納米科技與納米材料新進(jìn)展課件

納米科技與納米材料新進(jìn)展

1中國著名科學(xué)家錢學(xué)森：納米科技是二十一世紀(jì)科技發(fā)展的重點(diǎn)，會是一次技術(shù)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(shù)：在納米尺度內(nèi)操縱原子、分子，對材料進(jìn)行加工、組裝制造出特定功能產(chǎn)品的技術(shù)。從下到上的加法方式。納米材料：利用納米技術(shù)制備的納米粒子和納米相材料。居于產(chǎn)業(yè)價(jià)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(jiǎng)，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(xué)搬動了原子團(tuán)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(biāo)志納米科學(xué)技術(shù)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(jiǎng)金。1993年，中國科學(xué)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(jì)算機(jī)。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(gè)電子的“稱”。7納米生物學(xué)：納米機(jī)器人。研究納米生物學(xué)原理、生命信息、機(jī)器人。納米電子學(xué)：控制單個(gè)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(jié)構(gòu)與特性

結(jié)構(gòu)：殼層結(jié)構(gòu)；心部為結(jié)晶體；表面層很大，非晶，接近氣態(tài)。量子尺寸效應(yīng)（庫博效應(yīng)）：電子能級由連續(xù)態(tài)分裂為分立能級。能級間距大時(shí)影響磁、光、電、熱、超導(dǎo)特性等；波動性影響光催化等。宏觀量子隧道效應(yīng)：磁化強(qiáng)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(shí)間等。表面效應(yīng)（莊子效應(yīng)）：表面原子多，表面積大。影響化學(xué)反應(yīng)性、催化、吸附、熔點(diǎn)等。體積效應(yīng)：周期性邊界破壞。影響光吸收、催化、磁、熱、熔點(diǎn)等。界面效應(yīng)：納米固體有巨大的界面。影響機(jī)械性能如韌性，燒結(jié)等。11納米材料的應(yīng)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(jī)合成、無機(jī)催化。納米傳感器：溫度、光、濕、化學(xué)成份。機(jī)械工程：耐高溫、高強(qiáng)度、高耐磨、高韌性。13納米粒子的物理化學(xué)性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)：吸光能力強(qiáng)，窄的吸收，紅外、紫外、微波。熱學(xué)性質(zhì)：熔點(diǎn)下降，蒸氣壓上升，燒結(jié)溫度下降，比熱異常。磁學(xué)性質(zhì)：矯頑力上升，磁化率、超順磁性。電學(xué)性質(zhì)：超導(dǎo)Tc下降，原子擴(kuò)散率提高，電導(dǎo)下降，通道電阻效應(yīng)。14冶金工業(yè)：粉末冶金、冷凍機(jī)等。生物與醫(yī)學(xué)：診斷、定向醫(yī)療、細(xì)胞分離、控制生化反應(yīng)。光學(xué)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(dǎo)、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(xué)氣相沉積法、有機(jī)金屬氣相沉積法等。電化學(xué)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(tuán)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(jié)法、熱壓法等。復(fù)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(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)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(guān)（科學(xué)發(fā)現(xiàn)、小試、中試、工程放大、應(yīng)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(zhuǎn)化接口不暢，科研投