納米材料及納米技術(shù)的應(yīng)用演示文稿

納米材料及納米技術(shù)的應(yīng)用演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)（優(yōu)選）納米材料及納米技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)前第2頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)的發(fā)展史1965年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者費(fèi)曼（R.P.Feynman)首次提出“納米材料”的概念。1982年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，便誕生了一門以納米長(zhǎng)度為研究的分子世界，它的最終目標(biāo)是直接以原子或分子來(lái)構(gòu)造具有特殊功能的產(chǎn)品。因此，納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子創(chuàng)造物質(zhì)的技術(shù)。納米科學(xué)技術(shù)正式“開宗立派”是在1990年。當(dāng)前第3頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米材料的簡(jiǎn)介在納米材料發(fā)展初期，納米材料是指納米顆粒和由它們構(gòu)成的納米薄膜和固體?，F(xiàn)在廣義的納米材料是指在三維空間中到少有一堆處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。通俗的說(shuō)，納米材料是指由納米的單元構(gòu)成的任何類型的材料。如金屬、陶瓷、聚合物、半導(dǎo)體、玻璃和復(fù)合材料等。通過(guò)控制這些納米級(jí)結(jié)構(gòu)單元的大小，控制內(nèi)部和表面的化學(xué)性質(zhì)，控制它們的組合，就能以前所未有的方法認(rèn)為設(shè)計(jì)材料的特性和功能。當(dāng)前第4頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)如果按維度，納米材料的基本單元可以分為三類：a.零維，指在空間三維尺寸均在納米尺度。如納米尺度顆粒、原子團(tuán)族等；b.一維，指在空間有兩維處于納米尺度。如納米絲、納米棒、納米管等；c.二維，指在三維空間中有一維在納米尺度。如超薄膜、多薄膜、超晶格等。納米材料大部分都是人工制備的，屬于人工材料，但是自然界早就存在納米微粒和納米固體。例如，天體的隕石碎片，人體和獸類的牙齒都是由納米微粒構(gòu)成的。當(dāng)前第5頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米材料的基本性質(zhì)體積效應(yīng)。是指納米微粒尺寸減少，體積縮小，粒子內(nèi)的原子數(shù)減少而造成的效應(yīng)。它能使磁性、內(nèi)壓、光吸引、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等比普通粒子變大。表面與界面效應(yīng)。納米微粒表面原子與總原子數(shù)之比，隨納米微粒尺寸的減少而大幅增加，粒子的表面能及表面張力也隨之增加，從而引起納米材料性質(zhì)的變化。例如，一些氧化物、氮化物和碳化物的納米微粒對(duì)紅外線有良好的吸收和發(fā)射作用，對(duì)紫外線有良好的屏蔽作用。當(dāng)前第6頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)（3）量子尺寸效應(yīng)（這一效應(yīng)可使納米粒子具有高的光學(xué)非線性、特異催化性和光催化性質(zhì)等）（4）宏觀量子隧道效應(yīng)（5）介電限域效應(yīng)當(dāng)前第7頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米材料的特殊性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)：納米材料具有比普通晶體較強(qiáng)的吸收光和發(fā)散光的能力，其粒徑越小，吸光和發(fā)光的能力就越強(qiáng)，材料的色差就越大。催化性質(zhì)：納米材料有很大的活性中心數(shù)目，其分散性好，不會(huì)形成反應(yīng)體系的局部過(guò)熱而導(dǎo)致催化劑失去活性。光催化性質(zhì)：納米材料吸收光能后原有的束縛電子向納米顆粒的表面擴(kuò)散，納米顆粒愈小激發(fā)態(tài)電子、空穴擴(kuò)散所需的時(shí)間久越短。當(dāng)前第8頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)光學(xué)化學(xué)性質(zhì)：在光作用下的電化學(xué)工程，是分子、離子及固體收光使電子處于可激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生的電荷傳遞過(guò)程。化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)：由于顆粒粒徑小，表面原子百分?jǐn)?shù)多，吸附能力強(qiáng)，表面反應(yīng)活性高，易被氧化，有些金屬納米材料甚至還會(huì)發(fā)光燃燒。力學(xué)性質(zhì)：納米材料的強(qiáng)度、硬度、韌性均有大幅度提高。熱學(xué)性質(zhì)：納米鉛材料比普通鉛的比熱增加20~50%，納米銅材料的熱膨脹系數(shù)比普通銅材成倍增大。導(dǎo)電性質(zhì)：某些納米合金材料的電阻率下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)，此外，納米材料還具有永久磁化、抗燒結(jié)、超導(dǎo)等諸多特性。當(dāng)前第9頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來(lái)克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。當(dāng)前第10頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料，也就是說(shuō)晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。納米燈具陶瓷納米陶瓷當(dāng)前第11頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)當(dāng)前第12頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用納米電子學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，其主要思想是基于納米粒子的量子效應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)并制備納米量子器件，它包括納米有序（無(wú)序）陣列體系、納米微粒與微孔固體組裝體系、納米超結(jié)構(gòu)組裝體系。納米電子學(xué)的最終目標(biāo)是將集成電路進(jìn)一步減小，研制出由單原子或單分子構(gòu)成的在室溫能使用的各種器件。當(dāng)前第13頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米單電子晶體管當(dāng)前第14頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)可調(diào)諧納米發(fā)光二極管當(dāng)前第15頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)超微磁場(chǎng)探測(cè)器當(dāng)前第16頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)電光信息電子器當(dāng)前第17頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米激光器在經(jīng)過(guò)多個(gè)科學(xué)家研究的發(fā)現(xiàn)，無(wú)能量閾納米激光器的運(yùn)行還可以得出速度極快的激光器。由于只需要極少的能量就可以發(fā)射激光，這類裝置可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)開關(guān)。已經(jīng)有一些激光器能夠以快于每秒鐘200億次的速度開關(guān)，適合用于光纖通信。由于納米技術(shù)的迅速發(fā)展，這種無(wú)能量閾納米激光器的實(shí)現(xiàn)將指日可待。當(dāng)前第18頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用納米粒子作為光催化劑，有著許多優(yōu)點(diǎn)。首先是粒徑小，比表面積大,光催化效率高。另外，納米粒子生成的電子、空穴在到達(dá)表面之前，大部分不會(huì)重新結(jié)合。因此，電子、空穴能夠到達(dá)表面的數(shù)量多，則化學(xué)反應(yīng)活性高。其次，納米粒子分散在介質(zhì)中往往具有透明性，容易運(yùn)用光學(xué)手段和方法來(lái)觀察界面間的電荷轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、半導(dǎo)體能級(jí)結(jié)構(gòu)與表面態(tài)密度的影響。當(dāng)前第19頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米二氧化鈦-三氧化二鐵作光催化劑當(dāng)前第20頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用隨著納米技術(shù)的發(fā)展，在醫(yī)學(xué)上該技術(shù)也開始嶄露頭角。研究人員發(fā)現(xiàn)，生物體內(nèi)的RNA蛋白質(zhì)復(fù)合體，其線度在15~20nm之間，并且生物體內(nèi)的多種病毒，也是納米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小，因而可以在血管中自由流動(dòng)。如果將超微粒子注入到血液中，輸送到人體的各個(gè)部位，作為監(jiān)測(cè)和診斷疾病的手段。當(dāng)前第21頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米顆粒作為載體的病毒誘導(dǎo)物當(dāng)前第22頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米分子機(jī)器人研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，在血液中循環(huán)，對(duì)身體各部位進(jìn)行檢測(cè)、診斷，并實(shí)施特殊治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物，甚至可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。這樣，在不久的將來(lái)，被視為當(dāng)今疑難病癥的愛滋病、高血壓、癌癥等都將迎刃而解，從而將使醫(yī)學(xué)研究發(fā)生一次革命。當(dāng)前第23頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在紡織服裝中的應(yīng)用抗靜電功能

應(yīng)用領(lǐng)域抗菌，防臭功能

紅外線功能

防電磁輻射

防紫外線

拒水拒油

阻燃功能

當(dāng)前第24頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)1.紅外功能人體釋放的紅外線大致在4～16um的中紅外頻段，某些納米微粒TiO2、SiO2、Al2O3和Fe2O3的復(fù)合粉體與高分子纖維結(jié)合，對(duì)中紅外波段有很強(qiáng)的吸收性能，對(duì)些波段的紅外探測(cè)器有很好的屏蔽作用。

當(dāng)前第25頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)遠(yuǎn)紅外保暖內(nèi)衣它是遠(yuǎn)紅外光療、納米抗菌和功能面料制成的保健內(nèi)衣等保健紡織產(chǎn)品，能夠釋放負(fù)氧離子，還具有高效的遠(yuǎn)紅外發(fā)射能力和抗菌消臭效果。能提高人體機(jī)能的自愈及恢復(fù)能力。當(dāng)前第26頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)2.防紫外線太陽(yáng)能對(duì)人體有傷害的紫外線主要在300—400nm波段，納米TiO2、ZnO、Fe2O3和納米云母等都有在這個(gè)波段吸收紫外線的特征，將少量納米微粒添加到化學(xué)纖維中，就會(huì)產(chǎn)生紫外線吸收現(xiàn)象，從而可以有效保護(hù)人體免受紫外線的損傷。當(dāng)前第27頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)防紫外線傘本產(chǎn)品傘面經(jīng)防紫外線工藝技術(shù)處理，具備防紫外線性能。一甩干拒水傘面（不沾水）是在普通傘面上采用納米技術(shù)加工而成，具有強(qiáng)力拒水功能。

當(dāng)前第28頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)3.抗靜電在化纖制品中加入少量納米微粒，如將納米TiO2、ZnO、Fe2O3和Cr2O3等具有半導(dǎo)體性質(zhì)的粉體摻入到樹脂中，或?qū)⑵浼尤氲秸韯┲袑?duì)纖維或織物進(jìn)行后整理，就會(huì)產(chǎn)生良好的靜電屏蔽性能，大大降低靜電效應(yīng)。當(dāng)前第29頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)4.納米抗菌、防臭功能某些金屬粒子(如納米銀粒子、納米銅粒子)和納米TiO2、ZnO等具有一定的殺菌性能，其與化纖復(fù)合紡絲，制造出抗菌的功能纖維，比一般的抗菌織物具有更強(qiáng)的抗菌效果和更多的耐洗次數(shù)。當(dāng)前第30頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米抗菌環(huán)保技術(shù)一件襯衫能抗輻射、抗紫外線、抗多種真菌感染，這是不是太神奇了？這幾天，在寧波的各大唐獅專賣店，一款休閑女格子襯衫以其特有的環(huán)保功能吸引了眾多消費(fèi)者的眼球。這種特殊功能的“環(huán)保服裝”是由納米技術(shù)應(yīng)用于紡織業(yè)創(chuàng)造的“神奇纖維”制成的。當(dāng)前第31頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)波司登保暖內(nèi)衣江蘇康博集團(tuán)推出“波司登”納米技術(shù)抗菌保健、超強(qiáng)透氣導(dǎo)濕、超保暖三功能的內(nèi)衣。其保暖內(nèi)衣層內(nèi)添加了從天然奇冰石中提取的納米級(jí)超細(xì)粉末，能有效地殺菌抑菌，消除異味。當(dāng)前第32頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)5.拒水拒油在材料表面進(jìn)行特殊加工在其宏觀界面建立一個(gè)二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)，使材料不僅具有防水、防油和防墨水等功能，而且用這種材料制成的衣物洗滌時(shí)可以僅用清水沖洗而不需使用傳統(tǒng)的洗滌劑。當(dāng)前第33頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)荷葉效應(yīng)—疏水自潔服裝根據(jù)荷葉自清潔能力，利用納米界面材料的疏水、疏油的特性，通過(guò)對(duì)紡織品的每根細(xì)小的纖維進(jìn)行人工修飾，在織物表面形成一個(gè)微細(xì)的絨毛結(jié)構(gòu)，它可吸收空氣分子并在表面形成一層氣墊，防止織物受油和水的沾染。來(lái)源：《納米科技產(chǎn)品及應(yīng)用-納米產(chǎn)業(yè)揭秘》任紅軒黃進(jìn)等著當(dāng)前第34頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)6.防電磁輻射電子產(chǎn)品的普及使得電磁輻射對(duì)人體健康造成了巨大威脅，一些納米微粒如納米氧化鐵，納米氧化鎳等能強(qiáng)烈吸收電磁輻射從而對(duì)人體起到防護(hù)作用。當(dāng)前第35頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)防輻射孕婦裝銀離子孕婦裝運(yùn)用納米單質(zhì)銀與纖維聚合成一體，并使織物表面形成牢固的耐氧化膜層結(jié)構(gòu)，將純銀和環(huán)保纖維進(jìn)行有機(jī)整合，具有隔離電磁輻射功能，具有抗菌除臭、抗靜電、調(diào)控體溫，吸濕速干、透氣性好，輕薄柔軟，耐反復(fù)水洗，洗后不扎身，可貼身穿著，使用壽命長(zhǎng)當(dāng)前第36頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)纖維阻燃多數(shù)通過(guò)用添加型阻燃劑或反應(yīng)型阻燃劑對(duì)原材料進(jìn)行前處理，或者是對(duì)織物進(jìn)行后整理等途徑實(shí)現(xiàn)。7.阻燃功能當(dāng)前第37頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)防火防水勞保服裝備自主研發(fā)防火的“納米竹碳纖維布料多功能服”。據(jù)介紹，這種服裝的主要材料———納米竹碳纖維由竹碳研磨成納米級(jí)粉末后，經(jīng)特殊工藝合成。用該材料制成的衣服外觀和手感與普通衣服無(wú)異，主要用于制作勞保服和戶外運(yùn)動(dòng)裝備。當(dāng)前第38頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)成就未來(lái)高科技軍服這種納米面料軍服具有子彈穿不透、遠(yuǎn)紅外瞄不準(zhǔn)、防化學(xué)武器能力，另外還安裝了微型計(jì)算機(jī)和高靈敏傳感器、凈化水裝置。當(dāng)前第39頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期二\12點(diǎn)納米技術(shù)在其它方面的應(yīng)用納米分子構(gòu)成的纖維結(jié)構(gòu)納米微型電子存儲(chǔ)器當(dāng)前第40頁(yè)\共有43