纳米材料基础与应用(全套588页课件课件).pptx

纳米材料基础

纳米科技及纳米材料绪论

There’splentyofroomatthebottom

o在1959年12月召开的美国物理学会

年会上，著名物理学家、诺贝尔物

理学奖得主理查德·费曼教授做了一

个著名的演讲——“底部还有很大的

空间（There’splentyofroomatthe

bottom）”，首次提出可以在分子

与原子的尺度上加工与制造产品，

甚至能够按照人们的意愿逐个地排

列原子与分子。费曼在演讲中首次

阐述了自下而上（bottom-up）制备

材料的思想，即通过操纵原子、分

子来构筑材料，这是人类关于纳米

科技最早的梦想。

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There’splentyofroomatthebottom

o经典片段：

o——Whycannotwewritetheentire24volumesof

theEncyclopediaBritannicaontheheadofapin?

o——Whatwouldhappenifwecouldarrangethe

atomsonebyonethewaywewantthem?

o——Theprinciplesofphysics,asfarasIcansee,

donotspeakagainstthepossibilityofmaneuvering

thingsatombyatom.

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1.1纳米科技兴起

o1.1.1纳米科技的提出

o纳米（nanometer，nm）：计量长度的单位；nano是希腊语中

“侏儒”的意思，在计量中表示10-9，纳米即10-9m。

o纳秒（nanosecond）=10-9秒

o我国过去一般用毫微米来表示10-9m，反映了其长度单位的本质

特征，即千分之一微米（意译），但现在普遍采用的是更加简

洁的纳米（音译），在我国台湾则被译为奈米。

o随着纳米科技的研究日益广泛，现在英文文献中常常直接用

nano来表示纳米。

o1nm大约是2～3个金属原子，或10个氢原子排列在一起的“宽

度”。一般病毒的直径约60～250nm，红血球的直径约6,000～

8,000nm，头发丝的直径则约为30,000~50,000nm。

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Smallisdifferent

o纳米金属的电阻随尺寸的下降而增大，电阻温度系数下降甚至变

成负值；

o本是绝缘体的氧化物达到纳米尺度时，电阻反而下降；

o10～25nm的铁磁金属微粒矫顽力比相同的宏观材料大1000倍，而

当颗粒尺寸小于l0nm时矫顽力变为零，表现为超顺磁性；

o纳米氧化物和氮化物在低频下，介电常数增大几倍，甚至增大一

个数量级，表现为极大的增强效应；

o纳米氧化物材料对红外、微波有良好的吸收特性；

o硅的尺寸达到纳米级(6nm)时，在靠近可见光范围内，就有较强的

光致发光现象；多孔硅发光；

o在纳米氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆中观察到常规材料根本

看不到的发光现象。

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