纳米材料及应用简介
纳米材料的特性及应用
纳米材料的特性及应用摘要系统阐述了纳米材料的特性,并重点介绍了纳米材料在陶瓷领域,医学上,皮革制品上,环境保护等方面的应用。
并对纳米材料未来的应用前景进行了展望。
关键词：纳米材料特性应用前言纳米，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于万分之一头发丝粗细。
当物质到纳米尺度以后，大约是在1-100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料即为纳米材料[1]。
纳米材料处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，即接近于分子或原子的临界状态。
在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。
纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。
纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。
由于纳米材料从根本上改变了材料的结构，使得它成为当今新材料研究领域最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象[2]。
近年来，纳米材料取得了引人注目的成就。
例如，存储密度达到每平方厘米400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世[3]。
充分显示了纳米材料在高技术领域应用的巨大应用潜力。
纳米材料诞生多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。
进入90年代后，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。
一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。
第二讲纳米材料及其应用-PPT精选
磁学性能
1. 超顺磁性 2. 矫顽力 3. 居里温度 4. 磁化率
超顺磁性
纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超
顺磁状态，例如： -Fe，Fe3O4和 -Fe2O3粒径
I
2434NV2 nn1122 nn2222
I0
乳光强度与入射光的波长的四次方成反比。
故入射光的波长愈短，散射愈强。例如照射在溶
胶上的是白光，则其中蓝光与紫光的散射较强。
故白光照射溶胶时，侧面的散射光呈现淡蓝色，
而透射光呈现橙红色。
光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理 的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与 超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波 长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与 此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子 与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的 差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒 的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有 同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。 主要表现为以下几方面。
第二讲 纳米材料及其应用
1990年7月在美国巴尔基摩召开的国 际第一届纳米科学技术学术会议上，正 式把纳米材料科学作为材料科学的一个 分支公布于世。纳米材料科学的诞生标 志着材料科学已经进入了一个新的层次。
一 纳米材料具有独特的物理化学性质
1.力学性能（结构，晶格，硬度）
融
会
2.热学性能（熔点） 3.磁学性能
纳米微粒分散物系的光学性质
纳米微粒分散于分散介质中形成分散物系(溶 胶)，纳米微粒在这里又称作胶体粒子或分散相。 由于在溶胶中胶体的高分散性和不均匀性使得分散 物系具有特殊的光学特征。当分散粒子的直径大于 投射光波波长时，光投射到粒子上就被反射。如果 粒子直径小于入射光波的波长，光波可以绕过粒子 而向各方向传播，发生散射，散射出来的光，即所 谓乳光。由于纳米微粒直径比可见光的波长要小得 多，所以纳米微粒分散系应以散射的作用为主。由 雷利公式，可得以下结论：
纳米材料的特性及应用
纳米材料的特性及应用（齐齐哈尔大学材料科学与工程学院高分子专业）摘要：纳米材料是当今及未来最有发展潜力的材料，由于其独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应 ,使得材料的电学、力学、磁学、光学等性能产生了惊人的变化。
本文分别从纳米材料的定义，发展，分类，特性，应用及未来发展方面进行了详细的论述。
引言很多人都听说过"纳米材料"这个词,但什么是纳米材料级简称为纳米材料，是指其的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间,广义上是中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。
由于它的尺寸已经接近电子的，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的，加上其具有大表面的特殊效应。
因此它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。
纳米材料的应用前景十分广阔。
近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力关键词：?纳米材料纳米材料分类特性应用一.什么是纳米材料纳米级简称为纳米材料(nanometermaterial)。
从尺寸大小来说，通常产生显着变化的细小的尺寸在0.1以下（注1米=100，1=10000微米，1微米=1000，1=10），即100以下。
因此，颗粒尺寸在1～100的微粒称为超微粒材料，也是一种材料。
其中，纳米是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米薄膜、纳米、纳米瓷性材料和材料等。
二.纳米材料发展简史纳米材料的应用实际上很早就有了，只是没有上升成纳米材料的概念。
早在1000多年前，我国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳黑作为墨的原料及染料。
这是应用最早的纳米材料。
我国古代的铜镜表面长久不发生锈钝。
经检验发现其表面有一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜。
十八世纪中叶，胶体化学建立，科学家们开始研究直径为1-10nm的粒子系统。
即所谓的胶体溶液。
事实上这种液态的胶体体系就是我们现在所说的纳米溶胶，只是当时的化学家们并没有意识到，这样一个尺寸范围是人们认识世界的一个新的层次。
纳米材料及其应用PPT课件
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
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（1-100nm）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
纳米材料及其应用课件
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
纳米材料及纳米技术应用PPT课件
02
03
生物检测
纳米材料可以作为药物的载体， 实现药物的精准传输和定向释放， 提高治疗效果并降低副作用。
纳米材料可以增强医学成像的效 果，提高诊断的准确性和可靠性。
纳米材料可以用于检测生物标志 物和病原体，快速、准确地诊断 疾病。
环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净化，去除空气中的有 害物质和异味。
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03 纳米技术的应用领域
能源领域
高效电池
01
纳米技术可以改善电池的能量密度和充电速度，提高电池的效
率和寿命。
太阳能利用
02
纳米结构可以增强太阳能电池的光吸收和光电转换效率，降低
成本并提高发电量。
燃料电池
03
纳米材料可以提高燃料电池的效率和稳定性，降低燃料电池的
重量和体积。
医疗领域
01
药物传输
医学成像
水处理
纳米技术可以用于水处理，去除水中的有害物质和杂 质，提高水质和安全性。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复，去除土壤中的重金属和 有害物质，降低土壤污染的风险。
04 纳米材料的安全与伦理问 题
纳米材料对环境和生态系统的影响
纳米材料在环境中的迁移 和转化
纳米材料在土壤、水体和大气中的分布、转 化和归趋，可能对生态系统产生影响。
2000年代以后，随着技术的不 断进步和应用领域的扩大，纳 米科技逐渐成为全球科技领域 的研究热点。
02 纳米材料的基本特性
小尺寸效应
总结词
随着纳米材料尺寸的减小，其物理、化学和机械性能发生变化的现象。
详细描述
当物质尺寸减小到纳米量级时，由于量子尺寸效应和表面效应的影响，纳米材 料的物理、化学和机械性能会发生显著变化，表现出不同于常规材料的特性。
纳米材料的研究进展以及应用前景研究
纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。
主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。
因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。
这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。
目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。
纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。
纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。
其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。
从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。
然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。
2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。
还使得衣服不易出现折叠的痕迹。
很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。
利用纳米材料，冰箱可以消毒。
利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。
另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。
这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。
比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。
纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。
纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。
玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。
这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。
使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。
纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。
纳米材料的导电材料及其应用
纳米材料的导电材料及其应用近年来，纳米技术的突飞猛进，已经在多个领域产生了巨大的影响和应用。
其中，导电材料的研究是纳米技术的一个重要发展方向。
纳米材料的导电性能得到了极大的改善，同时，纳米导电材料的应用也得到了迅猛的发展。
本文将从以下几个方面介绍纳米材料的导电材料及其应用。
一、纳米材料的导电机理纳米材料的导电机理较为复杂，主要与纳米粒子的尺寸、特殊的表面性质以及电子传输路径有关。
首先，纳米材料由于其尺寸较小，相对于宏观材料来说表面积更大，因此，纳米材料具有更强的表面能，而表面能又会影响材料的电子传输速度和导电性能。
同时，纳米材料也具有更多的表面缺陷，这些缺陷可提高电子散射的发生概率，增加了导电的阻力。
其次，纳米材料的导电机理还与电子的传输路径有关。
当纳米材料的尺寸降低到纳米量级，由于其尺寸较小，传输电子的路径更为复杂，通过了多个表面缺陷、界面缺陷和晶界缺陷等，相比宏观材料而言更加复杂，这会极大地增加了电子的碰撞机率，促进了电子间的相互作用，从而提高了纳米材料的导电性能。
二、导电纳米材料的种类导电纳米材料有很多种，常见的有导电纳米碳管、导电纳米金粉、导电氧化物纳米粉体、导电高分子材料等。
1.导电纳米碳管导电纳米碳管由于其电子透过率高、导电性好，被广泛用于电池、太阳能电池、触摸屏、透明导电薄膜、传感器等领域。
其中，窄带隙碳纳米管是一种超导体材料，可以在低温下获得极高的传导电性。
另外，含杂原子的碳纳米管具有更好的传导性，可应用于柔性显示器等领域。
2.导电纳米金粉导电纳米金粉是由极细的金粉粒子组成的材料，由于金的高导电性，导电纳米金粉在电子学、光电器件与高科技产品领域得到广泛应用。
例如常用于磨料、微电子元件、半导体器件的金纳米粉末。
3.导电氧化物纳米粉体目前，纳米氧化物材料是导电氧化物材料领域的热点研究方向，同时其导电性能也在逐步提高。
高纯度钨酸锌、氧化铜等材料相对稳定，而且具有较高的导电性，因此可用于制备传感器、气敏元件和制备分散液等各领域。
纳米材料简介介绍
纳米材料可用于土壤修复，降解有机污染物，提 高土壤的生态功能。
05
结论与展望
当前研究成果总结
01
纳米材料制备技术多样化
近年来，纳米材料的制备技术取得了长足进步，包括物理法、化学法以
及生物法等多种方法，为纳米材料的广泛应用提供了基础。
02
纳米材料性能优异
纳米材料因其独特的尺寸效应、表面效应和量子效应，展现出优异的力
气体蒸发法
在真空环境中，通过加热使材料 蒸发，并在冷凝过程中形成纳米 颗粒。这种方法可用于制备纯净
的纳米金属、氧化物等。
激光脉冲法
使用高能量激光脉冲照射靶材， 使其瞬间熔化、气化，并在随后 的冷却过程中形成纳米颗粒。这 种方法可用于制备多种纳米材料
，且纯度高。
化学法
溶胶凝胶法
将金属盐或醇盐溶于溶剂中，形成溶胶，经过陈化、干燥 等步骤得到凝胶，再经过热处理得到纳米材料。这种方法 可用于制备氧化物、陶瓷等多种纳米材料。
THANKS
感谢观看
纳米材料特性
01
02
03
表面效应
纳米材料具有高比表面积 ，表面原子占比较大，导 致表面能增加，活性增强 。
量子尺寸效应
由于尺寸减小，纳米材料 的能级间距增大，导致电 子性质发生变化。
宏观量子隧道效应
纳米材料中的微观粒子具 有穿越势垒的能力，影响 磁性和导电性。
纳米材料应用领域
生物医药：纳米药物可提高药物的溶解度和生物 利用度，纳米载体可实现药物的靶向输送。
集成电路
纳米材料可用于制造更小 、更快、更省能的集成电 路，提高电子设备的性能 。
显示技术
纳米材料可用于研发高分 辨率、柔性可弯曲的显示 屏幕，提升视觉体验。
纳米生物材料
纳米生物材料可以用于太阳能电池的制造，提高光电转换效率。
储能技术
纳米生物材料可以用于储能技术，如锂离子电池和超级电容器，提 高储能密度和循环寿命。
农业领域的应用
肥料增效剂
纳米生物材料可以作为肥料增效剂，提高肥料的利用率和吸收率， 减少化肥的使用量。
农药增效剂
纳米生物材料可以作为农药增效剂，提高农药的附着力和渗透力， 降低农药的使用量。
环境保护与治理
污水处理
纳米生物材料可以用于污水处理，吸附和去除水中的有害物质，提 高水质。
空气净化
纳米生物材料具有高效的吸附和催化性能，可用于空气净化，降低 空气中的污染物浓度。
土壤修复
纳米生物材料可以用于修复被污染的土壤，通过吸附和转化有毒物质， 降低土壤污染程度。
能源领域的应用
燃料电池
纳米生物材料可以作为燃料电池的催化剂，提高电池的能量转换 效率和稳定性。
02 纳米生物材料的制备方法
物理法
真空蒸发沉积法
利用高温蒸发材料，在真空中冷 凝形成纳米粒子。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲照射材料，使其 瞬间熔化、汽化，形成纳米粒子。
机械研磨法
通过机械研磨将大块材料研磨成纳 米级粉末。
化学法
01
03
化学气相沉积法
利用化学反应在气相中生 成纳米粒子。
溶胶-凝胶法
诊断技术
抗菌与抗炎
纳米生物材料可用于生物传感器、成像剂 等，提高诊断的灵敏度和特异性。
纳米生物材料可制备成抗菌剂、抗炎剂等 ，用于治疗感染和炎症疾病。
纳米生物材料的发展历程与前景
发展历程
自21世纪初以来，随着纳米技术的不断发展，纳米生物材料的研究和应用也取得了显著的进展。
纳米材料和纳米技术简介
五、纳米粒子图片
SnO2纳米棒的TEM 照片
SiO2的SEM照片
花状 ZnO 的TEM照片
TEM image of Fe3O4/SiO2 composite particles
1、家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有
抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可 用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
2、电子计算机和电子工业 阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电 脑”。
纳米材料包括纳米无机材料、纳米聚合物材料、纳米 金属材料、纳米半导体材料及纳米复合材料等。纳米材料 按照形态，可将其分四种纳米：颗粒型材料，纳米固体材 料，纳米膜材料，纳米磁性液体材料。
二、纳米粒子的性质
纳米粒子最大的特点是量子尺寸效应十分显著， 这使得纳米体系的光、热、电、磁等物理性质与常 规材料不同，出现许多新奇特性。
7、橡胶 橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能
并不令人满意，生产橡胶制品过程中通常需在胶料 中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由 于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。而 纳米到或米SiO超SiO2过后2作传，为统产补高品强档的剂橡强，胶度在制、普品耐通。磨橡性胶和中抗添老加化少性量等的均纳达 8、在涂料中的应用 因此例它如添：加纳到米涂S料iO中2具能有对极涂强料的形紫成外屏和蔽红作外用反，射从特而性， 达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料 的拥隔有热庞性 大。 的另 比外 表， 面纳积米，表SiO现2出还极具大有的三活维性网，状能结在构涂， 料干燥时形成网状结构，不仅增加了涂料的强度和 光洁度，而且还能保持涂料的颜色长期不变。
纳米材料和纳米技术简介
Nanomaterials and nanometer technology
纳米材料的定义,特点和应用前景
纳米材料的定义、特点和应用前景中国科学院上海硅酸盐研究所作者：张青红图1图2图3什么是纳米材料？纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。
纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。
纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。
因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。
纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。
纳米材料的特点？当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。
比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。
按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来得到不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望得到新的用途。
我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以得到带隙和发光性质不同的材料。
也就是说，通过纳米技术得到了全新的材料。
纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千平方米，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。
对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
纳米材料的特性和应用
纳米材料由于其表面和结构的非凡性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。
纳米材料的特点及应用实例
纳米材料的特点及应用实例纳米材料是一种具有特殊结构和尺寸的材料，其尺寸通常在1到100纳米之间。
由于其特殊的结构和尺寸，纳米材料具有许多独特的性质和特点。
下面将详细介绍纳米材料的主要特点以及一些应用实例。
1.尺寸效应：由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，与宏观材料相比具有较高的比表面积和更丰富的表面能量。
这使得纳米材料具有更高的反应活性和吸附能力，使其在催化剂、传感器和储能设备等方面具有广泛的应用。
2.量子效应：纳米材料的电子和光学性质受到量子效应的影响，如量子限制、量子隧道效应和量子尺寸效应。
这些效应使纳米材料在光电器件、光催化和光学传感器等领域有着重要的应用。
3.机械性能：纳米材料通常具有高硬度、高强度和良好韧性等优异的机械性能，这使得它们在增强材料、涂层材料和生物材料等领域具有广泛的应用。
4.热稳定性：纳米材料具有较高的表面能量，使其在热稳定性方面表现出优于宏观材料的性能。
这使得纳米材料在高温环境下的应用具有重要意义，例如高温催化剂和高温润滑剂等领域。
5.光学性能：纳米材料在可见光和红外光谱范围内具有特殊的吸收、散射和发射性质。
这使得纳米材料在太阳能电池、光催化和光学传感器等领域有着广泛的应用。
下面是一些常见的纳米材料及其应用实例：1.纳米金：纳米金具有良好的导电性和抗氧化性能，在电子器件、传感器和催化剂等领域有着广泛的应用。
2.纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有较高的比表面积和孔体积，广泛应用于催化剂、吸附剂和药物传递系统等领域。
3.纳米碳管：纳米碳管具有优异的电导性和力学性能，在电子器件、增强材料和储能设备等领域有着重要的应用。
4.纳米氧化锌：纳米氧化锌具有良好的光催化性能和抗菌性能，在太阳能电池、光催化和生物医学领域有广泛的应用。
5.纳米银：纳米银具有良好的导电性和抗菌性能，在电子器件、抗菌材料和生物传感器等领域有重要的应用。
综上所述，纳米材料具有许多独特的特点和性质，并在诸多领域中具有广泛的应用前景。
纳米材料的配合物及其应用
纳米材料的配合物及其应用纳米材料是一种尺寸小于100纳米的微观物质。
纳米材料具有很多非常特殊的物理和化学特性，例如高比表面积、高表面能、低晶格能、高局部应变等。
随着人们对纳米科学的深入研究和应用的不断发展，纳米材料成为了一种非常重要的材料。
而纳米材料的配合物也因此应运而生。
纳米材料的表面化学性质是纳米材料的重要特征。
因为表面化学性质的不同，纳米材料的化学特性和物理特性都会发生很大的变化。
同时，纳米材料的表面具有很高的活性，显然不利于其在实际应用中的稳定性。
因此，使用纳米材料的配合物来调控纳米材料的化学性质，提高其稳定性，以及进一步拓展其应用是非常必要的。
纳米材料的配合物是由两种或者两种以上不同的化学物质组成的化合物。
其中，其中一种化学物质一般为纳米材料本身，而另外一种化学物质则通常为有机分子或者无机物。
这些分子和纳米材料之间会发生特殊的相互作用，从而改变了纳米材料的表面性质，并且提高了纳米材料的应用价值。
在纳米材料的配合物中，常用的有机分子包括脂肪族化合物、烷基胺、磷脂类物质和聚合物等等。
这些分子都具有不同的分子结构和功能，从而可以针对不同的需要来实现和改进纳米材料的性能和应用。
例如，通过利用有机分子和纳米材料的相互作用，可以控制纳米材料的形态和结构。
这些有机分子可以在纳米材料表面对纳米材料进行包覆，从而形成具有特殊形态和结构的纳米粒子。
同时，有机分子可以调节纳米材料表面的电化学性质，提高其在电化学领域的应用。
除了有机分子外，还有许多无机物也可以用来制备纳米材料的配合物。
例如，金属离子、复合氧化物、金属有机化合物等等。
这些无机物可以通过共价键、离子键或者范德华力协同作用与纳米材料发生作用，从而控制纳米材料表面的性质。
典型的例子是纳米金的复杂化合物，可以用于生物传感器等各种应用领域。
纳米材料的配合物在化学催化、生物分析、药物输送、光电器件等多个领域具有非常广泛的应用。
配合物的性质不仅决定了纳米材料的稳定性，而且也有助于控制纳米材料的反应活性和选择性，从而实现更好的应用。
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就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度 概念，并没有物理内涵。当物质到纳米 尺度以后，大约是在1—100纳米这个范 围空间，物质的性能就会发生突变，出 现特殊性能。这种既具不同于原来组成 的原子、分子，也不同于宏观物质的特 殊性能构成的材料，即为纳米材料。如 果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性 能的材料，也不能叫纳米材料。过去， 人们只注意微观（原子）和宏观领域的 研究，常常忽略这个中间领域（介观）， 而这个领域实际上大量存在于自然界， 只是以前没有认识到这个尺度范围的性 能。
间谍草
这是一种看似小草的微型探测器，其内装有 敏感的超微电子侦察仪器、照相机和感应器， 可侦测出百米以外的坦克、车辆等出动时产 生的震动和声音。
蚂蚁士兵
可通过各种途径钻进敌方装备中，长期潜伏下来， 一旦启用，这些“纳米士兵”就会各显灵通，有的专 门破坏敌方电子设备，使其短路；有的充当爆破 手，特种炸药引爆目标；有的施放各种化学制剂， 使敌方金属变脆、油料凝结或使敌方人员神经麻 痹、失去战斗力。
移动原子--世界上最小的广告
这是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加 工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的 世界上最小的中国地图。这幅地图有多小呢？ 150纳米（相当于头发丝的1/50），在技术上预 示着纳米图形化加工集成电路的新时代即将到 来。
二、纳米材料应用
物理学家总是模拟生物学原理制作各种 灵巧的机器，这就是仿生学。仿生学是 生物物理学的一个分支学科，它按照生 物学原理提出设计原型，制造用于特殊 目的的“功能器件”。如间谍草，蚂蚁 士兵，纳米机器人，机器苍蝇，蚊子导 弹等。
纳米材料及应用简介
罗文华
湖南理工学院物电学院
一、纳米材料简介
纳米是英文namometer的译音，是一 个物理学上的度量单位，1nm=10-9m, 对 于宏观物质来说，纳米是一个很小的单 位。例如， 人的头发直径：7000-8000nm 人体细胞直径：3000-5000nm 病毒直径：几十至几百纳米 金属的晶粒尺寸：微米量级 原子直径：0.1nm
❖纳米金和纳米镍在催化领域有着广阔的应用前 景,如在固体火箭推进剂中添加1%的纳米镍粉， 每克燃料的燃烧热可增加一倍，这使得纳米镍粉 有望成为新型的燃烧催化剂。在开发新能源方面 国外进展较快，加入纳米材料把非可燃气体变成 可燃气体。
纳米技术做成的所谓量子磁盘，能作高密度的磁 记录，每平方厘米的面积上可储存3万部《红楼 梦》。
日本科学家在20世Leabharlann 70年代用蒸发法制备超纳米晶
微离子，并通过研究它
的性能发现：一个导电、
导热的铜、银导体做成
纳米尺度以后，它就失
去原来的性质，表现出 晶界 既不导电、也不导热。
纳米结构：是指以纳米尺度的物质单元为 基元，按一定规律排列，形成一维的、二 维的及三维的阵列，这种结构体系就称为 “纳米结构”
分类
纳米晶：材料的结构单元的三维尺度均为纳米量级，如纳 米粒子构成的多晶材料。
棒状结构，材料的结构单元的三维尺度中有两维是纳米量 级， 如纳米丝和纳米管。
层状结构：材料的结构单元的三维尺度中有一维是纳米量 级，如超薄膜、多层膜和超晶格等。
纳米技术：研究纳米体系、纳米结构的运动
规律、相互作用及实际应用的科学。纳米科 学的内涵是“在纳米范围内认识、改造物质 世界，通过人为的直接操作、搬迁、安排原 子、分子开发新物质”。
纳米材料在人们现代生活中的应用
❖ 瑞典皇家科学院认为，海姆和诺沃肖洛夫的 研究成果不仅带来一场电子材料革命，而且 还将极大促进汽车、飞机和航天工业的发展。
❖ 纳米新材料：据美国测算，到21世纪30年代， 汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材 料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2， 排放40％，就这一项，每年就可给美国创造 社会效益1000亿美元。纳米碳管还能储存大 量氢气，从而可以实现以氢气为燃料驱动无 污染汽车.
纳米子弹
2004年美国设计和制造出可杀死恶性肿瘤 的镀金纳米壳，并在老鼠身上实验成功。 它是一种直径为110nm的不导电硅石微粒 做蕊，外面镀上10nm厚的金属外壳。研究 人员先将纳米壳“运送”到癌组织中，然 后用近红外线从身体外部照射癌变组织。 近红外线穿过人体正常组织来到癌变组织 时，被埋藏在癌变组织中的纳米子弹吸收， 附着吸收量加大，纳米子弹的能量增加， 导致周围的癌变组织升温并死亡。
纳米机器人：美国科研人员研发出一种微型纳米粒子， 可以通过患者的血流进入肿瘤，然后释放出药物，关掉 一种非常重要的癌症基因。这项研究成果发表在2010 年3月21日的《自然》杂志上。
一个纳米机器人在清理血管中的有害堆积物。由 于纳米机器人可以小到在人的血管中自由的游动， 对于象脑血栓、动脉硬化等病灶，它们可以非常 容易的予以清理，而不用再进行危险的开颅、开 胸手术。
成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，
它的磁性要比原来高1000倍。
磁畴
B
❖ 纳米碳管是由石墨中的一层或若干层碳原子卷 曲而成的笼状纤维，内部空心，外部直径只有 几到几十纳米，相当于头发丝的万分之一，密 度只有钢的六分之一，而强度却是钢的100倍， 是做成防弹背心等织物的理想材料。
石墨烯发明者获2010年诺贝尔物理学 奖
纳米涂料
❖ 纳米材料在较宽的频谱范围对电磁波有 均匀的吸收性能，几十纳米厚的纳米薄 膜的吸收效果与比它厚1000倍的现有吸 波材料相同，美国研制的纳米隐身涂料 对雷达波的吸收率达99%。把这种纳米 吸波材料涂在战略轰炸机，导弹等攻击 性飞行器的表面，能有效地吸收敌方防 空雷达的电磁波
磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做
纳米齿轮模型。纳米齿轮上的原子清晰可 见。最异想天开的用途莫过于将碳纳米管 做成太空升降机的缆绳。由于碳纳米管的 强度高、重量轻，如果把它做成缆绳，即 使缆绳的长度是从太空下垂到地面的距离， 它也完全可以经得住自身的重量。到那个 时候，人类到外太空旅行将是一件轻而易 举的事情
利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电 瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击 的性能 。