纳米生物材料 PPT课件

2磁学性能的应用
纳米微粒尺寸进入一定临界值时就转入超顺磁性状 态，例如α-Fe、Fe304和α-Fe203粒径分别为5nm、 16nm、20nm时转变为超顾磁性。另外纳米颗粒材 料还可能具有高的矫顽力、巨磁电阻、 magnetocaloric效应等性能。因此可用于制备磁致 冷材料、水磁材料、磁性液体、磁记录器件、磁光 元件、磁存储元件及磁探测器等磁元件。
纳米颗粒可表现出与同质 的大块物体不同的光学特 性，例如宽频带强吸收、 蓝移现象及新的发光现象， 从而可用于光反射材料、 光通讯、光存储、光开关、 光过滤材料、光导体发光 材料、光折变材料、光学 非线性元件、吸波隐身材 料和红外传感器等领域。
5敏感性能的应用
纳米颗粒表面积巨大，表面活性高，对周围环境(温度、气氛、光、湿度 等)敏感，因此可用来制作敏感度高曲超小型、低能耗、多功能传感器。
纳米生物材料
主讲人：曹盛麟，符武符，赵旭，武奇德
一，纳米材料的概述
纳米技术简介 纳米技术在世界各国的情况 纳米技术在当代中国的发展
1.1 纳米及纳米技术
1纳米H(umnamn ): 1毫米(mm)的百100万slic分es 之一 1 nm=1H0air-6 mm=10-9m(=10Å) 大约等于十个氢原 子并列一100直m线的长度。
1. 表面效应 是指微粉的粒径越小，其总表面积 越大；表面原子数与总原子数之比随粒径变小而 急剧增大。如当粒径为10 nm(总原子数为 3×104)时，表面原子数／总原子数=0.20；而 当粒度减小到l nm(总原子数为30)时，这一比值 急剧上升到0.991表面原子的晶场环境和结合能 与内部原子不同，具有很大的活性；晶粒的微粒 化随着这种活性的表面原子增多，使其表面能也 大大增加。
3电学性能的应用
纳米颗敞在电学性能方面也出现了一些独特 性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝线性， 纳米钦酸铅、铁酸钡和钦酸钓等颗粒由典型 的铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒 来制做导电浆料、绝缘浆科、电极、超导体、 量子器件、静电屏蔽材料、压敏和非线形电 阻及鹊绾徒榈绮牧系取
4光学性能的应用
Take 1 slice
Take 1 slice
人类头发的直径大约有6万至8万纳米。
1nm 1000 slices
1 m
1.1 纳米及纳米技术
所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里， 研究电子、原子和分子运动规律和特性以及 对物质和材料进行处理的技术被称为纳米技 术。
纳米生物医用材料是指用于对生物医用材料 进行诊断、治疗、修复或替代其病损组织、 器官或增进其功能的新型高科技纳米材料。
以氧化锡为基体材料，并掺入适当的催化剂或填加剂，可制得对酒精、 氢气、硫化氢、一氧化碳和甲烷等气体具有选择性敏感性能的气敏元件。 氧化锡对气体灵敏度高低与材料的比表面积有关，通常比表面积越大， 气体灵敏度越高。纳米氧化锡颗粒具有明显优越性能，具有更高的气体 灵敏度。目前用纳米SnO2颗粒膜制成的传感器已经实用化，可用作气体 泄漏报警器和湿度传感器，并且可以随着温度的变化有选择地检测多种 气体。
TiO2陶瓷材料不仅对O2、CO、H2等气体有较强的敏感性，而且还可作 为环境湿度传感器。纳米生物材料学的制备方法
1. 物理方法
(1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频 感 应等方法使原料气化或形成等离子体，
然后骤冷。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸
2.1 国外纳米技术进展
朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 称量单个原子重量的“纳米秤”
2.1 国外纳米技术进展
1990年，IBM公司用原子排出“IBM”镍基底上用35个氙原子排 列成英文[IBM]
纳米存贮器及DNA开关
纳米技术在当代中国的发展
1993年，中科院操纵原子写字
《国家纳米科技发展纲要 （2001-2010）》和 《国家纳米科技发展指南框架》
1.2 纳米材料的基本效应
1. 界面效应
2. 尺寸效应
3. 量子效应 费米能级附件的电子能级由准连续变为离 散能级的现象
1.界面效应
纳米材料由于大量的原子存在于晶界和局部 的原子结构不同于大块晶体材料，使纳米材料的 自由能增加，纳米材料处于不稳定状态。
纳米颗粒的应用
1力学性能的应用
纳米颗粒具有大的比表面积，活性大并具 有高的扩散速率，因而用纳米粉体进行烧 结，致密化速度快、可降低烧结温度并提 高力学性能。近年来，用纳米颗粒强化为 目的的纳米陶瓷材料得到较大进展，为陶 瓷材料的发展提供了生机，大量以纳米颗 粒为原料或添加料的超硬、高强、高韧、 超塑性材料相继问世
纳米技术在世界各国的情况
1981年 科学家发明研究纳米的重要工具— ——扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此 可见。
1990年 首届国际纳米科技会议在美国巴尔 的摩举办，纳米技术形式诞生。
1991年 碳纳米管被人类发现，它的质量是 相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍， 成为纳米技术研究的热点。
可以分为特殊的光学性质，热学性质，磁学 性质，力学性质，电学性质。
1.3 特点及应用
四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原 子比例大。
四个方面应用: (1). 纳米电子学: 拥有崭新功能的电子仪器，有高
速度及低能量消耗的优点; (2). 纳米材料科学 (3). 纳米生物学: 包括去氧核糖核酸(DNA)和核糖 核酸(RNA)的基因图谱 (4). 纳米医学: 发明、设计及生产纳米级的新药物。
1.界面效应
2.体积效应主要表现在两个方面：一是物质体 积的缩小虽不会引起物质物性基本参量的 变化，但会使那些与体积有关的物性发生 变化，如磁体的磁畴变小，半导体中电子 的自由路程变短，等等；二是物质一般具 有由无限个原子组成的物质属性，而纳米 粒子则表现出有限个原子集合体的特性。
1.尺寸效应
晶体周期性的边界条件遭破坏，颗粒表面层 附近原子密度减小，从而导致声、光、电磁、 热力学等特性呈现新的小尺寸效应。