纳米材料概论07.ppt

纳米材料概论,一、纳米和纳米科技二、纳米材料的概念和分类三、纳米材料的性质和应用,主要内容,http:/,一、纳米和纳米科技,早在中国古代，安徽出的墨，从烟道里扫出来后一遍遍地筛，研制出来的墨非常细非常均匀、饱满，写字非常好，这实际就是纳米颗粒。,http:/,什么是纳米？,纳米（nanometer）是长度计量单位，一米的十亿分之一（10-9米），万分之一头发粗细（人的头发直径约为80-100微米）。形象地讲，一纳米的物体放到兵乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。,一纳米有多小？,纳米科技,最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是美国著名物理学家、诺贝尔奖金获得者理查德费曼（Richard P Feynman）,纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1982年，宾尼希（C.Binig）和罗雷尔（H.Rohrer）等人发明了费曼所期望的纳米科技研究的重要仪器扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscopy，STM）。STM不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界，同时也为操纵原子、分子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。,扫描隧道显微镜,纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。,http:/,纳米科技的定义是：在纳米尺度（1-100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。,纳米科技,二、纳米材料的概念和分类,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。,纳米材料,零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等,一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管、纳米带等,二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜等,纳米颗粒、纳米棒、纳米膜,纳米材料,科学研究发现，当材料的颗粒缩小到有几纳米到几十纳米时，材料的性质发生了意想不到的变化。,三、纳米材料的性质和应用,特殊的光学性质,http:/,特殊的热学性质,特殊的力学性质,特殊的磁性性质,特殊的电学性质,纳米碳管晶体管，只需一个电子就可实现开关状态。纳米碳管单电子晶体管只有1纳米宽、20纳米长，整体不足人的头发丝直径的500分之一。,http:/,医疗上的应用 血液中红血球的大小为200300nm，而纳米粒子只有几个纳米大小，实际上比红血球小得多，因此它可以在血液中自由活动。如果把各种有治疗作用的纳米粒子注入到人体各个部位，便可以检查病变和进行治疗，其作用要比传统的打针、吃药的效果好。使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。,纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。,纳米科技的发展和应用必将促进人类文明的进步！,http:/,