第二章 纳米材料及其基本性质ppt课件.ppt
《第二章 纳米材料及其基本性质ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章 纳米材料及其基本性质ppt课件.ppt(69页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,第二章 纳米材料及其基本性质,1,2,一、纳米材料学关于纳米材料的性质、合成、结构及其变化规律和应用的一门学科。纳米粉体材料及其衍生材料的工艺技术路线结构与性能的关系基础应用等,第一节 纳米材料,2,3,二、纳米材料三维空间中至少有一维尺寸小于100 nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。分类方法: 维度(数)、材料的性质、结构、性能等,3,4,2.1 维数,0维: 指在空间3维尺度均在纳米尺度1维:指在空间有2维处于纳米尺度2维:指在空间中有1维在纳米尺度3维:纳米固体,由纳米微粒组成的体相材料,4,5,2.1 维数,0维: 指在空间3维尺度均在纳米尺度,5,1985年
2、,科尔、科罗脱和斯麦利发现了C60团簇,也叫巴基球,C60直径大约是1纳米。,6,1维:指在空间有两维处于纳米尺度 纳米管 纳米线 纳米棒,6,7,2维:指在空间中有1维在纳米尺度,7,纳米膜纳米膜分为颗粒膜与致密膜颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;平面显示器材料;超导材料等。,8,3维:纳米块体材料由纳米微粒组成的体相材料由大量纳米微粒在保持表(界)面清洁条件下组成的三维系统,其界面原子所占比例很高单相微粒组成的纳米相材料;两种或以上的相微粒组成的纳米复合材料,8,9,1D,量子线
3、,0D,量子点,9,10,按材料的性质、结构、性能、来源可有不同的分类方法,化学组成:纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、 纳米高分子和纳米复合材料。按材料物性:纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光 学材料、纳米铁电体、纳米超导材料按应用:纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医用 材料、纳米敏感材料、纳米储能材料等。,10,11,三、 纳米粉体,超微粉体,微米粉体(1100 m )亚微米粉体( 0.11m )纳米粉体(1100nm) ( 0.0010.1m ),11,纳米微粒是指尺度处于1100nm之间的粒子的集合体,是处于该几何尺寸的各种粒子集合体的总称。,12,特性:1) 粒度细2
4、) 比表面积大3) 分布均匀4) 表面活性高,应用广:高档涂料新型陶瓷微电子及信息材料添加剂,12,13,纳米粉体示例:,纳米金属粉体(Cu),纳米氧化物(金属、非金属、两性),13,14,纳米金属硫化物,纳米碳(硅)化物,14,15,【例】纳米透明隔热涂料,纳米氧化铟锡、氧化锡锑、掺铝氧化锌,16,在可见光区均有较高的透过率(80%90%),ITO用量提高,可见光透过率略有下降。在波长大于800 nm的近红外区透过率开始下降,波长在1 500 nm以上的红外光透过率几乎为零,17,四、纳米材料的研究内容系统地研究纳米材料的微结构,通过和常规材料对比,找出纳米材料特殊的规律,建立描述和表征纳米
5、材料的新概念和新理论。发展新型纳米材料。目前,纳米材料应用的关键技术问题是在大规模制备的质量控制中, 如何做到均匀化、分散化、稳定化。根据性质设计各种特殊功能纳米材料。,17,18,表面效应小尺寸效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应,第二节 纳米材料的基本性质,物理性能,化学性能,表面活性及敏感性催化性能,18,19,一、表面效应,纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而显著增加,粒子的表面能及表面张力随着增加,物理、化学性质发生变化。,19,20,粒度减小引起的表面效应(纳米粒子)粒度减小比表面积增大粒度减小表面原子所占比例增大表面原子比物质内部原子具有更高的 比表面能 表面原子比
6、物质内部原子具有更高活性和化学反应性,21,比表面:把物质分散成细小微粒的程度称为分散度常用比表面来表示多相分散体系的分散程度,单位质量的物质所具有的表面积单位体积的物质所具有的表面积,21,22,【例】把边长为1 cm的立方体1 cm3逐渐分割成小立方体时,比表面增长情况列于下表:,22,23,23,表面原子所占比例增大,表面能增大,在T和P组成恒定时,可逆地使表面积增加dA所需的功叫表面功,24,应用,表面粒子活性高纳米粉体活性高*纳米微粒催化剂 纳米Ni作有机物氢化催化剂,比普通Ni催化剂效率高十倍*自洁玻璃:玻璃+纳米TiO2涂层 -催化碳氢化合物的进一步氧化*汽车尾气净化剂 -纳米F
7、e、Ni与r-Fe2O3混合烧结后可代替贵金属,24,25,随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。 (1) 特殊的光学性质 (2) 特殊的热学性质 (3) 特殊的磁学性质 (4) 特殊的力学性质,25,二、 小尺寸效应,26,小尺寸效应产生原因:当纳米颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导 态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时晶体周期性的边界条件被破坏,非晶态纳米颗粒表面层 附近原子密度减小这将导致声、光、电磁、热力学等特性均会出现新的 尺寸效应,26,一质量m=0.05的子弹,以速率v300m/s运动着
8、,其德布罗意波长为多少?,27,纳米颗粒大的比表面导致了平均配位数下降,不饱和键和悬键增多,使得界面极化,吸收频带展宽。在红外光场作用下,纳米颗粒对红外吸收的频率存在一个较宽的分布,导致纳米颗粒的红外吸收带的宽化。,1、 宽频带强吸收,2.1 光学性质,27,28,纳米吸波复合材料高效光热、光电转换材料,28,29,蓝移:吸收带向短波方向移动纳米颗粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象的原因:量子尺寸效应;表面效应,2、蓝移和红移现象,29,B,C,D,30,3、纳米粒子发光,蝴蝶翅膀的色彩,30,产生原因: 半导体具有窄的直接跃迁的带隙,因此在光激发下电子容易跃迁引起发光,31,31,32,优点1.
9、 增加活性成分吸收率、使产品更好吸收、效果发挥更快2. 使活性成分更精确的到达皮肤 深层发挥作用3. 大大降低刺激性及过敏发生机 会4. 较少的剂量就可以达到更高效 率效果,小体积效应引发的商机护肤品,32,33,1、纳米颗粒的熔点 物质熔点下降,金纳米微粒的粒径与熔点的关系,2.2 热学性能,33,34,物质熔点下降的程度:,T:块状物质熔点(T0)与纳米颗粒熔点(T)之差;SL :为固液界面张力;:密度;H为熔化热;r为颗粒粒径。纳米颗粒熔点下降的原因:熔化时所需增加的内能小得多,这使得纳米颗粒熔点急剧下降。,35,2、纳米颗粒的蒸汽压 上升,式中:P、P0 :分别为纳米颗粒和块状物质的蒸
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二章 纳米材料及其基本性质ppt课件 第二 纳米 材料 及其 基本 性质 ppt 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1827010.html