纳米材料学
纳米材料科学与技术3篇
纳米材料科学与技术第一篇：纳米材料科学与技术介绍纳米材料科学与技术是指研究纳米级别的材料，对材料进行制备、表征和应用研究的学科领域。
纳米材料具有比传统材料更高的特殊性质，在诸多领域都有广泛的应用。
随着新材料和新技术的发展，纳米材料科学与技术对未来的发展具有重要意义。
纳米材料在物理、化学、生物学、医学、电子学、信息技术等领域都有应用。
例如，在电子学领域，纳米材料可以用于制造高效的光电转换器件、超高速晶体管等；在能源领域，纳米材料可应用于太阳能电池、储能电池、氢能储存等；在医学领域，纳米材料可用于治疗癌症、影像学诊断、药物传输等。
制备纳米材料的方法有多种，如溶胶凝胶法、气相沉积法、热分解法等，需要根据具体情况进行选择。
制备后需要对纳米材料进行表征和性质研究，如透射电镜、原子力显微镜、X射线衍射等，以便确定性质和性能。
随着纳米科学的发展，纳米材料也面临着一些挑战和问题，如纳米材料毒性、环境影响等。
因此，纳米材料的研究和应用需要考虑到其安全性和可持续性。
总之，纳米材料科学与技术是一个重要的未来发展方向，具有广泛的应用前景和挑战。
我们需要继续努力，向着更有利人类发展的方向前进。
第二篇：纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法有多种，下面介绍几种常用的方法。
1. 溶胶凝胶法：将适量的化学原料加入溶液中，搅拌均匀后，使其在常温下自然凝胶化。
再经过高温焙烧和处理等步骤，得到所需的纳米材料。
通过改变原料种类和浓度、沉淀物的温度、溶剂、酸碱度、添加剂等条件，可以控制纳米材料的尺寸和形貌。
2. 气相沉积法：将适量的原料通过气体输送系统送入反应器中，并使其在不同温度下反应。
气体反应后沉积在基底上，构成纳米材料。
通过改变反应温度、气体组成及流量、反应时间等参数，可调控纳米材料的尺寸和形貌。
3. 热分解法：通过加热能够分解出纳米颗粒的配合物或预聚物，使其分解为纳米颗粒，并将其收集和表征。
通过改变热分解时的温度和时间等条件，可以控制纳米材料的尺寸和形貌。
纳米材料学心得体会
纳米材料学心得体会纳米材料学是研究纳米尺度材料特性和应用的学科，由于纳米材料的独特性质和广泛的应用前景，引起了广泛的关注和研究。
我在大学期间有幸参与了纳米材料学的学习和研究，通过实验和理论的学习，我收获了许多宝贵的经验和体会。
首先，在纳米材料学的学习中，我深刻体会到了科学研究的艰辛和耐心。
纳米尺度的材料特性研究涉及到许多复杂的技术和设备，需要研究者投入大量的时间和精力去研究和实验。
有时候，一个实验可能需要数周或数月的时间才能得到结果，而这个结果很可能是未知的。
在这个过程中，我学会了耐心等待和不断探索的重要性。
通过不断尝试和修改实验方案，我逐渐培养了自己的实验技能和解决问题的能力。
其次，在纳米材料学的学习中，我深刻体会到了团队合作的重要性。
由于纳米材料的研究需要多学科的知识和实验技术，没有一个人可以独自完成所有的工作。
在实验室中，我跟同学们一起进行实验和讨论，通过相互协作，相互学习，我们共同解决了许多实验和理论上的问题。
通过团队合作，我不仅学到了更多的知识，还培养了自己的团队合作和沟通能力。
第三，纳米材料学的学习使我对科学研究的广阔性和无限的可能性有了更深的认识。
纳米材料由于尺寸效应和表面效应的存在，表现出了许多独特的性质和应用潜力。
在学习中，我接触到了许多有趣的研究领域，比如纳米传感器、纳米催化剂、纳米电子器件等。
这些领域激发了我对科学研究的热情和向往，也让我对未来科学的发展充满了希望。
最后，纳米材料学的学习给我提供了一个提高自己的机会。
在这门学科中，我学习了许多基础的知识和技能，并且在实验中亲自动手操作和进行数据分析。
这些经验不仅提高了我的实践能力，还增强了我的理论思维和创新能力。
在学习的过程中，我还参加了一些科研项目和学术会议，通过与同行们的交流，我学到了更多的新知识和技巧。
这些经历对我今后的学习和工作都有着积极的影响。
总的来说，纳米材料学的学习让我受益匪浅。
通过学习和实践，我深刻体会到了科学研究的艰辛和耐心、团队合作的重要性、科学研究的广阔性和无限可能性，以及提高自己的机会。
第一章-纳米材料与技术-绪论
• 本是绝缘体的氧化物达到纳米尺度时，电阻反而下降； • 10～25nm的铁磁金属微粒矫顽力比相同的宏观材料大
1000倍，而当颗粒尺寸小于l0nm时矫顽力变为零，表 现为超顺磁性； • 纳米氧化物材料对红外、微波有良好的吸收特性； • 硅的尺寸达到纳米级(6nm)时，在靠近可见光范围内， 就有较强的光致发光现象；多孔硅发光；
• 纳米制造(Nanomanufacturing，Nanofabrication)：研究 内容包括纳米产品及生产工艺的数学建模、计算机模拟 与设计，从纳米到宏观等不同尺度的分级制造，多尺度 的整合以及工具的开发等多个方面，尤其重视生产过程 的可靠性与稳定性。
• 纳米制造（Nanomanufacturing）是美国NNI计划中优 先资助的5大领域之一，美国已建立了国家纳米制造网 络(NNN，National Nanomanufacturing Network)。
尺度上的科学、工程与技术。 Nanotechnology的两种含义： （1）纳米科技—广义； （2）纳米技术—狭义。
• 纳米科技：
纳米科学（nanoscience）、纳米技术（狭义的 nanotechnology）以及纳米工程（nanoengineering） 的统称，是研究、开发、利用纳米尺度物质的一门新 型的应用型学科，具有多学科交叉的特征。
纳米科技与经济
• 科学 – 发现新材料、提出新方法
• 知识创新 • 将“钱”转化为“知识”
• 技术 – 工业化，纳米材料制备、应用
• 清洁生产工艺 • 商品化技术 • 将“知识”转化为“钱”
1.2.3 纳米科技的发展前景
纳米材料
绪论1、纳米科技的提出：源自于费曼大师1959年在美国物理学会年会上的一次演讲。
Richard Feynman：世界上首位提出纳米科技构想的科学家。
2、纳米材料（1）纳米材料的定义：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料（也是以维数划分纳米材料的原因）（2）纳米尺度：1-100 nm范围的几何尺；纳米的单位:1 nm = 10^-9 m，即千分之一微米(μm)。
（3）纳米结构单元：具有纳米尺度结构特征的物质单元，包括纳米团簇、纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米片等（4）纳米材料的维度：○1零维：纳米团簇、纳米颗粒、量子点（三维尺度均为纳米级，没有明显的取向性，近等轴状）○2一维：纳米线、纳米棒、纳米管（单向延伸、二维尺度为纳米级、第三维尺度不限，、直径大于100 nm，具有纳米结构）○3二维：纳米片、纳米带、超晶格、纳米薄膜（一维尺度为纳米级，面状分布，，厚度大于100 nm，具有纳米结构）○4三维：纳米花、四脚针等（包含纳米结构单元，三维尺寸均超过纳米尺度，由不同型低维纳米结构单元复合形成）（5）纳米材料的分类○1具有纳米尺度外形的材料○2以纳米结构单元作为主要结构组分所构成的材料3、久保理论：即金属的超微粒子将出现量子限域效应，显示出与块体金属显著不同的性能；金属纳米粒子，量子限域效应。
4、扫描隧道电子显微镜(STM)：将探针靠近导电材料表面进行扫描，获得表面图像。
分辨率达0.1~0.2 nm，可以直接观察和移动原子。
5、原子力显微镜(AFM)：利用针尖和材料原子间的相互微弱作用力来获得材料表面的形貌图像。
可用于研究半导体、导体和绝缘体。
AFM三大特点：原子级高分辨率、观察活生命样品和加工样品的力行为成就。
6、纳米科技的研究内容：纳米科学、纳米技术与纳米工程分支学科：纳米力学：研究物体在纳米尺度的力学性质纳米物理学：研究物质在纳米尺度上的物理现象及表征纳米化学：研究纳米尺度范围的化学过程及反应纳米生物学：利用纳米的手段解决生物学问题，在分子水平揭示细胞内外的物质、能量与信息交换机制；纳米医学：利用纳米科技解决医学问题的边缘交叉学科纳米材料学：包括纳米材料的成分、结构、性能与使用效能四个方面。
纳米材料科学与技术ppt课件
1.纳米科技概念的提出与发展
引 言：纳米科技的发展史是一个由幻 想到现实的过程，其中不乏里程碑式的 事件(图1)。
2002 2000年年
1997年
1991年
1990 1989年年
1988 1987 年 年
图1 纳米科技发展的里程碑节点 5
什么是纳米？
纳米（Nanometer）是长度的单位
1纳米=10-9m，大约等于十个氢原子并列一直线的长度。 形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放
是由于分子热运动造成的。纳米粒子形成溶胶时会产生无规则
的布朗运动。布朗运动是影响粒子分散物系(溶胶)动力稳定性的一个原因。
纳米粒子不会稳定地停留在某一固定位置上，不会因重力而发生沉积，另一
方面，可能因相互碰撞而团聚，颗粒由小变大而沉淀。
扩散
是在有浓度差时，由于微粒热运动(布朗运动)而
引起的物质迁移现 象。微粒越大，热运动速度愈小。一般以扩散系数(D)
2
1.纳米科技概念的提出与发展
1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密 机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具（扫描隧道显 微镜），使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭 示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积 极促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的 摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
还设想“如果有朝一日人们能把百科全书储 存在一个针尖大小的空间并能移动原子，那 么这将给科学带来什么？”这正是对纳米科 技的预言—小尺寸大世界。
当2000年人们回顾历史的时候, 他们会为 直到1959年才有人想到直接用原子, 分子来制 造机器而感到惊讶。
纳米材料与技术专业学什么
纳米材料与技术专业学什么纳米材料与技术是一门涉及纳米尺度材料和相应技术应用的学科。
纳米材料与技术专业的学习内容非常广泛，涉及化学、物理、材料科学等多个学科领域。
学习纳米材料与技术专业需要具备一定的理论基础和实验技能，下面将介绍一些纳米材料与技术专业的学习内容。
理论基础知识学习纳米材料与技术专业首先需要掌握相关的理论知识。
这包括纳米材料的基本概念、纳米尺度的特殊性质和现象、纳米材料的制备方法与表征技术、纳米材料的性能与应用等方面的知识。
学生需要学习材料科学、物理、化学等相关课程，了解纳米尺度下材料的特性和相关理论。
材料制备与表征技术纳米材料与技术专业也需要学习纳米材料的制备方法和表征技术。
学生将学习和掌握各种纳米材料的制备技术，如溶剂热法、溶胶凝胶法、气相沉积法等。
同时，学生还将学习使用多种仪器设备对纳米材料进行表征，包括透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪等。
这些技术的掌握对于纳米材料的制备和性质研究具有重要意义。
纳米材料的性能与应用学习纳米材料与技术专业还需要关注纳米材料的性能和应用领域。
纳米材料在电子、光电子、能源、医学等领域具有广泛的应用前景。
学生需要了解纳米材料在这些领域中的应用特点和研究进展，学习运用纳米材料解决实际问题的方法。
纳米材料的安全与环境影响纳米材料与技术专业学习还需要关注纳米材料的安全性和环境影响。
纳米材料的特殊性质可能会带来新的安全隐患和环境问题，学生需要学习评估纳米材料的安全性和环境影响，并研究如何在纳米材料的开发和应用过程中减少潜在的风险。
项目实践和科研能力学习纳米材料与技术专业不仅需要掌握理论知识，还需要进行实践和科研项目。
学生将参与纳米材料的制备、表征和应用实验，锻炼实验技能。
同时，学生还需要参与相关科研项目，进行独立的研究工作，培养科学研究的能力。
纳米材料与技术专业学习内容广泛，理论与实践相结合，既关注基础理论知识的学习，又注重实际应用和科学研究能力的培养。
纳米材料科学与技术
纳米材料科学与技术纳米材料科学与技术近年来，纳米材料科学与技术已经成为了研究的一个新兴领域。
其应用广泛，可用于许多领域，如电子、医学、化学等。
纳米材料具有独特的特性，如表面积大、光学性能好、力学性能强等，具有很高的研究和应用价值。
一、纳米材料的发展历史纳米材料的概念最早由著名的物理学家Richard Feynman 提出。
1960年代，Feynman认为纳米技术可以在原子和分子水平上制造材料和设备。
20世纪80年代，纳米材料的概念发展为独立材料的研究。
随着研究的深入，人们逐渐认识到纳米材料具有独特的物理和化学特性，在电子、光学、力学等方面表现出色，并具有广泛的应用前景。
二、纳米材料的表征技术纳米材料的表征技术是研究的基础。
目前，主要的表征技术包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和涂层厚度测试等。
其中，TEM和SEM可以显示纳米材料的形态、大小和形貌；AFM用于测量纳米材料表面的形貌和结构；拉曼光谱则可用于确定纳米材料的结构和组成等。
三、纳米材料的制备技术纳米材料的制备技术包括物理和化学两种方法。
其中，物理方法主要包括机械研磨、溶胶凝胶法、结晶化学法等，而化学方法则主要包括溶液法、气相法、微乳液法等。
每种方法都有其独特的优点，应该根据具体情况选择。
四、纳米材料的应用领域纳米材料的应用领域非常广泛。
在电子领域中，纳米材料可以用于制造高效的纳米晶体管和纳米存储器件；在医学领域中，纳米材料可以用于治疗癌症和其他疾病；在化学领域中，纳米材料可以用于制备高效催化剂和净化污染物等。
此外，纳米材料也可以用于制造高强度的材料和高效的光学器件。
五、纳米材料的安全问题纳米材料的应用带来了很多好处，但同时也存在一些安全问题。
纳米材料的生物活性、毒性和环境影响等问题需要重视。
当前，纳米材料的安全评价方法还需不断完善，以确保其在应用中不会对人类和环境带来危害。
化学中的纳米材料科学知识点
化学中的纳米材料科学知识点纳米材料是指至少在一个尺寸范围内具有一个或多个尺寸小于100纳米的材料。
纳米材料的研究兴起于20世纪90年代，随着技术的进步和科学的发展，纳米材料在化学领域中扮演着重要的角色。
一、纳米材料的定义和特点纳米材料通常是由许多个纳米粒子组成的，这些纳米粒子具有特殊的物理和化学性质。
纳米材料的特点包括以下几个方面：1. 尺寸效应：当材料的尺寸减小到纳米级别时，其物理和化学性质会发生显著变化。
2. 量子效应：纳米材料中的电子、光子等粒子表现出与宏观材料不同的行为，显示出量子效应。
3. 表面效应：纳米材料的表面积相比于体积更大，表面上的原子和分子与周围环境的相互作用更加明显。
二、纳米材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶状态中的小颗粒到凝胶状态的沉淀，得到纳米材料。
2. 熔融法：通过材料的熔化和快速冷却，形成纳米粒子。
3. 气相法：通过在高温下使气体或蒸汽的粒子聚集形成纳米颗粒。
4. 暴露还原法：通过还原剂的作用，还原纳米粒子。
5. 电化学法：利用电流的作用，将金属离子沉积成纳米颗粒。
三、纳米材料的应用领域1. 光电子学领域：纳米材料在太阳能电池、显示器件和激光等方面有广泛应用。
2. 催化剂领域：纳米材料的比表面积大，可以提高反应速率和选择性，有助于催化反应的进行。
3. 生物医学领域：纳米材料在药物传递、肿瘤治疗和成像方面具有潜在应用价值。
4. 传感器领域：纳米材料可以用来制作高灵敏度的传感器，用于检测化学物质、生物分子等。
5. 环境保护领域：纳米材料在水处理、废气净化等方面具有广泛应用前景。
四、纳米材料的安全性和环境风险尽管纳米材料在科学研究和技术应用中非常有前景，但其安全性和环境风险也需要引起关注。
1. 纳米材料对人体的影响：纳米材料可以穿透细胞膜，进入人体内部，可能对人体造成潜在的毒性和健康风险。
2. 纳米材料对环境的影响：纳米材料的释放和排放可能会对环境和生态系统造成潜在的危害。
纳米材料与技术 课程
纳米材料与技术课程
纳米材料与技术是一门涉及纳米科学和纳米技术的课程。
在这
门课程中，学生将学习关于纳米材料的制备、性质和应用，以及纳
米技术在各个领域的应用和发展。
这门课程通常涵盖以下几个方面：
1. 纳米材料的基本概念，课程会介绍纳米材料的定义、特点和
尺度效应等基本概念，让学生对纳米材料有一个全面的认识。
2. 纳米材料的制备方法，学生将学习纳米材料的制备方法，包
括顶部-下方法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积等各种制备技术，以
及不同制备方法对纳米材料性能的影响。
3. 纳米材料的性质与表征，课程将介绍纳米材料的特殊性质，
如量子尺寸效应、表面效应等，并学习各种表征手段，如透射电子
显微镜、扫描电子显微镜等用于研究纳米材料性质的方法。
4. 纳米材料的应用，学生将了解纳米材料在材料科学、生物医学、能源领域等各个领域的应用，如纳米材料在传感器、药物输送、催化剂等方面的应用。
5. 纳米技术的发展与前景，课程还将介绍纳米技术的发展历程和未来发展趋势，包括纳米电子学、纳米生物技术、纳米医学等领域的前沿研究和应用。
总的来说，纳米材料与技术课程涵盖了从基础概念到前沿应用的内容，为学生提供了系统的纳米材料知识体系，培养了他们对纳米材料和纳米技术的理解和应用能力。
这门课程对于理解和掌握纳米材料及其应用具有重要意义，也是未来材料科学和技术发展的重要方向之一。
纳米材料学(二)——纳米微粒的特性
表面效应
表面效应是指纳米颗粒表面原子数与总原子数之比随 粒径变小而急剧增大后引起的性质上的变化。纳米粒 子尺寸小，表面能高，表面原子占相当大的比例。例 如粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm 时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2nm时，比表 面积猛增到450m2/g。粒子直径减小到纳米级，不仅 引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、 表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面的原子 数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不 同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多 悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳 定下来，故具有很大的化学活性，晶体微粒化伴有这 种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。
蓝移和红移现象：与大块材料相比，纳 米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象， 即吸收带移向短波长方向。对纳米微粒 吸收带“蓝移”的一种解释是基于纳米 微粒的量子尺寸效应。由于颗粒的尺寸 减小、能隙变宽，即已被电子占据分子 轨道能级与未被占据分子轨道能级之间 的宽度（能隙）随颗粒直径减小而增大， 这是产生蓝移的根本原因。
纳米微粒的化学特性
吸附 分散与团聚 催化作用
吸附
吸附是相接触的不同相之间产生的结合 现象。 吸附可分为两类，物理吸附和化学吸附。 物理吸附是吸附剂与吸附相之间以范德 华力之类较弱的物理力相结合； 化学吸附是吸附剂与吸附相之间以化学 键强结合。
纳米微粒由于有大的比表面和表面原子配位不 足，与相同材质的大块材料相比，有较强的吸 附性。 纳米粒子的吸附性与被子吸附物质的性质、溶 剂的性质以及溶液的性质有关。 电解质和非电解质溶液以及溶液的pH值等都对 纳米微粒的吸附产生强烈的影响。 不同种类的纳米微粒吸附性质也有很大差别。
加入反絮凝剂形成双电层； 加入表面活性剂包裹微粒。
材料力学纳米材料知识点总结
材料力学纳米材料知识点总结纳米材料作为当前材料科学领域的热点之一，以其独特的物理、化学和力学特性，引起了广泛的关注和研究。
本文将对纳米材料的材料力学方面的知识点进行总结。
一、纳米材料的定义及特点纳米材料是指至少在一个尺寸方向上具有1-100纳米尺度的材料。
与宏观材料相比，纳米材料表现出许多不同的特点，包括尺寸效应、表面效应、成分效应等。
其中，尺寸效应是纳米材料最显著的特点之一，即当材料尺寸缩小至纳米尺度时，其物理和化学性质会发生明显的变化。
二、纳米材料的力学性质1. 纳米材料的力学强度增强纳米材料具有较高的力学强度，通常比宏观材料强度高出数倍甚至数十倍。
这是由于纳米材料的晶粒尺寸较小，晶界密度较高，存在较多的位错和缺陷，增强了材料的韧性和强度。
2. 纳米材料的韧性和塑性变形能力尽管纳米材料具有高强度，但其韧性和塑性变形能力相对较低。
这是因为纳米材料受到尺寸效应和表面效应的限制，晶界与界面对其塑性变形起到了限制作用。
3. 纳米材料的疲劳寿命纳米材料呈现出优异的疲劳寿命，其原因在于其晶粒尺寸小，能够有效地阻止位错的传播，减缓材料的疲劳破坏过程。
4. 纳米材料的热机械行为纳米材料在高温下表现出不同于宏观材料的热机械行为，其热膨胀系数和热导率等热学性质也会因尺寸效应而发生变化。
三、纳米材料的应用1. 纳米材料在材料加工中的应用由于纳米材料具有较高的强度和韧性，以及特殊的表面效应，因此可用于提高材料的耐磨损性、防腐蚀性和抗氧化性。
此外，纳米材料还可用于增强复合材料的力学性能。
2. 纳米材料在电子器件中的应用纳米材料的尺寸效应和电子结构使其在电子器件中有广泛的应用前景。
如纳米颗粒可用于制备高性能的纳米电子器件和记忆存储器件，纳米线可用作高性能传感器和光电器件等。
3. 纳米材料在能源领域的应用纳米材料在能源领域具有广泛的应用前景。
如利用纳米材料提高电池和超级电容器的储能密度、提高光伏材料的转换效率、改善催化剂的性能等。
纳米材料学基础课后答案
纳米材料学基础课后答案一、选择题（每题2分，共20分）1．在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的势能( A )水解为a/2[111]+a/2[111].(A) 不能(B) 能(C) 可能2．原子蔓延的驱动力就是： ( B )(A) 组元的浓度梯度 (B) 组元的化学势梯度 (C) 温度梯度3．凝结的热力学条件为：（ D ）（A）形核率(B)系统自由能增加（C）能量瞬时（D）四氟肼度4．在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（ A）(A) 氧离子空位(B) 钛离子空位(C)阳离子空位5．在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。
（A）通过三角形顶角的中垂线（B）通过三角形顶角的任一直线（C）通过三角形顶角与对边变成45°的直线6．有效分配系数ke表示液相的混合程度，其值范围是（ B ）（A）1<ke<k0 （B）k0<ke<1 （C）ke< k0 <17．A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ A ）（A）A 组元的蔓延速率大于B 组元（B）与（A）恰好相反（C）A、B两组元的扩散速率相同8．A和B共同组成的二元系则中发生α和β两相平衡时，两相的成分（x）-自由能（G）的关系为（ B ）（A）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB9．凝结时无法有效率减少晶粒尺寸的就是以下那种方法？（ B ）（A）加入形核剂（B）减小液相的过冷度（C）对液相进行搅拌10．菲克第一定律定义了稳态蔓延的特征，即为浓度不随其（ B ）变化。
（A）距离（B）时间（C）温度二、名词解释（20分后，每题4分后）全位错：伯什矢量等于点阵矢量的.位错。
再结晶：抵挡应力的材料在冷却时出现的以无畸变晶粒替代变形晶粒的过程珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。
纳米粒子的材料学特性
纳米粒子的材料学特性纳米粒子是一种材料学中非常热门的研究领域。
与传统的宏观颗粒相比，纳米粒子的尺寸非常小，通常处于1-100纳米的范围内。
这种尺寸的缩小使得纳米粒子的材料学特性与传统材料有很大的区别。
本文将探讨纳米粒子的材料学特性。
一、尺寸效应纳米粒子的尺寸效应是与其尺寸相关的性质。
它是由于表面积与体积之比的变化而引起的。
随着尺寸的减小，表面积与体积之比增大，从而表面能量增大。
这使得纳米颗粒的化学、物理和光学性质发生了显著变化。
二、表面增强效应纳米粒子表面增强效应是其表面比体积更大导致的。
表面增强效应通常会导致纳米颗粒的光学、化学和催化性能的增强。
在光学应用中，表面增强效应可以用于放大拉曼光谱的强度。
在化学反应中，表面增强效应可以提高催化剂的效率。
三、量子效应当纳米粒子的尺寸减小到一定程度时，其能带结构发生了变化，导致量子效应的出现。
量子效应意味着由于纳米颗粒尺寸的缩小，电子的行为与传统宏观材料完全不同。
量子效应是纳米材料的独特特性之一，广泛应用于电子学领域。
四、热力学性质纳米颗粒的热力学性质也有所不同。
银纳米颗粒就是一个典型的例子。
在纳米尺寸下，银颗粒的熔点、沸点和凝固点都会下降。
熔点和沸点可以通过物理和化学方法改变，这对于材料加工和合成有重要意义。
五、磁学性质纳米粒子的磁学性质是由于电子自旋的量子化，导致了比常规宏观材料更高的磁性。
磁性是指由于相互作用而导致的物质的属性。
使用磁性纳米颗粒，可以制成磁性半导体和磁性存储材料，这对应用有重要作用。
六、电学性质纳米颗粒的导电性比其宏观同种材料更高，这是由于电子的行为受到尺寸限制的影响。
导电性的提高可以用于制造高清晰屏幕、高解析度传感器和高效LED。
总之，纳米粒子的材料学特性是与其尺寸相关的，通常表现为尺寸效应、表面增强效应、量子效应、热力学性质、磁学性质和电学性质上的变化。
随着对纳米颗粒的研究逐渐深入，其应用范围也会日益广泛。
纳米材料概论重点
纳米材料概论重点纳米材料是指在尺寸上小于100纳米（nm）的材料。
这些材料在最近几十年被广泛研究，因为它们在形态、性质和应用方面与宏观材料有很大差异，这些差异由于它们的小尺寸引起。
纳米材料的优点包括具有高比表面积、高活性、特殊的电学、光学、磁学和机械性质等特征，这使得它们在多个领域应用广泛，如生物、催化、传感器、能源和电子等。
1.纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法三类。
物理法：包括气相合成、固态反应、溅射和电子束等。
其中，气相法包括热蒸发、化学气相沉积、热化学气相沉积、气相凝聚和激光气相沉积等。
固态反应法则通过物理或化学反应在固体中形成纳米材料。
溅射法则是通过向某些材料表面轰击高能粒子，在原材料表面生成纳米材料。
电子束法类似于溅射法，但使用电子束代替高能粒子来在材料表面生成纳米材料。
化学法：包括溶胶-凝胶法、沉淀法、电化学合成法和共沉淀法等。
其中，溶胶-凝胶法是将溶液的物质转化为凝胶并通过热力学控制其干燥过程来制备纳米材料。
沉淀法则通过将金属离子与反应物反应，在其中得到纳米颗粒。
电化学合成法则是通过在电解质中行驶的电流下在电极表面沉积纳米材料。
共沉淀法则是在溶液中控制金属离子的沉淀反应，以生成纳米尺寸的固体。
生物法：包括生物模板法和生物合成法两种。
其中，生物模板法是通过生物模板控制纳米材料的形态和大小。
生物合成法则是通过使用微生物和植物合成纳米材料。
2.纳米材料的种类基于其形态、材质和结构不同，纳米材料可以分为多种类型，例如：金属/合金纳米材料、纳米催化剂、二维材料、量子点、纳米药物、生物纳米材料和金属有机框架等。
金属/合金纳米材料是指由单一或多种金属组成，直径在1到100纳米范围内的纳米颗粒。
纳米催化剂则是指由纳米材料制成的催化剂。
二维材料是指具有两个维度（长度和宽度）和纳米尺寸的材料，例如石墨烯和氧化石墨烯。
量子点是非常小的半导体晶体，直径通常在2到20纳米之间，其光学、电学和化学特性取决于其大小。
《纳米材料科学导论》课程教学大纲
《纳米材料科学导论》课程教学大纲课程代码：ABCL0409课程中文名称：纳米材料科学导论课程英文名称：Introduction to nanomaterials science课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：材料化学专业本课程的前导课程：大学物理、物理化学、材料科学基础等一、课程简介纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。
纳米材料科学导论以化学、化工、材料化学、高分子、应用化学、新能源材料与器件等专业对纳米材料感兴趣的高年级本科生为讲授对象，介绍纳米材料科学的基本知识体系。
二、教学基本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。
第零章绪论课程教学内容：纳米科技、纳米材料的概念与发展历史。
课程的重点、难点：纳米材料的概念是重点，难点是纳米材料的发展及纳米功能器件的制备。
课程教学要求：了解纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法。
第一章纳米材料的基本概念与性质课程教学内容：纳米材料的基本概念，纳米微粒的基本性质，电子能级的不连续性，量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应。
纳米微粒的基本性质，纳米微粒的物理特性，纳米微粒的结构与形貌，纳米微粒的热学性质，纳米微粒的磁学性质，纳米微粒的光学性质。
课程的重点、难点：重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。
纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为先导的。
微观粒子具有二象性，既具有粒子性，又具有波动性。
量子效应：原子和分子中的电子等粒子的能量量子化是电子受到原子核和其它电子所产生的力场的束缚而产生的，这些粒子可以存在多种运动状态，粒子分布呈现波动性。
《纳米材料学》课程标准
《纳米材料学》课程标准一、课程性质与目标纳米材料学是一门涉及纳米尺度物质结构与性质研究的学科，旨在探索纳米材料的设计、制备、应用及其相关科学问题。
本课程旨在使学生掌握纳米材料的基本概念、原理和方法，培养学生对纳米材料的研究能力，为进一步从事纳米材料相关领域的研究和工作打下坚实的基础。
二、课程教学内容与要求1.纳米材料的基本概念和性质：介绍纳米材料的定义、分类、制备方法、表征技术等基本概念和性质，让学生了解纳米材料的基本特征和特点。
2.纳米材料的制备技术：介绍各种纳米材料的制备方法，如物理法、化学法、生物法等，让学生了解纳米材料的制备过程和技术。
3.纳米材料的应用领域：介绍纳米材料在能源、环保、医疗、信息技术等领域的应用，让学生了解纳米材料的应用前景和发展趋势。
4.实验课程：开设实验课程，让学生通过实践操作，掌握纳米材料的制备、表征和分析技术，培养实验操作能力和科研素养。
5.讨论和论文：组织学生进行小组讨论和论文写作，鼓励学生运用所学知识和技能进行创新性研究和探索，培养其独立思考和解决问题的能力。
三、教学方法与手段1.理论教学：采用多媒体教学、案例分析、课堂讨论等多种方式，使学生更好地理解和掌握纳米材料的基本概念和原理。
2.实验教学：通过实验操作和观察，使学生掌握纳米材料的制备、表征和分析技术，培养学生的动手能力和实验技能。
3.课外学习：鼓励学生利用网络资源进行课外学习，了解纳米材料领域的最新进展和发展趋势。
4.师生互动：加强师生之间的交流和互动，鼓励学生提问和发表自己的见解，培养学生的创新思维和独立思考能力。
四、课程评估方式与标准1.平时成绩：根据学生的出勤率、作业完成情况、课堂表现等评估学生的平时成绩。
2.实验成绩：根据学生的实验操作、实验报告等评估学生的实验成绩。
3.期末考试：采用闭卷考试形式，评估学生对纳米材料学知识的掌握程度。
4.论文写作：根据学生的论文写作质量和创新性进行评价。
五、课程教材与参考书目本课程可采用以下教材和参考书目：1.《纳米材料学》教材2.《纳米材料制备与应用》专著3.《纳米材料表征技术》教材4.《纳米材料科学》期刊论文选集六、课程学时与学分要求本课程总学时数为36学时，共计2学分。
纳米材料与技术专业主要学什么(附课程目录)
纳米材料与技术专业主要学什么（附课程目录）在高考填报志愿的时候，不少人对纳米材料与技术专业比较感兴趣，那么，纳米材料与技术专业是个什么样的专业呢？纳米材料与技术专业主要学什么？课程设置如何？下面为大家整理了纳米材料与技术专业课程目录，希望可以帮助大家全面了解纳米材料与技术专业。
纳米材料与技术专业主要学什么？▶纳米材料与技术专业课程目录：纳米粉体材料的制备与表面修饰、纳电子器件的基本原理和微加工技术、纳米材料的基本概念和基本物理效应、一维纳米材料的制备、纳米复合材料的制备、纳米材料的结构、纳米结构材料的制备、纳米材料的物理特性与应用、尺寸和形貌的表征技术、纳米材料与纳米技术的最新进展和发展趋势通过学习，可以帮助大家掌握纳米材料与技术专业的的基础知识和能力，通过了解本学科的理论前沿和发展动态，可以拓宽知识视野，进而提升纳米材料与技术专业方面的专长与技能，为今后的工作学习奠定坚实的理论与实践基础。
纳米材料与技术专业简介本专业为2023年新增专业，纳米技术、信息技术及生物技术将成为世纪社会经济发展的三大支柱。
纳米科技的兴起，对我国提出了严峻的挑战，同时也为我国实现跨越式发展提供了难得的机遇。
纳米材料是纳米科技的基础，功能纳米材料是纳米材料科学中最富有活力的领域，它对信息、生物、能源、环境、宇航等高科技领域，将产生深远的影响并具有广阔的应用前景。
本专业主要学习环境纳米材料的绿色制备及其规模化。
纳米材料与技术专业就业前景怎么样？纳米材料与技术专业的发展前途广阔，毕业生一般都可以在科研院校及纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域从事相关产品开发、生产和检测等工作。
纳米材料与技术专业代码是多少？专业代码：080413T专业类别：材料类门类：工学。
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1. 团簇:一般指由几~几百个原子的聚集体系,尺寸≤1nm.其结构多样化,呈线状,网状,层状,洋葱状,骨架状……2. 人造原子:是指包含一定数量的真正原子的量子点,准一维的量子棒,准二维的量子盘以及~100nm 的量子器件3. 同轴纳米电缆:4. 介孔固体:5. 介孔复合体:6. 纳米结构:7. 自组织合成和分子自组织合成:8. 阵列体系的模板合成:9. 纳米碳管及其分类:是由碳原子组成的Φ:几~几十nm,长约几十nm~μm 的管子,侧边为六边型,顶端为五边型封顶.有单壁碳管和多壁碳管,多壁管还分为单臂,锯齿形和手性.10. 光吸收带蓝移和红移:与大块材料相比,纳米微粒的吸收带移向短波方向,是由于尺寸下降,能隙变宽;还有由于纳米微粒颗粒小,大的表面张力使晶格畸变,晶格常数变小.红移可能是由于粒子表面形成的偶极层的库仑作用引起的红移大于粒子尺寸的量子限域效应引起的蓝移,还可能是表面形成束缚激子导致发光.11. 超顺磁性:铁磁纳米微粒尺寸小到一定临界值,就不再服从居里-外斯定律,呈顺磁性.12. 磁性液体(结成和特点)13. 沉淀法和共沉淀法:包含一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉淀剂后,或于一定温度下使溶液水解,形成不溶性氢氧化物或盐类从溶液中析出,并将溶液中原有的阴离子洗去,经热分解即得到所需的氧化物粉料. 含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后,所有离子完全沉淀的方法称共沉淀法,分为单相共沉淀和混合物共沉淀.14. 均相沉淀法:通过控制溶液中的沉淀剂浓度,使之缓慢地增加,则使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀出现,这种方法称为均相沉淀.15. 金属醇盐水解法:利用一些金属有机醇盐能溶于有机溶剂并可能发生水解,生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性,制备细粉料的一种方法.16. 纳米微粒的尺寸,结构和形貌特征:1~100nm;一般呈球型,还有其他与制备方法密切相关的其他形状;结构一般与大颗粒相同,但颗粒内部,特别是表面层晶格畸变,有时会出现与大颗粒差别很大的情况.17. 什么是久保理论?它的基本点是什么?该理论的优缺点是什么?是关于金属粒子电子性质的理论,将超微粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子气,并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级,且忽略相互作用,得到的电子能级分布优于等能级间隔模型;还认为从超微粒子中取走或放入一个电子都是困难的,超微粒子是电中性的.久保理论解释了超微粒子在EPR,磁化率,比热等方面的量子尺寸效应,但对外界条件以及自旋-轨道相互作用对电子能级分布的影响没有考虑.18. 量子尺寸效应:当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,能隙变宽现象均称为量子尺寸效应.小尺寸效应:当超细微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将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致的声,光,电磁,热力学的新特性.表面效应:纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子占相当大的比例,使得表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其他原子结合.宏观量子隧道效应:一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有贯穿势垒的能力,称为宏观量子隧道效应.库仑堵塞与量子隧穿:介电限域效应:当粒子的尺度下降到可与激子的玻尔半径相比拟时,屏蔽效应被减小,而颗粒间的库仑作用得到增强,导致ε增加,激子束缚能增加等效应.19. 纳米微粒的基本热学特征:纳米微粒的熔点,开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体低很多.由于颗粒小,纳米微粒的表面能高,比表面原子数多,这些表面原子近邻配位不全,活性大以及体积远小于大块材料,因此纳米粒子熔化所需增加的内能小得多,熔点急剧下降.纳米微粒尺寸小,表面能高,压制成块材后的界面具有高能量,在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力,有利与界面中的孔洞收缩,因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的.20. 纳米微粒超顺磁性,高矫顽力,低T C 产生的原因:超顺磁性的起源:由于小尺寸下,当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时,磁化方向就不再固定在一个易磁化方向,易磁化方向作无规律变化,结果导致超顺磁性的出现.纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时呈现的高矫顽力,有一致转动模式和球链反转磁化模式.一致转动磁化:每个粒子就是一个单磁畴,要使这个磁铁去掉磁性,需要每个粒子整体的磁矩反转,这需要很大的反向磁场.由于小尺寸效应和表面效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化,因此具有较低的居里温度.21. 纳米材料往往呈现出常规粗晶不具有的发光现象,原因是什么?常规粗晶的结构存在平移对称性,由平移对称性产生的选择定则禁介使得它不能发光.当小到一定程度时,平移对称性消失.载流子的量子限域效应.22. 如何分散纳米粒子?(1)加入反絮凝剂形成双电层.即选择恰当的电解质做分散剂,使纳米粒子表面吸引异电离子形成双电层,通过双电层之间库排斥作用使粒子之间发生团聚的引力大大降低,实现纳米微粒分散的目的.(2)加表(界)面活性剂包裹颗粒.使其吸附在粒子表面,形成微胞状态,由于活性剂的存在而产生了粒子间的排斥力,使得粒子间不能接触,从而防止团聚体的产生.23. 低压气体中蒸发法的基本原理是什么?影响纳米粒子尺寸的因素是什么?是在低压的氩,氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发后形成超微粒(1~1000nm)或纳米微粒.加热源又以下几种:电阻加热法;等粒子喷射法;高频感应法;电子束法;极光法. 可通过调节惰性气体压力,蒸发物质的分压即蒸发温度或速率,或惰性气体的温度来控制纳米微粒的尺寸.24. 溅射法制备纳米微粒的基本原理:用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar 气(40~250Pa),两电极间施加的电压范围为0.3~1.5kV .由于两电极间的辉光放电使Ar 离子形成,在电场的作用下Ar 离子冲击阴极靶材表面,使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积下来.粒子的大小及尺寸分布主要取决于两电极间的电压,电流和气体压力.25. 水热法制备纳米微粒方法的基本点:水热反应是高温高压下在水(水溶液)或蒸汽等流体中进行有关化学反应的总称.水热氧化;水热沉淀;水热合成;水热还原;水热分解;水热结晶.26. 溶胶-凝胶法制备纳米粒子的基本原理与过程:基本原理是将金属醇盐或无机盐经水解,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥,焙烧,最后得到无机材料.过程包括:(1)溶胶的制备:一使先将部分或全部组分用适当沉淀剂先沉淀出来,经解凝,使原来团聚的沉淀颗粒分散称原始颗粒;另一种方法使由同样的盐溶液出发,通过对沉淀过程的仔细控制,使首先形成的颗粒不致团聚为大颗粒而沉淀,从而直接得到胶体凝胶.(2)溶胶-凝胶转化:溶胶中含有的大量的水,凝胶化过程中,体系失去流动性,形成一种开放的骨架结构.途径有二:一是化学法,通过控制溶胶中的电解质浓度来实现凝胶化;二是物理法,迫使胶颗粒间相互靠近,克服斥力,实现凝胶化.(3)凝胶干燥:一定条件下(如加热)使溶剂蒸发,得到粉料,干燥过程中凝胶结构变化很大.27. 常用的评估纳米粒子直径的方法有哪些?测量原理及运用的范围.(1)透射电镜观察法:用此方法测得的颗粒粒径,不一定是一次颗粒,往往是由更小的晶体或非晶,准晶微粒构成的纳米级微粒.这是因为在制备电镜观察用的样品时,很难使它们全部分散成一次颗粒.(2)X 射线衍射线宽法:是测定微粒晶粒度的最好方法.晶粒度<100nm.(3)比表面积法:通过测定粉体单位重量的比表面积S w ,假设颗粒呈球形,则颗粒直径w S d ρ/6=.容量法:测定已知量的气体在吸附前后的体积差,进而得到气体的吸附量;重量法:直接测定固体吸附前后的重量差,计算吸附气体的量.(4)X 射线小角散射法:假定粉体粒子为均匀形状,大小,利用X 射线衍射中倒易点阵原点(000)结点附近的相干散射现象,计算求出粒度分布和平均尺寸.颗粒约几~几十nm.(5)Raman 散射法:通过测量Raman 谱中某一晶峰在纳米晶体和常规晶体中的偏移来得到纳米晶粒的平均粒径.28. 纳米固体基本构成及分类:基本构成十纳米微粒以及它们之间的分界面(界面).按小颗粒结构状态可分为纳米晶体,纳米微晶,纳米准晶材料;按小颗粒键的形式可分为纳米金属,纳米离子晶体,纳米半导体,纳米陶瓷材料;由单相微粒构成的固体称为纳米相材料,每个纳米微粒本身由两相构成(一种相弥散于另一种相中)的成为纳米复相材料.纳米复合材料大致包括三种类型:一是0-0复合,即不同成分,不同相或者不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体;二是0-3复合,即把纳米粒子分散到常规的三维固体中;三是0-2复合,即把纳米粒子分散到二维薄膜材料中,又分均匀弥散和非均匀弥散.29. 为什么纳米固体具有高比热,高热膨胀系数?体系的比热主要由熵贡献,在温度不太低的情况下,电子熵可以忽略,体系熵主要由振动熵和组态熵贡献.纳米结构材料的界面结构原子分布比较混乱,界面体积百分比大,因而纳米材料熵丢比热的贡献比常规粗晶材料大的多.固体的热膨胀与晶格非线形振动有关.纳米晶体在温度发生变化时,非线形热振动可分为两个部分,一时晶内的非线形热振动,二时晶界组分的非线形热振动,往往后者的非线形振动更为显著,可以说占体积百分数很大的界面对纳米晶热膨胀的贡献起主导作用.30. 为什么纳米相材料在较宽的温度范围内具有好的热稳定性,而金属易长大?简述提高纳米相材料热稳定性的方法.因为金属纳米晶体晶粒生长激活能小,在热激活下,相对与纳米相材料晶粒易于长大,故热稳定温区较窄.提高热稳定性(1)降低界面迁移的驱动力.如果没有驱动力,则正向和反相运动的几率是相同的;在驱动力下使势垒产生不对称的偏移,就显示晶界的迁移.界面能量高及界面两侧相邻两晶粒的差别大有利于晶界迁移.纳米材料晶粒为等轴晶,粒径均匀,分布窄,保持纳米材料各向同性就会大大降低界面迁移的驱动力.(2)晶界结构弛豫.高能的晶界并不一定首先引起晶界迁移.晶界结构弛豫所需要的能量小于晶界迁移能,升温过程中提供的能量首先消耗在晶界结构弛豫上,导致原子重排,趋于有序,以降低晶界自由能.(3)晶界钉扎.向纳米材料中添加稳定剂,使其偏聚到晶界,降低晶界的静电能和畸变能,客观上对晶界起了钉扎作用,使其迁移变困难.31. 纳米固体红外吸收谱的主要特征及其主要原因.(1)特征模的频移(2)吸收带宽化(3)与块材料相比,特征模可能消失,也有可能出现原禁阻的振动模.原因主要是(1)小尺寸效应和量子尺寸效应导致蓝移.由于纳米颗粒组元尺寸很小,颗粒内部畸变使键长变短,使纳米材料平均键长变短,导致了键振动频率升高,引起蓝移;量子尺寸效应也导致能级间距加宽.(2)晶场效应.退火过程中,纳米材料有序度增加;可能发生由低对称到高对称相的转变,总的趋势是晶场增强,激发态和基态能级间距增大,导致吸收带随温度升高而蓝移.(3)尺寸分布效应.由于颗粒大小有一个分布,引起纳米结构材料键长有一个分布,引起红外吸收带宽化.(4)界面效应.庞大的界面在能量上,缺陷的密度上,原子的排列上都存在差异,导致界面中的键长有一个很宽的分布,也引起吸收带的宽化.32. 纳米固体(金属,合金及离子晶体)主要电阻(或电导)特征及起因:(1)比电阻随粒径的减小而增加,且都比常规材料电阻要高.(2)电阻温度系数强烈依赖于晶粒尺寸,当颗粒小于某一临界尺寸时,电阻温度系数可能由正常的正变为负的.由于纳米材料中大量的晶界的存在,使大量电子运动局限在小颗粒范围,界面的高势垒是电阻升高的主要原因.纳米材料对电子的散射分为两个部分:颗粒(晶内)组元和界面组元(晶界).当颗粒尺寸大于电子自由程,晶内组元对电子散射占优势,接近于常规材料;当颗粒尺寸小于电子自由程时,界面对电子散射起主导作用.未退火样品混乱的界面产生高的散射势垒,导致高电阻的出现;当温度升高,界面原子弛豫使界面结构有序度增加,从而对电子散射作用下降,温度系数变负.33. 纳米固体在低频下产生高介电常数的原因,举例说明.(1)空间电荷极化(界面极化).纳米材料庞大的界面中的大量缺陷,引起电荷分布的变化.在交变电场的作用下,正负电荷移动,结果聚集在界面的缺陷处,形成电偶极矩,即呈现看见电荷极化.同时,具有晶格畸变和较多数量空位缺陷的颗粒内部同样也会产生空间电荷极化.这些均导致比常规材料强的空间电荷极化,因而有更高的介电常数.纳米晶Si 和纳米非晶Si 3N 4(2)转向极化.纳米粒子内及界面中的离子空位与离子能形成固有电矩,在外电场的作用下将改变方向形成转向极化.纳米TiO 2和α-Al 2O 3(3)松弛极化.包括电子松弛极化和离子松弛极化.前者使由弱束缚电子在外场作用下由一个阳离子结点向另一个阳离子结点转移,在晶内组元中比较显著;后者是由弱束缚离子在外电场作用下由一个平衡位置想另一个平衡位置转移,在界面组元中比较显著.纳米TiO 234. 简述纳米固体界面结构的几种模型.界面体积分数计算公式.(1)类气态模型.纳米微晶界面内原子排列既没有长程序,也没有短程序,是一种类气态的,无序度很高的结构.(2)有序模型.纳米材料的界面原子排列是有序的.有的认为和粗晶本质上没有很大差别;有的认为是有序的或是局域有序的;有的认为是扩展有序的.(3)结构特征分布模型.纳米结构材料的界面并不是具有单一的同样的结构,界面结构是多种多样的,存在一个结构上的分布,都处在无序到有序的中间状态.d R /3δ=.δ为界面平均厚度,通常包括到4个原子层; d 为颗粒组元的平均直径.或是)/(3δδ+=d C t35. 从纳米固体正电子湮灭谱的三种寿命说明纳米固体中存在哪几种缺陷,缺陷的位置,形成的机制.τ1是由于正电子被俘获在尺寸约为单个空位的自由体积内的束缚态淹没,这类缺陷是处在纳米金属微晶的界面上. τ2对应于正电子被俘获于三个晶粒间界交叉处构成的微空隙中的束缚态湮没.是由约十个空位凝聚而成的空位集团,是纳米金属微晶的结构元素. τ3对应于构成纳米金属微晶结构元素的较大空隙.36. 纳米微粒,纳米固体中存在稳定位错的条件是什么?什么情况下不存在位错?当粒径小于某一临界尺寸时,位错稳定不稳定,趋向于离开晶粒;当粒径大于此临界值时,位错能稳定地处在晶粒中.位错稳定的临界尺寸为特征长度p Gb p σπ/≈,其中G 是剪切模量;b 是柏格斯矢量;σp 为点阵摩擦力.当晶粒尺寸小于临界值l c (稳定堆积的位错间距)时,稳定位错态将不存在.Hv Gb l c )1(3-=π.其中v 为泊松比. 37. 何为高能球磨法,机械合金化法?高能球磨法制备纳米粉时要注意哪些问题?高能球磨法可制备哪几种粉体?是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法.要注意控制:正确选用硬球的材质(不锈钢球,玛瑙球,硬质合金球等);球磨温度与时间,原料一般选用微米级的粉体或小尺寸条带碎片.可以制备纳米晶纯金属;互不想溶体系的固溶体;纳米金属间化合物及纳米金属-陶瓷粉复合材料.38. 纳米相陶瓷的制备方法有哪些?工艺过程及优缺点是什么?(1)无压力烧结(静态烧结),是将无团聚的纳米粉,在室温下经模压成块状试样,然后在一定的温度下焙烧使其致密化(烧结),经常掺入稳定剂防止晶粒长大.工艺简单,不需特殊的设备,因此成本低,但烧结过程中,易出现晶粒快速长大及大孔洞的形成,结果试样不能实现致密化,使得纳米陶瓷的优点丧失.(2)应力有助烧结(烧结-锻压法):无团聚粉体在一定压力下进行烧结.优点是对于许多未掺杂的纳米粉,通过应力有助烧结,可制得具有较高致密度的纳米陶瓷,并且晶粒无明显长大.但该工艺要求的设备复杂,操作也较复杂.39. 纳米薄膜的制备方法:(1)液相法:①溶胶-凝胶法②电沉积法(2)气相法①高速超微粒子沉积法(气体沉积法) ②直接沉积法:惰性气体蒸发法,等离子溅射法,辉光放电等离子诱导化学气相沉积法.基片的位置,气体的压强,沉淀速率和基片温度是影响纳米膜质量的重要因素.。