纳米科技与纳米材料新进展

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,纳米科技与纳米材料新进展,1,中国著名科学家钱学森：纳米科技是,二十一世纪科技发展的重点，会是一,次技术革命，而且还会是“一次产业革,命”。,2,纳米粒子与纳米材料,纳米粒子：通常指粒径在,0.1nm100nm,之间的粒子。在电子显微镜观察到。,纳米技术：在纳米尺度内操纵原子、分子，对材料进行加工、组装制造出特定功能产品的技术。从下到上的加法方式。,纳米材料：利用纳米技术制备的纳米粒子和纳米相材料。居于产业价值链的最高端。,3,纳米科技简史,1959,年诺贝尔奖金获得者、著名物理学家,Feyman,：如果有一天能按人的意志安排一个个原子、分子，将会产生什么样的奇迹,。,60,年代：,1962,年,Kubo,发现了库博效应，,1963,年,Uyeda,制备并研究金属纳米粒子,70,年代：,1977,年,Daricsler,研究生物分子，在斯坦福大学成立了,NST,小组,4,80,年代：,1980,初，,Binning,和,Rohter,发明了,STM,，,1986,年获诺贝尔奖，后研究,AFM,，,1984,年,Grat,研究金属纳米块，,1987,年,Xiger,研究纳米陶瓷（,TiO2,），,1989,年斯坦福大学搬动了原子团写下英文校名,1990,年,7,月，在美国巴尔的摩召开第一届国际,NST,会议，标志纳米科学技术正式诞生,。,5,1991,年，,C,纳米管被发现，,1996,年该成果发明者获诺贝尔奖金。,1993,年，中国科学院操纵原子拼出“中国”两字，后也制造出,C,纳米管。,1997,年，美国用单电子移动单电子，将用于量子计算机。,6,1999,年，美国、巴西发明了称十亿分之一的“称”，后德国研制出称单个电子的“称”。,7,纳米学科群的形成,纳米物理学：开发物质潜在信息，研究纳米固体的重要物理问题。,纳米化学：组合的艺术。研究纳米结构与合成的科学。,纳米材料学：奇异性探索。研究纳米材料制备与性能。,8,纳米生物学：纳米机器人。研究纳米生物学原理、生命信息、机器人。,纳米电子学：控制单个电子。研究新一代电子器件原理、特性及工艺。,9,纳米粒子的结构与特性,结构：壳层结构；心部为结晶体；表面层很大，非晶，接近气态。,量子尺寸效应（库博效应）：电子能级由连续态分裂为分立能级。能级间距大时影响磁、光、电、热、超导特性等；波动性影响光催化等。,宏观量子隧道效应：磁化强度、磁通量由于微粒子而处于更低的能量,10,状态，影响磁性，确定存贮时间等。,表面效应（庄子效应）：表面原子多，表面积大。影响化学反应性、催化、吸附、熔点等。,体积效应：周期性边界破坏。影响光吸收、催化、磁、热、熔点等。,界面效应：纳米固体有巨大的界面。影响机械性能如韧性，烧结等。,11,化学反应性：反应性增强，燃烧反应加剧，,高阻燃效率，大的化学吸附。,催化性质：高催化活性，提高反应选,择性,光催化：催化效率高，促使多电子反,应活化，活化中心数目多。,12,纳米材料的应用,磁性材料：磁记录材料、永磁材料、磁流体。,高效催化剂：火箭燃料、有机合成、无机催化。,纳米传感器：温度、光、湿、化学成份。,机械工程：耐高温、高强度、高耐磨、高韧性。,13,纳米粒子的物理化学性质,光学性质：吸光能力强，窄的吸收，红外、紫外、微波。,热学性质：熔点下降，蒸气压上升，烧结温度下降，比热异常。,磁学性质：矫顽力上升，磁化率、超顺磁性。,电学性质：超导,Tc,下降，原子扩散率提高，电导下降，通道电阻效应。,14,冶金工业：粉末冶金、冷冻机等。,生物与医学：诊断、定向医疗、细胞,分离、控制生化反应。,光学材料：电子显微镜、核磁共振、太,阳能、吸波材料。,电子材料：高效电子元件、高密度信,息贮存,、,超导、压电、压阻,薄膜。,15,纳米粉体的制备方法,湿化学法：沉淀法、醇盐法、胶体法、水热法、还原法等。,气相法：喷雾法、惰气冷凝法、化学气相合成法、蒸发凝聚法等。,等离子体法：高压放电法、高温等离子体法等。,其它方法：高能机械球磨法、激光蒸发,/,凝聚法、气溶胶法等。,16,纳米薄膜的制备方法,气相沉积法：真空溅射法、等离子体辅助化学气相沉积法、有机金属气相沉积法等。,电化学沉积法：直流电镀、脉冲电镀、无极电镀、共沉积等。,其它方法：低能团簇束沉积法、,Sol-gel,法、喷雾热分解法等。,17,纳米相材料的制备法,加压成型法：热等静压法、烧结法、热压法等。,复相材料制备法：热裂解法。,其它方法：非晶晶化法、深度塑性变形法等。,18,纳米材料产业化思考,纳米材料的基础研究和实验室研究并不等于产业化。,纳米材料的产业化要全方位配合，联合攻关（科学发现、小试、中试、工程放大、应用研究、市场开拓、工业化生产）。,纳米材料产业化存在的主要问题：科技转化接口不畅，科研投入严重不足，科学道德约束乏力。,19,纳米科技的发展趋势,纳米科技向基础理论研究和应用基础研究加强力度，为产业化革命奠定坚实基础。,纳米技术向产品精细化、微型化的方向发展，和其它技术相互促进。,纳米材料向应用开发研究和产品工业化的方向迈进。,20,结束语,中国纳米项目首席专家张立德：纳米材料的应用与开发，提供了一个千载难逢的大好时机，机不可失，时不再来。我们必须抓住这次机遇。,21,