纳米薄膜材料
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纳米薄膜材料
2.3纳米气敏材料
纳米气敏膜的原理是，利用其在吸附某种气体之后引 起物理参数的变化来探测气体。因此，纳米气敏膜吸附 气体的速率越高，信号传递的速度越快，其灵敏度也就 越高。组成纳米气敏膜的颗粒很小，表面原子所占比例 很大，其表面活性就大，因而在相同体积和相同时间下 ，纳米气敏膜比普通膜能吸附更多的气体。而且，纳米 气敏膜中充满了极为细微的孔道，界面密度又很大，密 集的界面网络提供了快速扩散的通道，具有扩散系数高 和准各向异性的特点，进一步提高了反应速度。因此， 纳米气敏膜具有比普通膜更好的气敏性、选择性和稳定 性。SnO2纳米颗粒气敏膜纳米是薄膜当材料前研究的热点。
纳米结构薄膜:主要是通过纳米粒子复合，提高材料在 机械方面的性能。
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜的分类
2）按膜的功能分 纳米磁性薄膜 纳米光学薄膜 纳米气敏膜 纳滤膜、纳米润滑膜 纳米多孔膜 LB（Langmuir Buldgett）膜 SA（分子自组装）膜
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料分类
3）按膜层结构分类 •单层膜 如热喷涂法的表面膜等 •双层膜 如在真空气相沉积的反射膜上再镀一层 •多层膜 指双层以上的膜系
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料分类
4）按膜层材料分 •金属膜，如Au、Ag等 •合金膜，如Cr-Fe、Pb-Cu等 •氧化物薄膜 •非氧化物无机膜 •有机化合物膜
纳米薄膜材料
2.1纳米磁性薄膜
自从1988年有人在Fe/Cr纳米量级的多层膜中发现巨 磁电阻效应以来，纳米磁性薄膜引起了人们强烈的研究 兴趣。由于晶体结构的有序和磁性体的形状效应，磁性 材料的内能一般与其内部的磁化方向有关，即会造成磁 各向异性。与三维体材不同，薄膜材料存在单轴磁各向 异性，只有薄膜内的某个特定方向易于磁化，因此被成 功地应用于磁记录介质。一般薄膜材料是平面磁化的， 而纳米磁性薄膜由于厚度很薄，只有薄膜的法线方向易 于磁化，即具有垂直磁化性质。因此纳米磁性薄膜可以 削弱传统磁记录介质中信息存储密度受到其自运磁效应 的限制，而有较大应用前纳景米薄。膜材料
有序分子膜(LB膜，SA膜）亦可作为纳米润滑膜，是 摩擦学的重要研究对象。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
•事实上，纳米材料并非新奇之物，早在1000多年以前， 我国古代利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料， 可能就是最早的纳米颗粒材料；我国古代铜镜表面的防 锈层，经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜，这大 概是最早的纳米薄膜材料。
2.4纳滤膜
纳滤膜是20世纪80年代末期问ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的新型分离膜，采用 纳米材料研制出分离仅在分子结构上有微小差别的多组分 混合物，介于超滤膜和反渗透膜之间。膜在渗透过程中截 留率大于95%的最小分子大小约为1nm ，因此称为“纳滤” 。
纳滤膜技术具有离子选择性和操作压力低的特点，故 有时也称“选择性反渗透”和“低压反渗透”。纳滤膜能截留 有机小分子而使大部分无机盐通过，对无机盐也有一定的 截留率。可实现不同价态离子的分离，能分离相对分子质 量差异很小的同类氨基酸和同类蛋白质，并实现高、低相 对分子质量有机物的分离。
2.2纳米光学薄膜
随着构成光学膜的晶粒尺寸的减小，晶界密度将增 加，膜表面的粗糙度也将发生变化，表面光散射及光吸 收必然不同。因此，当尺寸减小到纳米量级时，薄膜的 光学性能也必将发生变化。
纳米晶Si膜是国内外广泛研究的一种纳米光学薄膜， 表面原子数几乎和体内原子数相等，因而显示出与晶态、 非晶态物质均不同的崭新性质。纳米晶Si膜具有热稳定 性好、光吸收能力强、掺杂效应高、室温电导率可在大 范围内变化等优点，通过控制沉积温度、薄膜厚度、内 部结构，晶粒尺寸等可得到优良的光学薄膜材料。
纳米薄膜材料
一.定义: 纳米薄膜是由指由尺寸在纳米量级的的晶粒或 颗粒构成的薄膜，或将纳米晶粒镶嵌于某种薄 膜中构成的复合膜（如Ge/SiO2，将Ge镶嵌于 SiO2中），以及每层厚度在纳米量级的单层或 多层膜，有时也成为纳米晶粒薄膜或纳米多层 膜。
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料的分类
1）纳米薄膜，按用途分为两大类:纳米功能薄膜和纳米 结构薄膜。 纳米功能薄膜:主要是利用纳米粒子所具有的光、电、 磁方面的特性，通过复合使新材料具有基体所不具备的 特殊功能。
纳滤膜一般是由高聚物组成活化层的复合膜，表面分 离层由聚电解质构成，与纳其米薄支膜材撑料 层的化学组成不同。
2.5纳米润滑膜
由于润滑设计和加工技术的不断完善，流体润滑膜的厚 度日益减小。经超精细加工制得的微机械，其摩擦面之 间的间隙常处于纳米范围，为改善摩擦学性能必须采用 纳米薄膜进行润滑。这种纳米膜的润滑状态介于弹流润 滑与边界润滑之间，兼具流体膜和吸附膜的特点，因而 润滑机理更复杂，尚处于起步研究阶段。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
•人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50年代 。西德的Kanzig观察到了BaTi03中的极性微区，尺寸在 10-100纳米之间。苏联的G.A .Smolensky假设复合钙钛 矿铁电体中的介电弥散是由于存在Kanzig微区导致成 分布不均匀引起的. •60年代日本的Ryogo Kubo在金属超微粒子理论中发现 由于金属粒子的电子能级不连续，在低温下，即当费 米能级附近的平均能级间隔♪> kT时，金属粒子显示出 与块状物质不同的热性质。 •80年代末，人们用粒度为1-15nm的超微颗粒制造出纳 米级固体。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
综上，纳米材料研究范围不断扩大，第一阶段 主要集中在纳米颗粒本身;第二阶段主要研究纳米颗 粒组成的薄膜与块体;第三阶段研究对象又涉及自组 装纳米材料，如近年来的纳米线、纳米管直至微孔、 介孔材料。
纳米薄膜材料
四.纳米薄膜材料制备
纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域内一个重 要的研究课题，新材料制备工艺过程的研究与控制对纳米 材料的微观结构和性能具有重要的影响。最早是采用金属 蒸发凝聚-原位冷压成型法制备纳米晶体，相继又发展了 各种物理、化学方法，如机械球磨法、非晶晶化法、水热 法、溶胶-凝胶法等。
2.3纳米气敏材料
纳米气敏膜的原理是，利用其在吸附某种气体之后引 起物理参数的变化来探测气体。因此，纳米气敏膜吸附 气体的速率越高，信号传递的速度越快，其灵敏度也就 越高。组成纳米气敏膜的颗粒很小，表面原子所占比例 很大，其表面活性就大，因而在相同体积和相同时间下 ，纳米气敏膜比普通膜能吸附更多的气体。而且，纳米 气敏膜中充满了极为细微的孔道，界面密度又很大，密 集的界面网络提供了快速扩散的通道，具有扩散系数高 和准各向异性的特点，进一步提高了反应速度。因此， 纳米气敏膜具有比普通膜更好的气敏性、选择性和稳定 性。SnO2纳米颗粒气敏膜纳米是薄膜当材料前研究的热点。
纳米结构薄膜:主要是通过纳米粒子复合，提高材料在 机械方面的性能。
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜的分类
2）按膜的功能分 纳米磁性薄膜 纳米光学薄膜 纳米气敏膜 纳滤膜、纳米润滑膜 纳米多孔膜 LB（Langmuir Buldgett）膜 SA（分子自组装）膜
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料分类
3）按膜层结构分类 •单层膜 如热喷涂法的表面膜等 •双层膜 如在真空气相沉积的反射膜上再镀一层 •多层膜 指双层以上的膜系
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料分类
4）按膜层材料分 •金属膜，如Au、Ag等 •合金膜，如Cr-Fe、Pb-Cu等 •氧化物薄膜 •非氧化物无机膜 •有机化合物膜
纳米薄膜材料
2.1纳米磁性薄膜
自从1988年有人在Fe/Cr纳米量级的多层膜中发现巨 磁电阻效应以来，纳米磁性薄膜引起了人们强烈的研究 兴趣。由于晶体结构的有序和磁性体的形状效应，磁性 材料的内能一般与其内部的磁化方向有关，即会造成磁 各向异性。与三维体材不同，薄膜材料存在单轴磁各向 异性，只有薄膜内的某个特定方向易于磁化，因此被成 功地应用于磁记录介质。一般薄膜材料是平面磁化的， 而纳米磁性薄膜由于厚度很薄，只有薄膜的法线方向易 于磁化，即具有垂直磁化性质。因此纳米磁性薄膜可以 削弱传统磁记录介质中信息存储密度受到其自运磁效应 的限制，而有较大应用前纳景米薄。膜材料
有序分子膜(LB膜，SA膜）亦可作为纳米润滑膜，是 摩擦学的重要研究对象。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
•事实上，纳米材料并非新奇之物，早在1000多年以前， 我国古代利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料， 可能就是最早的纳米颗粒材料；我国古代铜镜表面的防 锈层，经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜，这大 概是最早的纳米薄膜材料。
2.4纳滤膜
纳滤膜是20世纪80年代末期问ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的新型分离膜，采用 纳米材料研制出分离仅在分子结构上有微小差别的多组分 混合物，介于超滤膜和反渗透膜之间。膜在渗透过程中截 留率大于95%的最小分子大小约为1nm ，因此称为“纳滤” 。
纳滤膜技术具有离子选择性和操作压力低的特点，故 有时也称“选择性反渗透”和“低压反渗透”。纳滤膜能截留 有机小分子而使大部分无机盐通过，对无机盐也有一定的 截留率。可实现不同价态离子的分离，能分离相对分子质 量差异很小的同类氨基酸和同类蛋白质，并实现高、低相 对分子质量有机物的分离。
2.2纳米光学薄膜
随着构成光学膜的晶粒尺寸的减小，晶界密度将增 加，膜表面的粗糙度也将发生变化，表面光散射及光吸 收必然不同。因此，当尺寸减小到纳米量级时，薄膜的 光学性能也必将发生变化。
纳米晶Si膜是国内外广泛研究的一种纳米光学薄膜， 表面原子数几乎和体内原子数相等，因而显示出与晶态、 非晶态物质均不同的崭新性质。纳米晶Si膜具有热稳定 性好、光吸收能力强、掺杂效应高、室温电导率可在大 范围内变化等优点，通过控制沉积温度、薄膜厚度、内 部结构，晶粒尺寸等可得到优良的光学薄膜材料。
纳米薄膜材料
一.定义: 纳米薄膜是由指由尺寸在纳米量级的的晶粒或 颗粒构成的薄膜，或将纳米晶粒镶嵌于某种薄 膜中构成的复合膜（如Ge/SiO2，将Ge镶嵌于 SiO2中），以及每层厚度在纳米量级的单层或 多层膜，有时也成为纳米晶粒薄膜或纳米多层 膜。
纳米薄膜材料
二.纳米薄膜材料的分类
1）纳米薄膜，按用途分为两大类:纳米功能薄膜和纳米 结构薄膜。 纳米功能薄膜:主要是利用纳米粒子所具有的光、电、 磁方面的特性，通过复合使新材料具有基体所不具备的 特殊功能。
纳滤膜一般是由高聚物组成活化层的复合膜，表面分 离层由聚电解质构成，与纳其米薄支膜材撑料 层的化学组成不同。
2.5纳米润滑膜
由于润滑设计和加工技术的不断完善，流体润滑膜的厚 度日益减小。经超精细加工制得的微机械，其摩擦面之 间的间隙常处于纳米范围，为改善摩擦学性能必须采用 纳米薄膜进行润滑。这种纳米膜的润滑状态介于弹流润 滑与边界润滑之间，兼具流体膜和吸附膜的特点，因而 润滑机理更复杂，尚处于起步研究阶段。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
•人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50年代 。西德的Kanzig观察到了BaTi03中的极性微区，尺寸在 10-100纳米之间。苏联的G.A .Smolensky假设复合钙钛 矿铁电体中的介电弥散是由于存在Kanzig微区导致成 分布不均匀引起的. •60年代日本的Ryogo Kubo在金属超微粒子理论中发现 由于金属粒子的电子能级不连续，在低温下，即当费 米能级附近的平均能级间隔♪> kT时，金属粒子显示出 与块状物质不同的热性质。 •80年代末，人们用粒度为1-15nm的超微颗粒制造出纳 米级固体。
纳米薄膜材料
三.纳米薄膜材料的发展历程
综上，纳米材料研究范围不断扩大，第一阶段 主要集中在纳米颗粒本身;第二阶段主要研究纳米颗 粒组成的薄膜与块体;第三阶段研究对象又涉及自组 装纳米材料，如近年来的纳米线、纳米管直至微孔、 介孔材料。
纳米薄膜材料
四.纳米薄膜材料制备
纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域内一个重 要的研究课题，新材料制备工艺过程的研究与控制对纳米 材料的微观结构和性能具有重要的影响。最早是采用金属 蒸发凝聚-原位冷压成型法制备纳米晶体，相继又发展了 各种物理、化学方法，如机械球磨法、非晶晶化法、水热 法、溶胶-凝胶法等。