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纳米材料综述.pdf


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文档列表 文档介绍
纳米材料综述
1、 基本定义
1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,
标志着纳米科学技术的正式诞生。

1、纳米
纳米是一种长度单位,1纳米=1×10-9米,即1米的十亿分之一,单
位符号为 nm。

2、纳米技术
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形
态进行精确的观测、识别和控制的技术,是在纳米尺度范围内研究物质
的特性和相互作用,并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交
叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、
分子,制造出具有特定功能的产品。
纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段:
第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前)主要是在实验室探索各
种纳米粉体的制备手段,合成纳米块体(包括薄膜),研究评估表征的方
法,探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材
料。
第二阶段 (1990年~1994年)人们关注的热点是设计纳米复合材
料:
• 纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合),
• 纳米微粒与常规块体复合(0-3复合),
• 纳米复合薄膜(0-2复合)。
第三阶段(从1994年至今)纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳
米颗粒以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列
成具有纳米结构的体系的研究。

3、纳米材料
材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成
的材料就称为纳米材料。纳米材料和宏观材料迥然不同,它具有奇特的
光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。
图1 纳米颗粒材料SEM图

2、 纳米材料的基本性质
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也
正因为这样,纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质
材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特
性、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应
用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术
难题,可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。

1、 力学性质
高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材
料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合
Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后
位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳米材料中位错滑移和增殖不
会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为***材料已有50多年历
史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有
大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、
硬度大幅提高,使其在难以加工材料***等领域占据了主导地位。使用
纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探
等恶劣环境下使用。

2、 热学性质
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材

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  • 上传人陈潇睡不醒
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  • 时间2021-04-07