关于专题五纳米材料
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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。 1991年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积的钢的六分之一,强度却是钢的10倍,成为纳米技术研究的热点。
单层碳纳米管
多层碳纳米管
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1993年,继美国斯坦福大学搬动原子团“写”下斯坦福大学英文、美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字,标志着我国开始开始在国际纳米科技领域占有一席之地;
图2-70 在镍表面用36个氙原子排出的“IBM”
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二、纳米材料及其分类
(一)纳米材料定义
当物质加工到100纳米以下时,往往产生既不同于微观原子、分子,又不同于宏观物质的超常规特性,具有这种特性的材料称为纳米材料。
纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成。
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(二)纳米材料分类
纳米材料大致可分为:
1、一维纳米材料(纳米微粒);
2、二维纳米材料(纳米涂层和纳米管);
3、三维纳米材料(纳米陶瓷);
4、纳米催化剂
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三、几种重要的纳米材料
(一)纳米微粒
纳米微粒又称纳米粉末、超微粒子。其实就是普通金属或金属化合物的粒子,不过更细小而已。比如蒸馒头用的面粉可以说是很细的粉末了,而超微粒子比面粉还细得多,其粒子直径仅为纳米级别,必须用电子显微镜才能看到它的真面目。
图2-71 显微镜下的纳米微粒
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纳米微粒的出色本领来自本身的结构特点。
1.由于它的颗粒非常小,就决定了表面积特点大。1克纳米微粒的表面积的总和可达几千甚至几万平方米,这就为它进行磁化、加速化学反应等提供了充分的用武之地。
2.它的表面承受的拉力特别大,从而使它的性格非常活泼,喜欢与其他物质进行化学反应。
3.它的熔点低,这就有可能在很低的温度下对金属、合金等的粒子进行冶炼和烧结。例如:银的熔点为960摄氏度,而它的纳米微粒的熔点却只有100摄氏度,用开水就能将它熔化。
4.纳米微粒的耐热、耐腐蚀性好,所以常用来制造火箭发动机的喷气口。
5.可作为良好的导热材料。
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