纳米技术与应用98395PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,纳米技术与应用,化学化工学院,化学工程与环境工程系,应用化学专业,.3.4,第1页,多伦多大学,化学工程与应用化学系,第2页,内容提要,纳米技术介绍,纳米技术在世界各国,纳米,技术与经济,纳米技术与当代中国,本研究小组工作与展望,第3页,1.1 空间尺度划分,宇观(,Cosmoscopic),遥观(,Remote sensoscopic),宏观(,Macroscopic),显微观(,Optico-microscopic),介观(,Mesoscopic),或纳米观(,Nanoscopic): 1100nm,第4页,1.2 空间尺度划分,微观(,Microscopic),皮米观(,Picosopic),飞米观(,Fentoscopic),亚飞米观(,Subfentoscopic),第5页,1.3 纳米？,1,纳米,(,nm):,1毫米(,mm),百万分之一,头发直径,第6页,1.4,纳米技术,在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理技术被称为纳米技术,第7页,1.5 纳米材料,纳米材料,: 在纳米量级(,1100,nm),内调控物质结构制成含有特异性能新材料,四大特点,:,尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子百分比大,四大效应,:,小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应,纳米材料特征,取决于,制备方法,第8页,1.6 深入认识纳米,蛋白质、,DNA,、,RNA,、,病毒，都在,1100,nm,范围,光合作用在,“,纳米车间”,进行,细胞中一些结构单元都是执行某种功效“纳米机械”，细胞象一个“纳米工厂”,莲花荷叶出污泥而不染:“荷叶效应”,纳米结构是生命现象中基本东西,第9页,1.7 媒体中纳米怪象,纳米冰箱,纳米洗衣机,第10页,1.8 纳米技术前景展望,钱学森(1991)：“我认为，纳米左右和纳米以下结构是下一阶段科技发展重点，会是一次技术革命，从而将在21世纪又是一次产业革命。”,纳米技术将改变生产方式，造成生活方式变革，,率领我们进入崭新二十一世纪。,第11页,2.1 国外纳米技术进展,1990,年，,IBM,企业用原子排出,“,IBM”,1991,年，,NEC,试验室观察到碳纳米管,合成了其它纳米管材料,第12页,2.1 国外纳米技术进展,实心纳米棒、纳米线、量子线,第13页,2.1 国外纳米技术进展,朗讯企业和牛津大学: 纳米镊子,碳纳米管,“,秤,”,，称量一个病毒重量,称量单个原子重量,“,纳米秤”,第14页,2.1 国外纳米技术进展,DNA,开关,第15页,2.2 纳米技术在美国,年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会,能源部8项优先研究中，6项相关纳米材料,本世纪前几个关键领域之一,制订了“国家纳米技术倡议”(NNI):,纳米材料,纳米电子学、光电子学和磁学,纳米医学和生物学,第16页,2.2 纳米技术在美国,军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料,美国总统布什.12.3日签署了二十一世纪纳米技术研究开发法案，同意联邦政府在从财政年度开始4年中共投入约37亿美元，用于促进纳米技术研究开发,第17页,2.3 纳米技术在日本,1962年, 久保(,Kubo):,久保理论,国会: 二十一世纪前立国之本,著名大企业: 纳米实用化技术计划,三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线,自洁净玻璃、光催化净化水或空气,第18页,2.4 纳米技术在其它国家,韩国,：全国纳米技术研究院、纳米显示技术,印度,：像抓软件产业那样抓纳米科技,德国,：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全方面带动纳米技术在各个领域发展,法国,：国家纳米科技中心、纳米产业基金,世界,都在迎接纳米时代到来,第19页,2.5 纳米技术在中国,1993,年，,中科院,操纵原子写字,第20页,2.5 中国纳米技术进展,中科院物理所,制备出大面积碳纳米管阵列;合成了当初最长纤维级碳纳米管,中国科技大学,:氮化镓粉体,清华大学,:氮化镓纳米棒,中国科技大学,:从四氯化碳制备出金刚石纳米粉，被誉为“稻草变黄金”,第21页,2.5 中国纳米技术应用,中科院化冶所,“七五攻关”: 纳米碳化硅,“八五863”: 纳米阻燃剂,中科院化学所,纳米领带,超双疏性界面材料,防水、防油、防污、防褪色,纳米聚丙烯管材,高强度、抑菌功效,第22页,2.5 纳米技术应用,全国范围,三百多,家纳米企业,以“纳米”注册企业近百家,数十条纳米材料生产线,资金约百亿元,第23页,3.1 纳米技术与经济,材料人类文明四大技术支柱之一,材料是人类物质文明基础,材料支撑着其它新技术前进,纳米材料是纳米技术基础,纳米材料,是材料家族中主要新组员,第24页,3.2 纳米技术与经济,科学,发觉新材料、提出新方法,知识创新,将“钱”转化为“知识”,技术,工业化制备纳米材料,清洁生产工艺,商品化技术,将“知识”转化为“钱”,第25页,3.3,纳米材料制备综述,对纳米材料要求,尺寸可控(小于 100,nm),成份可控,形貌可控,晶型可控,表面物理和化学特征可控,(表面改性和表面包覆),第26页,3.4 纳米材料制备综述,化学法,物理法,第27页,3.4.1 化学方法制备,纳米材料,气相法,气溶胶法,激光法,等离子法,裂解法,氧化法,水解法,燃烧法,第28页,3.4.1 化学方法制备,纳米材料,液相法,化学沉淀法(均匀沉淀法, 共沉淀法),水解法(醇盐,卤化物),溶胶,-,凝胶法,水热法,第29页,3.4.2 物理方法制备,纳米材料,气相法,惰性气体冷凝法,固相法,高能球磨法,搅拌磨法,震动磨法,第30页,3.5 某纳米颗粒制备,第31页,3.6 纳米粉体表面改性,纳米材料实用化关键,表面物理控制,化学特征控制,粉体涣散、不团聚,表面改性和表面包覆,化学法为主,第32页,3.6.1 表面包覆,第33页,3.6.2 表面改性,第34页,3.6.3 表面改性,第35页,4,纳米科技与当代中国,近代中国机遇与挑战,二百年回顾,蒸汽机技术、电气化技术、微电子技术高潮都错过,IT,产业、网络通讯与西方差距不大,纳米技术使大家都面临着重新变革，相当于5千米赛跑，都才跑出500米，我们落后得不是很多，有还不落后,第36页,4.1,纳米,技术,对竞争力提升,能源领域,石油、煤等不可再生资源,环境保护领域,处理水污染问题,处理空气污染问题,微电子,纳米电子器件、纳米线、,纳米传感器,信息领域,光纤、发光器件,第37页,4.2,纳米,技术,对竞争力提升,功效性涂料,、薄膜,防静电涂料,特殊视觉涂料,紫外线吸收涂层,耐磨,、防腐、耐高温、耐冲刷涂层,机械,纳米结构单元和纳米机械,结构陶瓷,增强、增韧、助烧结,第38页,4.3,纳米,技术,对竞争力提升,化学化工,催化剂,、助,催化剂,、阻燃,剂,镍催化氧化丙醛，当镍粒径在,5,nm,以下，反应选择性发生急剧改变，生成酒精转化率快速增大,塑料和橡胶,制品成型剂,、,补强剂,、抗老化,剂,OA,领域,复印机和激光打印机墨粉,喷墨打印机墨水,、高级,墨水,第39页,4.4,纳米,技术,对竞争力提升,纳米药品,磁性纳米粒子药品,卫生保健品,防晒霜,纺织品,反射红外线型化纤,杀菌灭菌除臭型化纤,第40页,4.5,提升,国防科技,纳米探测系统,纳米材料提升武器打击,纳米材料提升防护能力,纳米机械系统制造小型机器人,雷达隐身技术,美国:“超黑粉”,对雷达波吸收率达,99,法国:,Co-Ni,纳米颗粒包覆绝缘层,第41页,5.1 本研究小组工作,研究方向,化学化工中与纳米相关课题,研究目标,创新：论文发表,应用：经济效益,研究伎俩,试验研究,计算机模拟仿真,第42页,5.2,纳米材料,纳米材料合成,纳米白碳黑、纳米钛白、纳米锌白,耐磨有机玻璃,应用,处理工业中问题,创造社会效益,第43页,