纳米晶ppt课件
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纳米晶(超微晶)的研究与市场 PPT
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交 流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频 器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据设备的 实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目 的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保 护等等。
4、应用及市场
智能电表图示
4、应用及市场
※ 万用表
万用表是一种带有整流器的、可以测量交、直流电流、 电压及电阻等多种电学参量的磁电式仪表，内部就有纳米晶 线圈。
万用表是由磁电系电流表(表头)，测量电路和选择开关等 组成的。通过选择开关的变换,可方便地对多种电学参量进行 测量。其电路计算的主要依据是闭合电路欧姆定律。
电子变压器图示 纳米晶铁芯制成的线圈
2、原理
高频变压器磁芯（铁芯）与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置，从一个或两 个以上的电回路中，通过交流电力借助电磁感应作用，转变成交流电压及电流。而在高频变压 器的输出端，对一个或两个以上的用电回路，供给不同电压等级的高频交流或直流电。
简单地说电子变压器就是无稳压型开关电源，它实际上就是一种逆变器。首先把交流电整流 成直流电。然后用电子元件组成一个高频振荡器把直流电变为高频交流电，通过开关变压器输 出所需要的电压然后二次整流供用电器使用。开关电源具有体积小，重量轻，价格低等优点， 所以被广泛用在各种电器中。根据高频开关管的驱动方式不同，可分为自激振荡式与他激式。
漏电保护器
电控柜内部构造
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
5、代表性企业
中国互感器十大品牌企业
（二）逆变器
1、概念
通常，把将交流电能变换成直流电能的过程 称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路， 把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。 与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过 程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电 路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变 器。
纳米晶的研究与市场PPT
纳米晶的研究与市场PPT纳米晶（超微晶）是一种具有特殊晶粒结构的材料，晶粒尺寸在纳米级别，通常为2-50纳米。
相比于传统材料，纳米晶材料具有独特的性质和广泛的应用潜力。
本文将对纳米晶的研究和市场进行介绍，并提供一个包含1200字以上的PPT。
一、纳米晶的研究进展1.发展历程：纳米晶的研究起源于20世纪80年代，经过多年的发展，目前已经掌握了纳米晶材料的制备方法和相关性质的研究。
2.制备方法：纳米晶的制备方法主要有溶胶-凝胶法、气相沉积法、球形聚集法等。
这些方法可以根据不同的材料和应用需求选择适合的制备方法。
3.结构与性质：纳米晶的独特结构和尺寸效应使得其具有优异的物理、化学和力学性质。
例如，较大的比表面积可以增强材料的催化性能和光催化性能。
二、纳米晶的应用领域1.能源领域：纳米晶材料在能源转换和储存方面具有重要的应用潜力。
例如，纳米晶材料可以用于太阳能电池、燃料电池和超级电容器等领域。
2.生物医药领域：纳米晶材料在生物医药领域的应用受到了广泛关注。
纳米晶材料可以用于药物传递、分子成像和癌症治疗等方面。
3.环境领域：纳米晶材料在环境领域的应用主要包括废水处理、大气污染控制和土壤修复等。
纳米晶材料具有较高的比表面积和活性，可以提高环境治理的效率。
三、纳米晶市场的发展前景1.市场概况：当前纳米晶市场相对较小，但随着纳米技术的进一步发展，纳米晶材料的应用前景广阔。
2.市场驱动因素：纳米晶市场的增长主要受到能源需求增长、环境治理压力和生物医药技术发展等因素的推动。
3.市场挑战：纳米晶市场仍面临着一些挑战，包括制备成本高、产业链不完善、安全性等问题。
四、纳米晶的未来发展方向1.制备技术改进：纳米晶的制备技术需要进一步改进，掌握更高效、低成本的制备方法。
2.新材料研究：除了传统的纳米材料（如金属和氧化物），还需研究发展新的纳米材料，如纳米复合材料和纳米生物材料。
3.应用开发：除了已经涉足的领域，还需进一步开发纳米晶材料在新能源、电子器件等领域的应用。
纳米技术资料PPT课件
纳米科技
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
引入了正交电磁
场，使气体分子
被电离的速率提
高了10倍，达到
了真空蒸发法的
成膜速率。
返回
纳米科技
分子束外延镀膜法
分子束外延（MBE）是一种特殊的真空镀膜工艺。
它是在超Байду номын сангаас真空条件下， 将薄膜的诸组分元素的 分子束流，直接喷到衬 底（半导体材料的单晶 片）表面上，沿着单晶 片的结晶轴方向生长成 一层结晶结构完整的新 的单晶层薄膜。
纳米科技
LB膜的制备
将一个亲水性（或 亲油性）固体表面垂 直而缓慢地插入浮有 单分子层的水中，将 该固体表面垂直上提 时，浮着的单分子膜 就会附着在表面上， 随沉积过程不同，所 形成的膜的结构分X、 Y、Z三型。
纳米科技
LB膜的制备
如果这个固 体基片反复进 出水面，可形 成多层膜（最 多 可 达 到 500 层），一个分 子的纵向长度 为 2-3nm ， 因 此 单分子层的厚 度亦为2-3nm。
返回
纳米科技
纳米薄膜的应用——磁性薄膜
纳米磁性薄膜可以削弱传统磁记录介质中信息 存储密度受到其自退磁效应的限制，并具有巨磁 电阻效应，在信息存储领域有巨大的应用前景。
巨磁阻效应：所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改 变的现象，巨磁阻就是指在一定磁场下电阻急剧变 化的现象。磁场导致电阻增加，称之为正磁致电阻； 若导致电阻降低，称之为负磁致电阻。
❖ SAMS的稳定性好，在各种含氧，不含氧的环境 条件下，热稳定温度能达到400℃。
返回
纳米科技
LB膜技术及其应用
LB膜是Langmuir-Blodgett（朗谬尔—布罗杰 特）在20世纪二、三十年代首先研究的，但在纳 米科技发展中，LB膜因其特有的性能受到人们的 重视。
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
引入了正交电磁
场，使气体分子
被电离的速率提
高了10倍，达到
了真空蒸发法的
成膜速率。
返回
纳米科技
分子束外延镀膜法
分子束外延（MBE）是一种特殊的真空镀膜工艺。
它是在超Байду номын сангаас真空条件下， 将薄膜的诸组分元素的 分子束流，直接喷到衬 底（半导体材料的单晶 片）表面上，沿着单晶 片的结晶轴方向生长成 一层结晶结构完整的新 的单晶层薄膜。
纳米科技
LB膜的制备
将一个亲水性（或 亲油性）固体表面垂 直而缓慢地插入浮有 单分子层的水中，将 该固体表面垂直上提 时，浮着的单分子膜 就会附着在表面上， 随沉积过程不同，所 形成的膜的结构分X、 Y、Z三型。
纳米科技
LB膜的制备
如果这个固 体基片反复进 出水面，可形 成多层膜（最 多 可 达 到 500 层），一个分 子的纵向长度 为 2-3nm ， 因 此 单分子层的厚 度亦为2-3nm。
返回
纳米科技
纳米薄膜的应用——磁性薄膜
纳米磁性薄膜可以削弱传统磁记录介质中信息 存储密度受到其自退磁效应的限制，并具有巨磁 电阻效应，在信息存储领域有巨大的应用前景。
巨磁阻效应：所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改 变的现象，巨磁阻就是指在一定磁场下电阻急剧变 化的现象。磁场导致电阻增加，称之为正磁致电阻； 若导致电阻降低，称之为负磁致电阻。
❖ SAMS的稳定性好，在各种含氧，不含氧的环境 条件下，热稳定温度能达到400℃。
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纳米科技
LB膜技术及其应用
LB膜是Langmuir-Blodgett（朗谬尔—布罗杰 特）在20世纪二、三十年代首先研究的，但在纳 米科技发展中，LB膜因其特有的性能受到人们的 重视。
纳米晶的研究与市场PPT
纳米晶的研究与市场PPT
除PPT要求外，其它文档内容要求与PPT一致
一、纳米晶（超微晶）的概念
纳米晶（nanocrystals）或超微晶（ultrafine crystals）是一种新
型的材料，具有独特的特性。
它是由超过100个原子组成的超小晶体，大
小为20-200纳米，厚度为几百到几万个原子长度，尺寸比普通晶体小得多。
纳米晶具有高度结构化的表面，因此在材料科学领域有着广泛的应用。
二、纳米晶在研究和市场上的应用
1、研究
纳米晶研究的主要目的是实现微型材料的有效应用，并利用其内在的
模式来掌握新材料的结构设计和性质控制。
在太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、磁性、光学、电子、分子识别等
方面都有广泛的应用。
例如，纳米晶表面上的磁性行为，可以用来改变磁
性特性，从而实现分子识别。
另外，纳米晶也可以用来改善太阳能电池的
性能，使太阳能电池具有更高的能量转换效率。
同时，纳米晶还可以用于
制备光学器件，包括光学纳米探测器、飞行时间法和反常光学，从而实现
高性能的光学和电子器件。
2、市场
纳米晶正成为世界上最令人期待的新兴领域之一，被认为是新材料的
重要组成部分。
纳米粒子 纳米晶-概述说明以及解释
纳米粒子纳米晶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述纳米粒子和纳米晶是当前材料科学领域中备受关注的两个重要研究课题。
纳米材料以其特殊的物理、化学和光学性质引起了广泛的兴趣，其应用领域涵盖了能源、医学、电子、环境和材料等多个领域。
纳米粒子和纳米晶具有较大的比表面积、尺寸效应和量子效应等特点，使其在纳米技术、纳米医学和纳米电子等方面展示出巨大的潜力。
随着纳米技术的不断进步，人们对纳米粒子和纳米晶的研究越来越深入。
纳米粒子是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的微小颗粒，其特殊的大小效应使其具有与传统材料不同的性能和特征。
纳米粒子的应用领域十分广泛，例如在能源方面，纳米粒子被用于太阳能电池、储能材料和催化剂等领域；在医学方面，纳米粒子被用于癌症治疗、药物传递和生物成像等领域；在电子方面，纳米粒子则广泛应用于电子器件和显示技术中。
与此同时，纳米晶作为另一类重要的纳米材料，也吸引了广大科学家的关注。
纳米晶是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的晶体，其形成过程常通过溶液化学合成、机械合金化和气相沉积等方法进行。
纳米晶具有独特的晶界、表面和尺寸效应等特征，使其在光学、电子、磁性和机械性能等方面表现出卓越的性能。
纳米晶在光电子领域的应用，例如光传感器、太阳能电池和光电存储器等，已经取得了显著的进展。
纳米粒子和纳米晶的研究和应用对于推动材料科学的发展具有重要意义。
它们不仅能够催生出许多新型材料，还能够改善传统材料的性能和功能。
未来，随着纳米技术的进一步成熟，纳米粒子和纳米晶的研究将会得到更大的突破，为人类社会带来更多的科技创新和社会福祉。
因此，深入了解纳米粒子和纳米晶的特性和应用具有重要的理论和实践意义。
在本文中，我们将重点介绍纳米粒子和纳米晶的定义、形成过程、特性和应用，并展望其未来的发展趋势。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个部分的内容，以便读者能够有一个清晰的阅读指引。
《纳米材料概述》PPT课件
精选ppt
9
20世纪80年代初期，IBM公司苏黎世实 验室的两位科学家G．Binnig和H．Roher发
明了扫描隧道显微镜。
这种新型显微仪器的诞生，使人类能够实时地观测 到原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的 物理化学性质，对表面科学、材料科学、生命科学以及 微电子技术的研究有着重大意义和重要应用价值。为此 这两位科学家与电子显微镜的创制者ERrska教授一起荣 获1986年诺贝尔物理奖。
精选ppt
32
碳纳米管本身有非常完美的结构，意味着它有好的
性能。它在一维方向上的强度可以超过钢丝强度，
它还有其他材料所不具备的性能：非常好的导电性
能、导热性能和电性能。
精选ppt
33
碳纳米管尺寸尽管只有头发丝的十万分之一，但它的导电率是 铜的1万倍，它的强度是钢的100倍而重量只有钢的六分之一。 它像金刚石那样硬，却有柔韧性，可以拉伸。它的熔点是已知 材料中最高的。
纳米碳管的细尖极易发射电子。用于做电子枪，可做成几厘米
厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业的发展方向。
精选ppt
34
把碳纳米管用作转子的纳米马达
精选ppt
35
然而，碳纳米管作为一种新型材料被发现至今已有 十余年，却尚未得到工业应用。超高的成本使国际市场 90％高纯度的碳纳米管价格高达1000－2000美元／克， 一般纯度的碳纳米管价格也在60美元／克，远远高出黄 金的价格。
原子
构成万物的小小原子，究竟小到什么程度？中国古代有位叫公孙龙的说过：“一尺之棰，日 取其半，万世不竭。”
如果确实有这样的工具，能一直截下去的话，那么，一尺木棍每天截去一半，到第三天只剩 八分之一尺；第十天只剩1千零二十四分之一尺；到第三十天，剩下十亿分之一尺，这时木棍 已经比纤维分子还小；到第三十二天，只剩下四十亿分之一尺，相当于原子大小了。科学家 发现，不同的原子，大小也不同。原子的直径一般是一亿分之一厘米。一个最小的细菌里面 大约可以容纳20亿个原子。氢原子的直径为1埃。
神奇的纳米材料PPT课件
科学新视野
19
5/23/2020
• 2001年 当时美国总统Clinton建立了 National Nanotechnology Initiative ( NNI) ，以推动和协调美国的纳米研究。
The covers of the reports from the National
Nanotechnology Advisory Panel to US President.
科学新视野
20
5/23/2020
3. 观察纳米世界的主要工具
• 扫描隧道显微镜（STM） • 原子力显微镜（AFM） • 扫描电子显微镜（SEM） • 透射电子显微镜（TEM）
科学新视野
21
5/23/2020
3.1 扫描隧道显微镜(STM)
扫描隧道显微镜的照片
刻蚀的钨针尖
科学新视野 5/23/2020
科学新视野
49
5/23/2020
• 1990年 首届国际纳米技术科技会议在美国 巴尔的摩（Baltimore）举办
科学新视野
50
5/23/2020
科学新视野 5/23/2020
一道习题
Klever = 2 nN/nm Ksilicon = ∞ KZnO = ? 如果纳米线长1um，直 径100nm，请计算纳米 线的弹性模量E。
碳纳米管， 各种纳米线
薄膜
科学新视野
13
5/23/2020
科学新视野
14
5/23/2020
2. 纳米的起源和发展Fra bibliotek• 1959年 美国物理学家费曼（Richard Feynman）首先提出，组装原子或分子是 可能的。
科学新视野
纳米材料的电学性能ppt课件
✓ 纳米晶金属块体材料的电导随着晶粒度的减小而减小。 ✓ 电阻的温度系数亦随着晶粒的减小而减小，甚至出现负的电阻温度系数。 ✓ 金属纳米丝的电导被量子化，并随着纳米丝直径的减小出现电导台阶、 非线性的 I-V 曲线及电导振荡等粗晶材料所不具有的电导特性。
可编辑课件
5
纳米金属块体材料的电导
纳米金属块体材料的电导随着晶粒尺 寸的减小而减小而且具 有负的电阻温度系数，已被实验所证 实。
如图所示。
金丝纳米收缩区的原始尺寸及受脉冲激光
照射时收缩区直径的变化
可编辑课件
22
电导振荡周期：电
导由初始值上升至 最高值再回到初始 值的时间为电导的 振荡周期。
图中实线表示电 导的变化曲线， 方框虚线表示脉 冲激光的照射时 间和间隙。
弛豫时间：激光熄灭后电 导从最高值衰减到初始值 的时间称做驰豫时间。驰 豫时间越短，电导对脉冲 激光的响应越快，振幅越 大，巨电导效应越明显。
真空中用STM针尖压入干净金表面所测得的电导台阶分布
图(a)中3000条曲线和12000条曲线的统计分布结果基本上没有差别，分布在1G0处的
电导几乎是2G0处的2倍，且分布在3G0和4G0的电导亦占一定的比例。图(b)中X5表示放
大了5倍的分布曲线。电导峰都比较精确地分布在1G0、2G0和3G0的位置，且分布在 1G0
可编辑课件
18
不同量子通道Au纳米丝的I-V关系
当在电接触处形成直径为几个纳米的金属丝 能稳定相当的时间时，就可以测定该纳米丝的 I-V 曲线。许多研究者发现，室温下金在0.1～1V 的电压范围内时，I-V 曲线具有非线性分量。 N=6时，曲线也是非线性的，因此非线性分量和 纳米接触点接触电导无关
2、电阻急剧增大
可编辑课件
5
纳米金属块体材料的电导
纳米金属块体材料的电导随着晶粒尺 寸的减小而减小而且具 有负的电阻温度系数，已被实验所证 实。
如图所示。
金丝纳米收缩区的原始尺寸及受脉冲激光
照射时收缩区直径的变化
可编辑课件
22
电导振荡周期：电
导由初始值上升至 最高值再回到初始 值的时间为电导的 振荡周期。
图中实线表示电 导的变化曲线， 方框虚线表示脉 冲激光的照射时 间和间隙。
弛豫时间：激光熄灭后电 导从最高值衰减到初始值 的时间称做驰豫时间。驰 豫时间越短，电导对脉冲 激光的响应越快，振幅越 大，巨电导效应越明显。
真空中用STM针尖压入干净金表面所测得的电导台阶分布
图(a)中3000条曲线和12000条曲线的统计分布结果基本上没有差别，分布在1G0处的
电导几乎是2G0处的2倍，且分布在3G0和4G0的电导亦占一定的比例。图(b)中X5表示放
大了5倍的分布曲线。电导峰都比较精确地分布在1G0、2G0和3G0的位置，且分布在 1G0
可编辑课件
18
不同量子通道Au纳米丝的I-V关系
当在电接触处形成直径为几个纳米的金属丝 能稳定相当的时间时，就可以测定该纳米丝的 I-V 曲线。许多研究者发现，室温下金在0.1～1V 的电压范围内时，I-V 曲线具有非线性分量。 N=6时，曲线也是非线性的，因此非线性分量和 纳米接触点接触电导无关
2、电阻急剧增大
准晶、纳米晶、非晶和液晶结构
揭示了玻璃的微不均匀性，描述了玻璃结构近程有 序的特点。晶子尺寸太小，无法用x－射线检测，晶子 的含量、组成也无法得知。
（2）无规则网络学说
学说要点： a:形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的 三维空间网络。
b:这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维 空间无规律的发展而构筑起来的。
c:电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大 的变性离子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变 价离子则有一定的配位数。
离子键化合物在熔融状态以单独离子存在， 流动性很大，凝固时靠静电引力迅速组成晶格。 离子键作用范围大，又无方向性，且离子键化合 物具有较高的配位数（6、8），离子相遇组成晶 格的几率较高，很难形成玻璃。
金属键物质，在熔融时失去联系较弱的电子， 以正离子状态存在。金属键无方向性并在金属晶 格内出现最高配位数（12），原子相遇组成晶格 的几率最大，最不易形成玻璃。
折射率等
第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻 璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可 以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力， 所以也称退火温度上限。
Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态 典型性质的温度。相当于粘度109dPa·S，也是 玻璃可拉成丝的最低温度。
二是双辊法，此法也生产带状制品。与单辊法不同的 是，液体状金属喷射到两辊间隙处，进行双面冷却和 压延。
三是水中拉丝法。金属玻璃丝有独特的用途，但难以 用上述的辊面冷却方法制作，故常用水中拉丝法制作， 即把液体金属连续注入冷却水中，直接获得金属玻璃 丝。
此外，晶体材料在高能辐照或机械驱动作用下 也会发生非晶转变。
准晶体目前的应用包括耐磨涂层、不黏涂层、 热阻涂层(引擎绝热)、高效热电转换、聚合物 母体合成、选择性太阳能吸收和储氢等，主要 有铝系合金准晶体、Ti(zr)基准晶二大体系。
（2）无规则网络学说
学说要点： a:形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的 三维空间网络。
b:这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维 空间无规律的发展而构筑起来的。
c:电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大 的变性离子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变 价离子则有一定的配位数。
离子键化合物在熔融状态以单独离子存在， 流动性很大，凝固时靠静电引力迅速组成晶格。 离子键作用范围大，又无方向性，且离子键化合 物具有较高的配位数（6、8），离子相遇组成晶 格的几率较高，很难形成玻璃。
金属键物质，在熔融时失去联系较弱的电子， 以正离子状态存在。金属键无方向性并在金属晶 格内出现最高配位数（12），原子相遇组成晶格 的几率最大，最不易形成玻璃。
折射率等
第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻 璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可 以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力， 所以也称退火温度上限。
Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态 典型性质的温度。相当于粘度109dPa·S，也是 玻璃可拉成丝的最低温度。
二是双辊法，此法也生产带状制品。与单辊法不同的 是，液体状金属喷射到两辊间隙处，进行双面冷却和 压延。
三是水中拉丝法。金属玻璃丝有独特的用途，但难以 用上述的辊面冷却方法制作，故常用水中拉丝法制作， 即把液体金属连续注入冷却水中，直接获得金属玻璃 丝。
此外，晶体材料在高能辐照或机械驱动作用下 也会发生非晶转变。
准晶体目前的应用包括耐磨涂层、不黏涂层、 热阻涂层(引擎绝热)、高效热电转换、聚合物 母体合成、选择性太阳能吸收和储氢等，主要 有铝系合金准晶体、Ti(zr)基准晶二大体系。
纳米材料PPT演示课件
11
1. 原子团簇 Atomic Clusters
介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小 于1nm，约含几个到几百个原子。
“幻数”个原子稳定性(2、8、20、28、50、82、114、126、 184 ····)
气、液、固态的并存与转化 极大的表面/体积比 异常高的化学活性和催化活性 结构的多样性和排列的非周期性 电子的原子壳层、原子簇壳层和能带结构的过渡和转化 光的量子尺寸效应和非线性效应 电导的几何尺寸效应
11/6/2019 6:01 PM
3
What does Nano mean?
“Nano” – derived from an ancient Greek word
“Nanos” meaning DWARF.
“Nano” = One billionth of something “A Nanometer” = One billionth of a meter 10 hydrogen atoms shoulder to shoulder
按表面活性:纳米催化材料、吸附材料、防污环境材料
11/6/2019 6:01 PM
10
按照维数划分
零维
指在空间三维方向 均为纳米尺度的颗粒、原 子团簇等
11/6/2019 6:01 PM
一维
指在空间有二维处于纳 米尺度，如纳米丝、纳 米棒、纳米管等
二维
指在空间中有一维 在纳米尺度， 如超薄膜、多层膜、超晶格等
11/6/2019 6:01 PM
5
11/6/2019 6:01 PM
6
纳米材料的发展
最早的纳米材料：
中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡
中国颗粒
1. 原子团簇 Atomic Clusters
介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小 于1nm，约含几个到几百个原子。
“幻数”个原子稳定性(2、8、20、28、50、82、114、126、 184 ····)
气、液、固态的并存与转化 极大的表面/体积比 异常高的化学活性和催化活性 结构的多样性和排列的非周期性 电子的原子壳层、原子簇壳层和能带结构的过渡和转化 光的量子尺寸效应和非线性效应 电导的几何尺寸效应
11/6/2019 6:01 PM
3
What does Nano mean?
“Nano” – derived from an ancient Greek word
“Nanos” meaning DWARF.
“Nano” = One billionth of something “A Nanometer” = One billionth of a meter 10 hydrogen atoms shoulder to shoulder
按表面活性:纳米催化材料、吸附材料、防污环境材料
11/6/2019 6:01 PM
10
按照维数划分
零维
指在空间三维方向 均为纳米尺度的颗粒、原 子团簇等
11/6/2019 6:01 PM
一维
指在空间有二维处于纳 米尺度，如纳米丝、纳 米棒、纳米管等
二维
指在空间中有一维 在纳米尺度， 如超薄膜、多层膜、超晶格等
11/6/2019 6:01 PM
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11/6/2019 6:01 PM
6
纳米材料的发展
最早的纳米材料：
中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡
中国颗粒
《纳米材料》PPT课件 (2)
• 纳米半导体微粒存在不连续最高被 占分子轨道能级和最低未被占分子 轨道导致能隙带变宽（画图说明）
34
Quantum siБайду номын сангаасe effect
Bulk Metal
Nanoscale metal
Unoccupied states
Decreasing the size…
occupied states
Close lying bands
21
纳米材料的独特效应
※小尺寸效应 ※表面效应和边界效应 ※量子尺寸效应 ※宏观隧道效应
22
小尺寸效应
• 当超细微粒的尺寸和光波波长，传 导电子的德布罗意波长，超导态的 相干长度或者透射深度等物理尺寸 相当或者比它们更小时，一般固体 材料的周期性边界条件被破坏，声 光电磁，热力学等特性均会呈现新 的尺寸效应
纳米科技。
1
神奇的纳米材料
走近纳米材料.rm
2
纳米材料的发展过程
• 1959年Feynman提出许多设想:在原子或分子的 尺度上加工制造材料和器件，制造几千百纳米的 电路和10～100纳米的导线。
• 1962年Kubo理论提出:金属的超微粒子将出现量 子效应，显示出与块体金属显著不同的性能。
• 1969年Esaki和Tsu提出了超晶格的概念。
15
碳纳米管
由石墨的片状结构上运 用激光手段剥离下来 ，形成的石墨烯卷成 的无缝中空管体
直径虽只有头发丝的十 万分之一，可是导电 性为铜的一万倍。强 度是钢的100倍，质量 却只有其七分之一。 硬似金刚石，却可以 拉伸
16
超晶格材料
• 由两种不同组元以几个纳米至几十个纳米 的薄层交替生长。并保持严格周期性的多 层膜
34
Quantum siБайду номын сангаасe effect
Bulk Metal
Nanoscale metal
Unoccupied states
Decreasing the size…
occupied states
Close lying bands
21
纳米材料的独特效应
※小尺寸效应 ※表面效应和边界效应 ※量子尺寸效应 ※宏观隧道效应
22
小尺寸效应
• 当超细微粒的尺寸和光波波长，传 导电子的德布罗意波长，超导态的 相干长度或者透射深度等物理尺寸 相当或者比它们更小时，一般固体 材料的周期性边界条件被破坏，声 光电磁，热力学等特性均会呈现新 的尺寸效应
纳米科技。
1
神奇的纳米材料
走近纳米材料.rm
2
纳米材料的发展过程
• 1959年Feynman提出许多设想:在原子或分子的 尺度上加工制造材料和器件，制造几千百纳米的 电路和10～100纳米的导线。
• 1962年Kubo理论提出:金属的超微粒子将出现量 子效应，显示出与块体金属显著不同的性能。
• 1969年Esaki和Tsu提出了超晶格的概念。
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碳纳米管
由石墨的片状结构上运 用激光手段剥离下来 ，形成的石墨烯卷成 的无缝中空管体
直径虽只有头发丝的十 万分之一，可是导电 性为铜的一万倍。强 度是钢的100倍，质量 却只有其七分之一。 硬似金刚石，却可以 拉伸
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超晶格材料
• 由两种不同组元以几个纳米至几十个纳米 的薄层交替生长。并保持严格周期性的多 层膜
材料的亚稳态-纳米晶
9.1.2 纳米晶材料的性能
• 纳米晶材料不仅具有高的强度和硬度，其塑性 韧性也大大改善。纳米晶导电金属的电阻高于 多晶材料，纳米半导体材料却具有高的电导 率 ，米铁磁材料具有低的饱和磁化强度、高 的磁化率和低的矫顽力 • 纳米材料的其他性能，如超导临界温度和临界 电流的提高、特殊的光学性质、触媒准晶的形成过程包括形核和生长两个过程，故采用快 冷法时其冷速要确当控制，冷速过慢则不能抑制结晶 过程而会形成结晶相；冷速过大则准晶的形核生长也 被抑制而形成非晶态。此外，其形成条件还与合金成 分、晶体结构类型等多种因素有关，并非所有的合金 都能形成准晶，这方面的规律还有待进一步探索和掌 握。
第九章 材料的亚稳态
体系自由能最低的平衡状态。 稳 态：体系自由能最低的平衡状态。 亚稳态： 亚稳态：体系高于平衡态时自由能的状态的一种非平 衡。 同一化学成分的材料， 同一化学成分的材料，其亚稳态时的性能不同于 平衡态时的性能， 平衡态时的性能，而且亚稳态可因形成条件的不同而 呈多种形式，它们所表现的性能迥异，在很多情况下， 呈多种形式，它们所表现的性能迥异，在很多情况下， 亚稳态材料的某些性能会优于其处于平衡态时的性能， 亚稳态材料的某些性能会优于其处于平衡态时的性能， 甚至出现特殊的性能。因此， 甚至出现特殊的性能。因此，对材料亚稳态的研究不 仅有理论上的意义，更具有重要的实用价值。 仅有理论上的意义，更具有重要的实用价值
9.2.3准晶的性能
• 到目前为止，人们尚难以制成大块的准晶态
材料，最大的也只是几个毫米直径，故对准晶 的研究多集中在其结构方面，对性能的研究测 试甚少报道。但从已获得的准晶都很脆的特点， 作为结构材料使用尚无前景。 • 准晶的密度低于其晶态时的密度，这是由于其 原子排列的规则性不及晶态严密，但其密度高 于非晶态，说明其准周期性排列仍是较密集的。 准晶的比热容比晶态大，准晶合金的电阻率甚 高而电阻温度系数则甚小, 其电阻随温度的变 化规律也各不相同。
几种典型纳米材料 ppt课件
三、制备
（一）、制备方法 ——化学还原法
柠檬酸三钠法 柠檬酸三钠-鞣酸法 枸橼酸钠法 鞣酸-枸橼酸钠法 白磷法 抗坏血酸法 乙醇-超声波法 硼酸钠法
1、柠檬酸三钠法
1）取0、01％氯金酸(HAuCl4)水溶液100ml 加热至 沸，搅动下准确加入１％柠檬酸三 钠 (Na3C6H5O7.2H2O)水溶液 0.7ml，金黄色的氯金 酸水溶液在２分钟内变为紫红色，
改变鞣酸的加入量，制得的胶体颗粒大小不同。
3、枸橼酸三钠法
（1）10nm胶体金粒的制备：取0.01％HAuCl4水溶液100ml， 加入1％枸橼酸三钠水溶液3ml，加热煮沸30min，冷却至4℃， 溶液呈红色。
（2）15nm胶体金颗粒的制备：取0.01％HAuCl4水溶液100ml， 加入1％枸橼酸三钠水溶液2ml，加热煮沸15min～30min，直 至颜色变红。冷却后加入0.1Mol/L K2CO30.5ml，混匀即可。
胶金垫(Conjugate pad)：
玻璃纤维、聚酯膜、纤维素滤纸、无纺布等多种材 质，多种规格，批间稳定。
结合垫的作用主要为：
- 吸附一定量的金标结合物颗粒； - 吸附并持续不断的将样品转移到NC膜上； - 保持金标结合物颗粒的稳定性； - 保证金标结合物颗粒定量完全释放等。
硝酸纤维素膜( Nitrocellulose)：
硝酸纤维素膜与蛋白结合的原理 主要有两种假说：
1）首先两者靠静电作用力结合，然后靠H键和疏水作用来维持长 时间结合。 2）首先两者靠疏水作用结合，然后靠静电作用来维持长时间结合。 两条假说，都表明其结合过程分为两步，首先结合和后面长时间 结合。由于结合原理的不明确性，导致在这方面的工作非常依赖 实践经验。
4、枸橼酸三钠-鞣酸法
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1K502
高起始磁导率快淬软磁钴基合金 淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-V-Si-B快淬软磁铁镍基合金
14
材料特性
各向同性的软磁材料 厚度极薄，仅为 0.025mm。 电阻率高，涡流损耗小 硬度大，切割要求高，易碎
机械应力敏感，受力后会影响性能
15
高性能纳米晶材料生产线介绍
2. 与硅钢片的损耗比较：磁导率、激磁 电流和铁损等都优于硅钢片。特别是铁 损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代 替硅钢做配电变压器可节能60－70％。
❖ 应用：广泛应用于配电变压器、大功率开 关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变 压器及逆变器铁芯，适合于10kHz 以下 频率使用。
6
铁镍基非晶合金/坡莫合金
1K104 Fe-Si-B-Ni Mo快淬软磁铁基合金 1K204 高频低损耗快淬软磁钴基合金
1K105
Fe-Si-B-Cr(及其他元素)快淬软磁 铁基合金
1K205
1K106
高频低损耗Fe-Si-B快淬软磁铁基合 金
1K206
1K107
1K501
高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B快淬软磁
铁基纳米晶合金
6 4 106 < 200 －
牌号和基本成分
1K101 Fe-Si-B快淬软磁铁基合金 1K102 Fe-Si-B-C快淬软磁铁基合金 1K103 Fe-Si-B-Ni快淬软磁铁基合金
1K201 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金 1K202 高剩磁比快淬软磁钴基合金 1K203 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金
纳米晶材料的生产工艺及应用发展
装备制造产业招商局 顾岁岁 2016.3.23
1
软磁材料简介
目录
纳米晶带材的生产工艺
纳米晶材料的应用及发展
2
变压器/电磁器件工作原理—电磁互感
i1
U1
u1
e1
U2
Φ
i2
u1
e2 u2 Z L
u2
通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化Βιβλιοθήκη (U1、I1) (变化的磁场)
9
不同软磁材料的物理性能
10
不同软磁材料的磁性能
11
非晶合金与硅钢的主要性能比较
饱和磁感应强度 矫顽力 居里温度 单位铁损 (1.3T,50Hz) 电阻率 密度 维氏硬度 饱和磁致伸缩系数 最大导磁率 厚度
非晶合金 1.56T ＜4A/m 415℃
0.18W/kg 140μΩ.cm 7.18 g/cm3 860 hg/cm2 30×10-6 ＞200，000 0.02～0.04 mm
❖组成：40%Ni、40%Fe及20%类金属元素 ❖性能：1. 具有中等饱和磁感应强度（0.8T
）、 较高的初始磁导率和很高的最大磁 导率以及高的机械强度和优良的韧性。2.在 中、低频率下具有低的铁损。3.空气中热处 理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好 的矩形回线。 ❖应用：广泛用于漏电开关、精密电流互感 器铁芯、磁屏蔽等。
矫顽力 Hc(A/m) 饱和磁致伸缩系数（×10－6）
电阻率(muOhm·cm) 居里温度(℃) 铁芯叠片系数
纳米晶铁芯
1.25 < 0.20 < 3.4
< 35 < 40 > 20,000 < 1.60 <2 80 570 > 0.70
13
铁氧体铁芯
0.5 0.2 7.5 不能使用 不能使用 2,000
❖按(主要成分、磁性特点、结构特点)制品形 态分类：(1) 粉芯类： 磁粉芯，包括：铁粉 芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux) 、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯;(2) 带 绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米 晶合金。
5
铁基非晶合金
铁基非晶合金 ❖ 组成：80%Fe、20%Si,B类金属元素 ❖ 性能：1. 高饱和磁感应强度（1.54T）；
7
铁氧体
❖ 组成：铁氧体是由铁的氧化物及其他配料烧结而成。一般 可分为永磁铁氧体、软磁铁氧体和旋磁铁氧体三种。软磁 铁氧体是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物（例 如：氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶 等）配制烧结而成。
❖ 性能：具有低饱和磁感应强度（0.5T），低矫顽力，高电 阻率和较低的居里温度，所以软磁铁氧体的温度稳定性不 理想。
❖ 性能：具有优异的综合磁性能，高饱和磁感、高初始磁 导率、低Hc，高磁感下的高频损耗低，电阻率比坡莫合 金高。经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或低Br 值。 是目前市场上综合性能最好的材料。
❖ 应用：广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大 器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流 互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯等电磁转换 功能的元器件中。
( U2、I2)
3
软磁材料铁芯发展
电力变压器
电磁元器件
19世纪末 纯铁、软钢和无硅钢
铁粉、氧化铁、细铁丝等
20世纪初
硅钢片
热轧磁性硅钢片
坡莫合金、坡莫合金磁粉
冷轧无取向硅钢片 软磁铁氧体 冷轧晶粒磁性硅钢片 软磁合金薄带
20世纪末 非晶态合金
非晶纳米晶合金
4
常用的软磁磁芯种类
❖铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材 料的基本组元。
冷轧硅钢 2.03T
＞30A/m 745℃ 1.2W/kg
50μΩ.cm 7.65 g/cm3
--10×10-6 ＞10，000 0.23～0.33 mm
12
纳米晶与铁氧体铁芯性能比较
基本参数
饱和磁感Bs（T） 剩余磁感Br（T）（20KHz） 铁损（20KHz/0.2T）（W/Kg） 铁损（20KHz/0.5T）（W/Kg） 铁损（50KHz/0.3T）（W/Kg） 导磁率（20KHz）（Gs/Oe）
❖ 应用： 它主要用作各种电感元件，如滤波器磁芯、变压 器磁芯、无线电磁芯，以及磁带录音和录像磁头等，也是 磁记录元件的关键材料。
8
铁基纳米晶合金
铁基纳米晶合金
❖ 组成：铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所 构成的合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。热 处理后获得直径为10－20 nm的微晶,弥散分布在非晶态 的基体上，被称为微晶、纳米晶材料。
设备组成
1. 熔炼系统 2. 压力包系统 3. 铜辊及冷却系统 4. 辊嘴间距微控系统 5. 在线卷取系统
16
设备示意图
真空炉
加压包调整
控制室
测厚机构
卷取机
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熔炼炉示意图
流槽
罗茨泵
机械泵
大轴 感应线圈
200kg真空（气氛）熔炼及真空（气氛）浇注炉经过特殊定制 而成，可以保证在真空或气氛保护环境下将钢水倒入浇注包中， 供电方式为可控硅并联（KGPS），功率为200kw 倾倒方式为液压驱动，电炉与控制柜采用闭式冷却塔（或板式 热交换器）