納米材料與納米科技概述

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1、認識客觀世界的幾個層次；納米技術的定義、研究特點及基本特征；納米科技的分類；納米研究的主要手段；納米科技的基礎；納米材料的主要應用領域；納米材料的分類上節(jié)重點納米是一種長度單位，是十億分之一(10-9)米。什么是納米(nanometer)？1納米=10個氫原子依次排列起來的長度=一根頭發(fā)絲直徑的八萬分之一客觀世界的劃分：宏觀：人眼可分辨的最小物體以上微觀：分子原子尺度以下介觀：介于宏觀與微觀之間的中間領域納米技術開辟了人類認識世界的新層次，使人們改造自然的能力直接延伸到分子、原子水平，標志著人類的科學技術

2、水平進入了一個新時代，即納米科技時代。納米技術的定義及其特征納米技術：在納米量級范圍內(nèi)（0.1-100nm）對分子、原子進行操縱和加工的技術，是用單個原子、分子制造物質(zhì)的技術，是研究一小堆原子(團簇)甚至于單個原子或分子的一門學科；是以納米科學為基礎，制造新材料、新器件、研究新工藝的方法和手段。特征：1.至少必須有一維具有0.1~100納米的尺度；2.設計過程必須體現(xiàn)微觀操縱的能力；3.組合起來可形成更大的結(jié)構(gòu)并且具有優(yōu)異的電氣、化學、機械等性質(zhì)。納米電子學、納米物理學、納米化學納米生物學、納米機械學、納

3、米表征學納米科技的分類：納米研究的主要手段：掃描隧道顯微鏡（STM）原子力顯微鏡(AFM)納米科技的基礎：納米材料什么是納米材料？至少有一個維度的尺寸小于100nm，或由小于100nm的基本單元組成的材料稱為納米材料。由于納米材料在磁、光、電、敏感等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料所不具有的特征，因而在磁性材料、電子材料、光學材料和陶瓷增韌等領域有著極為廣闊的應用前景，納米材料和納米技術正受到世界各國的普遍關注。按化學組成及其特性分：納米金屬納米陶瓷納米高分子納米復合材料納米材料的分類按材料物性分：納米半導體納米磁性材

4、料納米光學材料納米超導材料納米熱電材料等按應用分：納米電子材料納米光電子材料納米生物醫(yī)用材料納米敏感材料納米儲能材料等納米材料的分類(按維數(shù)分）：零維結(jié)構(gòu)材料（OD)納米顆粒、原子團簇等；一維結(jié)構(gòu)材料（1D)納米絲、納米棒、納米管等；二維結(jié)構(gòu)材料（2D)超薄膜、多層膜、超晶格等；三維結(jié)構(gòu)材料（3D)納米塊體材料。納米材料的巨大魅力：通過改變納米材料基本結(jié)構(gòu)單元的大小，控制納米材料內(nèi)部和表面的化學性質(zhì)以及納米結(jié)構(gòu)單元的組合，就能設計材料的特性和功能。人類研究和發(fā)展納米科技的最終目標，是要按照人類自己的意志操

5、縱單個原子，組裝成具有特定功能的成品，從而改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活。----《走進納米世界》1.2納米技術對社會進步的影響關鍵詞：操縱，原子科學家的評價：美國科學家尼爾.萊恩：“納米技術是最有可能在未來取得突破的科學和工程領域。這項技術并不只是向小型化邁進了一步，而是邁入了一個嶄新的微觀世界，在這個世界中物質(zhì)的運動受量子原理的主宰”。關鍵詞：量子原理人類社會的發(fā)展進步將與納米材料與技術的發(fā)展密切相關：經(jīng)濟發(fā)展的基礎；國防實力的保證；高新技術的依托?！?jīng)濟發(fā)展的基礎納米科技的興起孕育了一個新的經(jīng)濟—納米經(jīng)濟。

6、經(jīng)濟世界領域?qū)⒊霈F(xiàn)的一大批新型工業(yè)：智能操作工業(yè)、生物工業(yè)、隱形工業(yè)、綠色環(huán)保工業(yè)、太空工業(yè)等，納米技術對各類工業(yè)技術都有滲透，成為全球經(jīng)濟的增長點。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應用將為調(diào)整國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設計新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量，并提供新的機遇。對世界工業(yè)經(jīng)濟的主要影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整：精加工、高附加值、高科技的納米材料和納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)品比例和產(chǎn)值明顯增大。生產(chǎn)格局發(fā)生變化：生產(chǎn)納米材料的企業(yè)開始成為國家經(jīng)濟體系中的重要部分。原材料和能耗轉(zhuǎn)變：原料低成本、高質(zhì)量、多功能；能耗降低。投

7、資重點轉(zhuǎn)移：投資結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)產(chǎn)品重點傾斜，環(huán)保、改造的投資增大。高附加值產(chǎn)品大量出現(xiàn)：推動產(chǎn)品革新，使市場形成良性循環(huán)。以汽車工業(yè)為例----汽車工業(yè)發(fā)展提出的新要求：環(huán)境凈化。安全預測防護。創(chuàng)造舒適的乘坐空間。提供必要而確切的信息。徹底改變汽車工業(yè)的納米技術----活性樹脂---用自行修復材料制造的汽車表面散布納米量級物質(zhì)的超強鋼板用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化納米技術與汽車催化裝置汽車納米/微米涂料輪胎材料的分子構(gòu)造控制---高剎車性能和低燃耗性能汽車車架的制造工藝流程納米技術在汽車催化裝置中大有用武之地

8、催化裝置的構(gòu)成及各部位的尺寸催化裝置的主體：直徑為數(shù)納米的貴金屬粒子鉑（Pt）、銠（Rh）、鈀（Pd）等，由于單純貴金屬粒子性質(zhì)不穩(wěn)定，必須將其固定在比表面積較大的載體助催化粒子上。助催化粒子的作用：儲藏和釋放氧元素。如數(shù)十納米CeO2-Zr02固溶體。左圖：汽車催化裝置里的納米世界如何將貴金屬粒子保持在納米水平是維持其對有害氣體高凈化率的關鍵。右圖：催化膜層中貴金屬粒子的電子顯微照片在催化條件下，當氧元素不足（還原環(huán)境）時，