納米材料與綠色化學1.ppt

1、1.納米時代和納米材料納米科學及納米技術(shù)對象將改變納米規(guī)模的物質(zhì)世界納米科學和納米技術(shù)21世紀幾乎所有人工物體的特性。由于材料性能的重大變化和制造模型方法的變化，工業(yè)革命、納米材料、納米技術(shù)等如何使世界更加美麗？1.什么是納米和納米材料？納米是長度單位，nm=10-9m氫原子的直徑：0.08nm非金屬原子的直徑一般為0.10.2nm金屬原子的直徑為0.30.4nm，納米粒子和納米材料：粒子大小為1病毒中的數(shù)十個nm，納米粒子大小小于紅細胞，相當于病毒大小。原子簇：在粒子大小小于1nm的幾個或幾十個相同原子的集合中成為簇或“簇”。目前最大的原子簇是C60，由20個六邊形、12個五邊形組成的足球結(jié)

2、構(gòu)的中空球形分子，直徑為0.7nm。原子分子簇納米粒子納米材料宏觀物體微觀宏，2。納米粒子特性楊紫尺寸效果：電子能級間隔e:費米能級n:粒子傳導性電子總數(shù)d:粒子直徑，納米粒子強烈偏好電氣中立，Ag粒子在溫度1K變化為絕緣體的量子尺寸效應(yīng)，臨界粒子大小為20納米電子能級能量間隙，表面效應(yīng)納米粒子是粒子大小小，比表面積大，表面原子份額牙齒高，表面活性牙齒高，一般規(guī)律10納米，表面原子份額20% 1納米，表面原子份額99%，宏觀楊紫的隧道效應(yīng)微觀粒子能穿透集合的大小壘的能力，隧道效應(yīng)是未來微電子器件的基礎(chǔ)，微電子器件考慮了進一步精細化的限度，納米粒子化學和物理特性熔點降低AU 1064 2N MA

3、U 327 Cu 327 20nm Cu 39 AG 900納米Ag100，表面積增加，表面增加示例：Cu表面面積(m2/g)表面能量(J/MOL) 100NM化學活性高，催化劑活性高，4 .納米材料應(yīng)用，提高陶瓷材料的韌性：陶瓷材料的高溫、耐磨、耐腐蝕性、抗氧化高溫材料的廣泛應(yīng)用：如氣缸內(nèi)襯、汽車點火器等。但是也有缺點?？伤苄圆睿g性差，難以加工。例如，納米SiC陶瓷破裂韌性比一般SiC高100倍。準備了納米復合陶瓷。德國將20%的納米SiC摻入微晶-SiC粉末中，絕熱韌性提高了25%。光學應(yīng)用節(jié)目：納米SiO2光纖，光傳播速度，無失真紅外吸收和紫外線吸收材料，隱身材料，日常生活和國際主要應(yīng)

4、用節(jié)目，納米Al2O3，TiO2，SiO2，F(xiàn)e2O3及其復合材料人體紅外線有強烈的吸收、保溫作用，可以減輕衣服重量，隱身材料偽裝自己的外表，紅外探測器發(fā)射紅外線，搜索紅外發(fā)射物體，人是紅外線的發(fā)射體，現(xiàn)代戰(zhàn)爭隱身材料占很重要的位置。1991年海灣戰(zhàn)爭期間，美國戰(zhàn)斗機的表面被納米材料(納米材料、Al2O3、TiO2、SiO2、Fe2O3納米硼化物、氮化硼、碳化硼及其復合材料都是隱身材料)復蓋，可以吸收寬頻樂隊的微波，從而避免雷達監(jiān)視，但伊拉克的軍事目標中沒有這種設(shè)施美國(WHO)還開發(fā)了納米磁性材料，以達到一定的效果，紫外線吸收：納米TiO2、Al2O3、SiO2、ZnO納米方對250nm以下

5、的波長有強吸收。185nm的短波紫外線對人體健康有害，影響熒光燈的使用壽命，將Al2O3粉末摻入稀土熒光粉中吸收有害紫外線?？梢杂猛瑯拥姆椒ㄔ诜罆袼突瘖y品上使用。添加高分子材料可以用作航道劑，防止聚合物材料老化。磁性物質(zhì)磁流體(磁性液體材料)在強大的磁性納米微粒外復蓋長鏈的表面活性劑層，在基底液中穩(wěn)定分布，形成膠體，具有強磁性和液體的流動性。例如，納米fe3o 4(10納米)分散在含有流產(chǎn)的水中，通過脫水分散在氣液中。磁流體目前主要用于旋轉(zhuǎn)軸防塵動態(tài)密封，如電腦硬盤軸的防塵密封。由北京市鋼鐵研究院開發(fā)的筆式磁流體產(chǎn)品。磁記錄資料21世紀的信息記錄資料，1cm2面積必須記錄1000多萬個信息粒

6、子(約10nm)，使用形態(tài)要求、針狀磁粒子，一般采用Fe2O3包Co或CrO2Fe和Ba鐵氧體。納米微晶軟磁材料Fe-Si-B非晶軟磁材料，添加Cu、Nb有助于鐵微晶的成核和提純，廣泛應(yīng)用于各種變壓器(脈沖、高頻)、傳感器、磁開關(guān)。在醫(yī)藥品中使用納米磁性物質(zhì)(Fe3O4)作為載體，將醫(yī)藥品裝入載體，注射到體內(nèi)，根據(jù)血液循環(huán)向病變部位轉(zhuǎn)移方向，達到丁香治療的目的，局部治療效果良好。催化劑方面的應(yīng)用光催化：自制氫，污水處理等。準備了納米光催化自凈化玻璃、抗菌軍服、病服、納米洗衣機、家具、洗滌劑、廚房用品、兒童玩具、強大的自凈化功能Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnO、ZNFE2O4

7、TT其他納米鑷子：美國哈佛大學不久前開發(fā)了納米鑷子，手臂寬度50納米，長度4米，可以抓住單分子(電壓8.5V可以完全關(guān)閉) (納米管胳膊皮帶兩電，手臂一臂負電)。日本開發(fā)的納米鑷子只能夾糖分子。納米鼻子：美國斯坦福大學納米碳控制制作的納米鼻子。室溫條件下，價格便宜，長度只有3米，可以檢測空氣中的NH3，NO2，在實驗室家庭中可以收到有毒氣體警報。納米潤滑油納米Cu添加到潤滑油中，潤滑油性能提高了10倍，具有自我修復效果。納米金剛石對潤滑油添加的磨損度減少了9.4050%，金剛石起到“微軸承”的作用，對表面有光澤和強化作用。納米復合材料：武器/有機或無機/聚合物納米復合材料武器納米材料：硬度、熔

8、點高，難以加工。表面大，復合容易，直徑生長。有機或高分子材料：彈性好，容易加工，耐沖擊，耐摩擦。將兩種茄子性質(zhì)完全不同的材料合成在一起，準備具有上述兩種茄子物質(zhì)優(yōu)勢的新材料，穩(wěn)定性好，我們實驗室研究的TiO2、ZnO、CaCO3采用原位聚合法、超臨界流體膨脹法準備武器/有機、武器/聚合物納米材料。5 .納米材料和納米科學技術(shù)研究的重要性納米科學技術(shù)促進人類認識的革命在宏觀和微觀領(lǐng)域之間誕生了另一個新領(lǐng)域，交叉和邊緣領(lǐng)域，人類將承擔重新學習和重新理解牙齒領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)、新理論的任務(wù)。它將大大豐富我們的認知世界，給人類帶來不亞于信息社會、生物技術(shù)的觀念變化。納米科學技術(shù)是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的保證20世

9、紀是大發(fā)展的時代，但對環(huán)境對破壞時代的科舉是對宏觀世界的理解和把握，對人類制造噸的鋼鐵、開山劈石、海洋的環(huán)繞，是這種巨大的舉辦能展示國家實力的創(chuàng)造財富的象征。這種粗制濫造的生產(chǎn)經(jīng)營活動給人類留下了無盡的災難、水土流失、山洪暴發(fā)、環(huán)境污染和氣候變暖。納米技術(shù)從原子分子制造材料和產(chǎn)品，原料消耗少，環(huán)境污染少，產(chǎn)品小型化，性能化和環(huán)境親和力變化。這將大大節(jié)約資源和能源，這將在新的層面成為可持續(xù)發(fā)展理論的現(xiàn)實。納米技術(shù)將引發(fā)新的工業(yè)革命課。納米技術(shù)是信息技術(shù)和生物技術(shù)深入發(fā)展的基礎(chǔ)，它本身是一個很大的新興產(chǎn)業(yè)。一些專家預測，美國IBM牙齒1991年開發(fā)的氙原子開關(guān)的開關(guān)速度為30.05ns (200億

10、分之一秒)。牙齒劃時代的發(fā)明預計整個美國國會圖書館可以藏書儲存在直徑0.3厘米的硅中。納米材料準備分子機器人(分子醫(yī)生)、牙齒分子機器人可以在人體血液循環(huán)中對人體各個部位進行健康檢查、診斷、特殊治療、血栓疏通、心臟血管中的脂肪沉淀物清除、病毒吞食、病毒殺害。有人預測，牙齒機器人將在25年內(nèi)市場投入。納米技術(shù)，可以美國人指出新納米材料的誕生。納米粉末是未來納米市場主流產(chǎn)品，2001年世界納米市場125億美元，今后將以每年15%的平均增長率增長。納米材料和納米技術(shù)產(chǎn)品，20世紀80年代。通過掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等微觀表征和操作技術(shù)，系統(tǒng)地研究納米微觀結(jié)構(gòu)、形態(tài)和特性，說明了納米粒子特性的成功。國家(美國、日本、德國、英國)在納米材料和技術(shù)研究方面投入了大量人力和物力。1999年1月，美國國家科學基金會(WHO)發(fā)表聲明：“當我們進入21世紀時，至少像抗生素、集成電路、合成聚合物一樣，對世界人民的健康、財富和重大影