纳米技术及其应用第一章PPT课件
合集下载
纳米材料的制备与应用课件
Ag的纳米微粒具有五边形十面体形状。 纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
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的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过 把多种功能纳米微型机器注入血管内， 进行人体全身检查和治疗。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
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的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过 把多种功能纳米微型机器注入血管内， 进行人体全身检查和治疗。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
纳米科技应用PPT课件
产业变革
能源与环境
纳米科技将引领新一轮产业革命，推 动制造业、电子信息产业等领域的深 刻变革。
纳米科技在能源生产和环境保护方面 的应用将有助于实现可持续发展目标。
健康医疗
纳米科技在医疗领域的应用将更加广 泛，有助于提高疾病诊断和治疗的效 果。
如何应对纳米科技的挑战和机遇
加强政策引导
政府应制定和完善相关政策，为纳米科技的发展 提供有力支持。
04
未来展望
纳米科技的发展趋势
持续创新
随着科研技术的不断进步， 纳米科技领域将不断涌现 出新的理论、技术和应用。
跨学科融合
纳米科技将与生物、物理、 化学等多个学科进一步交 叉融合，推动多领域协同 创新。
绿色可持续发展
纳米科技将更加注重环保 和可持续发展，致力于解 决全球环境问题。
纳米科技对未来的影响
而实现更高级的功能和性能。
高效能源利用
纳米科技在能源领域的应用，如太 阳能电池和燃料电池，可以实现更 高的能源转换效率和利用率。
个性化医疗
纳米技术在医学领域的应用，如 靶向药物输送和诊断工具，可以 实现更精准的个性化治疗。
环保可持续性
纳米科技在环保领域的应用，如 水处理和空气净化，有助于解决
环境问题并实现可持续发展。
组织工程
纳米科技在组织工程中用 于构建人工组织和器官， 为移植治疗提供更广泛的 资源。
能源领域
太阳能电池
纳米结构可以提高太阳能电池的光吸收效率和能量转 换效率。
燃料电池
纳米材料可以改善燃料电池的电极性能和能量密度。
储能技术
纳米科技在储能技术中用于提高电池和超级电容器的 能量密度和循环寿命。
环境领域
空气净化
纳米技术PPT课件
纳米材料可分为人工制备与天然
天然：
•天体的陨石碎片，人体和兽类的牙齿
•蜜蜂：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子， 具有“罗盘”的导航作用，并利用这种 “罗盘”来确定其周围环境在自己头脑里 的图像而判明方向。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.5 纳米结构和纳米材料的应用
一、纳米结构的应用 1、量子磁盘与高密度磁存储 2、高密度记忆存储元件 3、高效能量转化纳米结构 (1) 高效再生锂电池： (2)太阳能电池： (3)热电转化
纳米材料——凝聚态物理 纳米材料——半导体材料 纳米材料——化学 纳米材料——复合材料 纳米材料——医学药物
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.4 纳米材料在高科技中的地位
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法， 对单个的金属超微颗粒的形貌和晶体结构进 行了透射电子显微镜研究。
1970年，江崎与朱兆祥首先提出了半导体 超晶格的概念，张立纲和江崎等在实验中实 现了量子阱和超晶格，观察到了极其丰富的 物理效应。
四、光学应用
天然：
•天体的陨石碎片，人体和兽类的牙齿
•蜜蜂：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子， 具有“罗盘”的导航作用，并利用这种 “罗盘”来确定其周围环境在自己头脑里 的图像而判明方向。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.5 纳米结构和纳米材料的应用
一、纳米结构的应用 1、量子磁盘与高密度磁存储 2、高密度记忆存储元件 3、高效能量转化纳米结构 (1) 高效再生锂电池： (2)太阳能电池： (3)热电转化
纳米材料——凝聚态物理 纳米材料——半导体材料 纳米材料——化学 纳米材料——复合材料 纳米材料——医学药物
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.4 纳米材料在高科技中的地位
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法， 对单个的金属超微颗粒的形貌和晶体结构进 行了透射电子显微镜研究。
1970年，江崎与朱兆祥首先提出了半导体 超晶格的概念，张立纲和江崎等在实验中实 现了量子阱和超晶格，观察到了极其丰富的 物理效应。
四、光学应用
《纳米技术》PPT课件
纳米技术
h
1
纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
h
2
纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
h
6
科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
h
14
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
h
15
纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
h
16
超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
h
1
纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
h
2
纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
h
6
科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
h
14
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
h
15
纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
h
16
超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
纳米材料应用PPT课件
纳米催化剂
利用纳米催化剂对汽车尾 气、工业废气等进行处理， 减少大气中有害气体的排 放。
纳米滤网
利用纳米滤网对空气中的 颗粒物、病毒、细菌等进 行过滤，提高空气质量。
纳米脱硫脱硝技术
利用纳米技术对燃煤烟气 中的硫化物和氮化物进行 脱除，减少酸雨和光化学 烟雾的形成。
土壤修复
纳米肥料
纳米微生物
利用纳米技术将养分制成纳米级肥料， 提高肥料的利用率，减少化肥的使用 量。
目前面临的挑战与问题
安全问题
技术难题
纳米材料可能对人体健康和环境产生潜在 风险，需要加强安全评估和监管。
பைடு நூலகம்
纳米技术的生产成本高，技术难度大，需 要进一步研究和创新。
法规缺失
公众认知
目前缺乏针对纳米技术的专门法规和标准 ，需要完善相关法律法规。
提高公众对纳米技术的认知和理解，加强 科普宣传和教育。
解决策略与建议
太阳能电池
总结词
太阳能电池是利用纳米材料吸收太阳光并转化为电能的装置，具有高效、环保和可持续的特点。
详细描述
太阳能电池中的吸光材料通常为纳米级的多晶硅、染料或量子点等，能够吸收太阳光的可见光和近红外光，提高 太阳能的利用率。常见的太阳能电池包括晶体硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池等。
分子诊断
纳米材料可以识别和检测生物标志物 和基因突变，实现疾病的早期诊断和 个性化治疗。
生物组织工程
组织修复与再生
利用纳米材料作为支架材料，引导细 胞生长和分化，促进受损组织的修复 和再生。
生物相容性
纳米材料可以提高植入材料的生物相 容性，降低免疫排斥反应，提高植入 成功率。
05 纳米材料在环保领域的应 用
纳米材料及其应用PPT课件
2000s
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
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（1-100nm）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
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（1-100nm）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
《纳米技术》课件
2 纳米技术的历史
纳米技术起源于理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的思想，随着技术的发展，纳米 技术逐渐成为研究的热点。
3 纳米技术的应用领域
纳米技术的应用涵盖医学、能源、材料制备和计算机科学等领域，为我们的生活和科学 技术带来了巨大的影响。
纳米材料
纳米颗粒
纳米颗粒是指具有纳 米级尺寸的固体颗粒， 具有特殊的物理、化 学和光学性质，广泛 应用于电子、光催化 和生物医学等领域。
纳米技术在计算机科学领域有着独特的应用，如 纳米电子器件和量子计算。
纳米技术的风险
1
环境风险
纳米材料的释放和排放可能对环境产生影响，需要注意管理这些风险以保护生态 系统。
2
生物风险
纳米材料对生物体的毒性和生物相容性需要进行评估，确保安全使用纳米技术。
3
社会风险
纳米技术可能带来一定的社会和伦理问题，需要谨慎考虑与管理，确保科技发展 的可持续性。
发展趋势
未来的纳米技术
纳米技术的发展将进一步拓展应用领域，如量子纳 米技术和纳米机器人等，开启更加神奇的科技时代。
可持续发展的纳米技术
纳米技术的可持续发展将关注环境友好性、资源高 效利用和社会公平性，推动科技与可持续发展的融 合。
结论
纳米技术拥有巨大的潜力，同时也带来一定的风险。为了实现纳米技术的可 持续发展，需要政府、企业和公众的共同参与和监管。
《纳米技术》PPT课件
欢迎来到《纳米技术》PPT课件！通过本次讲解，您将深入了解纳米技术的简 介、纳米材料、纳米制备方法、应用领域、风险以及发展趋势。准备好开启 科技的奇妙之旅了吗？
纳米技术简介
1 什么是纳米技术
纳米技术是研究和应用材料、装置和系统的科学、工程和技术的一门学科，其尺度位于 纳米米级尺度范围内。
纳米技术起源于理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的思想，随着技术的发展，纳米 技术逐渐成为研究的热点。
3 纳米技术的应用领域
纳米技术的应用涵盖医学、能源、材料制备和计算机科学等领域，为我们的生活和科学 技术带来了巨大的影响。
纳米材料
纳米颗粒
纳米颗粒是指具有纳 米级尺寸的固体颗粒， 具有特殊的物理、化 学和光学性质，广泛 应用于电子、光催化 和生物医学等领域。
纳米技术在计算机科学领域有着独特的应用，如 纳米电子器件和量子计算。
纳米技术的风险
1
环境风险
纳米材料的释放和排放可能对环境产生影响，需要注意管理这些风险以保护生态 系统。
2
生物风险
纳米材料对生物体的毒性和生物相容性需要进行评估，确保安全使用纳米技术。
3
社会风险
纳米技术可能带来一定的社会和伦理问题，需要谨慎考虑与管理，确保科技发展 的可持续性。
发展趋势
未来的纳米技术
纳米技术的发展将进一步拓展应用领域，如量子纳 米技术和纳米机器人等，开启更加神奇的科技时代。
可持续发展的纳米技术
纳米技术的可持续发展将关注环境友好性、资源高 效利用和社会公平性，推动科技与可持续发展的融 合。
结论
纳米技术拥有巨大的潜力，同时也带来一定的风险。为了实现纳米技术的可 持续发展，需要政府、企业和公众的共同参与和监管。
《纳米技术》PPT课件
欢迎来到《纳米技术》PPT课件！通过本次讲解，您将深入了解纳米技术的简 介、纳米材料、纳米制备方法、应用领域、风险以及发展趋势。准备好开启 科技的奇妙之旅了吗？
纳米技术简介
1 什么是纳米技术
纳米技术是研究和应用材料、装置和系统的科学、工程和技术的一门学科，其尺度位于 纳米米级尺度范围内。
纳米材料及其应用课件
政府和国际组织应制定严格的 安全标准和监管措施，确保纳
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
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℃。
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。
纳米材料及纳米技术应用PPT课件
02
03
生物检测
纳米材料可以作为药物的载体， 实现药物的精准传输和定向释放， 提高治疗效果并降低副作用。
纳米材料可以增强医学成像的效 果，提高诊断的准确性和可靠性。
纳米材料可以用于检测生物标志 物和病原体，快速、准确地诊断 疾病。
环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净化，去除空气中的有 害物质和异味。
感谢您的观看
03 纳米技术的应用领域
能源领域
高效电池
01
纳米技术可以改善电池的能量密度和充电速度，提高电池的效
率和寿命。
太阳能利用
02
纳米结构可以增强太阳能电池的光吸收和光电转换效率，降低
成本并提高发电量。
燃料电池
03
纳米材料可以提高燃料电池的效率和稳定性，降低燃料电池的
重量和体积。
医疗领域
01
药物传输
医学成像
水处理
纳米技术可以用于水处理，去除水中的有害物质和杂 质，提高水质和安全性。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复，去除土壤中的重金属和 有害物质，降低土壤污染的风险。
04 纳米材料的安全与伦理问 题
纳米材料对环境和生态系统的影响
纳米材料在环境中的迁移 和转化
纳米材料在土壤、水体和大气中的分布、转 化和归趋，可能对生态系统产生影响。
2000年代以后，随着技术的不 断进步和应用领域的扩大，纳 米科技逐渐成为全球科技领域 的研究热点。
02 纳米材料的基本特性
小尺寸效应
总结词
随着纳米材料尺寸的减小，其物理、化学和机械性能发生变化的现象。
详细描述
当物质尺寸减小到纳米量级时，由于量子尺寸效应和表面效应的影响，纳米材 料的物理、化学和机械性能会发生显著变化，表现出不同于常规材料的特性。
纳米技术ppt课件
在第四个阶段中纳米计算机将得以实现。这个阶段的市场规模将 达到2000亿至1万亿美元。
在第五阶段里，科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化 的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
.
5. 纳米技术的主要研究项目
主要有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和 量子点线等。
1) 超细薄膜
超细薄膜的厚度通常只有1纳米-5纳米，甚至会做成1个分 子或1个原子的厚度。超细薄膜可以是有机物也可以是无机物， 具有广泛的用途。如沉淀在半导体上的纳米单层，可用来制 造太阳能电池，对开发新型清洁能源有重要意义；将几层薄 膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多层薄膜， 是制造高密度磁盘的基本材料。
.
3) 陶瓷材料 陶瓷材料在通常情况下具有坚硬、易碎的特点，但
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的 韧性，有的可大幅度弯曲而不断裂，表现出金属般的 柔韧性和可加工性。
.
纳米技术的内容
纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：
当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性 能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子， 也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺 度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
.
2) 碳纳米管
碳纳米管是由碳60分子经加工形成的一种直径只有几纳米 的微型管，是纳米材料研究的重点之一。与其它材料相比， 碳纳米管具有特殊的机械、电子和化学性能，可制成具有导 体、半导体或绝缘体特性的高强度纤维，在传感器、锂离子 电池、场发射显示、增强复合材料等领域有广泛应用前景， 因而受到工业界的普遍重视。目前，碳纳米管虽仍处于研究 阶段，但许多研究成果已显示出良好的应用前景。
在第五阶段里，科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化 的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
.
5. 纳米技术的主要研究项目
主要有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和 量子点线等。
1) 超细薄膜
超细薄膜的厚度通常只有1纳米-5纳米，甚至会做成1个分 子或1个原子的厚度。超细薄膜可以是有机物也可以是无机物， 具有广泛的用途。如沉淀在半导体上的纳米单层，可用来制 造太阳能电池，对开发新型清洁能源有重要意义；将几层薄 膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多层薄膜， 是制造高密度磁盘的基本材料。
.
3) 陶瓷材料 陶瓷材料在通常情况下具有坚硬、易碎的特点，但
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的 韧性，有的可大幅度弯曲而不断裂，表现出金属般的 柔韧性和可加工性。
.
纳米技术的内容
纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：
当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性 能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子， 也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺 度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
.
2) 碳纳米管
碳纳米管是由碳60分子经加工形成的一种直径只有几纳米 的微型管，是纳米材料研究的重点之一。与其它材料相比， 碳纳米管具有特殊的机械、电子和化学性能，可制成具有导 体、半导体或绝缘体特性的高强度纤维，在传感器、锂离子 电池、场发射显示、增强复合材料等领域有广泛应用前景， 因而受到工业界的普遍重视。目前，碳纳米管虽仍处于研究 阶段，但许多研究成果已显示出良好的应用前景。
《纳米技术》课件
上形成薄膜或结构。
化学气相沉积
利用化学反应，将衬底上的材 料通过化学反应转化为固态薄
膜或结构。
纳米制造技术的应用
微电子器件制造
利用纳米制造技术可以制造出 更小、更快、更低功耗的微电
子器件。
生物医学应用
纳米制造技术可以用于药物输 送、组织工程和诊断试剂的制 备。
环境监测与治理
纳米制造技术可以用于环境监 测和治理领域，例如空气和水 的净化等。
纳米技术的研发和应用需要克服许多技术难 题，如纳米尺度下的控制和测量等。
02
01
成本问题
纳米技术的研发和应用需要大量的资金和资 源投入，成本较高。
04
03
如何应对纳米技术的挑战
加强监管
建立完善的监管体系， 对纳米技术的安全性和 伦理问题进行评估和管 理。
促进合作
加强国际合作和交流， 共同推进纳米技术的研 发和应用。
医疗领域
用于药物输送、肿瘤诊 断和治疗、生物成像等 。
环境领域
用于水处理、空气净化 、土壤修复等。
电子信息领域
用于制造高灵敏度传感 器、超高速集成电路、 高精度光学器件等。
03 纳米制造技术
纳米制造技术的定义与分类
定义
纳米制造技术是指通过控制原子、分 子等微观粒子，在纳米尺度上制造物 质和器件的工艺和技术。
利用纳米技术提高太阳能电池、燃料电池和 储能设备的效率和性能。
环境
利用纳米技术检测和治理环境污染，如水处 理和空气净化。
D
纳米技术的发展历程
1986年，扫描隧道显微镜的 发明，使科学家能够直接观 察到原子和分子的排列。
1989年，碳纳米管的发现， 为纳米材料的研究和应用开 辟了新的领域。
化学气相沉积
利用化学反应，将衬底上的材 料通过化学反应转化为固态薄
膜或结构。
纳米制造技术的应用
微电子器件制造
利用纳米制造技术可以制造出 更小、更快、更低功耗的微电
子器件。
生物医学应用
纳米制造技术可以用于药物输 送、组织工程和诊断试剂的制 备。
环境监测与治理
纳米制造技术可以用于环境监 测和治理领域，例如空气和水 的净化等。
纳米技术的研发和应用需要克服许多技术难 题，如纳米尺度下的控制和测量等。
02
01
成本问题
纳米技术的研发和应用需要大量的资金和资 源投入，成本较高。
04
03
如何应对纳米技术的挑战
加强监管
建立完善的监管体系， 对纳米技术的安全性和 伦理问题进行评估和管 理。
促进合作
加强国际合作和交流， 共同推进纳米技术的研 发和应用。
医疗领域
用于药物输送、肿瘤诊 断和治疗、生物成像等 。
环境领域
用于水处理、空气净化 、土壤修复等。
电子信息领域
用于制造高灵敏度传感 器、超高速集成电路、 高精度光学器件等。
03 纳米制造技术
纳米制造技术的定义与分类
定义
纳米制造技术是指通过控制原子、分 子等微观粒子，在纳米尺度上制造物 质和器件的工艺和技术。
利用纳米技术提高太阳能电池、燃料电池和 储能设备的效率和性能。
环境
利用纳米技术检测和治理环境污染，如水处 理和空气净化。
D
纳米技术的发展历程
1986年，扫描隧道显微镜的 发明，使科学家能够直接观 察到原子和分子的排列。
1989年，碳纳米管的发现， 为纳米材料的研究和应用开 辟了新的领域。
纳米技术在体育领域应用PPT课件
纳米肥料与生长调节剂
研发适用于草坪的纳米肥料和生长调节剂，实现 草坪养分的精准供给和草坪生长的有效调控。
3
纳米土壤改良技术
应用纳米技术对土壤进行改良，提高土壤肥力和 保水能力，为草坪生长提供良好环境。
游泳馆水质净化处理技术
纳米滤膜技术
采用纳米滤膜对游泳馆水进行过滤处理，可有效去除水中 的细菌、病毒和有机物等污染物，保障水质安全。
技术成熟度不足
01
纳米技术在体育领域的应用仍处于初级阶段，技术成熟度有待
提高。
成本问题
02
纳米技术的研发和应用成本较高，限制了其在体育领域的广泛
应用。
安全性和可靠性问题
03
纳米材料的安全性和可靠性需要进一步验证和评估，以确保其
在体育器材和装备中的安全使用。
产业发展机遇挖掘
高性能体育器材和装备
利用纳米技术提升体育器材和装备的性能，如提高材料强度、降低重量、增加耐磨性等。
智能化发展
结合人工智能、大数据等技术，纳米技术有望实现体育器材和装备 的智能化发展，为运动员提供更加精准的数据分析和指导。
绿色环保
未来纳米技术的发展将更加注重环保和可持续性，推动体育产业向更 加绿色环保的方向发展。
THANKS
感谢观看
运动员训练和康复
纳米技术可用于开发先进的运动员训练和康复设备，如智能传感器、可穿戴设备等，以提 高运动员的训练效果和康复速度。
体育赛事和场馆建设
纳米技术可用于改进体育赛事和场馆的建设材料和技术，提高场馆设施的安全性和舒适性 。
未来发展趋势预测
个性化定制
随着纳米技术的不断发展，未来有望实现体育器材和装备的个性化 定制，满足不同运动员的个性化需求。
研发适用于草坪的纳米肥料和生长调节剂，实现 草坪养分的精准供给和草坪生长的有效调控。
3
纳米土壤改良技术
应用纳米技术对土壤进行改良，提高土壤肥力和 保水能力，为草坪生长提供良好环境。
游泳馆水质净化处理技术
纳米滤膜技术
采用纳米滤膜对游泳馆水进行过滤处理，可有效去除水中 的细菌、病毒和有机物等污染物，保障水质安全。
技术成熟度不足
01
纳米技术在体育领域的应用仍处于初级阶段，技术成熟度有待
提高。
成本问题
02
纳米技术的研发和应用成本较高，限制了其在体育领域的广泛
应用。
安全性和可靠性问题
03
纳米材料的安全性和可靠性需要进一步验证和评估，以确保其
在体育器材和装备中的安全使用。
产业发展机遇挖掘
高性能体育器材和装备
利用纳米技术提升体育器材和装备的性能，如提高材料强度、降低重量、增加耐磨性等。
智能化发展
结合人工智能、大数据等技术，纳米技术有望实现体育器材和装备 的智能化发展，为运动员提供更加精准的数据分析和指导。
绿色环保
未来纳米技术的发展将更加注重环保和可持续性，推动体育产业向更 加绿色环保的方向发展。
THANKS
感谢观看
运动员训练和康复
纳米技术可用于开发先进的运动员训练和康复设备，如智能传感器、可穿戴设备等，以提 高运动员的训练效果和康复速度。
体育赛事和场馆建设
纳米技术可用于改进体育赛事和场馆的建设材料和技术，提高场馆设施的安全性和舒适性 。
未来发展趋势预测
个性化定制
随着纳米技术的不断发展，未来有望实现体育器材和装备的个性化 定制，满足不同运动员的个性化需求。
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（6）电子束照射法
是利用高能电子束照射母材(一般为金属氧化 物如Al2O3 等)，表层的金属-氧(如Al-O键)被高 能电子“切断”，蒸发的金属原子通过瞬间 冷凝、成核、长大，最后形成纳米金属(如Al) 粉末。 ❖ 目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
1、沉淀法
它是将沉淀剂（OH－、CO32－、SO42－等）加入到金 属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、 煅烧，就制得纳米级化合物粉末，是典型的液相法。 主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。它又包括均相
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
热蒸镀法制备的纳米Si粒子 在GaSb基板以自组成法制成的粒子
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
纳米技术及材料PPT课件
农业食品
纳米肥料、纳米农 药、纳米食品包装 等。
纳米技术的发展历程
1986年，IBM阿尔马登研究中心的科 学家发明了扫描隧道显微镜（STM）， 使人类第一次能够直接观察并操纵单 个原子。
1990年代初，美国政府和欧洲委员 会分别设立了针对纳米的科研计划， 推动了全球范围内的纳米技术研究和 应用。
1989年，美国贝尔实验室的科学家 发明了原子力显微镜（AFM），可以 观察和操纵单个原子和分子。
对未来的展望与建议
政府和企业应加大对纳米技术 研发和应用的投入，推动其快
速发展。
建立完善的法规和标准体系， 确保纳米技术的安全可控和可
持续发展。
加强国际合作和交流，共同推 动纳米技术的发展和应用。
提高公众对纳米技术的认知和 理解，促进其广泛应用和社会 接受度。
THANKS
感谢观看
燃料电池
纳米材料可以改善燃料电池的电极 性能和催化剂活性，提高燃料电池 的效率和稳定性。
医学领域
药物输送
生物传感器
纳米材料可以作为药物载体，实现药 物的定向输送和控释，提高药物的疗 效和降低副作用。
纳米材料可以用于构建高灵敏度和特 异性的生物传感器，用于检测生物分 子和细胞活性。
医学成像
纳米材料可以提高医学成像的分辨率 和灵敏度，为疾病的早期诊断和治疗 提供帮助。
环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净 化，去除空气中的有害物质和异
味，改善室内空气质量。
水处理
纳米材料可以用于水过滤和消毒， 去除水中的细菌、病毒和有害物
质，提供清洁的饮用水。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复和治 理，吸附和固定重金属和有害物
质，降低土壤污染风险。
- 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)。
纳米技术及其应用
任课教师：赵丽丽
信息技术发展的趋势
• 当前信息技术的不断进步主要 归功于低价格、高速度、高密 度和高可靠的信息表述和处理 方式的进步
• 计算机技术取得成功的关键是 固体电子器件小型化和集成度 的持续不断提高
• 先进的多媒体技术和社会对信 息处理的需求都要求进一步减 小芯片的器件尺寸
1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 全国范围
– 各个高等院校和研究所的大范围研究和专利 – 形成三百多家纳米企业 – 以“纳米”注册的企业近百家 – 数十条纳米材料生产线 – 资金约百亿元
1. 绪 论
纳米技术在其它国内国外的家纳米战略
• 韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 • 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 • 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全面
黑作为墨的原料以及用于着色的染料，这就是最早
利 的纳米材料。
用
纳
米 ➢中国古代铜镜表面的防锈层，经检验是一层纳米
材 氧化锡颗粒薄膜。 料
1. 绪 论
➢1962年，日本科学家久保（Kubo）及其合作者通过对金属 超微粒子的研究，提出了著名的久保理论 。 ➢1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法，在高纯惰性气 体中蒸发和冷凝获得清洁表面的超微颗粒，对单个金属超微 颗粒的形貌和晶体结构进行了透射电镜研究。 ➢1970年，江崎和朱兆祥考虑到量子相干区域的尺度，提出 了半导体超微晶格的概念。 ➢1981年，发明了扫描隧道显微镜（STM）。 ➢1984年，德国的Gleiter教授等人首次用惰性气体凝聚法及 原位加压制成纳米固体，并提出了纳米材料界面结构模型。
3、制备与评估
量子点、量子线、量子阱简介 纳米微粒的制备 碳纳米管 纳米阵列的制备 纳米固体的制备与性能 纳米尺寸的评估
4、纳米测量学
纳米测量技术
5、应用
纳米材料的应用 纳米结构及纳米电子器件
第1章 绪 论
了解学习本课程的目的与意义
了解纳米技术的发展现状和应用前景
1. 绪 论
三个问题：
一、什么是纳米？什么是纳米科学与技术？ 二、纳米科技发展的机遇 三、纳米科学与技术的应用前景
1. 绪 论
➢1985年，Kroto等采用激光加热石墨并在甲苯中形成碳的
团簇，通过分析发现了C60和Ｃ70。
……
风起云涌！
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 是本世纪前10年几个关键领域之一 • “星球大战计划”、“政府关键技术”、“2005年战略
技术”。 • 2010年: 80万纳米科技人才， GDP 1万亿美元， 200万个
人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机 器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样 一步步达到分子线度，即逐渐缩小生产装置，以 至最后直接按意愿排列原子，制造产品。
《在底部还有大量余地》
1. 绪 论
3、纳米材料发展历史
❖ 自然材料
❖ 人工材料
不
自 ➢1000多年前：中国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳
觉 地
1. 绪 论——什么是纳米？什么是纳米科学与技术？
1、纳米的概念
纳米是一个长度单位，符号为：nm
1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m
2、感受纳米尺度的大小
一根头发丝的直径 人体感觉细胞、大多数植物细胞 最小的红血球 细菌 病毒
约70000nm 几万纳米以上 约5000nm 约1000nm 几百纳米
Table
1. 绪 论
名称
尺度数量级
人体感觉细胞 50—100μm
人卵细胞
100μm
大多数植物细胞 25—50μm
人体红细胞
27μm
最小的人体红血球 5μm
名称
细菌 病毒 蛋白质分子 DNA分子 分子、原子
尺度数量级
1μm 数百nm 数十nm 20nm (螺距3.4nm) 纳米级或埃级
1. 绪 论
3. 氧化层的非均匀性。由于氧化层不均匀，所以通过薄的 地方，漏电流会很大。漏电流达到一定程度必然会影响 器件的功能。
4. 半导体掺杂的非均匀性 5. 纳电子器件之间存在强烈的相互影响
6. ……
如何解决以上各种问题？ 纳米技术基础理论！
Hale Waihona Puke 内容安排1、绪论2、基础部分
纳米结构单元 纳米微粒的基础理论 纳米微粒的特性 介观系统中的量子干涉现象
• 美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪纳米 技术研究开发法案》，批准联邦政府在从2005 财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用 于促进纳米技术的研究开发。
1. 绪 论
纳米技术在日国内本外的纳米战略
• 1962年，久保(Kubo): 久保理论 • 国会：21世纪前20年的立国之本 • 著名大企业：纳米实用化技术的计划
– 三菱化工建立了（富勒烯）纳米碳管生产线 – 自洁净玻璃、光催化净化水或空气
1. 绪 论
纳米技术在中国内国外的纳米战略
• “863计划”、“九五”、“十五”规划，成立了国家纳米技 术研究指导委员会
• 1993年，中科院可以操纵原子写字
1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 中科院系统
– “七五攻关”: 纳米碳化硅 – “八五863”: 纳米阻燃剂 – 纳米领带 – 超双疏性界面材料 – 防水、防油、防污、防褪色 – 纳米聚丙烯管材（高强度、抑菌功能）
就业机会 • 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 • 制定了“国家纳米技术倡议”：纳米材料；纳米电子学
、光电子学和磁学；纳米医学和生物学 • 美国基础研究负责人威廉姆斯说，纳米技术未来的应用
将超过计算机。
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料
组成自然界最小单位就是原子，量级为Å，1Å＝0.1nm 纳米尺度范围：0.1－100nm。
纳米科学与技术是在纳米尺度上（0.1－100nm） 研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性 的多学科的科学与技术。
纳米生 物学
纳米 化学
纳米加 工学
纳米物 理学
纳米 机械 学
纳米电子学
纳米材 料学
1. 绪 论
发展趋势 The Si Story
Scaled-down Devices —Scaled-up performance
小尺寸和高集成度带来的问题
1. 热耗散问题。随着器件缩小和集成电路密度提高，散热 问题会越来越严重。因此必须限制集成电路的热功率， 限制电路密度，因为过热会引起电路的故障。
2. 氧化层厚度减小。当氧化层厚度薄到一定尺度就不能阻 止电子从栅极漏出。
任课教师：赵丽丽
信息技术发展的趋势
• 当前信息技术的不断进步主要 归功于低价格、高速度、高密 度和高可靠的信息表述和处理 方式的进步
• 计算机技术取得成功的关键是 固体电子器件小型化和集成度 的持续不断提高
• 先进的多媒体技术和社会对信 息处理的需求都要求进一步减 小芯片的器件尺寸
1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 全国范围
– 各个高等院校和研究所的大范围研究和专利 – 形成三百多家纳米企业 – 以“纳米”注册的企业近百家 – 数十条纳米材料生产线 – 资金约百亿元
1. 绪 论
纳米技术在其它国内国外的家纳米战略
• 韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 • 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 • 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全面
黑作为墨的原料以及用于着色的染料，这就是最早
利 的纳米材料。
用
纳
米 ➢中国古代铜镜表面的防锈层，经检验是一层纳米
材 氧化锡颗粒薄膜。 料
1. 绪 论
➢1962年，日本科学家久保（Kubo）及其合作者通过对金属 超微粒子的研究，提出了著名的久保理论 。 ➢1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法，在高纯惰性气 体中蒸发和冷凝获得清洁表面的超微颗粒，对单个金属超微 颗粒的形貌和晶体结构进行了透射电镜研究。 ➢1970年，江崎和朱兆祥考虑到量子相干区域的尺度，提出 了半导体超微晶格的概念。 ➢1981年，发明了扫描隧道显微镜（STM）。 ➢1984年，德国的Gleiter教授等人首次用惰性气体凝聚法及 原位加压制成纳米固体，并提出了纳米材料界面结构模型。
3、制备与评估
量子点、量子线、量子阱简介 纳米微粒的制备 碳纳米管 纳米阵列的制备 纳米固体的制备与性能 纳米尺寸的评估
4、纳米测量学
纳米测量技术
5、应用
纳米材料的应用 纳米结构及纳米电子器件
第1章 绪 论
了解学习本课程的目的与意义
了解纳米技术的发展现状和应用前景
1. 绪 论
三个问题：
一、什么是纳米？什么是纳米科学与技术？ 二、纳米科技发展的机遇 三、纳米科学与技术的应用前景
1. 绪 论
➢1985年，Kroto等采用激光加热石墨并在甲苯中形成碳的
团簇，通过分析发现了C60和Ｃ70。
……
风起云涌！
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 是本世纪前10年几个关键领域之一 • “星球大战计划”、“政府关键技术”、“2005年战略
技术”。 • 2010年: 80万纳米科技人才， GDP 1万亿美元， 200万个
人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机 器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样 一步步达到分子线度，即逐渐缩小生产装置，以 至最后直接按意愿排列原子，制造产品。
《在底部还有大量余地》
1. 绪 论
3、纳米材料发展历史
❖ 自然材料
❖ 人工材料
不
自 ➢1000多年前：中国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳
觉 地
1. 绪 论——什么是纳米？什么是纳米科学与技术？
1、纳米的概念
纳米是一个长度单位，符号为：nm
1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m
2、感受纳米尺度的大小
一根头发丝的直径 人体感觉细胞、大多数植物细胞 最小的红血球 细菌 病毒
约70000nm 几万纳米以上 约5000nm 约1000nm 几百纳米
Table
1. 绪 论
名称
尺度数量级
人体感觉细胞 50—100μm
人卵细胞
100μm
大多数植物细胞 25—50μm
人体红细胞
27μm
最小的人体红血球 5μm
名称
细菌 病毒 蛋白质分子 DNA分子 分子、原子
尺度数量级
1μm 数百nm 数十nm 20nm (螺距3.4nm) 纳米级或埃级
1. 绪 论
3. 氧化层的非均匀性。由于氧化层不均匀，所以通过薄的 地方，漏电流会很大。漏电流达到一定程度必然会影响 器件的功能。
4. 半导体掺杂的非均匀性 5. 纳电子器件之间存在强烈的相互影响
6. ……
如何解决以上各种问题？ 纳米技术基础理论！
Hale Waihona Puke 内容安排1、绪论2、基础部分
纳米结构单元 纳米微粒的基础理论 纳米微粒的特性 介观系统中的量子干涉现象
• 美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪纳米 技术研究开发法案》，批准联邦政府在从2005 财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用 于促进纳米技术的研究开发。
1. 绪 论
纳米技术在日国内本外的纳米战略
• 1962年，久保(Kubo): 久保理论 • 国会：21世纪前20年的立国之本 • 著名大企业：纳米实用化技术的计划
– 三菱化工建立了（富勒烯）纳米碳管生产线 – 自洁净玻璃、光催化净化水或空气
1. 绪 论
纳米技术在中国内国外的纳米战略
• “863计划”、“九五”、“十五”规划，成立了国家纳米技 术研究指导委员会
• 1993年，中科院可以操纵原子写字
1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 中科院系统
– “七五攻关”: 纳米碳化硅 – “八五863”: 纳米阻燃剂 – 纳米领带 – 超双疏性界面材料 – 防水、防油、防污、防褪色 – 纳米聚丙烯管材（高强度、抑菌功能）
就业机会 • 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 • 制定了“国家纳米技术倡议”：纳米材料；纳米电子学
、光电子学和磁学；纳米医学和生物学 • 美国基础研究负责人威廉姆斯说，纳米技术未来的应用
将超过计算机。
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料
组成自然界最小单位就是原子，量级为Å，1Å＝0.1nm 纳米尺度范围：0.1－100nm。
纳米科学与技术是在纳米尺度上（0.1－100nm） 研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性 的多学科的科学与技术。
纳米生 物学
纳米 化学
纳米加 工学
纳米物 理学
纳米 机械 学
纳米电子学
纳米材 料学
1. 绪 论
发展趋势 The Si Story
Scaled-down Devices —Scaled-up performance
小尺寸和高集成度带来的问题
1. 热耗散问题。随着器件缩小和集成电路密度提高，散热 问题会越来越严重。因此必须限制集成电路的热功率， 限制电路密度，因为过热会引起电路的故障。
2. 氧化层厚度减小。当氧化层厚度薄到一定尺度就不能阻 止电子从栅极漏出。