這是一個關于納米材料的應用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 納米材料應用 2.3 納米材料制備 材料是人類文明進步的里程碑 ● 早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時代來劃分，材料代表著當時的生產(chǎn)能力和生活水平。 ● 人類物質文明發(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。6000年前用稻草和泥作墻體是具有制備意義的復合材料。越王劍的金屬包層結構具有復合材料的結構特征，歡迎點擊下載納米材料的應用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 納米材料應用 2.3 納米材料制備 材料是人類文明進步的里程碑 ● 早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時代來劃分，材料代表著當時的生產(chǎn)能力和生活水平。 ● 人類物質文明發(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。 6000年前用稻草和泥作墻體是具有制備意義的復合材料。 越王劍的金屬包層結構具有復合材料的結構特征。 ● 人類通過使用新的材料去改進生產(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 無機非金屬材料：主要包括晶體、陶瓷、水泥、玻璃、耐 火材料等，資源豐富，性能價格比高。20世紀中后期，通過合成原料和新的制備技術，出現(xiàn)了一系列特殊功能的先進陶瓷。 ●陶瓷按性能和用途：傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷。 特種陶瓷也稱 精細陶瓷 高技術陶瓷 先進陶瓷 ● 特種陶瓷是以人工合成化合物為原料制備，用于技術和 工程領域，如電子信息、能源、機械、化工、動力、生 物、航天航空和其它高新技術領域。 無機非金屬材料的基本屬性 ●化學健主要是離子鍵、共價健以及它們的混合鍵； ●硬而脆、韌性低、抗壓不抗拉、對缺陷敏感； ●熔點高，具有優(yōu)良的耐高溫和化學穩(wěn)定性； ●一般自由電子數(shù)目少、導熱性和導電性較小； ●耐化學腐蝕性好； ●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── 導電、導熱性最好的金屬── 硬度最高的金屬── 熔點最高的金屬── 熔點最低的金屬── 高分子材料的基本屬性 ● 結合健主要為共價健，部分范德華鍵； ● 分子量大，無明顯的熔點，有玻璃化轉變溫度、粘流溫度； ● 力學狀態(tài)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)； ● 強度較高； ● 質量輕； ● 良好的絕緣性； ● 優(yōu)越的化學穩(wěn)定性。 從材料的尺寸大小： 米（農(nóng)業(yè)社會）－毫米（工業(yè)文明）－微米（微電子時代）－納米（納米時代） 宇觀－宏觀－介觀－微觀 尺度也是一個時代前進的標志。 2. 納米材料 納米單位的概念 長度國際單位: 米(m) （1） 最長單位: 光年（Light year: LY） 1LY＝3108365246060=9.461015 m 光年用來描述宇宙中星體的運動，銀河系的半徑為８106 LY （2） 公里（km) : 1km＝103 m，用來描述地球上物體的運動: 深圳到倫敦的距離為105 km，飛機需飛行13小時. （3）毫米(mm): 1mm＝10-3 m，早期機器的精度;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;人類紅血細胞直徑(6～9 m）. （5）納米（nm）:1nm＝10-3 m＝10-9 m，細菌線度，納米器件。 （6）埃（Å) : 1 Å ＝10-1 nm，用來描述原子半徑，X光波長。 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、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、庫侖堵塞效應與量子隧穿和介電限域效應。 納米材料的表面效應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上的變化。    納米材料的特性的表現(xiàn) A . 特殊的光學性質 當黃金被細分到小于光波波長的尺寸時，便失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，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。利用這個特性可以高效率地將太陽能轉變?yōu)闊崮堋㈦娔�。還可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身技術等。1991年春的海灣戰(zhàn)爭，美國F－117A型隱身戰(zhàn)斗機外表所包覆的材料中就包含有多種納米超微顆粒，它們對不同波段的電磁波有強烈的吸收能力，以欺騙雷達，達到隱形目的，成功地實現(xiàn)了對伊拉克重要軍事目標的打擊。 B . 特殊的熱學性質固態(tài)物質在其形態(tài)為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化后其熔點將顯著降低，當顆粒小于10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規(guī)熔點為1064℃，當顆粒尺寸減小到10納米時，則降低27℃，2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規(guī)熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低于100℃。因此，超細銀粉制成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時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。可用納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 . 特殊的磁學性質人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養(yǎng)豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內(nèi)通常含有直徑約為 2*10-2微米的磁性氧化物顆粒。 當顆粒尺寸減小到 2*10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小于 6*10-3微米時，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 . 特殊的力學性質由于納米材料粒度非常微小，具有良好的表面效應，1克納米材料的表面積達到幾百平方米。因此，用納米材料制成的產(chǎn)品其強度、柔韌度、延展性都十分優(yōu)越，就象一種有千萬對腳的毛毛蟲，當它吸附在光滑的玻璃面上時，由于接觸面積大，12級臺風有也吹不掉它。 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度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。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---陶瓷等復合納米材料，其應用前景十分寬廣。 E . 特殊的電學性質由于顆粒內(nèi)的電子運動受到限制，電子能量被量子化了。結果表現(xiàn)為當在金屬顆粒的兩端加上合適電壓時，金屬顆粒導電；而電壓不合適時金屬顆粒不導電。原來是導體的銅等金屬，在尺寸減少到幾個納米時就不導電了；而絕緣的二氧化硅等，電阻會大大下降，失去絕緣特性，變得能導電了。 2.2 納米技術的未來主要應用領域 由于納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等使得它們在磁、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、光學材料、高致密度材料的燒結、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應用前景。 納米壁掛電視 用納米有機發(fā)光材料制作的電視屏幕可以象一幅圖畫一樣卷起來帶走。納米有機發(fā)光材料的特點是材料既具有柔性，同時可以在電場的作用下發(fā)出各種顏色的光。用碳納米管制成電子槍，可點亮新一代平面顯示屏。 納米固體燃料 實驗發(fā)現(xiàn)納米銅和鋁一遇到空氣就會激烈燃燒，發(fā)生爆炸，可以作為未來的固體燃料使火箭具有更大的推動力。 納米隱身飛機 在飛機外表面涂上納米超微粒材料，可以有效吸收雷達波，這就是隱身飛機。納米衛(wèi)星、微型飛船和原子精密度計算機，都將一一成為現(xiàn)實。 納米機械學 車、鉗、刨、銑等機械加工過程必然要去掉一些下腳料，造成浪費。而納米制造技術則是以相反的方向，直接由原子、分子來完整地構造器件�？茖W家們已經(jīng)用原子、分子操縱技術、納米加工技術、分子自組裝技術等新科技制造了納米齒輪、納米電池、納米探針、分子泵、分子開關和分子馬達等。 納米機械產(chǎn)品 用極微小部件組裝一輛比米粒還小，能夠運轉的汽車、微型車床，可望鉆進核電站管道系統(tǒng)檢查裂縫;只有蜜蜂大小且能升空的直升機;眼睛幾乎看不見的發(fā)動機;提供化工使用的火柴盒大小的反應器。 納米生物學 生命過程是已知的物理、化學過程中最復雜的過程。納米生物學是從微觀的角度來觀察生命現(xiàn)象、并以對分子的操縱和改性為目標的。 生物學家在納米生物學領域提出了許多富有挑戰(zhàn)性的新觀念，如生物器件。它的特點是象遺傳基因分子那樣具有自我復制功能。這樣一來，可以利用納米加工技術，按照分子設計的方法合成、復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、運算速度更快的生物計算機；具有特定功能的納米生物機器人；生物零件與無機材料或晶體材料結合可以制成具有生命功能的納米電路等。 納米人造細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算機、納米泵，可以根據(jù)需要將氧釋放，同時將二氧化碳帶走。 科學家一直在研究微生物的機械本領并試圖把它應用到納米機械的設計中去。例如大腸桿菌等細菌的移動靠的是一種稱為鞭毛馬達的驅動機構。微生物的鞭毛馬達雖然只有30至50納米，但它的效率卻極高。這種效率相當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。 2.3 納米材料的制備如何制備納米結構制備？ 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。具體而言，包括： 蒸發(fā)-冷凝法 機械球磨法 離子注入法 原子操縱法 化學合成法通過化學反應制備�；瘜W沉淀法：沉淀法主要包括共沉淀法、均勻沉淀法、多元醇為介質的沉淀法、沉淀轉化化、直接沉淀法等�；瘜W還原法溶膠－凝膠法水熱法模板合成法化學氣相沉積法paA紅軟基地

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