1. 纳米前言、概念
纳米科技的基本概念和内涵
一、纳米科技的基本概念和内涵1．1 纳米科学技术（Nano－ST）是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，他的基本涵义是在纳米尺寸（10－10～10－7）范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创新新物质。
纳米科技是研究由尺寸在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。
纳米科技主要包括：⑴纳米体系物理学；⑵纳米化学；⑶纳米材料学；⑷纳米生物学；⑸纳米电子学；⑹纳米加工学；⑺纳米力学。
纳米（nanometer）,是一个长度单位，简写nm。
1nm＝10－3μm＝10－6mm＝10－9m。
纳米科技所研究的领域是人类过去从未涉及的非宏观、非微观的中间领域，从而开辟人类认识世界的新层次，也使人们改造自然的能力直接还原到分子、原子，这标志着人类的科学技术进入了一个新时代——纳米科技时代。
以纳米新科技为中心的新科技革命将成为21 世纪的主导。
1．2 纳米材料的定义把组成相或晶粒结构控制在100纳米（nm）以下的长度尺寸的材料称为纳米材料。
也可以说纳米材料的平均粒径或结构畴尺寸在100nm以下。
可以预料，纳米材料的性质会与别于，而且往往优于那些由粗晶粒组成的传统材料。
在过去的几年中人们已经制备出来纳米结构材料。
从广义上来说合成纳米结构材料具有下列结构特点：⑴原子畴（晶粒或相）尺寸小于100nm；⑵很大比例的原子处于晶界环境：⑶各畴之间存在相互作用。
对于纳米结构材料的兴趣推动了各种纳米材料制备方法的研究和发展。
这些方法包括物理方法、化学方法和机械力学方法等等。
如今人们已经看到：借助于新创造的特殊工艺制备纳米相材料已经成为可能，使用这些方法可以控制尺寸和复杂的形态、相互作用和组织。
首先，在纳米尺寸状态中的原子簇有成千上万个原子，现在使用物理方法或化学方法来制备这些原子簇，再把其组装成材料，并使用各种传统方法来研究这些材料。
第二是纳米结构材料中相的组成是非常重要的。
纳米知识点高一
纳米知识点高一纳米科学是现代科学与技术的新兴交叉学科之一，研究对象是介于原子和宏观物质之间的纳米级物质。
纳米尺度下的物质表现出与宏观物质不同的性质和行为，具有独特的电子、光学、力学、热学等特性，因此纳米科学引发了人们对新材料、新技术的广泛关注。
高一阶段是学生开始接触纳米知识的时候，本文将介绍纳米知识的基本概念、应用领域以及一些有趣的案例，以引发学生对纳米科学的兴趣和好奇心。
1. 纳米的概念与历史纳米是一个长度单位，表示一米的十亿分之一。
纳米科学的发展源于人类对物质结构和性质的追求。
1959年，著名物理学家理查德·费曼在一次演讲中首次提出了“有趣的事情发生在非常小的尺度上”这个思想。
随着科学仪器的进步和技术的发展，纳米科学逐渐成为一个独立的学科。
2. 纳米材料的制备与性质纳米材料是物质在纳米尺度下的集合体，具有独特的物理、化学和生物性质。
制备纳米材料的方法有物理法、化学法和生物法等。
常见的纳米材料包括纳米颗粒、纳米管、纳米片、纳米线等。
纳米材料因其特殊的尺寸效应、表面效应和量子效应，具有改变物质性质的能力，广泛应用于材料科学、能源、医药、电子等领域。
3. 纳米技术的应用领域纳米技术已经在众多领域展现出巨大的应用潜力。
在材料科学领域，纳米技术被用于制备高性能材料，改善材料的强度、导电性、磁性等。
在能源领域，纳米技术可以提高太阳能电池的光电转化效率，制备高效的储能材料。
在医药领域，纳米技术可以制备靶向输送药物的纳米载体，提高药物的治疗效果。
此外，纳米技术还在环境保护、电子器件等领域展现出广阔的应用前景。
4. 纳米科学的创新与挑战纳米科学作为一门交叉学科，面临着许多科学、技术和伦理等方面的挑战。
首先，纳米材料的制备和表征技术需要不断创新和发展。
其次，纳米材料的安全性和环境影响需要引起重视和研究。
此外，纳米科学还需要与其他学科的知识进行融合，促进纳米技术在更广泛领域的应用。
5. 纳米科学的奇妙案例在纳米科学领域，有许多令人惊叹的案例。
关于纳米的知识
关于纳米的知识
什么是纳米？
纳米（nm）是长度单位，一纳米等于十亿分之一米。
纳米技术是研究由尺寸在0.1至100纳米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。
纳米技术的起源
纳米技术的概念起源于物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）在1959年的一次演讲中，他描述了科学家能够操纵和控制单个原子和分子的过程。
1981年，随着扫描隧道显微镜（STM）的发展，现代纳米科技开始出现。
纳米技术的应用
纳米技术的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个领域：
材料科学：纳米材料具有特殊的物理和化学性质，如更高的强度、更轻的重量和更大的化学反应性。
生物医学：纳米技术在药物递送、疾病诊断和治疗等方面有重要应用。
电子技术：纳米电子器件可以实现更小、更快、更节能的电子产品。
环境保护：纳米技术在水处理、空气净化等方面也有广泛应用。
纳米材料
纳米材料是指在纳米尺度上具有特殊性能的材料，如纳米纤维、纳米颗粒等。
这些材料在纳米尺度上表现出与宏观材料不同的特性，如导电性、磁性等。
纳米介绍
纳米与纳米技术的内容"纳米"是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米），约相当于45个原子串起来那么长。
纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。
从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。
单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。
极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。
假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。
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。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。
第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。
磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。
80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。
但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。
这一特性，主要用于制造微特电机。
如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。
生物医学材料的应用总结
生物医学材料的应用总结生物医学材料的应用总结生物医学材料的应用总结篇一：纳米生物医学材料的应用纳米生物医学材料的应用摘要：纳米材料和纳米技术是八十年代以来兴起的一个崭新的领域,随着研究的深入和技术的发展,纳米材料开始与许多学科相互交叉、渗透,显示出巨大的潜在应用价值,并且已经在一些领域获得了初步的应用。
本文论述了纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、微乳液以及纳米复合材料等在生物医学领域中的研究进展和应用。
关键字：纳米材料；生物医学；进展；应用1. 前言纳米材料是结构单元尺寸小于100nm的晶体或非晶体。
所有的纳米材料都具有三个共同的结构特点:(1)纳米尺度的结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级(1~100nm),(2)有大量的界面或自由表面,(3)各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用。
由于这种结构上的特殊性,使纳米材料具有一些独特的效应,包括小尺寸效应和表面或界面效应等,因而在性能上与具有相同组成的传统概念上的微米材料有非常显著的差异,表现出许多优异的性能和全新的功能,已在许多领域展示出广阔的应用前景,引起了世界各国科技界和产业界的广泛关注。
“纳米材料”的概念是80年代初形成的。
1984年Gleiter首次用惰性气体蒸发原位加热法制备成功具有清洁表面的纳米块材料并对其各种物性进行了系统研究。
1987年美国和西德同时报道,成功制备了具有清洁界面的陶瓷二氧化钛。
从那时以来,用各种方法所制备的人工纳米材料已多达数百种。
人们正广泛地探索新型纳米材料,系统研究纳米材料的性能、微观结构、谱学特征及应用前景,取得了大量具有理论意义和重要应用价值的结果。
纳米材料已成为材料科学和凝聚态物理领域中的热点,是当前国际上的前沿研究课题之一[1]。
2. 纳米陶瓷材料纳米陶瓷是八十年代中期发展起来的先进材料,是由纳米级水平显微结构组成的新型陶瓷材料,它的晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都只限于100nm量级的水平[2]。
纳米
医学运用
纳米探针的运动轨迹。英国伦敦纳米技术中心的研究人员研制出一种新型纳米探针，利用该纳米探针可以检 测出某种抗生素药物是否能够与细菌结合，从而减弱或破坏细菌对人体的破坏能力，达到治疗疾病的目的。这是 科学家第一次将纳米探针运用于药物筛选，相关试验的初步结果已经刊登在最新一期的《自然?纳米技术》杂志上。
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
发展历程
纳米.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、分子来实现特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。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：
第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念， 可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念 的纳米技术还未取得重大进展。
第二种，是把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构 的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会 达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此 外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。
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。
纳米材料应用
纳米材料的概念及其应用2009-11-12 11:01一、纳米与纳米科技的基本概念“纳米”是英文namometer的译名，1纳米，即1nm=10-9m，也就是十亿分之一米，约相当45个原子串在一起的长度，或者说，1个纳米大体上相当于4个原子的直径。
如果将1m与1nm相比，就相当于地球与一个玻璃弹球大小相比。
人的一根头发直径约为80μm（微米），即80000nm，如果一个汉字写入尺寸为10nm，那么在一根头发丝的直径上就可写入8000字，相当于一篇较长的科技论文容量。
所谓纳米科技是以1~100nm尺度的物质或结构为研究对象的一门新兴学科，就是指通过一定的微细加工方式，按人的意志直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，研究其特性，并由此制造新功能的器件、机器以及其它各方面应用的科学与技术。
从一定程度上讲，纳米材料、纳米加工制造技术以及纳米测量表征技术构成为纳米科技发展的三个非常重要的支撑技术。
纳米科技开发领域，主要有：纳米体系物理学、纳米体系化学、纳米材料学、纳米电子学、纳米光子学、纳米机械学、纳米加工制造学、纳米表征测量学及纳米医学，等等。
二、纳米科技发展的十年追求新鲜和进步是人类文明的动力。
纳米科技形成独立学科领域是在20世纪90年代，1990年在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科技会议（Nano I），成立了常设机构——顾问委员会，中国是成员之一。
1993年8月在莫斯科召开了第二届国际纳米科技会议(Nano Ⅱ)1996年在北京召开了第四届国际纳米科技会议(Nano Ⅳ)。
1996年，我国第一条工业化金属纳米材料生产线在山东潍坊的东方电讯正式投入山产，使我国成为继美日之后第三个能批量生产金属纳米粉末的国家，我们的稳定化处理技术一直领先，2001年组建了山东正元纳米材料工程有限公司。
三、“纳米热”纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。
简述纳米材料的制备及其性能表征纳米材料的制备及表征
简述纳米材料的制备及其性能表征纳米材料的制备及表征一、前言纳米技术是在0.1～100nm尺寸空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性的科学技术。
纳米微粒是指尺寸介于1～100nm之间的金属或半导体的细小微粒。
纳米微粒所具有的特殊结构层次赋予了它许多特殊的性质和功能，如表面效应，小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。
这一系列新颖的物理化学特性使它在众多领域，特别是光、电、磁、催化等方面有着重大的应用价值。
纳米材料是纳米科技的一个分支，它是纳米科技的一个分支，它是纳米技术发展的基础。
科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。
纳米材料的制备方法有很多，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。
二、纳米材料制备方法简述（一）传统的物理方法 1.粉碎法粉碎法制备纳米材料属于物理方法，主要包括低温粉碎法，超声粉碎法，爆炸法，机械球磨法等，这些方法操作简单成本低，但产品纯度不高，颗粒分布不均匀，形状难以控制。
2.凝聚法凝聚法制备纳米材料也是属于一种物理方法，主要包括真空蒸发凝聚和等离子体蒸发凝聚（二）传统的化学法 1.气相沉积法该法是利用挥发性金属化合物蒸气的化学反应来合成所需物质的方法，它的优点主要在于：①金属化合物原料具有挥发性，容易提纯，而且生成粉料不需进行粉碎，因而生成物纯度高；②生成颗粒的分散性好；③控制反应条件可以得到颗粒直径分布范围较窄的超微细粉；④容易控制气氛；⑤特别适合制备具有某些特别用途的碳、氮、硼化合物超细微粉。
2.化学沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、直接沉淀法等，这些方法都是利用生成沉淀的液相反应来制取。
3.胶体化学法该法首先采用离子交换法、化学絮凝法、溶胶法制得透明的阳性金属氧化物的水溶胶，以阴离子表面活性剂进行处理，然后用有机溶剂冲洗制得有机溶胶，经脱水和减压蒸馏在低于所有表面活性剂热分解温度的条件下制得无定型球形纳米颗粒。
自然科学概论-纳米
纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微米，就是10^-9米（10亿分之一米）纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。
纳米科技概念的提出与发展最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼。
1959年他在一次著名的讲演中提出：如果人类能够在原子／分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激动人心的新发现。
他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。
那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。
纳米科技的迅速发展是在80年代末、90年代初。
80年代初发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器——扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描隧道显微学会议同时举办《纳米技术》与《纳米生物学》这两种国际性专业期刊也相继问世。
一门崭新的科学技术——纳米科技从此得到科技界的广泛关注。
纳米技术发展可能经历五个阶段第一阶段准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构物质。
这需要使用计算机设计.制造技术和现有工厂的设备和超精密电子装置。
第二个阶段生产纳米结构物质。
在这个阶段，纳米结构物质和纳米复合材料的制造将达到实用化水平。
其中包括从有机碳酸钙中制取的有机纳米材料，其强度将达到无机单晶材料的3000倍。
第三个阶段大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能。
这要求有高级的计算机设计.制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术和组装技术等。
第61讲纳米技术
“纳米经济”“钱”途广——纳米科技对经济发展的影 响
全球纳米技术产业的年产值已经接近1000亿美元，据估计 ，到2010年美国要培养80万真正懂纳米科技的人才，纳米科 技对美国国民生产总值（GDP）的贡献要达到1万亿美元， 并提供200万个就业机会。
科技革命带来的必然结果是引起新的产业革命，而产业革 命又必然带来经济的巨大变化和迅速发展。随着纳米科技的 产生和发展，一场新的工业革命即将发生。
纳米绘画艺术—— 纳米中国
3.1 纳米技术对竞争力的提升
能源领域：石油、煤等不可再生资源。 环保领域：解决水污染的问题、解决空气污染的问
题。 微电子：纳米电子器件、纳米线、纳米传感器。 信息领域：光纤、发光器件。
3.2 纳米技术对竞争力的提升
功能性涂料、薄膜：防静电涂料、特殊视觉涂料、 紫外线吸收涂层、耐磨、防腐、耐高温、耐冲刷 涂层。
放在指尖上的400支 排整齐的无痛型微型针
目前，基因芯片研究已经进入实验室， 生物芯片组装就是用纳米技术，而生物 酶也是纳米尺度，这些研究对象是纳米 生物学研究内涵之一，下一步生物技术 的发展，就要和纳米技术相结合。譬如 为什么病毒顽固，现在没有一种药物能 治疗，就因为它非常小，用纳米结构组 装一种寻找病毒的药物后，艾滋病、病 毒性感冒等都可以治疗，2003年以后这 已经成为又一个研究热点。
纳米感觉
任何物质到了纳米量级，其物理、化学性质都会发生巨大 的变化，也会因此而具有一些新的特性。例如，纳米铁粉 一改“不怕火烧”的“英雄本性”，而变成一旦遇到空气， 就能马上燃烧起来，生成氧化铁。
1.2 纳米材料的基本效应
小尺寸效应：当微粒分割到达一定程度时，其性质将会发生根本性 的变化。
量子效应：电子能级由准连续变为离散能级的现象。 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
纳米的基本概念
纳米的基本概念
纳米（nm）是一种长度单位，原称毫微米，等于十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。
纳米的基本概念可以延伸到纳米科技和纳米尺度。
在物质方面，人们常用细如发丝来形容纤细的东西，但人的头发直径一般在20～50微米，并不细。
单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。
而1纳米大体上相当于4个原子的直径。
在性质方面，当“超分子”继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时，会表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于大块物体的性质，被称为“分子”性质。
这种“分子”性质在熔点、磁性、电容性、导电性、发光性、染色及水溶性等方面有重大变化。
纳米科技是在纳米尺度（1～100纳米之间）研究物质和生命现象的本质及其规律的前沿学科。
这种尺度处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种连接微观和宏观的桥梁。
通过对纳米尺度物质的研究，人类可以解决很多尚未解决的问题，比如：量子计算机的制造、医学上的药物传输、制造业上的特种材料等。
总的来说，纳米的基本概念涉及长度单位、纳米科技和纳米尺度等方面，是一种连接微观和宏观的桥梁，具有广泛的应用前景。
纳米技术的定义及发展概括
纳米技术的定义及发括展概作者：刘继朝11米纳材料的定义 (1)2纳米技术的发展概括 (2)1米纳材料的定义纳米是一种长度量单位纳米材料的定义及发展概况，1nm等于10亿分之一米，相当于头发丝直径的10万分之一。
纳米材料是指组成或晶体在任一维上小于100nm的材料，又叫超分子材料，纳米材料按宏观结构分为由纳米粒子组成的纳米块`纳米膜及纳米纤维等；按材料结构分为纳米晶体`纳米非晶体和纳米准晶体；按空间形态分为零维纳米颗粒`一维纳米线`二维纳米膜`三维纳米块。
纳米材料由于尺寸的变化而使原有的性能发生改变。
研究发现，纳米材料由于尺寸小`有效表面积大，而使材料具有一些特殊的效应：小尺寸效应`表面效应`量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
而这些效应的宏观体现就是纳米材料的成数量级变化的各种指标，例如；导电材料的电导率`力学材料的机械强度`磁学材料的磁化率和生物材料的降解速度等。
1冶金066班学号200614362纳米技术的发展概括国际上一些著名的科学家早在1959年就提出在纳米层次上进行科学研究。
1990年，再美国召开了纳米科技大会，这次大会标志着世界各国真正开时大规模的对纳米科技的投入。
自1991年以来，美国已经把纳米技术列如政府关键技术，本世纪20末下世纪21处的重大研究方向，2005年的战略技术，美国国防部为此每年拨款3500万美元。
日本1991年开始实施为期10年`耗资2。
25亿美圆的纳米技术研究计划。
纳米是一种长度量单位纳米材料的定义及发展概况，1nm等于10亿分之一米，相当于头发丝直径的10万分之一。
纳米材料是指组成或晶体在任一维上小于100nm的材料，又叫超分子材料，纳米材料按宏观结构分为由纳米粒子组成的纳米块`纳米膜及纳米纤维等；按材料结构分为纳米晶体`纳米非晶体和纳米准晶体；按空间形态分为零维纳米颗粒`一维纳米线`二维纳米膜`三维纳米块。
纳米材料由于尺寸的变化而使原有的性能发生改变。
研究发现，纳米材料由于尺寸小`有效表面积大，而使材料具有一些特殊的效应：小尺寸效应`表面效应`量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
纳米资料
纳米（nm），又称毫微米，如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。
具体地说，一纳米等于十亿分之一米的长度，相当于4倍原子大小，万分之一头发粗细；形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。
这就是纳米长度的概念。
编辑摘要目录[隐藏]纳米 - 简介纳米级观察纳米（符号nm, 英语：nanometer，字首nano 在希腊文中的原意是“侏儒”的意思)，指1米的十亿分之一（10-9m）。
有时候也会见到埃米（符号Å）这个单位，为10-10m。
1纳米(nm) = 10 埃米（Å）现时大部份半导体制程标准皆是以纳米表示。
[1]纳米 - 换算关系1 纳米(nm) =0.001 微米(µm)0.000 001 毫米(mm)0.000 000 001 米(m)1微米(µm)= 1 000 纳米1 毫米(mm) = 1 000 000 纳米1 米(m) = 1 000 000 000 纳米[1]纳米 - 相关概念硅单晶原子纳米扫描隧道显微镜影象纳米是长度单位，原称毫微米，就是10-9米（10亿分之一米），即10-6毫米（1 00万分之一毫米）。
纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。
这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
[2]表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积／体积）与直径成反比。
随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。
对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。
纳米概念
纳米概念是一个完全不同于传统观念的科学概念。
任何物质在颗粒大小进入到1纳米－100纳米的尺度范围时，其性质都会发生质的变化，这给我们用这种变化了的性质来构架新的功能性材料提供了无穷的机会。
纳米技术包括纳米结构技术和纳米材料技术两部分，纳米结构技术是纳米技术中的高技术，虽然突破连连，但还不能应用。
但纳米材料技术，由于其应用的广泛性使其要求不高，任何带有功能性的物质都叫材料，而只要求功能是由纳米尺度的结构单元所带来的材料都是纳米材料。
所有的物质的纳米结构单元都有变化了的性质，任何新性质都可能构架新功能，也就可以制备新材料。
所以，应该非常肯定地说，纳米材料的应用虽然不能代表纳米技术的主体应用水平，但现在却是已经刻意应用了。
很多专家由于专业上的问题混淆了代表纳米主体技术的纳米结构技术和纳米材料技术的应用，说是纳米材料还是实验室里的事，说什么应用还需要多少年。
其实，历史证明任何这样的预言都是失败的，非但纳米材料在广泛应用，纳米结构技术的应用也已经开始，美国《科学》杂志2001年度评选出的“十大科学突破”之一就是纳米计算电路的应用。
我们应该以欢迎的心态去迎接新技术的到来，而不是排斥它。
纳米科技是在20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。
目前所有发达国家的政府和企业都在对纳米科技的研发进行大量的投入，试图抢占这一21世纪科技战略制高点。
关注纳米科技的进展，尽快组织和部署我国纳米科技的发展规划，对于我国新世纪的发展影响深远。
“纳米材料”专题序言
“纳米材料”专题序言
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)的材料o1959年，美国理查德•费曼(Richard Feynman)教授在加州美国物理学会年会作《There's Plenty of Room at the Bottom》的演讲时首次提出纳米技术的概念。
60多年来，纳米材料及纳米技术得到迅速发展。
近年来，我国纳米材料及纳米技术的研究受到国家的高度重视，通过863计划、973计划和国家重点研发计划等项目的实施，我国纳米科技获得长足发展；特别是在“中国制造2025”十大重点突破领域的新材料领域中提出，高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响，做好纳米材料等战略前沿材料提前布局和研制。
在国家战略的指引下，我国纳米材料制造行业发展迅速，纳米材料和纳米技术在能源、环境、资源和水处理等产业应用出现了良好的开端，纳米材料的应用范围逐步扩大。
随着生物技术、先进制造技术等领域的迅猛发展，对纳米材料的要求也越来越高。
元器件的小型化、智能化、高集成和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。
新材料的创新以及在此基础上诱发的新技术、新产品是未来对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。
随着新材料产业“十四五”发展规划的提出，我国将大力推进纳米材料等材料的研发和产业化。
《材料工程》策划的这期“纳米材料”专题旨在起到抛砖引玉的作用，希望能促进读者对于纳米材料及纳米技术的深入了解，从而推进其工程应用进程。
西北工业大学教授。
专题三纳米技术
4. 纳米材料及其特性
表 100
面
原 80
子比 数例
60
相（ 对
%
40
总）
原 20
子 数0
0
表面效应
10 20 30
40 50
4. 纳米材料及其特性
2.小尺寸效应
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质 变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺 寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著 增加，从而产生如下一系列新奇的性质。 （1） 特殊的光学性质 （2） 特殊的热学性质 （3） 特殊的磁学性质 （4） 特殊的力学性质
4. 纳米材料及其特性
4. 量子隧道效应
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年 来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相 干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧 道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电 子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步 微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述 的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸 接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无 法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。件。
4. 纳米材料及其特性
3.量子尺寸效应
各种元素的原子具有特定的光谱线，如钠原子具有黄色的 光谱线。原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解 释，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块 材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒 尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间 距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性， 称之为量子尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变 成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比 热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是 量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必 须考虑量子效应，原有宏观规律已不再成立。
纳米
序言：纳米科技是一门崭新的，具有划时代意义的前沿性学科，是21世纪经济发展的发动机。
纳米科技的发展，不仅促进了经济的飞速发展，而且使土木工程事业遇到了前所未有的机遇。
由于纳米材料无可比拟的特性，使得跨越性高层建筑，特大跨度桥梁，新型道路的建设成为可能。
纳米科技必将推动土木工程事业不断向前发展，也必将推动人类社会的飞速发展。
关键词：纳米复合材料，纳米的制取，荷载引言科学界普遍认为：纳米技术，信息技术与生物技术，是21世纪最有影响力的三大关键技术，不仅对人类社会的进步起到了重要的作用，而且对与促进各国经济、文化的发展起到了关键性的作用。
有专家曾经预言，21世纪是纳米的时代，在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”。
纳米材料是指由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。
纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。
通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。
就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。
当物质到纳米尺度以后，大约是在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。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。
第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。
磁性材料也是如此，象铁钴辖穑阉龀纱笤?0—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。
纳米材料的引言
纳米材料的引言纳米材料在当今科技领域具有极其重要的地位，它们的特殊性质为我们展开了全新的科学探索和技术应用的可能性。
随着纳米技术的快速发展，纳米材料的研究和开发正逐渐成为科学界和工业界的关注焦点。
从纳米颗粒到纳米管道，从纳米薄膜到纳米合金，纳米材料的种类繁多，应用广泛，所涉及的领域涉及材料、医学、电子、环境和能源等各个方面。
本文将重点介绍纳米材料的概念、特性、制备方法和应用前景，以期为读者带来对这一引人入胜的领域的全面了解。
纳米材料是指至少在一维上尺寸小于100纳米的材料，通常以纳米米（nm）为尺度单位。
将材料尺寸控制在纳米级别后，其表面积-体积比相应增大，表面原子、分子和离子的特异性表现就会被放大，因而呈现出许多独特的物理、化学和生物学特性。
纳米材料正是基于这些特性而被赋予了许多令人惊叹的优异性能。
纳米材料具有较大的比表面积。
当材料尺寸降至纳米级别时，其比表面积会大幅增加，从而增强了其与外界的相互作用。
以纳米颗粒为例，其高比表面积使得其在催化、吸附和传感等方面表现出较好的性能，成为了研究热点。
纳米材料通常表现出尺寸效应、量子效应和表面效应等特性。
这些效应导致了纳米材料的光电、力学、热学性能的显著变化，为其应用于传感器、催化剂、存储材料等领域提供了可能。
纳米材料具有优异的力学性能和化学反应活性。
由于其特殊的结构和表面性质，纳米材料在力学强度、抗疲劳性、耐腐蚀性等方面表现出异于传统材料的性能，使其在航空航天、船舶制造、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。
纳米材料还表现出优异的光学、电学和热学性能。
许多纳米材料具有独特的光学和电学性质，如量子点的荧光性质、碳纳米管的导电性，这些性质在光电子器件、能源存储、生物医学成像等领域有着广泛的应用价值。
纳米材料的制备方法多种多样，包括物理法、化学法、生物法等，且随着技术的发展不断得到创新和完善。
物理法主要包括溅射、化学气相沉积、溶液法等，化学法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等，生物法主要包括生物模板法、生物合成法等。
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我国纳米科技的发展
2001年7月发布了《国家纳米科技发展纲要 (2001—2010) 》 遵循“有所为、有所不为、总体跟进、重点突 破”的构想，近期目标以纳米材料及其应用为 主，中、长期目标瞄准纳米生物和医疗技术、 纳米电子学和纳米器件，希望在纳米科学前沿 取得重大进展，在纳米技术开发及其应用方面 取得重大突破，并逐步形成精干的、具有交叉 综合和持续创新能力的纳米科技骨干队伍。
科技期刊
国内：各类综合与专业性期刊（物理、化学、 材料、工程等），但没有单独发行的纳米专 业期刊。 国外：各类期刊均刊载。 纳米专业期刊：①Nanostructured Materials(Elsevier, 美国) →Scripta Materilla; ②Journal of Nanoparticle Research(Kluwer,荷 兰); ③Nano Letters(ACS, 美国)
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纳米科技
纳米科技 (Nanotechnology) 的基本特点是具有比较明确的 尺度特征. 美国NNI计划中对Nanotechnology的定义是“纳米尺度上 的科学、工程与技术”。 所以Nanotechnology应该有两种含义，一种是广义的，指 纳米科技，另一种是狭义的，即纳米技术。 纳米科技是对纳米科学 (nanoscience)、纳米技术 (狭义的 nanotechnology) 以及纳米工程nanoengineering) 的统称， 是研究、开发、利用纳米尺度物质的一门新型的应用型 学科，具有多学科交叉的特征。
2
参考教材：
1 张立德，牟季美。纳米材料学，辽宁科学技术出版社，沈阳， 1994 2 张志琨，崔作林。纳米技术与纳米材料，国防工业出版社， 北京，2000 3 张立德。纳米材料，化学工业出版社，北京，2000 4张立德，牟季美。纳米材料和纳米结构，科学出版社，北京， 2001 5 尹邦跃。纳米时代-现实与梦想，中国轻工业出版社，北京， 2001 6 张立德。超微粉体制备与应用技术，中国石化出版社，北京， 2001 7 林志东。纳米材料基础与应用，北京大学出版社，北京， 2010 8 细野秀夫等，纳米材料：从研究到应用，科学出版社，北京， 2007 3 9 纳米技术的最前沿，CMC出版社，日本东京，2001
21Βιβλιοθήκη 世界各国的纳米计划
1991年，美国正式把纳米技术列入“国家关键技 术”和“2005年的战略技术”，并指出：“微米 级和纳米级制造涉及微米和纳米材料、器件的制 造和使用，对先进的纳米技术的研究可能导致纳 米机械装置和传感器的产生，纳米技术的发展可 能使许多领域产生突破性进展。 2000年，美国总统克林顿在国会提出了国家纳米 计划(National Nanotechnology Initiative –NNI)， 准备每年斥资5亿美元用于纳米科技的发展。 2003年12月颁布《21世纪纳米技术研究开发法 案》，从2005财政年度开始的4年中共投入约37 亿美圆，用于促进纳米技术的研究开发。
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集成微系统
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纳米科技的主要进展
STM操纵原子。 纳米材料：增韧陶瓷，吸光、气敏、磁 性。 纳米生物学：裁剪和嫁接生物大分子， 使其具有特殊功能。 纳米机器人：用原子、分子制成，比人 体红细胞还小，广泛用于医疗。
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基因枪
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生化探测
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半导体纳米晶作为生物标签
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STM操纵原子排列
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纳米技术网址：
National Nanotechnology Initiative () Stanford Nanofabrication Facility ( ) Cornell Nanofabrication Facility () 中国科学院纳米中心 ()
纳米材料化学
(Nanoscale Materials in Chemistry)
主讲人：左胜利 电 话：64442356
2012年9月
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课程简介
纳米技术、纳米材料是20世纪80年代刚刚崛起的新 技术和新材料。 本课程主要向学生介绍纳米材料和技术的基本概念 和内涵，纳米粒子的基本理论，以及纳米粒子的物 理、化学性质（包括微观结构特性，催化性能等）， 纳米材料的制备方法和表征测试方法，结构与性能 的关系及应用前景。 通过本课程的学习，使学生对当前科学发展的前沿 学科有初步的了解，为将来的研究工作打下良好的 理论基础。
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世界各国的纳米计划
我国从八五、九五就开始设立攀登项目计划支 持纳米科技的相关研究项目，但资助的总经费 才约相当于700万美元，与发达国家相比，投 入经费相差很大。 但我国拥有一支比较精干的纳米科技队伍，主 要集中在中科院和国内一批知名高校。研究领 域集中在纳米材料的合成与制备、扫描探针显 微学、分子电子学和极少数纳米技术的应用。 研究水平比较：日本、德国、美国、英国和北 欧、中国和法国。
纳米科技的发展概述-2
1990年，在镍表面用36个氙原子排列出“IBM” 字样 1991年，日本Iijima发现纳米碳管 1993年，中科院北京真空物理所操纵原子写出 “中国”字样 1994年，美国研制“麻雀”卫星，“蚊子”导 弹，“苍蝇”飞机，“蚂蚁”士兵等纳米技术 1996年，我国实现碳纳米管大量定向生长 1998年，纳米金刚石，“稻草变黄金” 2000年，纳米铜-超塑性，纳米碳管-高储氢量
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世界各国的纳米计划
欧盟从1998年开始对纳米材料技术总投入约5.4 亿欧元，提出了用纳米技术改变材料的生产工 艺，提高材料和产品的性能，扩大其应用领域。 到目前为止，欧洲已有50所大学，100个国家 级研究机构在开展纳米技术的研究。但研究项 目比较分散，没有形成规模。 欧盟计划于2003年建成纳米技术工业平台，在 2003-2006年期间投资7亿欧元用于纳米技术研 究，希望能尽快赶上美国的水平。
22
世界各国的纳米计划
日本在20世纪80年代初就花巨资资助纳米技术 研究。从1991年起又实施一项为期10年、耗资 2.25亿美元的纳米技术研究计划。2000年又投 入研究经费约3.1亿美元，并设立了专门的纳米 材料研究中心，研究重点是纳米级材料的制造 技术和功能，通讯用高速度、高密度的电子元 件和光存储器等。 日本政府计划于2010年完成所有纳米科技基础 的研究框架，与美国并驾齐驱。
诞生于20世纪80年代末期 1954年，理查德· 费曼提出操纵原子的梦想 1962年，久保提出量子限域理论 1974年，坦尼盖茨最早使用Nanotechnology 1980年，STM和AFM的对纳米微粒的研究有重大意义 1984年，德国萨尔大学Gleiter，纳米金属粉末 1985年，Kroto，用甲苯制得了C60 1988年，Fe/Cr多层膜中，巨磁阻效应 1990年，美国贝尔实验室，跳蚤大小的纳米机器人 同年7月，第一届国际纳米科学技术会议 14
纳米概念的引出
研究对象的分类： 宏观(Macro-): ＞10-5m, 肉眼可见上至无限 介观(Meso-): 10-10～10-6m, 出现量子相干现象, 包括团簇、纳米和亚微米体系。 纳米体系(Nano-)： 10-9～10-7m（1 ～100nm） 微观(Micro-): ＜10-10m, 原子分子下至无限
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全球在纳米科技研究、开发和商业化
2007年全球投入纳米科技领域的资金已达到了139亿美元，美国NNI计划在 2009财政年度的投入已达到16.576亿美元; 日本作为开展纳米科技研究最早 的国家之一，其政府将纳米科技视为“日本经济复兴”的关键，在资金投 入上仅次于美国; 欧盟坚信纳米科技作为一个新兴的研究领域，将纳米科技 列人其科研框架计划的优先主题领域，对纳米科技的投人为13亿欧元，而 在第七框架计划(2007-2013年)中增加到34.75亿欧元。 德国、法国、英国等欧盟成员国家各自对纳米科技也投入了大量资金，其 投入总和已超过了欧盟。 俄罗斯凭借其强大的基础研究实力，出台了雄心勃勃的纳米科技计划，计 划在2007-2010年拨款80亿美元发展纳米科技，计划到2015年将向其累计投 入约110亿美元的巨额资金。 美国在纳米科技领域处于整体领先地位，在基础研究及生物、医学领域、 纳米级分散体和涂料等方面，美、欧领先，日本次之；在合成与组装、高 表面材料等方面．美国领先，其次是欧洲，然后是日本；而在纳米器件与 结构纳米材料领域．日本则独占鳌头，美国和欧洲居后。现在计算机的运 算速度越来越快、存储容量越来越大，无不受益于纳米科技的进步。各种 纳米科技产品正以日新月异的姿态出现在我们面前，人类社会正在逐步进 入纳米时代。
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判断纳米材料的标准
①微粒尺寸和晶粒尺寸是否小于100nm； ②是否具有不同于常规材料(bulk)的性能。 上述两个条件缺一不可。
研究纳米科技，不仅要探索物质在纳米尺 度上所表现出来的各种现象及其内在规律， 更重要的是要能够制取、表征与利用纳米 尺度的物质。
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纳米粒子和纳米碳管
5
内容与安排：
序言 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
纳米材料的基本概念 纳米微粒的基本理论 纳米材料的结构与物理特性 纳米材料的化学性能 纳米材料的制备 纳米微粒的结构和性能测试方法 纳米材料的应用
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纳米科技的出现
1959年12月29日，著名物理学家费曼 在美国加州理工 学院召开的美国物理学会年会上作了一次极富想象力的 演讲 ，被当时的科技界视为科学幻想。但到了1993年， 为了纪念费曼的远见卓识，由德雷克斯勒创建的前景研 究所 (The Foresight Institute) 设立了纳米科技费曼奖 (Feynman Prize in Nanotechnlogy) ，每年各奖励一位分别 在纳米科技理论与实验方面做出突出成就的科学家，成 为纳米科技领域的一项国际大奖。 近年来纳米科技迅猛发展，从国际上如雨后春笋般 冒出来的数十种纳米科技类杂志，其中英国物理学会率 先出版了Nanotechnology，美国化学学会继成功出版Nano Letters之后又推出了ACS Nano国际著名科技出版商 Elsevier出版了Nano Today，Wiely - Blackwell则发行了 Small，而顶级科技期刊《自然》也出版了子刊Nature Nanotechnology。 7