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1、奈米材料導(dǎo)論AnIntroductiontoNanomaterials授課老師：林景崎(E4-317,Tel:4328)E-mail:jclincom@rs250.ncu.edu.tw奈米材料是奈米科技研究的重點(diǎn)，主要包括：奈米材料物理、奈米材料製備技術(shù)（奈米粉體、奈米薄膜、奈米非晶晶化材料）、奈米材料的測(cè)試與奈米新材料研製及其應(yīng)用。奈米材料的分類1.奈米材料的分類2.從材料的性質(zhì)來(lái)談:3.奈米金屬材料4.奈米陶瓷材料5.奈米複合材料6.奈米磁性材料7.奈米感測(cè)材料8.奈米生醫(yī)材料9.介孔固體和介孔複合體10.奈米材料的製造方法---奈米
2、碳管根據(jù)各種形式分類：1．從材料的結(jié)構(gòu)分：奈米超微粉末、奈米多層薄膜、奈米結(jié)構(gòu)2．從材料的性質(zhì)分：奈米金屬材料、奈米陶瓷材料、奈米複合高分子材料（奈米塑膠、奈米橡膠、奈米膠粘劑、奈米塗料、奈米纖維）?以下探討的分類方式3．從力學(xué)性能來(lái)分：奈米增強(qiáng)陶瓷材料、奈米改性高分子材料、奈米耐磨及潤(rùn)滑材料、超精細(xì)研磨材料等4．從表面活性來(lái)分：奈米催化材料、吸附材料、防汙環(huán)境材料5．以光學(xué)性能來(lái)分：奈米吸波（隱身）材料、光過(guò)濾材料、光導(dǎo)電材料、感光或發(fā)光材料、奈米改性顏料、抗紫外線材料等。6．以電子性能來(lái)分：奈米半導(dǎo)體感測(cè)器材料、奈米超純電子漿料7．以
3、性能來(lái)分：高密度磁記錄介質(zhì)材料、磁流體、奈米磁性吸波材料、奈米磁性藥物、奈米微晶永磁或軟磁材料、室溫磁製冷材料等。8．以熱學(xué)性能來(lái)分：奈米熱交換材料、低溫?zé)Y(jié)材料、低溫焊料、特種非平衡合金等。9．以生物和醫(yī)用性能來(lái)分：奈米藥物、奈米骨和齒修復(fù)材料、奈米抗菌材料。從材料的性質(zhì)來(lái)談1.奈米金屬材料2.奈米陶瓷材料3.奈米複合材料4.奈米磁性材料5.奈米感測(cè)材料6.奈米生醫(yī)材料7.介孔固體和介孔複合體奈米金屬材料控制金屬基質(zhì)和其中含有奈米粒子的組合而製成的金屬材料，稱為奈米金屬。奈米金屬具有現(xiàn)今的金屬中無(wú)法想像的高強(qiáng)度、彎曲度、耐腐蝕、還有對(duì)氫
4、氣的吸收性、及高活性電極特性等，這些只有奈米金屬才有的特殊性質(zhì)，期待今後能夠更廣泛的應(yīng)用。奈米級(jí)微米級(jí)材料的緻密性不同，與一般的金屬材料比較，具有不同的強(qiáng)度、韌度、塑性及剛性，又容易製作既複雜的零件。目前製作而成的奈米金屬結(jié)構(gòu)模式圖奈米陶瓷材料由奈米等集結(jié)晶形成之奈米多晶體，以及奈米等級(jí)控制結(jié)構(gòu)上可能的無(wú)機(jī)膜等，如果在以往的精密陶瓷中加上奈米結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)具有從未有過(guò)的超高強(qiáng)度和電磁性質(zhì)之＜奈米陶瓷＞，同時(shí)隨著此技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，像手錶般大小的行動(dòng)電話、電視等等，ＩＴ機(jī)器的超小型化都變得有可能。由於奈米微粒的顆粒極小，所以燒結(jié)（sin
5、ter）的成品具有高度的緻密性。舉下列兩例：1.奈米馬桶2.汽車玻璃例如:壓電材料壓電陶瓷致動(dòng)器孔隙極小，所以污垢不易殘留在陶瓷上。奈米複合材料奈米塗層材料由於具有高強(qiáng)、高韌、高硬度特性,在材料表面防護(hù)和改性上有著廣闊的應(yīng)用前景。舉例:車刀奈米磁性材料磁性奈米複合材料含極微磁性粒子應(yīng)用於小型化、高密度磁帶，如Co-Cr奈米複合材料經(jīng)r.f.濺鍍製程可得超高密度之垂直記錄技術(shù)。其他應(yīng)用包括：非污染性封材、揚(yáng)聲器、噴墨印表機(jī)、分離不同密度材料之懸浮系統(tǒng)、振動(dòng)阻尼器、高效引擎、測(cè)微斜角元件等。奈米感測(cè)材料奈米粒子所製成的感測(cè)器，由於表面活體性增
6、加造成訊號(hào)敏感性變強(qiáng)；另一方面，粒徑小導(dǎo)致孔隙度縮小，導(dǎo)致訊號(hào)傳遞迅速不受干擾，大大增強(qiáng)訊雜比。奈米生醫(yī)材料1.美容美發(fā)護(hù)理劑，可以大幅度提高護(hù)理效果,還可避免因紫外線輻射造成的對(duì)皮膚的傷害。2.疾病檢測(cè)指示劑，奈米粒子微細(xì)結(jié)構(gòu)使其對(duì)環(huán)境中的化學(xué)或物理指標(biāo)的變化極為敏感，因此可對(duì)人體內(nèi)的病原體作出早預(yù)測(cè)。3.奈米礦物中藥，藥物在外磁場(chǎng)的作用下會(huì)聚集於體內(nèi)的局部，從而可在對(duì)人體的整體副作用很小的情況下對(duì)病理位置進(jìn)行高濃度的藥物治療。介孔固體和介孔複合體介孔是介於2～50nm，有螢光增強(qiáng)效應(yīng)(A)CNT(CarbonNanotube)碳奈米管
7、CNT(CarbonNanotube)(碳奈米管)於1991年由NEC基礎(chǔ)研究所的飯島澄男(SumioIijima)首次發(fā)現(xiàn)﹐由於其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和奇特的物理、化學(xué)、力學(xué)…等特性以及其潛在的應(yīng)用前景而倍受人們的關(guān)注﹐並迅速在世界上掀起了一股研究的熱潮。近年來(lái)的研究結(jié)果顯示﹕碳奈米管作為準(zhǔn)一維的奈米材料將在介觀領(lǐng)域、奈米電子學(xué)元件及其整合等各方面都有著十分重要的應(yīng)用前景。碳奈米管不僅可以用作製備超強(qiáng)光導(dǎo)纖維、複合材料的增強(qiáng)劑、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的針尖…等﹐更重要的是它還可以用於製造奈米電子學(xué)元件和用來(lái)連接這些極微小電子元件的連線﹐這對(duì)
8、奈米電子學(xué)的發(fā)展和未來(lái)超大規(guī)模積體電路的製造有著非常重大的意義﹐因此碳奈米管被認(rèn)為是當(dāng)代材料科學(xué)的一項(xiàng)重大突破。屬於富勒(Fullerene)碳系的碳奈米管又稱巴基管(Bucky-tubes)
