纳米材料PPT演示课件

Full-shell Clusters
Total Number of Atoms
Surface Atoms (%)
1 Shell
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What does Nano mean?
“Nano” – derived from an ancient Greek word
“Nanos” meaning DWARF.
“Nano” = One billionth of something “A Nanometer” = One billionth of a meter 10 hydrogen atoms shoulder to shoulder
上世纪七十年代末至八十年代初，开始较系统的研究
1985年， H. W. Kroto (University of Sussex), R. E. Smalley和R. F. Curl (Rice University)等人发现C60和C70—1996 Nobel Prize in Chemistry
按表面活性:纳米催化材料、吸附材料、防污环境材料
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按照维数划分
零维
指在空间三维方向 均为纳米尺度的颗粒、原 子团簇等
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一维
指在空间有二维处于纳 米尺度，如纳米丝、纳 米棒、纳米管等
二维
指在空间中有一维 在纳米尺度， 如超薄膜、多层膜、超晶格等
按电子性能: 纳米半导体传感器材料、纳米超纯电子浆料；
按磁性: 高密度磁记录介质材料、磁流体、纳米磁性吸波材料、 纳米磁性药物、纳米微晶永磁或软磁材料、室温磁制冷材料;
按热学性能: 纳米热交换材料、低温烧结材料、低温焊料、特 种非平衡合金;
按生物与医用性能:纳米药物、纳米骨和齿修复材料、纳米抗菌 材料;
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Metal nanocrystals in closed-shell configurations
with magic number of atoms
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The Relation Between the total number of atoms in Full shell (‘Magic Number’) clusters and the percentage of surface atoms
1990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届纳米科技会议
1994年，在波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出纳米材料工程
2004年A. K. Geim和K. S. Novoselov(University of Manchester)等人报到
制备石墨烯的简单方法-----两人获2010 Nobel Prize in Physics
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第一阶段 (1990年以前)
在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒 粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方 法，探索纳米材料不同于常规材料的性能。
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。
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10.1 纳米材料的种类
按化学组成与结构: 纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分 子材料、纳米复合材料；
按力学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能: 纳米增强陶瓷材料、纳米改性高分子材料、纳米 耐磨及润滑材料、超精细耐磨材料；
按光学性能: 纳米吸波(隐身)材料、光过滤材料、光导电材料、 感光或发光材料、纳米改性颜料、纳米抗紫外线材料；
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纳米材料的发展
最早的纳米材料：
中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡
中国古代的墨及染料
1857年，法拉第制备出金纳米颗粒
1861年，胶体化学的的建立
1962年，久保(Kubo)提出了著名的久保理论(体积效应，随着纳米粒子 的直径减小，能级间隔增大，电子移动困难，电阻率增大，从而使能 隙变宽，金属导体将变为绝缘体 )
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Definition
Nanomaterials---materials having at least one spatial dimension in the size range 1–100 nm.
纳米材料---微观结构至少在一维方向上受纳米尺 度（1nm~100nm）调制的各种固体超细材料，或 由它们作为基本单元构成的材料。
第10章 纳米材料 Chapter 10 Nanomaterials
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本章内容
1. 纳米材料的种类 2. 纳米材料的特性 3. 纳米材料的制备 4. 纳米材料的应用
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学习目的
1. 了解纳米材料的种类 2. 了解纳米效应及其对纳米材料性质的影响 3. 理解纳米材料的制备原理及方法 4. 了解纳米材料的应用
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1. 原子团簇 Atomic Clusters
介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小 于1nm，约含几个到几百个原子。
“幻数”个原子稳定性(2、8、20、28、50、82、114、126、 184 ····)
气、液、固态的并存与转化 极大的表面/体积比 异常高的化学活性和催化活性 结构的多样性和排列的非周期性 电子的原子壳层、原子簇壳层和能带结构的过渡和转化 光的量子尺寸效应和非线性效应 电导的几何尺寸效应
第三阶段 (1994之后) 纳米组装体系。
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纳米科技主要包括纳米体系物理学、纳米化学、纳米材 料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学这 7个相互独立又相互渗透的学科，以及纳米材料、纳米器件、 纳米尺度的检测与表征这3个研究领域。
纳米物理学和纳米化学为纳米技术提供理论依据，纳米 电子学是纳米技术最重要的内容，而纳米材料的制备和研究 则是整个纳米科技的基础。