现代新型材料与纳米材料-第七讲-信息材料 ppt课件
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纳米材料概述ppt课件
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
STM针尖
扫描隧道显微镜工作原理示意图
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
二、纳米技术与纳米材料的概念
l 过去，人们只注意原子、分子或者宏观 物质，常常忽略纳米这个中间领域，而 这个领域大量存在于自然界，只是以前 没有认识到这个尺度范围的性能 。
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
l 第一节、概述 l 第二节、纳米材料的结构与性能 l 第三节、纳米材料的制备方法 l 第四节、纳米材料与纳米技术的应用 l 第五节、发展与展望
科学家使用STM观测物质的纳米结构
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
STM具有空间的高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达 0．01nm)，能直接观察到物质表面的原子结构，把人们 带到了微观世界。它的基本原理是基于量子隧道效应和 扫描。它是用一个极细的针尖(针尖头部为单个原子)去 接近样品表面，当针尖和表面靠得很近时(＜1nm)，针 尖头部原子和样品表面原子的电子云发生重迭，若在针 尖和样品之间加上一个偏压、电子便会通过针尖和样品 构成的势垒而形成隧道电流。通过控制针尖与样品表面 间距的恒定并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可 把表面的信息；(表面形貌和表面电子态)记录下来。由 于STM具有原子级的空间分辨率和广泛的适用性，国际 上掀起了研制和应用STM的热潮，推动了纳米科技的发 展。
纳米材料ppt课件
02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式， 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行，但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化，然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀，
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中，纳米材料的磁损耗远高于宏观材料，这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应，如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率，降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在，不易降解，可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中，可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体，影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ，为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准，限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术，减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物（如细菌）合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性，在生物医学领域 有广泛应用前景。
材料科学-信息材料 ppt课件
ppt课件
在通信和图像传输方面，高分子 光导纤维的应用日益增多，工业上 用于光导向器、显示盘、标识、开 关类照明调节、光学传感器等。
20
T 信息存储材料
信息存储材料是指用来 制作各种信息存储器的 一些能够记录和存储信 息的材料
01
在外加物理场（如电场、 磁场、光照等）的影响 下，信息存储材料发生 物理或化学变化，实现 对信息的存储
信息材料
Information material
ppt课件
1
A 目录
FIRST SECOND THIRD
信息简介 信息技术 信息材料
ppt课件
2
FIRST 信息简介
ppt课件
3
T 信息简介
可见，信息来源于客观世界， 在自然界，宇宙中的射电源不停地向宇
宙空间发射电波。这种电波是射电源存
人们通过电视、电话、报刊等各种媒体， 每时都在获取、加工、传递、利用大量
ppt课件
24
T 信息显示材料
信息显示材料主要是指用于阴极射线管和各类平板显示器件的一些发 光显示材料。
按照显示原理分类、信息显示材料主要可分为液晶显示材料(LCD)、 等离子体显示材料(PDP)、阴极射线管显示材料(CRT)、场发射显示材料 (FED)、真空荧光显示材料、无机电致发光显示材料和有机电致发光显示 材料等。
4
T 信息含义
广义上，信息是客观事物相联系，反映客观事物的运动状态，通过
一定的物质载体被发出、传递和感受，对接受对象的思维产生影响并用 来指导接受对象的行为的一种描述可通过文字、图像、声音、符号、数 据等为人类获知的知识。
本质上，信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与
消息。
在通信和图像传输方面，高分子 光导纤维的应用日益增多，工业上 用于光导向器、显示盘、标识、开 关类照明调节、光学传感器等。
20
T 信息存储材料
信息存储材料是指用来 制作各种信息存储器的 一些能够记录和存储信 息的材料
01
在外加物理场（如电场、 磁场、光照等）的影响 下，信息存储材料发生 物理或化学变化，实现 对信息的存储
信息材料
Information material
ppt课件
1
A 目录
FIRST SECOND THIRD
信息简介 信息技术 信息材料
ppt课件
2
FIRST 信息简介
ppt课件
3
T 信息简介
可见，信息来源于客观世界， 在自然界，宇宙中的射电源不停地向宇
宙空间发射电波。这种电波是射电源存
人们通过电视、电话、报刊等各种媒体， 每时都在获取、加工、传递、利用大量
ppt课件
24
T 信息显示材料
信息显示材料主要是指用于阴极射线管和各类平板显示器件的一些发 光显示材料。
按照显示原理分类、信息显示材料主要可分为液晶显示材料(LCD)、 等离子体显示材料(PDP)、阴极射线管显示材料(CRT)、场发射显示材料 (FED)、真空荧光显示材料、无机电致发光显示材料和有机电致发光显示 材料等。
4
T 信息含义
广义上，信息是客观事物相联系，反映客观事物的运动状态，通过
一定的物质载体被发出、传递和感受，对接受对象的思维产生影响并用 来指导接受对象的行为的一种描述可通过文字、图像、声音、符号、数 据等为人类获知的知识。
本质上，信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与
消息。
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
《纳米材料》PPT课件
第二阶段（1994年以前） ▪ 如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸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。
-
108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
10
30000
20
5
4000
40
2
250
80
1
30
99
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸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。
-
108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
10
30000
20
5
4000
40
2
250
80
1
30
99
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
纳米材料简介ppt课件
13
2 在磁性材料中的应用 纳米磁性材料包括纳米磁粉材料、纳米磁膜材料和纳米磁性液体。
在铁磁质纳米磁性材料中，存在磁单畴结构，具有超顺磁性，即纳 米结构的尺寸小于磁单畴的临界尺寸时，纳米结构中的原子磁矩有 序化，具有顺磁质的特性，而在无外场时，对任何一个方向都不显 磁性。加外磁场后，形成磁矩有序化，形成过程不是瞬时的，而有 一个驰豫时间。超顺磁性材料，矫顽力远比普通材料大，对高密度 磁记录元件十分重要。 3 在催化剂领域应用
纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为催化剂提供了必要条件。 目前纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等广泛用于高分子聚合 物氧化、还原及合成反应的催化剂。如用纳米镍粉作为火箭固体燃 料反应催化剂，燃烧效率提高100倍；以粒度小于100nm的镍和铜锌合金的纳米材料为主要成分制成加氢催化剂，可使有机物的氢化 率达到传统镍催化剂的10倍；用纳米TiO2制成光催化剂具有很强的 氧化还原能力，可分解废水中的卤代烃、有机酸、酚、硝基芳烃、 取代苯胺及空气中的甲醇、甲醛、丙酮等污染物。
1
CONTENTS
1
什么是纳米
2
什么是纳米材料
3 纳米材料的纳米效应
4
纳米材料的分类
5
纳米材料的应用
6 纳米材料与未来社会
2
1 什么是纳米
纳米（nanometer）：长度单位，即10-9m。 纳米有多大？
3
2 什么是纳米材料
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结 构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经 接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得 性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有 大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光 学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表 现的性质。 纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组 成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子， 是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和 宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观 系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和 宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级） 后，它将显示出许多奇异的特性，即它的稀土纳米材料 光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体 时相比将会有显著的不同。
2 在磁性材料中的应用 纳米磁性材料包括纳米磁粉材料、纳米磁膜材料和纳米磁性液体。
在铁磁质纳米磁性材料中，存在磁单畴结构，具有超顺磁性，即纳 米结构的尺寸小于磁单畴的临界尺寸时，纳米结构中的原子磁矩有 序化，具有顺磁质的特性，而在无外场时，对任何一个方向都不显 磁性。加外磁场后，形成磁矩有序化，形成过程不是瞬时的，而有 一个驰豫时间。超顺磁性材料，矫顽力远比普通材料大，对高密度 磁记录元件十分重要。 3 在催化剂领域应用
纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为催化剂提供了必要条件。 目前纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等广泛用于高分子聚合 物氧化、还原及合成反应的催化剂。如用纳米镍粉作为火箭固体燃 料反应催化剂，燃烧效率提高100倍；以粒度小于100nm的镍和铜锌合金的纳米材料为主要成分制成加氢催化剂，可使有机物的氢化 率达到传统镍催化剂的10倍；用纳米TiO2制成光催化剂具有很强的 氧化还原能力，可分解废水中的卤代烃、有机酸、酚、硝基芳烃、 取代苯胺及空气中的甲醇、甲醛、丙酮等污染物。
1
CONTENTS
1
什么是纳米
2
什么是纳米材料
3 纳米材料的纳米效应
4
纳米材料的分类
5
纳米材料的应用
6 纳米材料与未来社会
2
1 什么是纳米
纳米（nanometer）：长度单位，即10-9m。 纳米有多大？
3
2 什么是纳米材料
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结 构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经 接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得 性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有 大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光 学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表 现的性质。 纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组 成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子， 是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和 宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观 系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和 宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级） 后，它将显示出许多奇异的特性，即它的稀土纳米材料 光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体 时相比将会有显著的不同。
纳米材料科普报告PPT课件
纳米材料科普报告
contents
目录
• 引言 • 纳米材料的特性 • 常见的纳米材料 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料的安全与伦理问题
引言
01
纳米科技简介
纳米科技是一种新兴的科学技术领域，主要研究纳米尺度（ 1-100纳米）上的物质性质和行为，以及利用这些性质和行 为设计和制造新型材料、器件和系统。
详细描述
表面效应使得纳米材料在物理、化学和机械性能方面表现出与常规材料不同的性 质。例如，纳米颗粒的表面能较高，容易与其他物质发生反应；纳米薄膜的表面 原子排列紧密，具有较高的硬度和稳定性。
量子尺寸效应
总结词
当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，材料的电子能级结构会发生改变，导致电子行为受限于量子力学规律，这 种效应称为量子尺寸效应。
02
需要加强纳米材料的环境影响评 估，制定相应的环境保护措施， 减少纳米材料对环境的破坏。
纳米材料的安全性评估
纳米材料在医疗、化妆品、食品等领 域广泛应用，因此需要对其安全性进 行评估，确保不会对人体健康造成危 害。
需要建立完善的纳米材料安全性评估 体系，对纳米材料进行严格的检测和 监管，确保其安全性和可靠性。
详细描述
金属纳米材料在催化、电学、光学和 医学等领域有广泛应用。例如，金纳 米颗粒用于生物成像和药物传递，银 纳米颗粒用于抗菌涂层和癌症治疗等。
半导体纳米材料
总结词
半导体纳米材料是指尺寸在纳米级别（ 1-100纳米）的半导体材料，具有独特的 物理和化学性质。
VS
详细描述
半导体纳米材料在光电器件、太阳能电池 、传感器和生物成像等领域有广泛应用。 例如，硫化镉纳米颗粒用于制造太阳能电 池，硅纳米线用于制造微型电子器件等。
contents
目录
• 引言 • 纳米材料的特性 • 常见的纳米材料 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料的安全与伦理问题
引言
01
纳米科技简介
纳米科技是一种新兴的科学技术领域，主要研究纳米尺度（ 1-100纳米）上的物质性质和行为，以及利用这些性质和行 为设计和制造新型材料、器件和系统。
详细描述
表面效应使得纳米材料在物理、化学和机械性能方面表现出与常规材料不同的性 质。例如，纳米颗粒的表面能较高，容易与其他物质发生反应；纳米薄膜的表面 原子排列紧密，具有较高的硬度和稳定性。
量子尺寸效应
总结词
当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，材料的电子能级结构会发生改变，导致电子行为受限于量子力学规律，这 种效应称为量子尺寸效应。
02
需要加强纳米材料的环境影响评 估，制定相应的环境保护措施， 减少纳米材料对环境的破坏。
纳米材料的安全性评估
纳米材料在医疗、化妆品、食品等领 域广泛应用，因此需要对其安全性进 行评估，确保不会对人体健康造成危 害。
需要建立完善的纳米材料安全性评估 体系，对纳米材料进行严格的检测和 监管，确保其安全性和可靠性。
详细描述
金属纳米材料在催化、电学、光学和 医学等领域有广泛应用。例如，金纳 米颗粒用于生物成像和药物传递，银 纳米颗粒用于抗菌涂层和癌症治疗等。
半导体纳米材料
总结词
半导体纳米材料是指尺寸在纳米级别（ 1-100纳米）的半导体材料，具有独特的 物理和化学性质。
VS
详细描述
半导体纳米材料在光电器件、太阳能电池 、传感器和生物成像等领域有广泛应用。 例如，硫化镉纳米颗粒用于制造太阳能电 池，硅纳米线用于制造微型电子器件等。
《纳米材料》PPT课件_OK
料不具备的奇异特性，已引起科学家的极大兴
趣．德国萨尔大学格菜德和美国阿贡国家实验室席
格先后研究成功纳米陶瓷氟化钙和二氧化钛，在室
温下显示良好的韧性，在180℃经受弯曲并不产生裂
纹，这一突破性进展，使那些为陶瓷增韧奋斗将近
一个世纪的材料科学家们看到希望．英国著名材料
科学家卡恩在从Nature杂志上撰文说：“纳米陶瓷
2021/7/21
19
➢ 具有特殊的力学性质。陶瓷材料在通常情况下
呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制呈的纳米陶
瓷却具有良好的韧性。因为纳米材料既有大的
界面，界面的原子排雷是相当混乱的，原子在
外力变形的条件下的延展性，使陶瓷材料具有
新奇的力学性质。研究表明，人的牙齿之所以
具有很高的强度，是因为它是磷酸钙等纳米材
米科学技术将成为下一世纪信息时代的核心。”
著名科学家钱学森也预言：“纳米和纳米以下的
结构是下一ห้องสมุดไป่ตู้段科技发展的一个重点，会是一次
技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命”纳
米新科技将成为21世纪科学的前沿和主导科学。
2021/7/21
35
在医药中的应用
• 1.医学
• 使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，
料所构成的；
➢ 纳米材料还具有超导性等特殊性能。
2021/7/21
20
• 纳米虽然微乎其微，但是纳米材料构建的世界却
是神奇而宏大的。
2021/7/21
21
▪ 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，强度却是钢的
100倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔
化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将
趣．德国萨尔大学格菜德和美国阿贡国家实验室席
格先后研究成功纳米陶瓷氟化钙和二氧化钛，在室
温下显示良好的韧性，在180℃经受弯曲并不产生裂
纹，这一突破性进展，使那些为陶瓷增韧奋斗将近
一个世纪的材料科学家们看到希望．英国著名材料
科学家卡恩在从Nature杂志上撰文说：“纳米陶瓷
2021/7/21
19
➢ 具有特殊的力学性质。陶瓷材料在通常情况下
呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制呈的纳米陶
瓷却具有良好的韧性。因为纳米材料既有大的
界面，界面的原子排雷是相当混乱的，原子在
外力变形的条件下的延展性，使陶瓷材料具有
新奇的力学性质。研究表明，人的牙齿之所以
具有很高的强度，是因为它是磷酸钙等纳米材
米科学技术将成为下一世纪信息时代的核心。”
著名科学家钱学森也预言：“纳米和纳米以下的
结构是下一ห้องสมุดไป่ตู้段科技发展的一个重点，会是一次
技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命”纳
米新科技将成为21世纪科学的前沿和主导科学。
2021/7/21
35
在医药中的应用
• 1.医学
• 使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，
料所构成的；
➢ 纳米材料还具有超导性等特殊性能。
2021/7/21
20
• 纳米虽然微乎其微，但是纳米材料构建的世界却
是神奇而宏大的。
2021/7/21
21
▪ 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，强度却是钢的
100倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔
化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将
纳米材料及应用PPT
加强企业、高校和研究机构的合作，促进纳 米技术的产业化进程。
制定合理的政策和法规
建立健全纳米材料的管理和监管机制，保障 其健康有序发展。
加强国际合作与交流
积极参与国际纳米技术领域的合作与交流， 共同推动纳米技术的发展和应用。
THANKS
感谢观看
纳米材料的安全性评估是确保其应用 安全的重要环节，需要对其潜在的毒 性、生物相容性、稳定性等特性进行 全面评估。
安全评估过程中需要关注纳米材料在 生产、储存、运输和使用过程中的安 全性，以及处理废弃物的可行性，确 保整个生命周期的安全性。
评估纳米材料的安全性需要采用多种 手段，包括体外实验、体内实验以及 计算机模拟等方法，以全面了解其生 物效应和潜在风险。
移转化规律等。
保其安全应用。
04
未来展望与挑战
纳米材料的发展趋势
纳米材料在医疗领域的应用
纳米材料在能源领域的应用
利用纳米材料在药物传输、诊断和生物成 像等方面的优势，提高医疗效果和降低副 作用。
利用纳米材料在太阳能电池、燃料电池和 储能器件等方面的性能，推动能源技术的 进步。
纳米材料在环保领域的应用
纳米材料及应用
• 纳米材料简介 • 纳米材料的应用 • 纳米材料的安全与环境影响 • 未来展望与挑战
01
纳米材料简介
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（1-100nm） 的材料。
特性
纳米材料具有许多独特的物理、 化学和机械性能，如高比表面积 、量子尺寸效应、表面效应等。
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性是指其在生物体内的安全性和无毒性，是评估纳米材料能否 用于医疗、食品等领域的重要指标。
制定合理的政策和法规
建立健全纳米材料的管理和监管机制，保障 其健康有序发展。
加强国际合作与交流
积极参与国际纳米技术领域的合作与交流， 共同推动纳米技术的发展和应用。
THANKS
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纳米材料的安全性评估是确保其应用 安全的重要环节，需要对其潜在的毒 性、生物相容性、稳定性等特性进行 全面评估。
安全评估过程中需要关注纳米材料在 生产、储存、运输和使用过程中的安 全性，以及处理废弃物的可行性，确 保整个生命周期的安全性。
评估纳米材料的安全性需要采用多种 手段，包括体外实验、体内实验以及 计算机模拟等方法，以全面了解其生 物效应和潜在风险。
移转化规律等。
保其安全应用。
04
未来展望与挑战
纳米材料的发展趋势
纳米材料在医疗领域的应用
纳米材料在能源领域的应用
利用纳米材料在药物传输、诊断和生物成 像等方面的优势，提高医疗效果和降低副 作用。
利用纳米材料在太阳能电池、燃料电池和 储能器件等方面的性能，推动能源技术的 进步。
纳米材料在环保领域的应用
纳米材料及应用
• 纳米材料简介 • 纳米材料的应用 • 纳米材料的安全与环境影响 • 未来展望与挑战
01
纳米材料简介
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（1-100nm） 的材料。
特性
纳米材料具有许多独特的物理、 化学和机械性能，如高比表面积 、量子尺寸效应、表面效应等。
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性是指其在生物体内的安全性和无毒性，是评估纳米材料能否 用于医疗、食品等领域的重要指标。
纳米材料演讲PPT课件
详细描述
在某些纳米材料中，电子具有穿越势垒的能力，使得材料在 某些物理和化学过程中表现出独特的性质，如氧化还原反应 、光催化等。
03
纳米材料的分类
零维纳米材料
总结词
指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料。
详细描述
零维纳米材料是指那些在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料， 如纳米颗粒、纳米球等。这些材料通常是通过化学合成或物理制备方法获得，具 有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于能源、环境、医疗等领域。
VS
生物成像与检测
纳米材料可用于生物成像和检测，如荧光 纳米颗粒可用于标记和追踪细胞。
环境治理
污染物吸附与降解
纳米材料具有较大的比表面积和活性，可以 用于吸附和降解水体和空气中的污染物。
环境监测与修复
纳米材料可用于环境监测和修复，如检测水 体中的有害物质和土壤中的重金属。
能源领域
太阳能电池
纳米材料可以提高太阳能电池的效率，如纳 米结构的光吸收层可以增强光吸收。
纳米技术的滥用可能对人类社会造成潜在威胁，需要制定相应的伦理规范和监管措施。
06
结论
纳米材料的重要性和影响
纳米材料在科技、医疗、能源、环保等领域具有广泛的应用前景，对现代社会的发 展具有重要意义。
纳米材料具有独特的物理、化学和机械性能，能够满足许多特定领域的需求，为科 技进步提供新的可能性。
纳米材料在医疗领域的应用，如药物传递、肿瘤治疗等，为疾病诊断和治疗提供了 新的手段，有助于提高人类健康水平。
量子尺寸效应
总结词
纳米材料尺寸减小至一定程度时，电子能级由连续态变为离散态，导致材料的 光学、电学等性质发生变化。
详细描述
当纳米材料尺寸减小至量子点或量子线时，电子能级发生分裂，导致吸收光谱 发生红移或蓝移，对光电器件的性能产生影响。
在某些纳米材料中，电子具有穿越势垒的能力，使得材料在 某些物理和化学过程中表现出独特的性质，如氧化还原反应 、光催化等。
03
纳米材料的分类
零维纳米材料
总结词
指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料。
详细描述
零维纳米材料是指那些在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料， 如纳米颗粒、纳米球等。这些材料通常是通过化学合成或物理制备方法获得，具 有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于能源、环境、医疗等领域。
VS
生物成像与检测
纳米材料可用于生物成像和检测，如荧光 纳米颗粒可用于标记和追踪细胞。
环境治理
污染物吸附与降解
纳米材料具有较大的比表面积和活性，可以 用于吸附和降解水体和空气中的污染物。
环境监测与修复
纳米材料可用于环境监测和修复，如检测水 体中的有害物质和土壤中的重金属。
能源领域
太阳能电池
纳米材料可以提高太阳能电池的效率，如纳 米结构的光吸收层可以增强光吸收。
纳米技术的滥用可能对人类社会造成潜在威胁，需要制定相应的伦理规范和监管措施。
06
结论
纳米材料的重要性和影响
纳米材料在科技、医疗、能源、环保等领域具有广泛的应用前景，对现代社会的发 展具有重要意义。
纳米材料具有独特的物理、化学和机械性能，能够满足许多特定领域的需求，为科 技进步提供新的可能性。
纳米材料在医疗领域的应用，如药物传递、肿瘤治疗等，为疾病诊断和治疗提供了 新的手段，有助于提高人类健康水平。
量子尺寸效应
总结词
纳米材料尺寸减小至一定程度时，电子能级由连续态变为离散态，导致材料的 光学、电学等性质发生变化。
详细描述
当纳米材料尺寸减小至量子点或量子线时，电子能级发生分裂，导致吸收光谱 发生红移或蓝移，对光电器件的性能产生影响。
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
6
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
ppt课件
5
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
ppt课件
12
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
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。
纳米电子信息材料资料PPT教案
5.库仑阻塞效应
库仑堵塞效应是20世纪80年代介观领域所发现的极其重 要的物理现象之一。当体系的尺度进入到纳米级，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，体系越小，C越小，能量越大。
这个能量称为库仑堵塞能。 库仑堵塞能实际上是前一个电子对后一个电子的库仑排
特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，纳米化 后其熔点将显著降低，当颗粒小于10nm量级时尤为显著。
例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到10nm尺 寸时，则降低27℃，2nm尺寸时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔 点为670℃，而纳米银颗粒的熔点可低于100℃。
因此，纳米银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此时 元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用纳米 银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具高质量。纳米 颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。
小、粒径分散度大、部分处于无定型态。所以 在压制成纳米结构材料前需要进行部分重结晶。
2.气体冷凝法
定义：
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。
气体冷凝法的研究进展：
1963年，由Ryozi Uyeda及其合作者研制出，即通过在纯净的惰性 气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米微粒。
纳米金属的表面效应
纳米铜材的超塑性（中科院卢柯）,纳米粒子界面中原子的 超快扩散能力导致了纳米铜具有超塑变形的能力。
纳米金属的表面效应
超微颗粒的表面具有很高的活性， 在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。 如要防止自燃，可采用表面包覆或有意 识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成 一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳 定化。
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•ppt课件
薄膜磁敏电阻
14
•14
巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用 时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。 1988 年，法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得分别 独立发现巨磁阻效应，获得07年诺贝尔物理学奖 开发的小型大容量硬盘已得到广泛应用。
2007年诺贝尔物理学奖获得者阿尔贝(右)和彼得(左)
现代新型材料与纳米材料
New Materials and NanometerMaterials（7）
•ppt课件
•1
第七讲 信息材料
Information Materials
2
•ppt课件 •2
主要内容
信息材料分类
信息收集材料 信息存储材料 信息处理材料 信息传递材料
信息显示材料
3
•ppt课件 •3
热敏NTC传感器
18
•18
光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流 子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器 和光电探测器。 最常用的光敏材料是锗、硅和 II-VI 族、 IV-VI 族中的 一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等。
光敏二极管
光敏三极管
•ppt课件
光电耦合器
19
15
•ppt课件 •15
传统磁头的磁致电阻变化仅为1％-2％之间，读取数 据时要求信号具有一定强度，磁道密度不能太大， 硬盘最大容量只能达到20Mb/in2。
1994 年， IBM 公司研制成功巨磁阻效应读出磁头， 硬盘存储密度迅速提高到3Gb/in2。
硬盘读写磁头工作原理
16
•ppt课件 •16
力敏传感器
13
•ppt课件 •13
磁敏电阻材料：这类材料在磁化 方向平行电流方向时，阻值最大； 在磁化方向垂直于电流方向时， 阻值较小。
改变磁化方向与电流方向夹角， 即可改变磁敏电阻材料的阻值。 强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是 NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁 敏二极管或三极管，灵敏度高、 温度特性好，可用于磁场测量。
信息收集材料
信息存储材料
信息处理材料 信息传递材料 信息显示材料
信息收集传感器 信息存储器
信息传递光纤 信息显示器
信息处理芯片
8
•ppt课件 •8
还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。 光信息的存储、处理、传递和显示并不基于半导体 激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来 实现，但这些功能必须有半导体激光器产生的激光 参与才能实现。 半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器 件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。
采用 Spin-valve 材料研制的新一代硬盘读出磁头，存 储 密 度 已 提 高 到 560Gb/in2 ； 随 着 低 电 阻 高 信 号 的 TMR材料获得，存储密度达到1000Gb/in2。
2007 年，全球最大硬盘厂商希捷科技宣布，第四代 DB35系列硬盘已达到1TB容量。
巨磁阻技术已成为全世界所有电脑、数码相机、移 动存储介质的标准技术。
信息既非物质也非能量，却是构 成世界的要素。
信息是十分重要和宝贵的资源。
现代信息技术中，对各种信息的 收集、存储、处理、传递和显示 是通过各种信息功能器件来实现 的，而信息功能器件又是以各种 信息材料为主构成的。 信息材料就是指与现代信息技术 相关，用于实现信息的收集、存 储、处理、传递和显示的材料。
信息传感材料主要包括力敏材料、热敏材料、光敏 材料、磁敏材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、 生物传感材料等。
11
•ppt课件 •11
力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明 显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导 体压阻材料两大类。
金属应变电阻材料主要有康铜合金、锰铜合金、镍铁铝铁合 金、镍铬合金、铁铬铝合金等。 半导体压阻材料主要是单晶硅。
MP4
•ppt课件
MP5
17
•17
热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料 , 主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。
根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数 (BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金 属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。
热敏PTC传感器
•ppt课件
半导体激光器
9
•ppt课件 •9
信息收集材料
10
•ppt课件 •10
信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外 界信息敏感的材料。 在外界信息 (如电、磁、声、光、热、力、化学或 生物等)影响下，材料的物理或化学性质(电学性质 等 )会发生相应变化，通过测量这些变化可精确地 探测、接收和了解外界信息变化。
收集信息
传送信息
各种神经细胞将得到信息传递给大脑； 存储和处理信息 大脑可以存储、分析、判断、处理信息，通过神经网 络向四肢传递信息、发布命令； 肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息迅速做出反应。 显示信息
6
•ppt课件 •6
信息材料分类
7
•ppt课件 •7
根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为：
•ppt课件
信息时代
信息材料产品
4
•4
1964年《中国画报》封 面-大庆铁人王进喜
2010年的Wikileaks泄密事件
5
•ppt课件 •5
人体本身就是集信息收集、存储、处理、传递和显示 功能为一体的综合信息系统。 眼睛具有视觉功能；
Hale Waihona Puke 耳朵具有听觉功能；
鼻子具有嗅觉功能； 舌头具有味觉功能； 皮肤具有触觉功能；
•19
气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类 和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、 TiO2和WO2等n型或p型金属氧化物半导体。 气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子 数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种 类和浓度进行探测。
SnO2气敏传感器
•ppt课件
金属应变电阻材 料-康铜合金
•ppt课件
半导体压阻材料单晶硅片
12
•12
半导体压阻材料使力敏传感 器件微型化和集成化，在常 温下有大量应用，逐步取代 金属型应变计。
金属应变电阻材料的电阻温 度系数、温度灵敏度系数等 都比半导体好，具有很高的 延展性和抗拉强度，在耐高 温、大应变、抗辐射等场合 得到广泛使用。
矿用SnO2瓦斯检测器
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薄膜磁敏电阻
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巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用 时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。 1988 年，法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得分别 独立发现巨磁阻效应，获得07年诺贝尔物理学奖 开发的小型大容量硬盘已得到广泛应用。
2007年诺贝尔物理学奖获得者阿尔贝(右)和彼得(左)
现代新型材料与纳米材料
New Materials and NanometerMaterials（7）
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第七讲 信息材料
Information Materials
2
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主要内容
信息材料分类
信息收集材料 信息存储材料 信息处理材料 信息传递材料
信息显示材料
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热敏NTC传感器
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光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流 子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器 和光电探测器。 最常用的光敏材料是锗、硅和 II-VI 族、 IV-VI 族中的 一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等。
光敏二极管
光敏三极管
•ppt课件
光电耦合器
19
15
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传统磁头的磁致电阻变化仅为1％-2％之间，读取数 据时要求信号具有一定强度，磁道密度不能太大， 硬盘最大容量只能达到20Mb/in2。
1994 年， IBM 公司研制成功巨磁阻效应读出磁头， 硬盘存储密度迅速提高到3Gb/in2。
硬盘读写磁头工作原理
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力敏传感器
13
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磁敏电阻材料：这类材料在磁化 方向平行电流方向时，阻值最大； 在磁化方向垂直于电流方向时， 阻值较小。
改变磁化方向与电流方向夹角， 即可改变磁敏电阻材料的阻值。 强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是 NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁 敏二极管或三极管，灵敏度高、 温度特性好，可用于磁场测量。
信息收集材料
信息存储材料
信息处理材料 信息传递材料 信息显示材料
信息收集传感器 信息存储器
信息传递光纤 信息显示器
信息处理芯片
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还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。 光信息的存储、处理、传递和显示并不基于半导体 激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来 实现，但这些功能必须有半导体激光器产生的激光 参与才能实现。 半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器 件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。
采用 Spin-valve 材料研制的新一代硬盘读出磁头，存 储 密 度 已 提 高 到 560Gb/in2 ； 随 着 低 电 阻 高 信 号 的 TMR材料获得，存储密度达到1000Gb/in2。
2007 年，全球最大硬盘厂商希捷科技宣布，第四代 DB35系列硬盘已达到1TB容量。
巨磁阻技术已成为全世界所有电脑、数码相机、移 动存储介质的标准技术。
信息既非物质也非能量，却是构 成世界的要素。
信息是十分重要和宝贵的资源。
现代信息技术中，对各种信息的 收集、存储、处理、传递和显示 是通过各种信息功能器件来实现 的，而信息功能器件又是以各种 信息材料为主构成的。 信息材料就是指与现代信息技术 相关，用于实现信息的收集、存 储、处理、传递和显示的材料。
信息传感材料主要包括力敏材料、热敏材料、光敏 材料、磁敏材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、 生物传感材料等。
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力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明 显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导 体压阻材料两大类。
金属应变电阻材料主要有康铜合金、锰铜合金、镍铁铝铁合 金、镍铬合金、铁铬铝合金等。 半导体压阻材料主要是单晶硅。
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17
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热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料 , 主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。
根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数 (BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金 属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。
热敏PTC传感器
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半导体激光器
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信息收集材料
10
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信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外 界信息敏感的材料。 在外界信息 (如电、磁、声、光、热、力、化学或 生物等)影响下，材料的物理或化学性质(电学性质 等 )会发生相应变化，通过测量这些变化可精确地 探测、接收和了解外界信息变化。
收集信息
传送信息
各种神经细胞将得到信息传递给大脑； 存储和处理信息 大脑可以存储、分析、判断、处理信息，通过神经网 络向四肢传递信息、发布命令； 肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息迅速做出反应。 显示信息
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信息材料分类
7
•ppt课件 •7
根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为：
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信息时代
信息材料产品
4
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1964年《中国画报》封 面-大庆铁人王进喜
2010年的Wikileaks泄密事件
5
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人体本身就是集信息收集、存储、处理、传递和显示 功能为一体的综合信息系统。 眼睛具有视觉功能；
Hale Waihona Puke 耳朵具有听觉功能；
鼻子具有嗅觉功能； 舌头具有味觉功能； 皮肤具有触觉功能；
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气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类 和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、 TiO2和WO2等n型或p型金属氧化物半导体。 气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子 数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种 类和浓度进行探测。
SnO2气敏传感器
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金属应变电阻材 料-康铜合金
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半导体压阻材料单晶硅片
12
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半导体压阻材料使力敏传感 器件微型化和集成化，在常 温下有大量应用，逐步取代 金属型应变计。
金属应变电阻材料的电阻温 度系数、温度灵敏度系数等 都比半导体好，具有很高的 延展性和抗拉强度，在耐高 温、大应变、抗辐射等场合 得到广泛使用。
矿用SnO2瓦斯检测器
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