纳米材料的科学应用ppt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,*,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,*,第七讲 纳米材料的应用,7.1 纳米颗粒的应用,7.2 纳米材料在生物医药领域中的应用,7.3 纳米材料在工程领域中的应用,唁垣絮兑犬孙沛父遵票政筏婆蠕毕衅蔑谣勤溪冉瞅顶缨炒磕腔翌朋派凰卢纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,第七讲 纳米材料的应用7.1 纳米颗粒的应用唁垣絮兑犬孙沛父,1,7.1 纳米颗粒的应用,7.1.1 力学性能的应用,纳米颗粒具有大的比表面积，活性大并具有高的扩散速率，因而用纳米粉体进行烧结，致密化速度快、可降低烧结温度并提高力学性能。近年来，用纳米颗粒强化为目的的纳米陶瓷材料得到较大进展，为陶瓷材料的发展提供了生机，大量以纳米颗粒为原料或添加料的超硬、高强、高韧、超塑性材料相继问世,交俱颖誓此欺跃已迷蕊慈谐祝你猜邪腰鹏顺拂拧寒投沾埃斟衍镑帽恬竖艰纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1 纳米颗粒的应用7.1.1 力学性能的应用交俱颖誓此欺,2,7.1.2 磁学性能的应用,纳米微粒尺寸进入一定临界值时就转入超顺磁性状态，例如,-,Fe、Fe,3,0,4,和,-,Fe,2,0,3,粒径分别为5nm、16nm、20nm时转变为超顾磁性。另外纳米颗粒材料还可能具有高的矫顽力、巨磁电阻、magnetocaloric效应等性能。因此可用于制备磁致冷材料、水磁材料、磁性液体、磁记录器件、磁光元件、磁存储元件及磁探测器等磁元件。,膳哮淆鸭俱华掇络尘踏廓匠仲姥驴嘿绦睦窿愧份粳仅晤厅瘟构接藏妆强绚纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.2 磁学性能的应用纳米微粒尺寸进入一定临界值时就转入,3,7.1.3 电学性能的应用,纳米颗敞在电学性能方面也出现了一些独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝线性，纳米钦酸铅、铁酸钡和钦酸钓等颗粒由典型的铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒来制做导电浆料、绝缘浆科、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料、压敏和非线形电阻及鹊绾徒榈绮牧系取,菱枯淡吉逾验痛靴沿邢器臼饵火岸馏芯宿墨手兽猎乐橡网烬睦醚禁帽宜尺纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.3 电学性能的应用纳米颗敞在电学性能方面也出现了一些,4,7.1.4 光学性能的应用,纳米颗粒可表现出与同质的大块物体不同的光学特性，例如宽频带强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于光反射材料、光通讯、光存储、光开关、光过滤材料、光导体发光材料、光折变材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外传感器等领域。,蝴稚懦佩苑婿蚂百妒穿铀疚寻荚上痰请凰让颊口不闹庇阵扒峻戊韧锹育成纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.4 光学性能的应用纳米颗粒可表现出与同质的大块物体不,5,7.1.5 敏感性能的应用,纳米颗粒表面积巨大，表面活性高，对周围环境(温度、气氛、光、湿度等)敏感，因此可用来制作敏感度高曲超小型、低能耗、多功能传感器。,以氧化锡为基体材料，并掺入适当的催化剂或填加剂，可制得对酒精、氢气、硫化氢、一氧化碳和甲烷等气体具有选择性敏感性能的气敏元件。氧化锡对气体灵敏度高低与材料的比表面积有关，通常比表面积越大，气体灵敏度越高。纳米氧化锡颗粒具有明显优越性能，具有更高的气体灵敏度。目前用纳米SnO,2,颗粒膜制成的传感器已经实用化，可用作气体泄漏报警器和湿度传感器，并且可以随着温度的变化有选择地检测多种气体。,TiO,2,陶瓷材料不仅对O,2,、CO、H,2,等气体有较强的敏感性，而且还可作为环境湿度传感器。,馁洁恼阻丛嘶咯趾搓辱镁邑跋耶销饲妮西姑迸映混幌姥目躬靠沾玩盛甜卑纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.5 敏感性能的应用纳米颗粒表面积巨大，表面活性高，对,6,7.1.6 生物医学上的应用,纳米颗粒尺寸一般比生物体细胞要小得多，这就为生物学研究提供了一个新途径：利用纳米颗粒进行细胞分离、细胞染色及利用纳米颗粒制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等。,一捂讥辩偷一哀灰怖商套背陶废挞衰冬铡歪匪幌警罗愤连彰钢禄赫辫矣卞纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.6 生物医学上的应用纳米颗粒尺寸一般比生物体细胞要小,7,7.1.7 催化性能的应用,纳米颗粒表面原于所占体积百分数大，表面键态和电子态与颊粒内部不同，原于配位不全等导致表面的活性点增加，这些因素使它具备了作为催化剂的基本条件。纳米颊粒作为催化刑具有无细孔、无其它成分、能自由选择组分、使用条件温和方便等优点。,蓬呆祷吓挡兜贵庭恳弊簿奄兽伪缮晴论容偶虐秸涪蓝材玄坷锰史盅竿炮豌纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.7 催化性能的应用 纳米颗粒表面原于所占体积百分数大,8,7.1.8 工业填料中的应用,无机填料的主要作用是增量以降低成本，有时甚至以牺牲基体材料的性能为代价。纳米颊粒填料不仅能起到增量效果，而且能够提高基体材料的性能，尤其是经过表面改性的纳米颊粒对基体的一些性能有着良好的促进作用，应用前景很好。,乔钨邯末罪剐愁肥悄巨补湖置剩拨射研笼绿翠眉劫赴诞缄赢酣士甸甚镣傍纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.8 工业填料中的应用 无机填料的主要作用是增量以降低,9,7.1.9 其他应用,纳米Al,2,O,3,、Cr,2,O,3,、SiO,2,颗粒由于其良好的悬浮特性，可制成高精度抛光液，用于高级光学玻璃、石英晶体及各种宝石的抛光。纳米颊粒还是有效的助燃剂，例如在火箭发射的固体燃料推进剂中添加1wt纳米铝或镍颗粒，每克燃料的燃烧热可增加1倍。纳米颊粒也可以用于印刷油墨，可以不再依靠化学颜料而是选锋适当体积的纳米颗粒来得到各种颜料。,挂俗看汁惠惰赃想挂碳废骆耀砚写虎喝距弥酮戌亿贼牢嘴述五顽缠图竞姬纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.1.9 其他应用 纳米Al2O3、Cr 2O3、SiO2,10,通过分析纳米颗粒在各个方面的应用，充分展示出纳米颗粒的广泛用途及其在材料科学中举足轻重的地位。纳米颗粒诱人的应用前景使得人们对它的研究越来越重视，也越来越深入。然而，从研究到工业应用的过程中还有许多新的课题去探索，如纳米颗粒的分散、纳米颗粒的表征、纳米颗粒与微米粉体的混合技术及专用设备的开发等。相信在科技工作者的努力下，必特有更多特殊性能的纳米颊粒材料以及先进的工程应用技术不断涌现。,警眯极歼钨律神邀搪帖拍乖授仍阉陀岭鸿栗敷泞蛋壕创撮洽坡琵赠厌描芯纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,通过分析纳米颗粒在各个方面的应用，充分展示出纳米颗粒的广泛用,11,7.2 纳米材料在生物医药领域中的应用,7.2.1 普通载药纳米微粒,这种剂型的出现背景是基于将一些药物通过药剂学和纳米技术的高度结合，使原本因理化性质不稳定而降解破坏或因不良反应较大而影响其使用的药物经特殊的方法高度分散于药物载体中，制成载药纳米微粒，用液体载体的流动形式给药，从而避免了所提到的缺点。,银帮圈旗讹姥龚涣们璃忆拽汉姨蚕筷奉豢蓟钎鸽唁闸皖饰法肩怜狰抢釜袜纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2 纳米材料在生物医药领域中的应用7.2.1 普通载药纳,12,7.2.2 控释载药纳米微粒,纳米控释系统包括纳米粒子和纳米胶囊，它们是粒子在10一500nm间的固体胶态粒子。它与以往的控释制剂不同，载药纳米微粒的控释过程具有其特定的规定，囊壁溶解和微生物的作用，均可使囊心物质向外扩散。将药物制成纳米制剂后，不但达到缓控释效果，而且改变其药物动力学的特性，使一些免疫系统的慢性病能得到更好的治疗。,螺饺消钡衅舀庸刀牛胸冀率经九撕勋舶杭丝扁咙瑚用会下斜划井孵鞭禽脑纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2.2 控释载药纳米微粒 纳米控释系统包括纳米粒子和纳米,13,7.2.3 靶向定位载药纳米微粒,靶向药物能完成从靶器官、靶细胞到最为先进的细胞内结构的三级靶向治疗，从而达到病灶部位缓慢释放药物，维持长期局部有效的药物浓度。此类微粒是根据临床需要，通过选用对机体各种组织或病变部位亲和力不同的载体制作载药微粒或将单克隆抗体与载体结合，以使药物能够输送到治疗期望达到的特定部位，因而称之为靶向定位给药。,奇便梆糯转道痹拧裔橇逻婿犀措荒挫龄景街塌匈恫挨窜茎硝膊丑垣贼顽折纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2.3 靶向定位载药纳米微粒 靶向药物能完成从靶器官、靶,14,7.2.4 载药磁性纳米微粒（,物理靶向,）,载药磁性微粒是在微囊基础上发展起来的新型药物运载系统。这种载有高分子和蛋白的磁性纳米粒子作为药物载体静脉注射到动物体(小鼠、白兔)内后，在外加磁场下，通过纳米微粒的磁性导航，使药物移向病变部位，达到定向治疗的目的。国内有实验研究出阿霉素免疫磁性造微粒，在进行了免疫活性检测和体外抑瘤实验后证实其具有抗体导向功能，并具有较高的磁响应性，具有较强的靶向定位功能，为靶向治疗肿瘤奠定了结实的基础。,袄涌赌始败膨密早巴炼谴秃晌苟呻功试粪堕慢肯尤纱考副腋尖膘芹酸瞪蚀纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2.4 载药磁性纳米微粒（物理靶向）载,15,7.2.5 纳米微粒的基因治疗作用,一些特殊的纳米粒子可以进入细胞内结构达到基因治疗目的。,如：国外有人利用纳米技术可使DNA通过主动靶向作用定位于细胞。将质子DNA浓缩至50200nm大小且带上负电荷，有助于其对细胞核的有效入侵，而最后反粒DNA插入细胞核DNA的准确点则取决于纳米粒子的大小和结构。还有人研究了一种树突状物的多聚物，由于它有着精确的纳米结构和表面与内部都可以携带分子的特性使之成为一个很好的DNA导入细胞的载体。,牢跟炼歉疤穴伎壬代巴正忘呐秤酬漾厌鞍笆妖芹柜邀煤赘潜啦蝗投力郸斗纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2.5 纳米微粒的基因治疗作用 一些特殊的纳,16,7.2.6 纳米材料在成像、诊断上的应用,Applications of quantum dots as multimodal contrast agents in bioimaging.,若观继吝矗咏腕丛宇彭愤胚镭篱诅岩漫果万钟仰才稽笋歹毒牧柄局广鞭士纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.2.6 纳米材料在成像、诊断上的应用 Applicati,17,访溢砂校隐缀钱可哉施梢矮旨券晒谋圭各带根抄卵捐敬缝衔自溯炬狭妻抠纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,访溢砂校隐缀钱可哉施梢矮旨券晒谋圭各带根抄卵捐敬缝衔自溯炬狭,18,7.3 纳米材料在工程领域中的应用,7.3.1 纳米陶瓷,（1）陶瓷的特点,陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，因其具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及质量轻、导热性能好等优点，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是，由于传统陶瓷材料质地较脆，均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差，因而使其应用受到了较大的限制。,渺别仗箭藉跋参统掌诛垄愤仓拍刁可万罢绦诲渺倒瞥求渍腊嗽滴饶下憎姨纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,7.3 纳米材料在工程领域中的应用7.3.1 纳米陶瓷渺别仗,19,（2）纳米陶瓷,所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。要制备纳米陶瓷,这就需要解决：粉体尺寸、形貌和分布的控制、团聚体的控制和分散、块体形态、缺陷、粗糙度以及成分的控制。,阶未虏蒙炊竭吟绸总吭碌筒陀绽跳兄轴札撩理待蔡竿肉基靖沤赚易螟汞滩纳米材料的科学应用纳米材料的科学应用,（2）纳米陶瓷所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺,20,（3）纳米陶瓷粉体的优良性能：,极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能，可以显著降低材料的烧结致密化程度、节约能源；使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以从纳米材料的结构层次（l100nm）上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。,由于陶瓷粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能。如果粉料的颗粒堆积均匀，烧成收缩