性质。
1. 透射电子显微镜 (TEM)透射电子显微镜是一种非常强大的表征工具,可以用于确定纳米材料的颗粒大小、形状、结构等。
其常见的技术是将纳米材料制成薄片,然后通过透射电子显微镜观察样品的内部结构。
通过改变 TEM 的操作条件,例如改变加热温度、部件导向或导向角度等,可以得到有关纳米材料增长机制的更多信息。
2. X射线衍射 (XRD)X射线衍射是一种非常常用的方法,用于确定纳米材料的晶体结构和性质,它通过测量X 光的散射,可以得到材料的晶格参数、纳米颗粒的数量和大小等信息。
通过狭缝控制 X 光束的强度和照射方向,可以获得更准确的峰应强度和更精确的格参数。
纳米材料的表征方法与技巧纳米材料是一种具有特殊尺寸和结构的材料,其尺寸在纳米级别(10^-9米)范围内。
由于纳米材料具有独特的物理、化学和力学特性,因此对其进行准确的表征是非常重要的。
本文将介绍几种常用的纳米材料表征方法与技巧,以帮助读者更好地了解和研究纳米材料。
1. 扫描电镜(SEM)扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)是一种常用的表征纳米材料形貌和表面形态的方法。
SEM利用电子束照射样品,然后测量样品放出的次级电子、反射电子或散射电子,通过扫描样品的表面,获得高分辨率的表面形貌信息。
SEM能够对纳米材料进行直接观察和分析,可以得到材料的形貌、尺寸、结构以及表面粗糙度等信息。
2. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)是一种用于观察纳米材料内部结构的高分辨率技术。
TEM利用电子束通过样品的方式,然后测量透射电子的强度,从而获得材料的原子级别结构和晶格信息。
TEM对于研究纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸和界面特性等方面具有很高的分辨率和灵敏度。
3. X射线衍射(XRD)X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)是一种用于分析纳米材料结晶性质的重要手段。
通过照射样品表面的X射线,通过分析和测量样品对X射线的衍射图样,可以确定样品的晶体结构、晶体相对应的晶格参数以及晶粒尺寸等信息。
XRD对于研究纳米材料的晶体结构和晶体相变等方面具有很高的准确性和可靠性。
4. 傅里叶变换红外光谱(FTIR)傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)是一种用于表征纳米材料的化学组成和官能团的方法。
通过测量样品在红外区域的吸收和散射光谱,可以确定样品中存在的化学键和官能团类型,并帮助研究者了解纳米材料的结构和表面性质。
FTIR对于研究纳米材料的化学组成、官能团修饰以及材料与其他物质之间的相互作用具有重要意义。
简述纳米材料的制备及其性能表征一、前言纳米技术是在0.1~100nm尺寸空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性的科学技术。
纳米微粒是指尺寸介于1~100nm之间的金属或半导体的细小微粒。
纳米微粒所具有的特殊结构层次赋予了它许多特殊的性质和功能,如表面效应,小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。
这一系列新颖的物理化学特性使它在众多领域,特别是光、电、磁、催化等方面有着重大的应用价值。
纳米材料是纳米科技的一个分支,它是纳米科技的一个分支,它是纳米技术发展的基础。
科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制,以制备符合各种预期功能的纳米材料。
纳米材料的制备方法有很多,制备纳米材料中最基本的原则有二:一是将大块固体分裂成纳米微粒;二是由单个基本微粒聚集形成微粒,并控制微粒的生长,使其维持在纳米尺寸。
二、纳米材料制备方法简述(一)传统的物理方法1.粉碎法粉碎法制备纳米材料属于物理方法,主要包括低温粉碎法,超声粉碎法,爆炸法,机械球磨法等,这些方法操作简单成本低,但产品纯度不高,颗粒分布不均匀,形状难以控制。
2.凝聚法凝聚法制备纳米材料也是属于一种物理方法,主要包括真空蒸发凝聚和等离子体蒸发凝聚(二)传统的化学法1.气相沉积法该法是利用挥发性金属化合物蒸气的化学反应来合成所需物质的方法,它的优点主要在于:①金属化合物原料具有挥发性,容易提纯,而且生成粉料不需进行粉碎,因而生成物纯度高;②生成颗粒的分散性好;③控制反应条件可以得到颗粒直径分布范围较窄的超微细粉;④容易控制气氛;⑤特别适合制备具有某些特别用途的碳、氮、硼化合物超细微粉。
2.化学沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、直接沉淀法等,这些方法都是利用生成沉淀的液相反应来制取。
3.胶体化学法该法首先采用离子交换法、化学絮凝法、溶胶法制得透明的阳性金属氧化物的水溶胶,以阴离子表面活性剂进行处理,然后用有机溶剂冲洗制得有机溶胶,经脱水和减压蒸馏在低于所有表面活性剂热分解温度的条件下制得无定型球形纳米颗粒。
纳米材料的制备与表征纳米材料是指具有纳米尺度(即1-100纳米)的物质,在这一尺度下,材料的特性和性能会发生明显的变化。
纳米材料具有广泛的应用前景,如电子器件、催化剂、能量存储等领域。
本文将介绍纳米材料的制备方法和表征技术。
一、纳米材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常用的制备纳米材料的方法。
它利用溶剂在高温高压条件下的溶解和溶质的极化作用,使得溶质逐渐析出形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米材料尺寸均匀,形状可控,适用于金属、氧化物等材料的制备。
2. 水热法水热法是一种利用高温高压水介质来合成纳米材料的方法。
在水热条件下,溶质分子会与水分子相互作用,产生溶胶,然后通过溶胶中的聚集和转化,形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米材料具有较好的结晶性和分散性,适用于金属、氧化物等材料的制备。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过气体相反应合成纳米材料的方法。
在高温下,将气体中的原子或分子在表面上反应和聚集形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米材料纯度高,晶格结构完整,适用于金属、合金等材料的制备。
二、纳米材料的表征技术1. 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种常用的表征纳米材料形貌和表面形貌的技术。
它通过扫描样品表面,利用来自样品表面的次级电子、逆散射电子等信号来形成图像。
通过SEM可以观察纳米材料的形态、尺寸和分布情况。
2. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜可以观察样品的原子尺度结构和晶体缺陷等细微特征。
通过透射电子显微镜,可以获取纳米材料的晶格结构、晶体形貌和晶界等信息。
3. X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种常用的表征纳米材料晶体结构的技术。
通过照射样品,并测量样品对入射X射线的散射情况,可以得到样品的衍射图谱。
通过分析衍射图谱,可以确定纳米材料的晶格参数和晶体结构。
4. 红外光谱(IR)红外光谱可以表征纳米材料的化学成分和化学键的信息。
纳米材料在红外光的激发下,会吸收特定频率的红外光,从而产生红外吸收谱。
纳米颗粒的制备与表征随着科学技术的不断进步,纳米科学成为研究的热点领域之一。
纳米材料的制备与表征是纳米科学中至关重要的一环,因为制备好的纳米颗粒能够展现出许多独特的物理、化学和生物学性质,而通过合适的表征方法,我们可以深入了解这些特性。
一、纳米颗粒的制备纳米颗粒的制备方法众多,其中常见的有溶胶-凝胶法、溶剂热法、气相沉积法等。
例如,通过溶胶-凝胶法可以制备出具有规则形状的纳米颗粒。
此方法通过在溶液中加入适量的前驱体,形成溶胶,在一定条件下,再将溶胶凝胶化为固体颗粒。
而气相沉积法则是将金属源或化合物源蒸发后通过气流携带到沉积表面,从而制备出纳米颗粒。
二、纳米颗粒的表征1. 尺寸分析纳米颗粒的尺寸是其最主要的特征之一,因为纳米颗粒的各种性质都与其尺寸有关。
在尺寸分析中,动态光散射技术是常用的方法之一。
通过测量散射光子的角散射强度,可以获得颗粒的平均直径和分布情况。
而透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率的尺寸表征方法,可以观察到单个纳米颗粒的形态和尺寸。
2. 结构分析纳米颗粒的结构分析可以通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜来实现。
XRD可以确定纳米颗粒的晶体结构,并计算出晶胞参数和晶体质量。
同时,通过XRD还可以获得样品的晶体尺寸、相对晶体方向中心偏离度和晶胞的单元格参数。
透射电子显微镜可用于观察纳米颗粒的结晶形貌和晶格缺陷。
3. 化学成分分析纳米颗粒的化学成分对其性能和应用具有重要影响,因此进行化学成分分析显得尤为重要。
常见的分析方法包括能量色散X射线光谱(EDX)和拉曼光谱。
EDX可以通过分析样品辐射出的X射线来确定样品的化学成分。
而拉曼光谱则可以通过分析样品散射光的频率和强度,来获得关于样品结构和成分的信息。
总结纳米颗粒的制备与表征是纳米科学中不可或缺的一环,通过合适的制备方法,可以获得各种形态和性质独特的纳米颗粒。
而通过尺寸分析、结构分析和化学成分分析等方法,我们可以深入了解纳米颗粒的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的表征及其催化效果评价方式纳米材料的表征主要目的是确定纳米材料的一些物理化学特性如形貌、尺寸、粒径、等电点、化学组成、晶型结构、禁带宽度和吸光特性等。
纳米材料催化效果评价方式主要是在光照(紫外、可见光、红外光或者太阳光)条件下纳米材料对一些污染物质(甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝和Cr6+等)的降解或者对一些物质的转化(用于选择性的合成过程)。
评价指标为污染物质的去除效率、物质的转化效率以及反应的一级动力学常数k的大小。
1 、结构表征XRD,ED,FT-IR, Raman,DLS2 、成份分析AAS,ICP-AES,XPS,EDS3 、形貌表征TEM,SEM,AFM4 、性质表征-光、电、磁、热、力等UV-Vis,PL,Photocurrent1. TEMTEM为透射电子显微镜,分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结构,即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构。
TEM是一种对纳米材料形貌、粒径和尺寸进行表征的常规仪器,一般纳米材料的文献中都会用到。
The morphologies of the samples were studied by a Shimadzu SSX-550 field-emission scanning electron microscopy (SEM) system, and a JEOL JEM-2010 transmission electron microscopy (TEM)[1].一般情况下,TEM还会装配High-Resolution TEM(高分辨率透射电子显微镜)、EDX(能量弥散X射线谱)和SAED(选区电子衍射)。
High-Resolution TEM用于观察纳米材料的晶面参数,推断出纳米材料的晶型;EDX一般用于分析样品里面含有的元素,以及元素所占的比率;SAED用于实现晶体样品的形貌特征与晶体学性质的原位分析。
2. SEMSEM 表示扫描电子显微镜,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构和电子结构等等。
材料科学中新型纳米材料设计及其特性分析新型纳米材料在材料科学领域中的设计及其特性分析引言:随着现代科学技术的不断进步,材料科学领域中出现了一种新型材料——纳米材料。
纳米材料是一种在尺寸上处于1至100纳米的范围内的物质,具有特殊的物理和化学性质。
利用纳米材料的独特特性,科学家们开始探索着设计和应用这些新型材料。
本文将讨论材料科学中新型纳米材料的设计方法,并分析其特性。
第一部分:新型纳米材料的设计方法在材料科学中,新型纳米材料的设计是一项复杂而具有挑战性的任务。
为了成功设计纳米材料,科学家们通常使用以下几种方法:1. 自下而上的合成方法:这种方法是通过控制原子和分子的自组装来构建纳米结构。
科学家可以通过化学反应、溶剂热合成、溶液沉淀等方法来控制纳米材料的形状、尺寸和结构。
例如,通过在沉淀反应过程中加入特定的表面活性剂,可以控制纳米颗粒的形状和尺寸。
2. 模板法:利用纳米尺度的模板,可以在模板表面上沉积材料,形成具有特定结构和尺寸的纳米材料。
例如,利用纳米孔膜模板,可以制备出具有调控孔径和孔道形状的纳米材料。
3. 机械研磨法:通过机械研磨和研磨液对材料进行机械破碎和研磨,可以制备出纳米颗粒。
这是一种简单且经济有效的制备纳米材料的方法。
第二部分:新型纳米材料的特性分析一旦成功设计和合成了新型纳米材料,科学家们会对其进行特性分析。
下面将讨论几种常见的纳米材料特性分析方法:1. 结构表征:结构表征是对纳米材料内部和表面结构的研究。
通过使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术,科学家们可以确定纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶体形貌等。
2. 动力学特性:动力学特性研究纳米材料在外界作用下的运动和变化。
例如,通过用原子力显微镜(AFM)测量纳米材料的表面形貌,可以研究纳米材料的力学性质、摩擦特性等。
3. 热学特性:热学特性是研究纳米材料的热传导、比热容、相变等性质。
科学家们可以使用热导率测量仪、差示扫描量热仪(DSC)等仪器来研究纳米材料的热学性质。
纳米材料制备与表征纳米材料是指颗粒尺寸在1-100纳米之间的材料。
因为其具有特殊的物理、化学、生物学等性质,被广泛应用于电子、光电、磁性、催化、生物、医学等领域。
然而,纳米材料在制备和表征等方面也面临着困难和挑战。
一、纳米材料制备纳米材料的制备方法包括物理方法、化学方法、生物法等。
(一)物理制备法物理制备法包括机械法、气相法、溅射法等。
机械法是指通过高能机械碾磨或球磨等方式制备纳米粉末。
气相法是指通过高温高压下的凝聚,将气态原子或分子转变为固态纳米颗粒。
溅射法是指利用离子轰击靶材,使靶材表面原子向外溅射成为纳米颗粒。
(二)化学制备法化学制备法包括溶胶-凝胶法、合成法、电化学法等。
溶胶-凝胶法是指通过溶胶中molecular precursor的化学反应,最终形成纳米颗粒。
合成法是指利用离子交换、共沉淀反应、物理凝胶法等途径制备纳米材料。
电化学法是指利用电极上的电化学反应进行制备。
(三)生物法生物法是指利用生物学的基本原理对纳米材料进行制备,可以包括植物法、微生物法、生物结构法等。
二、纳米材料表征纳米材料表征方法包括结构表征、物理表征、化学表征等。
(一)结构表征结构表征是指对纳米材料的表面形貌,晶体结构,晶体缺陷,材料的结晶阶段,晶格参数的研究以及大小依赖性等相关性质的研究。
该表征方法包括X射线粉末衍射,透射电镜(TEM),高分辨透射电镜(HRTEM),扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM)等。
(二)物理表征物理表征主要是基于物理性质对纳米材料的特性进行表征。
比如,热传导性、磁学性、光学性、电学性等性质的研究。
物理表征的主要仪器包括热电仪、量子计算机、磁滞曲线测量仪、激光拉曼光谱等。
(三)化学表征化学表征是指用于研究纳米材料的化学成分和发生反应的性质。
化学表征通常包括结构表征和物理表征。
化学表征的主要仪器包括X射线光电能谱、表面扫描电子显微镜(SEM)及能量散射光谱(EDS)等。
总之,纳米材料的制备和表征是该领域的重要研究方向,其研究成果将有力推动材料科学和技术领域的发展。
纳米材料的表征特性1:表面与界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。
随着颗粒直径变小,比表面积将会显著增大,说明表面原子所占的百分数将会显著增加。
对直径大于0.1μm的颗粒的表面效应可忽略不计,当尺寸小于0.1μm时,其表面原子百分数急剧增长,甚至1g超微颗粒表面积的总和可高达l00m2,这时的表面效应将不容忽略。
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2×10-3μm)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,二十面体多粒晶等),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10nm后才观察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。
超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中金属颗粒会迅速氧化且燃烧。
如要防止自燃,可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率,使其缓慢氧化生成一层极薄且致密的氧化层,确保表面稳定化。
利用表面活性,金属超微颗粒有望成为新一代的高效催化剂、储气材料或低熔点材料。
2:小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理尺寸相当或比它们更小时,周期性的边界条件被破坏,声、光、电、磁、热力学特性等均会随着粒子尺寸的减小发生显著的变化。
这种因尺寸的减小而导致的变化称为小尺寸效应,也叫体积效应。
如纳米粒子的熔点可远低于块状固体,此特性为粉末冶金工业提供了新工艺;利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质,可以通过改变颗粒尺寸,控制吸收边的位移,构造具有一定频宽的微波吸收纳米材料,用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。
材料的硬度和强度随着晶粒尺寸的减小而增大,不少纳米陶瓷材料的硬度和强度比普通材料高4—5倍,如纳米TiO2的显微硬度为12.75kPa,而普通TiO2陶瓷的显微硬度低于1.96kPa。
在陶瓷基体中引入纳米分散相并进行复合,不仅可大幅度提高其断裂强度和断裂韧性,明显改善其耐高温性能,而且也能提高材料的硬度、弹性模量和抗热震、抗高温蠕变等性能。
3:量子尺寸效应纳米材料的量子尺寸效应是指当粒子尺寸达到与光波波长或其他相干波长等物理特征尺寸相当或更小时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,并使能隙变宽的现象。
当能级间距δ大于热能、磁能、静磁能、静电能光子能量或超导态的凝聚能时,必须考虑量子效应。
由此导致的纳米微粒在催化、电磁、光学、热学和超导等微观特性和宏观性质表现出与宏观块体材料显著不同的特点。
例如,纳米银与普通银的性质完全不同,普通银为良导体,而纳米银在粒径小于20nm时却是绝缘体。
同样,纳米材料的这一性质也可用于解释为什么SiO2从绝缘体变为导体。
4:宏观量子隧道效应电子具有粒子性又具有波动性,因此存在隧道效应。
近年来,人们发现一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应,称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础,或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限,当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如,在制造半导体集成电路时,当电路的尺寸接近电子波长时,电子就通过隧道效应而溢出器件,使器件无法正常工作,经典电路的极限尺寸大概在微米级。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
译文:Characterization of nanomaterials1: surface and interface effectThe surface area of the spherical particle is proportional to the square of the diameter, and its volume is proportional to the cube of the diameter, so the surface area (surface area / volume) is inversely proportional to the diameter. As the particle diameter becomes smaller, the specific surface area will be significantly increased, indicating that the percentage of the surface atoms will increase significantly. The surface effect of the particles with diameter greater than 0.1 u m will be significantly increased. It should be negligible. When the size is less than 0.1 M, the percentage of the surface atoms increases sharply, even the total surface area of 1G can be as high as l00m2. The surface effect will not be ignored. The surface of the ultramicro particle is very different from the surface of the bulk object. If the gold ultrafine particle is 2 x 10- with the high rate electron microscope, the surface effect of the ultrafine particles is very different. 3 mu m) video camera, real-time observation found that the particles have no fixed shape, with the change of time will automatically form a variety of shapes (such as cubic eight sides, ten sides, twenty planes and so on), it is different from the general solid, but also different from the liquid, is a quasi solid. Under the electron beam electron beam of electron microscope, surface atom It seems to be in the "boiling" state, when the size is greater than 10nm, the instability of the particle structure is not observed, when the microparticles have a stable structural state. The surface of the ultramicro particles is highly active, and the metal particles will oxidize and burn rapidly in the air. To prevent spontaneous combustion, surface coating or conscious control can be used. The oxidation rate makes it slow to oxidize to a thin and dense layer of oxidation to ensure the surface stabilization. By using surface activity, metal ultrafine particles are expected to become a new generation of high efficient catalysts, gas storage materials or low melting point materials. 2: small size effectWhen the size of the nanoparticles and the wavelength of the light wave, the De Broglie wavelength of the conductive electron and the coherent length or the transmission depth of the superconducting state are equivalent or smaller than that of them, the periodic boundary conditions are destroyed, and the sound, light, electricity, magnetic, thermodynamic properties and so on will vary significantly with the decrease of the particle size. The small size effect, which is called the small size effect, is called the small size effect, also called the volume effect. For example, the melting point of the nanoparticles is far lower than the bulk solid. This property provides a new process for the powder metallurgy industry. By changing the particle size, the displacement of the absorption edge can be controlled by the change of the particle size by the plasma resonance frequency shift. The hardness and strength of the materials are increased with the decrease of grain size, and the hardness and strength of many nanomaterials are 4 to 5 times higher than that of ordinary materials, such as the microhardness of nano TiO2 is 12.75kPa, and the microhardness of ordinary TiO2 ceramics is lower than that of 1.96kPa.. The introduction of nano dispersive phase and composite in ceramic matrix can not only greatly improve the fracture strength and fracture toughness, but also improve its high temperature resistance, but also improve the hardness, modulus of elasticity, thermal shock resistance and high temperature creep resistance.3: quantum size effectThe quantum size effect of nanomaterials is the phenomenon that the electron energy level near the metal Fermi level becomes discrete and widens the energy gap when the size of the particle is equal to the wavelength of the light wave or other coherent wavelengths, and the energy gap becomes wider. The quantum effect must be considered when the condensation energy of superconducting states is considered. The resulting nanoparticles show distinct characteristics different from macroscopic bulk materials in the microcosmic and macroscopic properties of catalysis, electromagnetic, optics, heat and superconductivity. For example, the properties of nano silver and ordinary silver are completely different, ordinary silver is a good conductor, and nano silver is less than 20 in particle size. Nm is an insulator. Similarly, the nature of nanomaterials can be used to explain why SiO2 is changed frominsulator to conductor.4: macroscopic quantum tunneling effectIn recent years, some macroscopic physical quantities, such as the magnetization of microparticles, the magnetic flux in the quantum coherent devices, are also found to show the tunneling effect, which is called the macroscopic quantum tunneling effect. The quantum tunneling effect and the macroscopic quantum tunneling effect will be the future microelectricity. Sub, the basis of optoelectronic devices, or it establishes the limits of the further miniaturization of existing microelectronic devices. When microelectronic devices are further miniaturized, the above quantum effects must be taken into consideration. For example, when the semiconductor integrated circuit is manufactured, when the size of the circuit is close to the electron wavelength, the electron will overflow the device through the tunneling effect. The ultimate size of the classical circuit is about a micron level. The current developed quantum resonant tunneling transistor is a new generation of devices made of quantum effects.。