這是一個(gè)關(guān)于納米材料的應(yīng)用ppt課件，主要介紹材料的基本發(fā)展史、納米材料特性、納米材料應(yīng)用、納米材料制備。材料發(fā)展與納米材料 2010. 01. 27 主要內(nèi)容 1、材料的基本發(fā)展史 2、納米材料 2.1 納米材料特性 2.2 納米材料應(yīng)用 2.3 納米材料制備 材料是人類文明進(jìn)步的里程碑 ● 早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時(shí)代來(lái)劃分，材料代表著當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)能力和生活水平。 ● 人類物質(zhì)文明發(fā)展史是利用和挖掘材料資源的歷史。 使用石器做工具。 使用石片、龜甲、竹板作信息紀(jì)錄。 公元前5000年，制陶中發(fā)現(xiàn)銅和錫的還原，創(chuàng)造了煉銅術(shù)。6000年前用稻草和泥作墻體是具有制備意義的復(fù)合材料。越王劍的金屬包層結(jié)構(gòu)具有復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征，歡迎點(diǎn)擊下載納米材料的應(yīng)用ppt課件哦。

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材料發(fā)展與納米材料 2010. 01. 27 主要內(nèi)容 1、材料的基本發(fā)展史 2、納米材料 2.1 納米材料特性 2.2 納米材料應(yīng)用 2.3 納米材料制備 材料是人類文明進(jìn)步的里程碑 ● 早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時(shí)代來(lái)劃分，材料代表著當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)能力和生活水平。 ● 人類物質(zhì)文明發(fā)展史是利用和挖掘材料資源的歷史。 使用石器做工具。 使用石片、龜甲、竹板作信息紀(jì)錄。 公元前5000年，制陶中發(fā)現(xiàn)銅和錫的還原，創(chuàng)造了煉銅術(shù)。 6000年前用稻草和泥作墻體是具有制備意義的復(fù)合材料。 越王劍的金屬包層結(jié)構(gòu)具有復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征。 ● 人類通過(guò)使用新的材料去改進(jìn)生產(chǎn)工具、生活用具以及 武器，并伴隨著科技革命的不斷發(fā)展。 1. 材料的基本發(fā)展史 無(wú)機(jī)非金屬材料：主要包括晶體、陶瓷、水泥、玻璃、耐 火材料等，資源豐富，性能價(jià)格比高。20世紀(jì)中后期，通過(guò)合成原料和新的制備技術(shù)，出現(xiàn)了一系列特殊功能的先進(jìn)陶瓷。 ●陶瓷按性能和用途：傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷。 特種陶瓷也稱 精細(xì)陶瓷 高技術(shù)陶瓷 先進(jìn)陶瓷 ● 特種陶瓷是以人工合成化合物為原料制備，用于技術(shù)和 工程領(lǐng)域，如電子信息、能源、機(jī)械、化工、動(dòng)力、生 物、航天航空和其它高新技術(shù)領(lǐng)域。 無(wú)機(jī)非金屬材料的基本屬性 ●化學(xué)健主要是離子鍵、共價(jià)健以及它們的混合鍵； ●硬而脆、韌性低、抗壓不抗拉、對(duì)缺陷敏感； ●熔點(diǎn)高，具有優(yōu)良的耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性； ●一般自由電子數(shù)目少、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性較小； ●耐化學(xué)腐蝕性好； ●耐磨損。 金屬之最地殼中含量最多的金屬元素—— 人體中含量最高的金屬元素── 目前世界年產(chǎn)量最高的金屬── 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬── 硬度最高的金屬── 熔點(diǎn)最高的金屬── 熔點(diǎn)最低的金屬── 高分子材料的基本屬性 ● 結(jié)合健主要為共價(jià)健，部分范德華鍵； ● 分子量大，無(wú)明顯的熔點(diǎn)，有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、粘流溫度； ● 力學(xué)狀態(tài)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)； ● 強(qiáng)度較高； ● 質(zhì)量輕； ● 良好的絕緣性； ● 優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性。 從材料的尺寸大�。� 米（農(nóng)業(yè)社會(huì)）－毫米（工業(yè)文明）－微米（微電子時(shí)代）－納米（納米時(shí)代） 宇觀－宏觀－介觀－微觀 尺度也是一個(gè)時(shí)代前進(jìn)的標(biāo)志。 2. 納米材料 納米單位的概念 長(zhǎng)度國(guó)際單位: 米(m) （1） 最長(zhǎng)單位: 光年（Light year: LY） 1LY＝3108365246060=9.461015 m 光年用來(lái)描述宇宙中星體的運(yùn)動(dòng)，銀河系的半徑為８106 LY （2） 公里（km) : 1km＝103 m，用來(lái)描述地球上物體的運(yùn)動(dòng): 深圳到倫敦的距離為105 km，飛機(jī)需飛行13小時(shí). （3）毫米(mm): 1mm＝10-3 m，早期機(jī)器的精度;塵埃的大小. （4）微米(m): 1m ＝10-6 m，微電子器件(如電腦芯片)的精度;人類紅血細(xì)胞直徑(6～9 m）. （5）納米（nm）:1nm＝10-3 m＝10-9 m，細(xì)菌線度，納米器件。 （6）埃（Å) : 1 Å ＝10-1 nm，用來(lái)描述原子半徑，X光波長(zhǎng)。 2.1 納米材料的特性 粒子的超微化呈現(xiàn)出許多優(yōu)異性能，具體表現(xiàn)在量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、庫(kù)侖堵塞效應(yīng)與量子隧穿和介電限域效應(yīng)。 納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。    納米材料的特性的表現(xiàn) A . 特殊的光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)黃金被細(xì)分到小于光波波長(zhǎng)的尺寸時(shí)，便失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實(shí)上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。 金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通�？傻陀趌％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋㈦娔�。還可能應(yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。1991年春的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)F－117A型隱身戰(zhàn)斗機(jī)外表所包覆的材料中就包含有多種納米超微顆粒，它們對(duì)不同波段的電磁波有強(qiáng)烈的吸收能力，以欺騙雷達(dá)，達(dá)到隱形目的，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)伊拉克重要軍事目標(biāo)的打擊。 B . 特殊的熱學(xué)性質(zhì)固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。例如，金的常規(guī)熔點(diǎn)為1064℃，當(dāng)顆粒尺寸減小到10納米時(shí)，則降低27℃，2納米尺寸時(shí)的熔點(diǎn)僅為327℃左右；銀的常規(guī)熔點(diǎn)為670℃，而超微銀顆粒的熔點(diǎn)可低于100℃。因此，超細(xì)銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以進(jìn)行低溫?zé)�結(jié)，此時(shí)元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。 金屬納米顆粒表面上的原子十分活潑�？捎眉{米顆粒的粉體作為火箭的固體燃料、催化劑。例如， 在火箭發(fā)射的固體燃料推進(jìn)劑中添加l％重量比的超微鋁或鎳顆粒，每克燃料的燃燒熱可增加 l 倍。 C . 特殊的磁學(xué)性質(zhì)人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營(yíng)養(yǎng)豐富的水底。通過(guò)電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細(xì)菌體內(nèi)通常含有直徑約為 2*10-2微米的磁性氧化物顆粒。 當(dāng)顆粒尺寸減小到 2*10-2微米以下時(shí)，其矯頑力可增加1千倍，若進(jìn)一步減小其尺寸，大約小于 6*10-3微米時(shí)，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。 利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤及磁卡中。利用超順磁性，已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。 D . 特殊的力學(xué)性質(zhì)由于納米材料粒度非常微小，具有良好的表面效應(yīng)，1克納米材料的表面積達(dá)到幾百平方米。因此，用納米材料制成的產(chǎn)品其強(qiáng)度、柔韌度、延展性都十分優(yōu)越，就象一種有千萬(wàn)對(duì)腳的毛毛蟲，當(dāng)它吸附在光滑的玻璃面上時(shí)，由于接觸面積大，12級(jí)臺(tái)風(fēng)有也吹不掉它。 陶瓷材料在通常情況下呈脆性，陶瓷茶壺一摔就碎，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料，竟然可以象彈簧一樣具有良好的韌性。 研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗�是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。至于金屬---陶瓷等復(fù)合納米材料，其應(yīng)用前景十分寬廣。 E . 特殊的電學(xué)性質(zhì)由于顆粒內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)受到限制，電子能量被量子化了。結(jié)果表現(xiàn)為當(dāng)在金屬顆粒的兩端加上合適電壓時(shí)，金屬顆粒導(dǎo)電；而電壓不合適時(shí)金屬顆粒不導(dǎo)電。原來(lái)是導(dǎo)體的銅等金屬，在尺寸減少到幾個(gè)納米時(shí)就不導(dǎo)電了；而絕緣的二氧化硅等，電阻會(huì)大大下降，失去絕緣特性，變得能導(dǎo)電了。 2.2 納米技術(shù)的未來(lái)主要應(yīng)用領(lǐng)域 由于納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得它們?cè)诖�、光、電、敏感等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。 納米壁掛電視 用納米有機(jī)發(fā)光材料制作的電視屏幕可以象一幅圖畫一樣卷起來(lái)帶走。納米有機(jī)發(fā)光材料的特點(diǎn)是材料既具有柔性，同時(shí)可以在電場(chǎng)的作用下發(fā)出各種顏色的光。用碳納米管制成電子槍，可點(diǎn)亮新一代平面顯示屏。 納米固體燃料 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米銅和鋁一遇到空氣就會(huì)激烈燃燒，發(fā)生爆炸，可以作為未來(lái)的固體燃料使火箭具有更大的推動(dòng)力。 納米隱身飛機(jī) 在飛機(jī)外表面涂上納米超微粒材料，可以有效吸收雷達(dá)波，這就是隱身飛機(jī)。納米衛(wèi)星、微型飛船和原子精密度計(jì)算機(jī)，都將一一成為現(xiàn)實(shí)。 納米機(jī)械學(xué) 車、鉗、刨、銑等機(jī)械加工過(guò)程必然要去掉一些下腳料，造成浪費(fèi)。而納米制造技術(shù)則是以相反的方向，直接由原子、分子來(lái)完整地構(gòu)造器件。科學(xué)家們已經(jīng)用原子、分子操縱技術(shù)、納米加工技術(shù)、分子自組裝技術(shù)等新科技制造了納米齒輪、納米電池、納米探針、分子泵、分子開關(guān)和分子馬達(dá)等。 納米機(jī)械產(chǎn)品 用極微小部件組裝一輛比米粒還小，能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車、微型車床，可望鉆進(jìn)核電站管道系統(tǒng)檢查裂縫;只有蜜蜂大小且能升空的直升機(jī);眼睛幾乎看不見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī);提供化工使用的火柴盒大小的反應(yīng)器。 納米生物學(xué) 生命過(guò)程是已知的物理、化學(xué)過(guò)程中最復(fù)雜的過(guò)程。納米生物學(xué)是從微觀的角度來(lái)觀察生命現(xiàn)象、并以對(duì)分子的操縱和改性為目標(biāo)的。 生物學(xué)家在納米生物學(xué)領(lǐng)域提出了許多富有挑戰(zhàn)性的新觀念，如生物器件。它的特點(diǎn)是象遺傳基因分子那樣具有自我復(fù)制功能。這樣一來(lái)，可以利用納米加工技術(shù)，按照分子設(shè)計(jì)的方法合成、復(fù)制成各種用途的生命零件，利用生物零件可以組裝具有生物智能、運(yùn)算速度更快的生物計(jì)算機(jī)；具有特定功能的納米生物機(jī)器人；生物零件與無(wú)機(jī)材料或晶體材料結(jié)合可以制成具有生命功能的納米電路等。 納米人造細(xì)胞不僅具有比紅血球攜帶氧分子的能力高數(shù)百倍，而且本身裝有納米計(jì)算機(jī)、納米泵，可以根據(jù)需要將氧釋放，同時(shí)將二氧化碳帶走。 科學(xué)家一直在研究微生物的機(jī)械本領(lǐng)并試圖把它應(yīng)用到納米機(jī)械的設(shè)計(jì)中去。例如大腸桿菌等細(xì)菌的移動(dòng)靠的是一種稱為鞭毛馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。微生物的鞭毛馬達(dá)雖然只有30至50納米，但它的效率卻極高。這種效率相當(dāng)于只需百分之一馬力就可以使體重60公斤的人像騎摩托車一樣飛速前進(jìn)。 2.3 納米材料的制備如何制備納米結(jié)構(gòu)制備？ Top-down and Bottom-up Synthesis Strategies. 物理合成法 主要采用加熱、激光光解、離子濺射等技術(shù)使材料在真空或惰性氣氛中蒸發(fā)，然后使原子或分子形成納米顆粒的制備技術(shù)。具體而言，包括： 蒸發(fā)-冷凝法 機(jī)械球磨法 離子注入法 原子操縱法 化學(xué)合成法通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制備�；瘜W(xué)沉淀法：沉淀法主要包括共沉淀法、均勻沉淀法、多元醇為介質(zhì)的沉淀法、沉淀轉(zhuǎn)化化、直接沉淀法等。化學(xué)還原法溶膠－凝膠法水熱法模板合成法化學(xué)氣相沉積法UTV紅軟基地

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