納米材料的制備以及表征.pdf

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1、精品文檔納米材料的制備以及表征納米科技作為21世紀的主導科學技術，將會給人類帶來一場前所未有的新的工業(yè)革命。納米科技使我們人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到原子和分子。納米材料是目前材料科學研究的一個熱點，納米材料是納米技術應用的基礎?？茖W家們正致力于研究對納米材料的組成、結構、形態(tài)、尺寸、排列等的控制，以制備符合各種預期功能的納米材料。低維納米材料因其具有獨特的物理化學特性以及在各個同領域的廣泛應用而受到國內外許多科研小組的廣泛關注。釩氧化物納米材料因為具有良好的催化性能、傳感特性及電子傳導特性而成為研究低維納米材料物理化學現(xiàn)象的

2、理想體系。尤其是對釩氧化合物納米線、納米帶、納米管的結構與性能的研究日益深入。另外，稀土正硼酸鹽納米材料因其獨特的發(fā)光性能、電磁性能引起了廣大科研小組的濃厚興趣，是低維納米材料領域研究的一個熱點內容。1.緒論1.1納米材料的發(fā)展概況早在60年代，東京大學的久保良吾(Kubo)就提出了有名的“Kubo效應”，認為金屬超微粒子中的電子數較少，而不遵守Femri統(tǒng)計，并證實當結構單元變得比與其特性有關的臨界長度還小時，其特性就會發(fā)生相應的變化。70年代末80年代初，隨著干凈的超微粒子的制取及研究，“Kubo效應”理論日趨完善，為日后納米技術理論

3、研究打下了基礎。人們對納米顆粒的結構、形態(tài)和特性進行了比較系統(tǒng)的研究，描述金屬微粒費密面附近電子能級狀態(tài)的久保理論日趨完善，并且用量子尺寸效應成功地解釋了超微粒子的某些特性[3]。最早使用納米顆粒制備三維塊體試樣的是德國薩爾蘭大學教授H.Gletier，他于1984年用惰性氣體蒸發(fā)、原位加壓法制備了具有清潔表面的納米晶Pd、cu、Fe等[4]，并從理論及性能上全面研究了相關材料的試樣，提出了納米晶材料的概念，成為納米材料的創(chuàng)始者。1987年美國Argon實驗室sigeel博士課題組用相同方法制備了納米陶瓷TIOZ多晶體。納米技術在80年代

4、末和90年代初得到了長足發(fā)展，并逐步成為一個納米技術體系。1990年7月，第一屆國際納米科技會議在美國巴爾的摩召開，標志著納米科學技術的正式誕生;正式提出了納米材料學、納米生物學、1歡迎下載。精品文檔納米電子學和納米機械學的概念。1994年至今，納米材料的研究特點在于按人們的意愿設計、組裝和創(chuàng)新新的體系，即以納米顆粒、納米線和納米管為基本單元在一維、二維、三維空間組裝納米結構體系。納米技術己成為獲得材料特殊性能的重要途徑，此外由于納米材料電磁性能的改變及比表面積的增加，已成為開發(fā)隱形材料、催化劑、磁性材料的重要手段。同時，納米技術也是未來

5、信息技術希望之所在。應用納米技術電路或僅靠單個原子、分子改變位置或開關就能用于儲存信息，這樣便可以大大提高芯片的集成度，使得萬億次計算機成為可能。因此，信息技術將是納米技術的最大受益者之一?？茖W家甚至發(fā)明了原子開關，使單個氛原子在電脈沖作用下移動而控制電流，構成原子開關。如果使這項技術達到應用階段，必將引起一次微電子革命。將它應用于計算機芯片，定能低耗和提高運行速度。從納米技術發(fā)展的歷史可以看出，它經歷了一個由不自覺到自覺，由預測到實際研究，由分散研究到有系統(tǒng)地整體研究的轉變，這種轉變反映出了納米技術體系從形成到進一步發(fā)展的系統(tǒng)框架。納米

6、技術的發(fā)現(xiàn)，使我們能夠在一個全新的納米尺寸范圍內研究物質，而不必將宏觀物質分解成單個原子進行。但是如何找到改變非常有限原子即能明顯改變其性能的方法，目前還不成熟。科技界認為，納米技術是人類認識和改造世界能力的重大突破，將引發(fā)下一場新的技術革命和產業(yè)革命。這場技術革命的廣闊性和深入性完全可以與以往幾次技術革命相媲美，特別是納米材料及納米技術與信息技術的相互推動，以及小型化的擴展趨勢，將成為納米技術產業(yè)化的強勁潮流。正如美國BIM公司首席科學家阿莫斯特朗所說:“正像70年代微電子技術引發(fā)了信息革命一樣，納米科學技術將成為下世紀信息時代的核心。

7、美國《時代》周刊曾把納米技術選定為“今后十年最可能使人類發(fā)生巨大變化的十項技術之一。簡而言之，納米技術的誕生和發(fā)展開辟了人類認識世界的新層次，使人類改造自然的能力直接延伸到原子和分子，探微索隱，入木三分，實現(xiàn)生產方式的質的飛躍，同時也標志著人類的科學技術又進入一個嶄新的時代。著名科學家錢學森也預言:“納米和納米以下的結構是下一階段科技發(fā)展的一個重點，會是一次技術革命，從而將是21世紀又一次產業(yè)革命”。納米新科技將成為21世紀科學的前沿和主導科學。2歡迎下載。精品文檔1.2納米材料的基本物理效應當微粒尺寸為納米量級(l刊nr~loomn)時

8、，微粒和它們構成的納米固體具有一些特殊特性。1.2.1小尺寸效應當納米微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞，