纳米材料导论复习题
纳米材料特性
《纳米材料导论》作业1、什么是纳米材料？怎样对纳米材料进行分类？答：任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料称作纳米材料。
它包括体积分数近似相等的两部分：一是直径为几或几十纳米的粒子，二是粒子间的界面。
纳米材料通常按照维度进行分类。
原子团簇、纳米微粒等为0维纳米材料。
纳米线为1维纳米材料，纳米薄膜为2维纳米材料，纳米块体为3维纳米材料，及由他们组成的纳米复合材料。
按照形态还可以分为粉体材料、晶体材料、薄膜材料。
2、纳米材料有哪些基本的效应？试举例说明。
答：纳米材料的基本效应有：一、尺寸效应，纳米微粒的尺寸相当或小于光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度或投射深度等特征尺寸时，周期性的边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热力学等特征性即呈现新的小尺寸效应。
出现光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态转为无序态；超导相转变为正常相；声子谱发生改变等。
例如，纳米微粒的熔点远低于块状金属；纳米强磁性颗粒尺寸为单畴临界尺寸时，具有很高的矫顽力；库仑阻塞效应等。
二、量子效应，当能级间距δ大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，必须考虑量子效应，随着金属微粒尺寸的减小，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分子轨道，能隙变宽的现象均称为量子效应。
例如，颗粒的磁化率、比热容与所含电子的奇、偶有关，相应会产生光谱线的频移，介电常数变化等。
三、界面效应，纳米材料由于表面原子数增多，晶界上的原子占有相当高的比例，而表面原子配位数不足和高的表面自由能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，从而具有很高的化学活性。
引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化；纳米微粒表面原子运输和构型的变化。
四、体积效应，由于纳米粒子体积很小，包含原子数很少，许多现象不能用有无限个原子的块状物质的性质加以说明，即称体积效应。
《纳米科学与技术导论》复习题(第二版)
《纳米科学与技术导论》复习题（第二版）1、什么是纳米材料？结构材料？答：纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平，并且具有特殊性能的材料。
其主要类型为：纳米颗粒与粉体、碳纳米管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材。
纳米结构2、什么是纳米科技？答：纳米科技是指在纳米尺度（1~100nm之间）上研究物质组成体系的运动规律和相互作用，以及在应用中实现特有功能和智能作用的多学科交叉的科学和技术。
3、纳米技术的科学意义。
答：＜1＞纳米科技将促使人类认知的革命。
＜2＞纳米科技将引发一场新的工业革命。
＜3＞纳米科技将影响未来人类的生活方式和思维方式。
4、纳米材料有哪4种维度？举例说明。
答：纳米块体（三维纳米材料）、纳米薄膜（二维纳米材料）、纳米线（一维纳米材料）、量子点（O维纳米材料）。
5、随颗粒的直径的减小，材料的熔点有什么改变？原因是什么？纳米材料的稳定性有什么改变？答：下降。
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，火星大，纳米粒子融化时所需增加内能小，致熔点急剧下降。
热稳定性变差。
6、电子在纳米材料中的传播特点是什么？答：晶界存在使电子的散射增加，晶界原子更混乱，导致界面热垒升高，电阻增加。
7、什么是巨电导振荡？答：现象描述：用脉冲激光照射微米或毫米金属丝，没有电导变化。
用脉冲激光照射金属丝的纳米窄收缩处，因热效应使收缩处的直径发生变化，从而引起电导的强烈振荡。
8、激子定义是什么？答：电子和空隙通过库伦相互作用力而束缚在一起，形成的电子——空隙对。
9、什么是超顺磁性？答：纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态。
粒子的磁化方向表现为磁的“布朗运动”，粒子集合体的总磁化强度为零，称为超顺磁性。
10、名词解释STM、AFM、SEM、XRF、TEMSTM：扫描隧道显微镜AFM：原子力显微镜XRF：X射线荧光分析SEM：扫描电子显微镜TEM：透射电子显微镜11、简述STM和AFM工作原理及对纳米技术的影响。
纳米材料复习题
纳米材料复习题纳米材料复习题一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指在至少一维尺度上具有纳米级别尺寸的材料。
其特点包括：1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸与其物理、化学性质密切相关。
例如，纳米颗粒的表面积相对较大，导致其具有更高的活性和反应性。
2. 量子效应：纳米材料的电子结构受到量子效应的影响，其光学、电学、磁学等性质与宏观材料有所不同。
3. 界面效应：纳米材料的界面处存在着相互作用和相变，这些效应对其性能和应用具有重要影响。
二、纳米材料的制备方法1. 碳纳米管的制备：碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积、热解等方法制备。
2. 金属纳米颗粒的合成：金属纳米颗粒可以通过化学还原、溶胶凝胶法、热分解等方法制备。
3. 量子点的制备：量子点可以通过溶液法、气相法、热分解法等方法制备。
4. 纳米薄膜的制备：纳米薄膜可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、溶液法等方法制备。
三、纳米材料的应用领域1. 纳米电子学：纳米材料在电子器件中的应用具有重要意义。
例如，纳米晶体管可以实现更高的电子迁移率和更小的功耗。
2. 纳米医学：纳米材料在医学领域的应用包括药物传递、生物成像和癌症治疗等。
纳米颗粒可以作为药物载体，实现精确的靶向治疗。
3. 纳米能源：纳米材料在能源领域的应用包括太阳能电池、燃料电池和储能材料等。
纳米结构可以提高能量转换效率和储存密度。
4. 纳米传感器：纳米材料可以制备成高灵敏度的传感器，用于检测环境中的化学物质、生物分子和物理参数等。
四、纳米材料的挑战和前景1. 安全性问题：纳米材料的生物毒性和环境风险需要重视。
在纳米材料的应用过程中，需要对其安全性进行评估和监测。
2. 大规模制备：纳米材料的大规模制备是一个挑战。
目前，研究人员正在探索高效、低成本的纳米材料制备方法。
3. 多功能性：纳米材料的多功能性使其在各个领域具有广泛的应用前景。
未来，纳米材料的研究将更加注重材料的设计和功能的定制。
总结：纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的特点和广泛的应用前景。
纳米材料考试复习
1、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内或由它们作为基本单元构成的材料。
2、“自上而下”：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。
如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
（从大到小）3、“自下而上”：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。
如化学合成、自组装、定位组装等。
（从小到大）4、荷花效应：莲花出淤泥而不染，其表面的特殊结构有自我清洁功能，水珠会夹带灰尘颗粒离开叶面，莲花的这一自我清洁功能称为莲花效应。
是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共同引起，认为在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构, 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起超疏水表面的根本原因5、在超高分辨率电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，在山包上面长满绒毛，在“山包”顶则又长出一个个馒头状的“碉堡”凸顶。
因此，在“乳突”间的凹陷部份充满着空气，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”的凸顶形成几个点接触。
雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是“荷叶效应”能自洁叶面的奥妙所在。
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触角变大，因此加强了疏水性，同时也降低污染颗粒对叶面的附着力。
6、荷叶效应：应用：包括防水底片、防水噴霧劑；外衣、鞋子、車子的外殼、反光鏡、安全帽鏡片、廚具、瓦斯爐等容易髒污的器具表面，甚至飛機的表面7、硅藻土：它具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，能吸附等于自身质量1.5-4倍的水和1.1-1.5倍的油分徽墨，壁虎脚：高粘附力8、纳米材料与传统材料的主要差别：①纳米材料至少有一维处于0.1~100nm (尺寸)②因具有量子尺寸效应、界面效应、表面效应，宏观量子隧道效应等，引起光学，热学，电学，磁学，力学，化学等性质发生显著变化。
纳米复习题——精选推荐
纳⽶复习题第⼀章、概论1. 纳⽶材料定义及分类。
定义：利⽤物质在⼩到原⼦或分⼦尺度以后，由于尺⼨效应、表⾯效应或量⼦效应所出现的奇异现象⽽发展出来的新材料。
分类：纳⽶粒⼦（零维纳⽶结构）；纳⽶线、纳⽶棒（⼀维纳⽶结构）；薄膜（⼆维纳⽶结构）；纳⽶复合材料和纳⽶晶材料（三维纳⽶结构）。
2. 功能材料定义及分类。
定义：是指通过光、电、磁、热、化学、⽣化等作⽤后具有特定功能的材料。
分类：常见的分类⽅法：（1）按材料的化学键分类：⾦属材料、⽆机⾮⾦属材料、有机材料、复合材料；（2）按材料物理性质分类：磁性材料、电学材料、光学材料、声学材料、⼒学材料；其他分类⽅法：（3）按结晶状态分类：单晶材料、多晶材料、⾮晶态材料；（4）按服役的领域分类：信息材料、航空航天材料、能源材料、⽣物医⽤材料等。
3. 按照产物类型，纳⽶材料如何划分类别。
按照产物类型进⾏划分：（1）纳⽶粒⼦（零维）：通过胶质处理、⽕焰燃烧和相分离技术合成；（2）纳⽶棒或纳⽶线（⼀维）：通过模板辅助电沉积，溶液-液相-固相⽣长技术，和⾃发各向异性⽣长的⽅式合成；（3）薄膜（⼆维）：通过分⼦束外延和原⼦层沉积技术合成；（4）纳⽶结构块体材料（三维）：例如⾃组织纳⽶颗粒形成光带隙晶体4. 纳⽶结构和材料的⽣长介质类型？（1）⽓相⽣长，包括激光反应分解合成纳⽶粒⼦、原⼦层沉积形成薄膜等；（2）液相⽣长，包括胶质处理形成纳⽶粒⼦、⾃组织形成单分散层等；（3）固相⽣成，包括相分离形成玻璃基体中的⾦属颗粒、双光⼦诱导聚合化形成三维光⼦晶体等；（4）混合⽣长，包括纳⽶线的⽓-液-固⽣长等。
5. 按照⽣长介质划分：（1）⽓相⽣长，包括激光反应分解合成纳⽶粒⼦、原⼦层沉积形成薄膜等；（2）液相⽣长，包括胶质处理形成纳⽶粒⼦、⾃组织形成单分散层等；（3）固相⽣成，包括相分离形成玻璃基体中的⾦属颗粒、双光⼦诱导聚合化形成三维光⼦晶体等；（4）混合⽣长，包括纳⽶线的⽓-液-固⽣长等6. 纳⽶技术的定义？定义：由于纳⽶尺⼨，导致的材料及其体系的结构与组成表现出奇特⽽明显改变的物理、化学和⽣物性能、以及由此产⽣的新现象和新⼯艺。
纳米材料科学考试试题及答案
纳米材料科学考试试题及答案考试题目：一、选择题1. 下列哪个不属于纳米材料的特征？A. 尺寸范围在纳米级别B. 具有特殊的物理、化学性质C. 可在常规材料制备工艺中得到D. 表面积较大，因而具有特殊功能2. 纳米颗粒的尺寸范围约为：A. 0.1 - 1 微米B. 1 - 10 纳米C. 10 - 100 纳米D. 100 - 1000 纳米3. 纳米材料的制备方法中，溶胶-凝胶法属于：A. 物理方法B. 化学方法C. 机械方法D. 生物方法4. 下列哪种材料能被应用于纳米技术中的磁性材料？A. 铁B. 铝C. 铜D. 锌5. 纳米材料最主要的应用领域是：A. 电子技术B. 化学工业C. 生物医学D. 机械制造二、简答题1. 简述纳米材料的特殊性质，并举例说明。
2. 请简要介绍纳米材料的常见制备方法，并比较它们的优缺点。
3. 纳米颗粒在生物医学领域的应用有哪些？请列举几个例子。
4. 简述纳米材料在环境保护方面的应用，并说明其优势。
5. 纳米技术对能源领域有何贡献？举例说明。
答案：一、选择题1. C2. C3. B4. A5. A二、简答题1. 纳米材料的特殊性质包括量子尺寸效应、表面效应和量子限域效应等。
以金属纳米颗粒为例，由于尺寸效应，金属纳米颗粒的电子结构将发生改变，使其具有独特的光电性能。
此外，纳米材料的超高比表面积也使其具有更强的催化活性和吸附能力。
2. 常见的纳米材料制备方法包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法、气相沉积法和水热合成法等。
溶胶-凝胶法通过溶解金属盐和聚合物等原料，形成胶体溶胶后进行凝胶，最后通过热处理得到纳米材料。
这种方法制备简单，可以得到形态多样的纳米材料。
然而，其过程中可能存在副产物和长周期振荡等问题。
其他方法各有其特点，如磁控溅射法可以得到纯净的纳米薄膜，但设备复杂且制备速度较慢。
3. 纳米颗粒在生物医学领域的应用有诊断、治疗和药物传递等方面。
例如，纳米粒子可以用作医学影像的对比剂，通过控制纳米颗粒的大小和表面修饰，可以实现针对性的细胞成像。
纳米30题
1.简述纳米材料的定义、含义与分类。
任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料称为纳米材料。
纳米材料可有晶体、准晶、非晶组成。
纳米材料的基本单元或组成单元可由原子团簇、纳米微粒、纳米线或纳米膜组成，它既可以包括金属材料，也可以包括无机非金属材料和高分子材料。
纳米材料通常按照维度进行分类。
原子团簇、纳米颗粒等为零维纳米材料，纳米线为一维纳米材料，纳米薄膜为二维纳米材料，纳米块体为三维纳米材料。
2.试述纳米材料的结构特征纳米材料的结构不同于常规物质，属于物质由宏观世界向微观世界的过渡区域，许多传统的物理化学理论在这种非宏观与非微观的领域已不再使用。
由于粒子的表面能和表面张力随粒径的减小而增加，纳米微粒的比表面积大以及由于表面原子的最近邻数低于体内而导致非键电子对的排斥力降低，必然引起颗粒内部特别是表面层晶格的畸变，原子在外力作用下，很容易迁移，因此表现出很好的韧性与一定的延展性，与界面状态有关的吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将与传统的大颗粒材料显著不同。
3、量子隧道效应宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。
库仑堵塞与量子隧穿：当体系的尺度进入到纳米级（一般金属粒子为几个纳米，半导体粒子为几十纳米），体系是电荷“量子化”的，即充电和放电过程是不连续的，充入一个电子所需的能量Ec为e2/2C，e为一个电子的电荷，C为小体系的电容，体系越小，C越小，能量Ec越大。
我们把这个能量称为库仑堵塞能。
换句话说，库仑堵塞能是前一个电子对后一个电子的库仑排斥能，这就导致了对一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个一个单电子的传输。
通常把小体系中这种单电子输运行为称为库仑堵塞效应。
如果两个量子点通过一个“结”连接起来，一个量子点上的单个电子穿过能垒到另一个量子点上的行为称作量子隧穿。
纳米材料导论期末复习重点
名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米，10埃。
2、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm ）或由他们作为基本单元构成的材料。
3、原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm ）。
4、纳米技术：指在纳米尺寸范围内,通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。
5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象。
6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应。
7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。
8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。
10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状。
11、塑性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状 。
12、HAII-Petch 公式：σ－－强度； H －－硬度；d －－晶粒尺寸；K －－常数13、纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm 的复合材料。
d K +0y σσ＝dKH H +0y ＝14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。
大题：1、纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。
（2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。
纳米材料考题
纳⽶材料考题⼀、什么是荷叶效应？主要是指莲叶表⾯具有超疏⽔以及⾃洁的特性，即荷叶的疏⽔效应和荷叶的⾃洁效应⼆、纳⽶效应包括哪些?量⼦尺⼨效应、⼩尺⼨效应、表⾯效应、宏观量⼦隧道效应、库仑阻塞和量⼦隧穿、介电陷域效应三、什么是⼀维纳⽶材料？在两个维度上为纳⽶尺度的材料，即具有纤维结构的称为⼀维纳⽶材料。
⼀维纳⽶材料就是指在⼀个尺⼨⽅向是纳⽶级别的，常见的就是纳⽶线这种纳⽶材料，如碳纳⽶管等材料准⼀维实⼼的纳⽶材料，两维⽅向上为纳⽶尺度，长度⽅向尺度可以⼤许多，甚⾄可以达到宏观量级。
四、什么是⽯墨烯？⽯墨烯是⼀种⼆维晶体，⽯墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是⽬前最理想的⼆维纳⽶材料.。
理想的⽯墨烯结构是平⾯六边形点阵，可以看作是⼀层被剥离的⽯墨分⼦，即当把⽯墨⽚剥成单层之后，这种只有⼀个碳原⼦厚度的单层就是⽯墨烯。
五、纳⽶材料⾃下⽽上制备技术是什么？（题外——⾃上⽽下：通过微加⼯技术，在尺⼨上纳⽶化；固体→微⽶颗粒→纳⽶颗粒）本题——⾃下⽽上：以原⼦、分⼦为基本单元，按照设计组装成纳⽶结构。
主要有：⽓相法制备纳⽶微粒、液相法制备纳⽶微粒、纳⽶微粒的表⾯修饰六、纳⽶粉体为什么存在团聚问题？如何解决？由于纳⽶材料表⾯效应⼤、吸附能⼒强、极易团聚。
针对不同材料有5种⽅法可以有效地克服纳⽶粉末的团聚，实现纳⽶粉末的分散：分散剂法、超声波法、表⾯活性剂、直接分散法、改进的胶粉混合法。
七、常⽤⽓相和液相制备纳⽶材料的⽅法有哪⼏种？⽓相法制备纳⽶微粒——1.⽓体冷凝法 2.活性氢－熔融⾦属反应法3.溅射法4.流动液⾯上真空蒸镀法 5.电热蒸发法6.混和等离⼦法7.激光诱导化学⽓相沉积（LICVD）8.爆炸丝法9.化学⽓相凝聚法（CVC）和燃烧⽕焰－化学⽓相凝聚法（CFCVC）液相法制备纳⽶微粒——1.沉淀法 2.喷雾法 3.⽔热法 4.溶剂挥发分解法 5.溶胶－凝胶法6.辐射化学合成法⼋、观察纳⽶材料表⾯形貌最常⽤的⽅法有哪⼏种？扫描隧道显微镜（STM）、原⼦⼒显微镜（AFM）、扫描电⼦显微镜－SEM 、扫描电⼦显微镜－SEM 、X射线衍射仪，九、表征纳⽶颗粒粒径分布⽤什么仪器？激光散射法⽤于测试纳⽶粒⼦的粒径⼤⼩、粒径分布等。
《纳米材料》复习题
《纳米材料》复习题《纳米材料》复习题一、名词解释1. 量子尺寸效应当粒子尺寸下降到一定值时, 颗粒的周期性边界条件消失，在声、光、电磁、热力学及超导性等与宏观特性显著不同.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，纳米半导体微粒存在不连续的最高能级占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级的能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
2. 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。
3. 共沉淀在混合的金属盐溶液(含有两种或两种以上的金属离子)中加入合适的沉淀刹，反应生成组成均匀的沉淀。
沉淀热分解得到高纯超微粉体材料。
4. 压电效应没有电场作用，由机械应力的作用而使电解质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象称为压电效应。
5. 机械力化学物料粒子受到机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致粒子晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。
6. 小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象---小尺寸效应。
7. 热压烧结将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。
8. 均匀沉淀利用某一化学反应，使溶液中的构晶离子（构晶负离子或构晶正离子）由溶液中缓慢、均匀地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，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，这种制备纳米粒子的方法称为均相沉淀法。
9. 溶胶凝胶方法溶胶凝胶法是指金属有机和无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而形成氧化物或其它化合物纳米材料的方法。
10. 纳米复合材料是指尺度为1 nm一100 nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。
它具有断裂强度高、韧性好，耐高温等特性。
纳米材料参考答案.
纳米材料与纳米结构复习题1.简单论述纳米材料的定义与分类。
答：广义上讲：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，或由他们作为基本单元构成的材料。
按维数，纳米材料可分为三类：零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒，原子团簇等。
一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如纳米丝，纳米棒，纳米管等。
二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如超薄膜，多层膜等。
因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元又分别具有量子点，量子线和量子阱之称2.什么是原子团簇? 谈谈它的分类。
答：原子团簇: 指几个至几百个原子的聚集体（粒径一般等于或小于1nm）例如: C n H m（n与m都是整数）；碳簇（C60、C70和富勒烯等）原子团簇的分类：a 一元原子团簇：即同一种原子形成的团簇，如金属团簇，非金属团簇，碳簇等。
b二元原子团簇：即有两种原子构成的团簇，例如Zn n P m, Ag n S m等。
c 多元原子团簇：有多种原子构成的团簇，例如V n(C6H6)m等d原子簇化合物：原子团簇与其它分子以配位键形成的化合物。
例如(Ag)n(NH3)m等。
3.通过Raman 光谱中如何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径? 答：利用微束拉曼光谱仪能有效观察到单壁纳米管特有谱线，这是鉴定单壁纳米管非常灵敏的方法。
100-400cm-1范围内出现单壁纳米管特征峰，单壁纳米管特有的呼吸振动模式；1609cm-1是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。
单臂管的直径d与特征拉曼峰波数成反比，即：d=224/w。
式中的d单壁管的直径，nm；w为特征拉曼峰的波数cm-14.论述碳纳米管的生长机理。
答：采用化学气相沉积（CVD)在衬底上控制生长多壁碳纳米管。
原理：首先，过镀金属(Fe,Co,Ni)催化剂颗粒吸收和分解碳化合物，碳与金属形成碳-金属体；随后，碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出；最后，为了便于碳纳米管的合成，金属纳米催化剂通常由具有较大的表面积的材料承载。
纳米物理学材料导论作业 --付春杰
第一章1. 什么是纳米？10米。
纳米是一个长度计量单位，1纳米= -92. 什么是纳米结构？纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。
3. 什么是纳米材料?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4. 什么是纳米技术？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。
纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器件技术的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上。
要什么东西，将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上解决了环保问题。
5. 什么是纳米科学？在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。
6. 什么是纳米科学技术？纳米科学技术就是Nano-ST，是制造和研究纳米尺度（-910m）的器件和10～-7材料科学技术。
它包括：(1)创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料；(2)设计、制备各种纳米器件和装置；（3）探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理7. 什么是纳米科技特点、意义？纳米科技特点：交叉性、综合性。
纳米科技的意义：它是现代科学（量子力学、介观物理、混沌物理、分子生物学等）和现代技术（计算机技术，扫描探针显微术，电子束和电镜技术、激光技术和核分析技术等）结合的产物。
纳米科技与其它学科的交叉又将引发一系列新的学科、技术、如纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学和纳米机械学等。
纳米材料和结构是这些分支学科的共同交点。
8. 叙述纳米材料研究的三个阶段。
第一阶段（1900年以前）：主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。
对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。
纳米材料复习题
纳米材料复习题3、简答题、简述题1) 为什么扫描探针显微镜被称为纳米科技的“眼”和“手”？所谓“眼”即可利用ＳＰＭ直接观察原子，分子以及纳米粒子间相互作用与特性，表征纳米器件。
“手”是指SPM可用于移动原子，分子构造纳米结构，有纳米尺度，研究他们之间的相互作用。
2) 纳米微粒表面改性的方法有哪些？常见的表面修饰方法有：①物理修饰法1、物理包敷法2、机械球磨法②化学修饰法★化学偶联法★酯化反应法★表面接枝改性3）纳米结构与纳米材料有什么区别与联系？纳米材料（nano-material ），通常是指构成物质的“单元”的三维尺寸中至少有一维是纳米级的（称之为“纳米单元”）；纳米结构（Nano-Structure）：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”。
4 ）如果合成纳米Al O 粉末，将选用哪种合成技术？如何合成纳米Al O 膜？铝铵钒和碳酸氢铵为原料，用化学法合成尺寸均一，颗粒细小分散的碱式碳酸铝铵前驱沉淀物，进而制备纳米氧化铝粉体的工艺，数据表明：反应物的混合方式对前驱沉淀物及粉体的尺寸和形貌都有很大的影响，用先缓慢滴加，在反应物充分混合且过饱和度达到一定程度的基础上，再将沉淀剂雾化加入的工艺有利于得到尺寸均一，细小分散的NH4Al(OH)2CO3胶体，经灼烧最终制得平均粒径为15nm左右的α-Al2O3粉体。
高纯铝箔( 99. 99% 以上) 经退火(N2气, 500°C) 后，依次用三氯乙烯溶液、氢氧化钠溶液、去离子水清洗干净，在氯酸中进行电化学抛光处理后，于1. 2mol/L H2SO4电解液中进行恒电位阳极氧化, 然后用去离子水冲洗，氮气吹干，即得到所需的AAO 模板。
5）什么是超导临界温度？何谓巨磁电阻效应？超导临界温度：超导体从正常态转变为超导态（零电阻）时的温度，实际上也就是把cooper 电子对解体开来的温度，对于转变温度范围较宽的超导体，临界温度可分为起始转变温度、中转变温度和零电阻温度。
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《纳米材料导论》复习题2013.12第一章1、纳米材料有哪些危害性？答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。
纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。
2、什么是纳米材料、纳米结构？答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
纳米材料有两层含义：其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。
纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。
3、什么是纳米科技？答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。
4、什么是纳米技术的科学意义？答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。
5、纳米材料有哪 4种维度？举例说明答：零维：团簇、量子点、纳米粒子一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格三维：纳米块体6、名词解释：STM、AFM、SEM、TEM答：STM扫描隧道显微镜AFM原子力显微镜SEM扫描电子显微镜XRFX射线荧光分析TEM透射电子显微镜7、简述STM和AFM的工作原理及对纳米技术的影响答：STM工作原理：扫描隧道显微镜是一种利用量子力学的隧道效应的非光学显微镜它主要是利用一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到待测物体表面上形成穿隧电流，同时，物体表面的高低会影响穿隧电流的大小，针尖随着物体表面的高低上下移动以维持恒定的电流，依此来观测物体表面的形貌STM对纳米技术的影响：它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率此外扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。
AFM工作原理：AFM的关键组成部分是一个头上带有一个用来扫描样品表面的尖细探针的微观悬臂当探针被放置到样品表面附近的地方时，悬臂会因为受到探针头和表面的引力而遵从胡克定律弯曲偏移在不同的情况下，这种被AFM测量到的力可能是机械接触力、范德华力、毛吸力、化学键、静电力、磁力（见磁力显微镜）喀希米尔效应力、溶剂力等等。
通常，偏移会由射在微悬臂上的激光束反射至光敏二极管阵列而测量到，较薄之悬臂表面常镀上反光材质（如铝）以增强其反射通过惠斯登电桥，探头的形变何以被测得，不过这种方法没有激光反射法或干涉法灵敏。
AFM对纳米技术的影响：不同于电子显微镜只能提供二维图像，AFM提供真正的三维表面图同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害，第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作，这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。
8、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理扫描隧道显微镜：在样品与探针之间加上小的探测电压，调节样品与探针间距控制系统，使针尖靠近样品表面，当针尖原子与样品表面原子距离≤10Å时，由于隧道效应，探针和样品表面之间产生电子隧穿，在样品的表面针尖之间有一纳安级电流通过电流强度对探针和样品表面间的距离非常敏感，距离变化1Å，电流就变化一个数量级左右移动探针或样品，使探针在样品上扫描。
原子力显微镜：将一个对微弱力极敏感的弹性微悬臂一端固定另一端的针尖与样品表面轻轻接触当针尖尖端原子与样品表面间存在极微弱的作用力(10‐8‐‐10‐6N)时，微悬臂会发生微小的弹性形变，针尖和样品之间的作用力与距离有强烈的依赖关系（遵循胡克定律）。
9、举例说明：常规能源、新能源、可再生能源、不可再生能源。
答：常规能源：指人类已广泛使用且开发利用技术比较成熟的能源，如煤、石油、天然气、水能和生物能等常规能源是目前全世界最主要的能源，占全部能源生产消费总量的90％以上 新能源：指传统能源之外的各种能源形式，即刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能（潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能）、生物质能和核聚变能等。
可再生能源：泛指多种取之不竭的能源，严谨来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源，但可再生能源不包含现时有限的能源如太阳能、地热能、水能、风能、生物能、潮汐能不可再生能源：指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，叫“不可再生能源”如煤、石油、天然气、核能、油页岩。
10、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 11、纳米科技的分类纳米科技从研究内容上可以分为三个方面：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是纳米科技发展的物质基础。
纳米器件，就是指从纳米尺度上，设计和制造功能器件纳米器件的研制和应用水平是进入纳米时代的重要标志。
纳米尺度的检测和表征。
12、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，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。
13、了解纳米技术提出的背景及发展过程背景：1959年，美国物理学家R. Feynman发表“There’s Plenty of Room at the Bottom”的著名讲话。
1962年，日本物理学家久保亮武(R.Kubo)提出针对金属超微粒子的著名的久保理论，即超微粒子的量子限域理论。
1981年，苏黎世IBM研究所G. Binnig和H. Rohrer发明研究纳米的重要工具‐扫描隧道显微镜，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； 1984年，德国萨尔大学的H. Gleiter等人首次制备纳米相材料。
1985年，H. W. Kroto, R. E. Smalley 和B. Curl发现碳60，1996年三人获诺贝尔化学奖发展过程：1987年，Bell实验室的科学家发明了一种靠单电子作为电流开头的晶体管世界上第一个单电子晶体管诞生。
1988年，Dupont公司的科研人员W.Degrado等无意中设计出一种新的蛋白质，世界上第一个人为设计的蛋白质诞生了。
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；1993年，第一个致力于纳米技术研究的实验室在美国Rice大学诞生。
1999年，美国耶鲁大学的科学家创造了单分子有机开关。
2000年，美国政府启动了“国家纳米行动计划(NNI)，NNI的提出统一了对纳米技术的展望，并使这种展望得到普遍的接受自此，全球掀起了纳米科技研究的热潮。
14、什么是纳米世界的“眼”和“手”扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）， STM是20世纪80年代世界十大科技成就之一。
15、纳米科技之父：纳米科技的预言者——理查德∙费曼先生，1959年12月29日在美国应用物理年会上的讲话－ 《在底部还有很大空间》。
主要内容有：如果有一天可以按人的意志排列一个个原子，世界将会发生什么呢？”； “就物理学家而言，一个一个原子地构造物质并不违背物理学规律。
” ；“对大尺度的表观物质而言，微小原子的行为无足轻重，但它们都服从量子力学定律。
因此当我们下到微观世界把原子胡乱拨弄一通时，我们将在不同的规律下工作，而且可以期望做出不同的事情。
” ；“在原子水平上，我们面对着新的力和新的效应，材料的制造和生产问题将十分不同。
”16、与纳米技术相关的诺贝尔奖有几个？1986年：鲁斯卡（德国）设计第一台透射电子显微镜；比尼格（德国）、罗雷尔（瑞士）设计第一台扫描隧道电子显微镜。
2010年：英国曼彻斯特大学科学家安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获奖。
17、世界上第一个单电子晶体管何年诞生？（1987）18、世界上第一个人为设计的蛋白质何年诞生？（1988）19、第一届国际纳米科技会议何年在哪召开？ 1990年7月，美国巴尔的摩。
20、首届纳米材料会议在哪召开？1993年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开。
第二章1、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
小尺寸效应：当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或与磁场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象。
表面效应：纳米超微粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地增加，纳米粒子的表面原子所处的位场环境及结合能与内部原子有所不同存在许多悬空键，配位严重不足，具有不饱和性质，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性能的变化。
因而极易与其它原子结合而趋于稳定；量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。
当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化的效应。
宏观量子隧道效应：当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。
纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。