纳米技术Microsoft Word 文档

1，（1）纳米科技的基本内涵：纳米科技必须包括纳米材料，纳米器件和纳米尺度的检测与表征。纳米科技是指在纳米尺度(1 nm到100 nm之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用（主要是量子特性），以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。（2）纳米科技的研究方法：我们可以根据纳米科技与传统学科领域的结合而细分纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米化学、纳米机械学与纳米加工等等，进而进行研究。(3):重要意义：纳米科技已不能归附于任何一门传统的学科领域，人们必须重新审视、理解和创立新理论，随着人类对客观世界认知的革命，纳米科技将引发一场新的工业革命。2，四大效应：光催化效应，巨磁阻效应，巨霍尔效应，压电效应。

3，久保理论解释：金属超微粒子在费米面能级附近电子能级产生离散现象，假设把超微粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子气，并且它们的能级是准量子态的不连续能级，从一个超微粒子中取走一个电子或加进一个电子都是十分困难的，因此，当尺寸减小到20nm以下时，导体将变成绝缘体。

4纳米金属在空气中自然：金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼，由自身催化的情况下，将很容易在空气正发生热效应，从而发生自燃现象。

5，纳米材料的分类：纳米粉体、纳米纤维、纳米膜、纳米块体。

6,纳米粉体团聚原因以及解决方法：在纳米微粒形成过程中，表面往往带有静电，粒子极不稳定，在微粒的相互碰撞过程中，它们很容易团聚在一起形成表面能较低的、带有弱连接界面的、尺寸较大的团聚体。解决方法：（1）对粉体表面进行物理修饰，用表面活性剂对无机纳米微粒的表面进行修饰，，表面沉积法。(2)表面化学修饰：偶联剂法，酯化反应法，表面接枝改性法。

7,冷凝蒸发法：（1）基本原理：利用低压惰性气体，在真空室内，通过旋转冷阱与蒸发务反应，制备出纳米材料，并在收集漏斗收集。

（2）优点：一，本法是纳米材料制备的基本物理方法，二，制得的纳米粒子表面清洁，可以原位加压进而制备纳米块体，三，纳米粒子的粒径可以通过调节加热温度、压力和气氛等参数在几纳米至500nm范围内调控；四，利用相同的原理可以制备纳米薄膜（称为蒸镀技术）。

缺点：一，是结晶形状难以控制，生产效率低，在实验研究上较常用。，

8，C60的分子结构，性质以及应用：一，结构：碳原子占据的60个顶点位于一个半径为0.355nm的球面上，有两种不等价的化合键，所有的五元环均由单键构成，而六元环则由单键和双键交替构成。单键和双键的长度分别为0.145nm和0.14nm，C60分子之间的作用主要是通过范德华力，在室温下，形成面心立方结构，在249K（－24℃）时，由于分子取向从无序到有序发生了相变，形成简单立方结构。

二，物理性质：C60分子上60个碳原子共有174个振动自由度；C60有48个可分辨的振动频率，并已被拉曼和红外吸收实验所证实；C60的电子结构，其最高占据态有5重简并度，最低未占据态为3重简并度，能隙为1.9eV。

化学性质：一，内修饰：C60分子笼内俘获其他原子或分子，以改变（或部分改变）原超大分子的性质；二，C60分子在笼外俘获其他原子或分子（即与顶点的碳原子反应，使C60在笼形结构基础上于顶点处又俘获了其他原子或基因；三，C60顶点的碳原子被其他原子所替代，保持了笼型结构，但顶点处不再完全是碳原子。

9，碳纳米管的结构，性质，以及应用：一，结构：碳纳米管的管壁是一种类似于石墨片的碳六边形网状结构，每个碳与周围的三个碳原子相邻，碳-碳之间为SP2杂化键结合。通俗

地说碳纳米管可以看成是石墨片卷成圆筒状而生成的。

二，性质：电磁学性质，力学性质（理论计算碳纳米管的抗拉强度比钢高100倍，而密度却只有钢的1/6

），导热性能（单壁碳管的热导率为1750～5850W/（m·K）。

）。三，应用：，太空天梯，信息储存，能作为储氢材料。

10，纳米粒子作为催化剂的优势原因以及存在的问题：一，原因：由于纳米微粒有很大的比表面积和表面分子比例，粒子直径小，易于同反应物发生反应，所以催化效果很好。二存在的问题：催化剂的纳米颗粒在较高反应温度下发生团聚、颗粒长大的问题以及催化剂本身使用寿命和重复使用问题

11，纳米块材料的结构特点，以及出现特殊性质的原因：一结构特点，纳米块体的构成是纳米微粒（尺寸在1～100nm）和它们之间的分界面（下称界面）。界面在块体材料中的作用类似一般固体材料的晶粒间界，但又有本质的不同。由于纳米粒子尺寸小，界面在块体材料中所占的体积百分比，往往与纳米微粒所占体积的百分比差不多。块材料由微粒组元，界面组元组成，作为微粒组元，保持形成块体的纳米微粒结构。二，出现特殊性质的原因：光学方面：光的吸收，掺杂引起的荧光现象，光致发光谱的变化。磁学方面：饱和磁化强度低，抗磁性到顺磁性的转变及顺磁到反铁磁转变，超顺磁性，磁相变性，巨磁电阻效应，压电效应。

12，纳米薄膜的磁阻效应：一，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。二，应用：巨磁阻多层膜在高密度读出磁头、磁存储元件、磁敏传感器等方面有很大的应用潜力。（纳米薄膜的应用：纳米光学薄膜，磁性薄膜，纳米气敏膜，纳滤膜，纳米润滑膜。

，