纳米技术.pptx

纳米技术
机械设计制造及其自动化系
一、纳米材料
前言
纳米效应
纳米材料应用
前言
1984年,德国格莱特把6纳米的金属粉末压制成纳米块,制出了世界上第一块纳米材料——开纳米材料学之先河。
1990年7月,在美国召开了第一届国际纳米科学技术学术会议,正式把纳米材料作为材料科学的一个新分支。
纳米材料科学是当今世界科学技术的前沿和研究热点。世界各国的高技术发展计划中均将纳米材料及其技术列入重要研究领域:

如美国的“高技术发展计划”
日本的“高技术探索计划”
欧洲的“尤里卡计划”
我国的“863计划”、“973计划”等
纳米材料的定义
纳米材料:是指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下不超过10纳米。包括纳米超薄膜、夹层结构、多层膜和超晶格等材料。
介于分子和微米结构(μm)之间的原子集合体。
纳米材料的四大效应
小尺寸效应
量子效应
表面效应
界面效应
小尺寸效应
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。
对纳米颗粒而言尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生一系列新奇的性质。
纳米金属与陶瓷
金属纳米颗粒对光吸收显著增加;熔点会显著下降。金的熔点在一般情况下是1064℃,2nm的金颗粒熔点降为330℃。
纳米陶瓷只需用不高的温度即可将其熔化并烧结成耐高温的元件。普通陶瓷没有足够的韧性。而纳米陶瓷甚至能够具有超塑性质。
量子效应
大块材料的能带可以看成是连续的,而纳米材料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出一系列与宏观物体截然不同的反常特性,称之为量子效应。
例如导电的金属在纳米颗粒时可以变成绝缘体;有由金属变为半导体。
表面效应
纳米材料表面积大大增加,表面结构也发生很大的变化。因此,与表面状态有关的吸附、催化以及扩散等物理化学性质,纳米材料与宏观材料有显著的区别。
纳米材料的表面积大、表面活性强,在催化领域中前景良好。----纳米催化剂