纳米科技导论,徐国财精华版
纳米科技导论-1自然界中的纳米结构
超疏水表面的应用
• 超疏水表面在工农业生产和人们的 日常生活中都有着极其广阔的应用前 景。荷叶的“自清洁”功能启发了人 们将超疏水表面应用到日常的自清洁 技术中。例如：它可以用来防雪、防 污染、抗氧化以及防止电流传导等。 如果建筑物的外墙、露天的广告牌等 表面像荷叶一样，就可以保持清洁。
超疏水表面在减阻中的应用
• 为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性 呢？ 对于一个疏水性的固体表面来说，当表 面有微小突起的时候，有一些空气会被“关 到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与 空气接触，与固体直接接触面积反而大大减 小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗 糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150 度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。 即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动 的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁” 的能力。这种接触角大于150度的表面就被称 为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触 角仅大于90度。
•
宋代周敦颐(yi)在《爱莲说》 中写道“予独爱莲之出淤泥而不 染”。一千年后的今天，人们已经 可以从科学的角度解释莲这种“出 淤泥而不染”的特性。与之相关的 “仿生超疏水性表面”的研究已成 为化学模拟生物体系研究中的一个 新领域。
•
浸润性是固体表面的重要特征之一,它由 表面的化学组成和微观形貌共同决定。超 亲水和超疏水特性是表面浸润性研究的主 要内容。所谓超疏水（憎水）表面一般是 指与水的接触角大于150度的表面。人们对 超疏水表面的认识，主要来自植物叶—— 荷叶表面的“自清洁”现象。比如，水珠 可以在荷叶的表面滚来滚去，即使在上面 浇一些污水，也不会在叶子上留下污痕。 荷叶这种出污泥而不染的特性被称作“自 清洁”效应。
10μm
Nature 2004, 432, 36
第一章 纳米科学技术导论
纳米材料的特性 介电限域效应
介电限域效应是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引 起的体系介电增强的现象，主要来源于微粒表面和内部局域 场强的增强。当介质的折射率对比微粒的折射率相差很大时， 就产生折射率边界，这就导致微粒表面和内部的场强比入射 场强明显增加，这种局域场强的增强称为介电限域。
一般来说，过渡金属氧化物和半导体微粒都可能产生介电限 域效应，纳米颗粒的介电限域对光吸收、光化学、光学非线 性等会有重要影响。
按晶体状态分类 • 纳米晶体 • 纳米非晶体
按材料物性分类
• • • •
纳米半导体 纳米磁性材料 纳米非线性光学材料 纳米铁电体
（非线性介电行为，在一些电介质晶体中，晶胞的结构 使正负电荷重心不重合而出现电偶极矩，产生不等于零的 电极化强度，使晶体具有的自发极化性质称为铁电性。）
• 纳米超导材料 • 纳米热电材料（1823年发现的塞贝克效应和1834年 发现的帕尔帖效应）
奇异现象。
• 主要包括：量子化效应、量子隧道效应、小
尺寸效应、表面效应、非定域量子相干效 应 ，量子涨落与混沌，多体关联效应和非线 性 效应等等)
纳米材料的特性
量子尺寸效应
随着粒子中原子数的减少，金属 Fermi能级附近 的电子能级由连续状态分裂为分立状态，能级的 平均间距与粒子中的电子数成反比，在能级间距 大于热能、磁能、静电能、光子能量以及超导态 的凝聚能时，就会产生与宏观物体不同的所谓量 子效应(Quantum Effect)，被科学界称做Kubo效 应。
J. Am. Chem. Soc.（125, 2003, 14996-14997）
(4) 3维纳米材料——纳米相材料。 • a nanocrystalline solid consisting of nanometre-sized crystalline grains each in a specific crystallographic orientation.
纳米科学概论PPT(完整版)
神奇的纳米世界
靓丽的纳米世界
单根碳纳米弹簧
扫描隧道显微镜下的纳米团簇 酷似大力神杯的硅纳米结构
NANOGEAR
“麻雀卫星”
质量不足10千克，各种部件全 部用纳米材料制造，一枚小型 火箭一次就可以发射数百颗。 若在太阳同步轨道上等间隔地 部署648颗功能不同的“麻雀卫 星”，就可以保证在任何时刻对 地球上任何一点进行连续监视， 即使少数失灵，整个卫星网络 的工作也不会受影响。
假如您掌握了纳米技术，您将应用在哪些方面？并简述理由。
科学的商品化
将“知识”转化为“经济”
NANOSCIENCE: Thinking about small to do big things
碳纳米管仿生壁虎脚打造蜘蛛人
Science, , 322, 238 -242.
金纳米颗粒由102个金 原子和44个硫醇分子 组成，其中，金原子排 列成球状。
Nature 1991, 354, 56
纳米管做成的“纳米秤”
令人惊奇的是，最近 、中 国、法国和巴西科学家用精 密的电子显微镜测量纳米管 在电流中出现的摆频率时， 发现可以测出纳米管上极小 微粒引起的变化，从而发明 了能称量亿亿分之二百克的 单个病毒的“纳米秤”。这 种世界上最小的秤，为科学 家区分病毒种类，发现新病 毒作出了贡献。
特殊的光学性质
当 （Au）被细分到小于光波波长的尺寸时，即失 去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属 在纳米颗粒状态都呈为黑色。尺越小，颜色愈黑，银 白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。
特殊的电学性质
介电和压电特性是材料的基本物性之一。纳米半导 体的介电行为（介电常数、介电损耗）及压电特性同 常规的半导体材料有和很大的不同。
纳米科技导论-1自然界中的纳米结构--修改共68页
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
纳米科技导论-1自然界中的纳米结构-修改
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
浅谈纳米材料的危害
浅谈纳米材料潜在的危害作者：赵东梅（安徽理工大学化工学院化工-08-3班安徽淮南232001）摘要：纳米时代即将来临，纳米技术作为21世纪最有影响的技术之一,正在以前所未有的发展趋势影响人类生活的方方面面。
纳米技术在给人类带来丰硕成果的同时,对人类的身体健康也造成了潜在的威胁。
本文从石棉以及燃烧产生的纳米颗粒、化妆品中纳米材料和在印刷厂工作环境下产生的纳米微粒三个方面分析了纳米材料有可能会对人体健康造成影响,并在分析以上过程潜在风险的基础上提出相应的避措施来避免其对人类社会造成的危害。
这样也就可以更合理地发挥纳米技术的优势,使纳米技术朝着有利于人类社会、为人类造福的方向发展。
关键字：纳米技术；纳米材料；危害；Nano-technology,is one of most influential new technology, effects all ways of human life unprecedentedly in history.Nanotechnology makes our life become more and more effectively and conveniently.At the same time nanotechnology also causes much potential damage to humanhealth.This paper analyzes the potential damage at the process of nano-material going into the body from external environment,entering the body sand joining the body.Moreover,we try to create corresponding measure to protect it from hurting...下面从三个方面论述纳米材料的危害及避免措施一、石棉以及燃烧产生的纳米颗粒我们可以预测到纳米技术的快速发展，它将导致通讯技术的加速和设备的微型化，提高暴破技术的有效性和钢板穿刺技术的优化等许多方面。
纳米科学技术概论—提纲教材
纳米（n a n o m e t e r）是一个长度计量单位，1纳米=10-9米纳米科学技术：在纳米尺度，由于尺寸的限制，导致一些新奇现象的发生，从而使纳米材料和系统可以具有新的、或显著提高的物理、化学、生物的性能。
一旦这些性能得以应用，将带来无数的新产品、新工艺、新技术和潜在的巨大利益。
纳米科学技术研究内容：研究尺寸在1--100纳米尺度上物质微粒（包括原子、分子）的结构、表征、性质及其相互作用，探索新现象和新特性（物理、化学和生物），并通过在该尺度上控制物质，创造新功能材料、新器件和系统的多学科科学技术。
纳米科学技术是高度交叉的多学科研究领域：物理、化学、生物、材料，力学，电子学等等纳米尺度：通常指1nm 到100nm之间研究对象：纳米材料或结构（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用研究目标：以原子、分子及物质的纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。
实现纳米结构的两种方法：1.自上而下法（Top-Down）：集成电路芯片的加工：通过薄膜沉积、光刻以及等离子刻蚀的方法实现需要的纳米结构。
2. 自下而上法（Bottom-up）:a. 原子与原子，分子与分子的叠加用STM搬迁法把CO分子组装的人形结构（IBM）b.原子及分子的自组装采用自组装加工有机单层结构 (Yale)c.化学或生物工艺化学工艺实现碳纳米管构成纳米结构的基本单元有下述几种：原子团簇，纳米微粒、人造原子、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带、纳米环、纳米螺旋和同轴纳米电缆等。
共同特点：至少有一个维度上的尺寸处于纳米尺度原子团簇简称团簇，是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化。
稳定结构与幻数:在各种团簇的质谱分析中，有一个共同的规律：在团簇的丰度随着所含原子数目n的增大而缓慢下降的过程中，在某些特定值n=N，出现突然增强的峰值，表明具有这些特定原子(分子)数目的团簇具有特别高的热力学稳定性。
纳米科技导论
纳米技术的发展与应用【摘要】2l世纪人类进入了一个科技发展的新纪元，高新技术的发展引起的技术革命浪潮将对人类经济社会的发展产生巨大的影响。
重视研究高新技术特别是纳米技术的发展对经济社会变革的影响，对于中国在新世纪制定正确的科技发展政策，促进科技和经济社会的全面进步有着非常重要的意义。
【关键词】纳米技术，科学，产业革命，发展应用，成果一、什么是纳米技术纳米技术是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在迅速崛起的用原子和分子创制新物质的技术，是研究尺寸范围在1一100nm之间的物质的组成。
这个极其微小的空间，正好是原子和分子的尺寸范围，也是它们相互作用的空间。
在这样的一个尺度空间，由于量子效应、物质的局域性及巨大的表面和界面效应，使物质的很多性能发生质变。
这些变化渗透到各个工业领域后，将引导一轮新的工业革命。
纳米技术所追求的最终目标，正像Feynman当年预言的那样，就是要使人类能够按照自己的意愿任意地操纵单个原子和分子，并在对自然界物质的本质进行深入探讨和研究的基础之上，按照人们的期望，在原子和分子的水平上设计和制造全新的物质。
纳米技术是一门以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，是现代科学（量子力学、分子生物学等）和现代技术（微电子学技术、计算机技术、高分辨显微技术、核分析技术等）结合的产物。
纳米技术在不断渗透到现代科学技术的各个领域的同时，形成了许许多多的与纳米技术相关的新兴学科，如纳米医学、纳米机械学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等纳米技术的内涵非常广泛，它包括纳米材料的制造技术，纳米材料向各个领域应用的技术(含高科技领域)，在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等。
但是，我们不要把纳米技术仅仅看作是纳米材料，也不能把纳米材料仅仅理解为是纳米粉体。
纳米粉体仅仅是纳米材料的一个内涵，实际上纳米丝、纳米管、纳米线、纳米电缆、纳米薄膜、三维纳米块体、复合材料等等都是纳米材料，范围相当广。
纳米科技导论-0概论--修改
与电子器件相比，量子器件具有高 速(速度可提高1000倍)、低耗(能耗降 低1000倍)、高效、高集成度、经济可 靠等优点。因此，纳米电子学的发展， 可能会在电子学领域中引起一次新的 电子技术革命，从而把电子工业技术 推向更高的发展阶段。
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9米。 • 纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm） 的微小结构。 • 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(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构 成的材料 • 在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术 称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原 子、分子制造物质的技术。 • 纳米科学：在纳米尺度上研究材料的制备及其性 质、现象的科学。 • 纳米科学技术（简称纳米科技）：制造和研究纳 米尺度（10-9 ～10-7m）的器件和材料的科学技术。
绪论
• 纳米技术主要包括四个方面的内容
• 纳米技术包含下列四个主要方面： 第一方面是纳米材料，包括制备和 表征。纳米材料是纳米科技发展的重要 基础。纳米材料是指材料的几何尺寸达 到纳米级尺度，并且具有特殊性能的材 料。
•
其主要类型为：纳米颗粒与粉体、 纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、 纳米块材。在纳米尺度下，物质中电 子的特性（量子力学性质）和原子的 相互作用将受到尺度大小的影响，如 能得到纳米尺度的结构，就可能控制 材料的基本性质如熔点、磁性、电容 甚至颜色，而不改变物质的化学成份。
第四方面是纳米电子学，包括基于 量子效应的纳米电子器件、纳米结构 的光/电性质、纳米电子材料的表征， 以及原子操纵和原子组装等。 如现有的硅和砷化镓器件的响应速 度最高只能达到10～12秒，功耗最低 只能降至1微瓦。而量子器件在响应速 度和功耗方面可以比这个数据优化 1000～10000倍。
纳米科技导论,徐国财精华版
1.纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1～100nm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。
2.1纳米(nm)=10-3微米(μm)=10-6毫米(mm)=10-9米(m)=10埃3.纳米材料的定义指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
4.纳米材料的分类：纳米材料的基本单元按维数（结构）可以分为三类：(1)零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的孔洞等；(2)一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等．因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。
按组成分类金属纳米材料，无机非金属纳米材料，有机和高分子纳米材料，复合纳米材料；根据化学成分，纳米材料可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷和纳米高分子。
5.纳米材料的特点：（1）至少有一维处于0.1～100nm；（2）因具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、或宏观量子隧道效应等引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质发生十分显著的变化。
否则，不能称之为纳米材料6.自然界的纳米技术★人体和兽类的牙齿★海洋中的生命粒子★蜜蜂的―罗盘‖－腹部的磁性纳米粒子★螃蟹的横行－磁性粒子―指南针‖定位作用的紊乱★海龟在大西洋的巡航－头部磁性粒子的导航★荷花出污泥而不染等7.为什么会有这种“荷叶效应”？●用传统的化学分子极性理论來解释，不仅解释不通，恰恰是相反。
●从机械学的粗糙度、光洁度角度來解释也不行，因为它的表面光洁度根本达不到机械学意义上的光洁度（粗糙度），用手触摸就可以感到它的粗糙程度。
原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和微米级的超微结构。
蜡质结晶＋细微结构→荷叶效应在超高解析度电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一個挨一個隆起的“小山包”在山包上面長滿絨毛，在“山包”頂則又長出一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。
纳米科技导论
纳米科技导论微米科技在20世纪70年代以来的信息科学中占有中心地位，新兴纳米科技在新的21世纪信息科学中将起革命性的作用。
纳米材料将是21世纪新兴材料科学和技术发展的一个新的方向。
大量研究证明，生物克隆、生物病毒、胶体化学、团簇结构、粘土矿物、电子显微学等，都是与纳米尺度密切相关的研究，不必从形式上再加上一顶纳米桂冠，但从纳米科学和技术进行更深入研究，可能会有新的发现与新的突破新兴的纳米科学和技术的发展，开辟了纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米矿物学研究的新领域。
1.纳米科技的基本理论纳米技术器件比宏观物体小，但比分子大，属于一个独特的中尺度领域。
在这一领域中，物质的性质是由经典物理学与量子力学的复杂结合所支配的。
只有认识了在纳米尺寸占支配地位的物理学原理之后，科学家们才能够做出可靠的、优质的纳米器件。
通过建造一些不寻常的、复杂的原子系统并探测它们的奇特行为，科学家逐步发现中尺度的法则。
掌握了纳米科技的科学原理，就能理解R．Feynman的远见：在纳米世界中大自然为人们留下了足够广阔的用武之地，使科学家能创造出无数纳米实用器件以造福于人类。
2.纳米级芯片纳米科技可以使电子芯片的电路尺寸不断缩小。
新的纳米技术电子器件可能取代传统的硅电子技术。
不久的将来，用纳米管或某种纳米新奇材料来制造电子器件，可能使芯片性能不断提高，同时又不会使生产成本高于硅芯片制造的成本。
纳米技术所制造的电子器件可以融人一些将会揭示生物细胞(微型机器)之奥秘的新颖装置中。
在硅时代之后、纳米计算机诞生之前，生物纳米技术就将找到一些实际用途。
为了探测细胞的活性，只需要相当少调用半导体材料制作的纳米标记，它将利用半导体量子点作为生物实验、药物研究、诊断化验以及其他种种应用场合中的标记。
尖端的纳米科技研究。
1981年C．B5nnig和H．R。
hrer发明了扫描隧道显微镜，1986年荣获诺贝尔物理学奖，为科学技术的发展开创了纳米科技新领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1～100nm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。
2.1纳米(nm)=10-3微米(μm)=10-6毫米(mm)=10-9米(m)=10埃3.纳米材料的定义指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
4.纳米材料的分类：纳米材料的基本单元按维数（结构）可以分为三类：(1)零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的孔洞等；(2)一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等．因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。
按组成分类金属纳米材料，无机非金属纳米材料，有机和高分子纳米材料，复合纳米材料；根据化学成分，纳米材料可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷和纳米高分子。
5.纳米材料的特点：（1）至少有一维处于0.1～100nm；（2）因具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、或宏观量子隧道效应等引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质发生十分显著的变化。
否则，不能称之为纳米材料6.自然界的纳米技术★人体和兽类的牙齿★海洋中的生命粒子★蜜蜂的―罗盘‖－腹部的磁性纳米粒子★螃蟹的横行－磁性粒子―指南针‖定位作用的紊乱★海龟在大西洋的巡航－头部磁性粒子的导航★荷花出污泥而不染等7.为什么会有这种“荷叶效应”？●用传统的化学分子极性理论來解释，不仅解释不通，恰恰是相反。
●从机械学的粗糙度、光洁度角度來解释也不行，因为它的表面光洁度根本达不到机械学意义上的光洁度（粗糙度），用手触摸就可以感到它的粗糙程度。
原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和微米级的超微结构。
蜡质结晶＋细微结构→荷叶效应在超高解析度电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一個挨一個隆起的“小山包”在山包上面長滿絨毛，在“山包”頂則又長出一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。
因此，在―乳突‖间的凹陷部份充滿著空氣，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。
这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上―乳突‖的凸頂形成几个点接触。
雨点在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滚动中吸附灰尘，並滾出叶面，这就是―荷叶效应‖能自洁叶面的奧妙所在。
再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接觸角变大，因此加強了疏水性，同時也降低污染顆粒对叶面的附着力。
8.第一次工业革命——毫米时代，第二次工业革命——毫米时代，第三次工业革命——微米时代，第四次工业革命——即将到来的纳米时代9.宏观：大尺度，发明了望远镜，探索宇宙起源与进化。
微观：小尺度，发明了显微镜、粒子加速器，探索物质结构。
介观：原子分子层次，才是和人类自身关系最密切的。
10.纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。
11.人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。
12.制造纳米产品的技术路线可分为两种：“自上而下” (top down)：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
(从大到小)如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
“自下而上” (bottom up)：是指以原子分子为基本单元, 根据人们的意愿进行设计和组装, 从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
(从小到大）如：化学合成、自组装、定位组装等。
13.一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度14.纳米材料与传统材料的主要差别：第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。
比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。
尺寸第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。
比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料，性能15．物理特性：纳米微粒具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应，表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子，这就使得它具有广阔应用前景。
由于界面原子的振动焓、熵和组态焓、熵明显不同于点阵原子，使纳米材料表现出一系列与普通多晶体材料明显不同的热学特性，如比热容升高、热膨胀系数增大、熔点降低等。
纳米材料的这些热学性质与其晶粒尺寸直接相关。
(1)熔点和开始烧结温度比常规粉体的低得多•超细颗粒的熔点随着粒径的减小而下降。
当粒径小于10 nm时，熔点急剧下降。
其中3nm左右的金微粒子的熔点只有其块体材料熔点的一半。
熔点下降的原因：•由于颗粒小，纳米微粒的表面能高、表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大(为原子运动提供动力)，纳米粒子熔化时所需增加的内能小，这就使得纳米微粒熔点急剧下降。
•超细颗粒的熔点下降，对粉末冶金工业具有一定吸引力。
粒子尺寸减小，粒子表面活性增高如，金属的纳米颗粒在空气中会燃烧，无机的纳米颗粒暴露在空气中会吸附气体并与气体进行反应都是因为这些纳米颗粒的表面活性高的原因。
(2)蓝移和红移现象A 蓝移与大块材料相比，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。
随着微粒尺寸的变小而有明显的蓝移纳米微粒吸收带“蓝移”的解释：一、量子尺寸效应由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。
Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：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，这种解释对半导体和绝缘体都适用。
B 红移•在一些情况下，粒径减小至纳米级时光吸收带相对粗晶材料呈现“红移”现象。
即吸收带移向长波长。
•吸收光谱的红移现象的原因•由于表面或界面效应，引起纳米微粒的表面张力增大，使发光粒子所处的环境变化致使粒子的能级改变，带隙变窄所引起的。
碳纳米管奇特的力学性质：它的强度比钢高100倍，但是重量只有钢的六分之一16.气体冷凝法是在低压的氩、氮等惰性气体中加热金属，使其蒸发后形成超微粒(1—1000 nm)或纳米微粒的方法17.气体冷凝法的原理•整个过程是在超高真空室内进行。
通过分子涡轮使其达到0.1Pa以上的真空度，然后充人低压(约2KPa)的纯净惰性气体(He或Ar，纯度为~99.9996％)。
•欲蒸的物质(例如，金属，CaF2，NaCl，FeF等离子化合物、过渡族金属氮化物及易升华的氧化物等)置于坩埚内，通过钨电阻加热器或石墨加热器等加热装置逐渐加热蒸发，产生原物质烟雾，由于惰性气体的对流，烟雾向上移动，并接近充液氦的冷却棒(冷阱，77K)。
在蒸发过程中，原物质发出的原子与惰性气体原子碰撞而迅速损失能量而冷却，在原物质蒸气中造成很高的局域过饱和，导致均匀的成核过程，在接近冷却棒的过程中，原物质蒸气首先形成原子簇，然后形成单个纳米微粒。
在接近冷却棒表面的区域内，单个纳米微粒聚合长大，最后在冷却棒表面上积累起来。
用聚四氟乙烯刮刀刻下并收集起来获得纳米粉。
18.溅射法制备纳米微粒的原理：如图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(40~250 Pa)，两电极间施加的电压范围为0.3~1.5 kV。
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(加热靶材)，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；靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈多19.化学气相沉积是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上生成固态沉积物的技术。
•化学气相沉积定义CVD：Chemical Vapour Deposition•是指在远高于临界反应温度的条件下，通过化学反应，使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸气压，自动凝聚形成大量的晶核，这些晶核不断长大，聚集成颗粒，随着气流进入低温区，最终在收集室内得到纳米粉体。
•（气态反应物受热，沉积出产物的反应）•二、常用加热方法• 1 电炉直接加热----电阻丝• 2 激光诱导LICVD –Laser-induced CVD•利用反应气体分子（或光敏分子）对特定波长激光束的吸收，引起反应气体分子光解，热解，光敏化反应。
20.液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。
Solution-based 液相法具有设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制准确等优点，主要用于氧化物系超微粉的制备。
•液相法包括沉淀法，水解法，水热法，喷雾法，乳液法，溶胶-凝胶法，其中应用最广的是沉淀法、溶胶-凝胶法。
21.沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如OH--，CO32-等)后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子除去，经热分解或脱水即得到所需的化合物粉料。
•分类：沉淀法包括共沉淀法、均相沉淀法等•1)共沉淀法•含多种（两种或两种以上）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。
•它又可分成单相共沉淀法和混合物共沉淀法。
•(i)单相共沉淀：•沉淀物为单一化合物或单相固溶体时，称为单相共沉淀。
•(ii)混合物共沉淀：•如果沉淀产物为混合物时（溶度积不同），称为混合物共沉淀。
烧结时应注意粉体的团聚问题。
常用方法：•丁醇共沸蒸馏；乙醇洗涤；表面活性剂改性；冷冻干燥；真空干燥。
•混合物共沉淀过程是非常复杂的。
溶液中不同种类的阳离子不能同时沉淀Ksp。
各种离子沉淀的先后与溶液的pH值密切相关。
•2)均相沉淀法一般的沉淀过程是不平衡的，但如果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地出现，这种方法称为均相沉淀。
•通常通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢生成，克服由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，造成沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。
水热反应是高温高压下在水(水溶液)或水蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。
22.水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，在高压环境下制备纳米微粒的方法。