多孔纳米材料综述.ppt

纳米科技米科技1 1.Outline1.纳米材料的概念及特点米材料的概念及特点2.对纳米材料的要求米材料的要求3.纳米米结构构单元元4.纳米晶界米晶界结构理构理论5.纳米材料的制米材料的制备方法方法6.纳米材料的分米材料的分类7.纳米材料的米材料的应用用8.纳米材料的另一面米材料的另一面9.结束束语2 2.1.纳米材料的概念及特点米材料的概念及特点纳纳米材料米材料:在在纳纳米量米量级级(1100nm)内内调调控物控物质质结结构制成的具有特异性能的新材料构制成的具有特异性能的新材料四大特点四大特点:尺寸小、比表面尺寸小、比表面积积大、表面能高、大、表面能高、表面原子比例大表面原子比例大四大效四大效应应:小尺寸效小尺寸效应应、量子尺寸效、量子尺寸效应应、宏、宏观观量子隧道效量子隧道效应应、表面效、表面效应应3 3.尺寸可控尺寸可控(小于小于100nm)成分可控成分可控形貌可控形貌可控晶型可控晶型可控表面物理和化学特性可控表面物理和化学特性可控(表面改性和表面包覆表面改性和表面包覆)2.对纳米材料的要求米材料的要求4 4.3.纳米米结构构单元元团簇簇(cluster)：几个乃至上千个原子、分子或：几个乃至上千个原子、分子或离子通离子通过物理和化学物理和化学结合力合力组成相成相对稳定的聚定的聚集体（粒径小于或等于集体（粒径小于或等于1nm）eg:C60buckyball,Fen,CnHm纳米微粒：米微粒：颗粒尺寸粒尺寸为纳米量米量级的超的超细颗粒，粒，尺度介于尺度介于团簇和微粉簇和微粉间eg:colloid（胶体）（胶体）用透射用透射电子子显微微镜能看到能看到的的颗粒粒人造原子：人造原子：artificialatomsorquantumdot纳米管、棒、米管、棒、丝等等5 5.4.纳米晶界米晶界结构理构理论Gleiter的完全无序的完全无序说。这种假种假说认为纳米晶粒米晶粒间界具有界具有较为开放的开放的结构，原子排列具有随机性，构，原子排列具有随机性，原子原子间距距较大，原子密度低，既无大，原子密度低，既无长程有序，又程有序，又无短程有序。无短程有序。Seagel 2 的有序的有序说。有序。有序说认为晶粒晶粒间界界处含有含有短程有序的短程有序的结构构单元，晶粒元，晶粒间界界处原子保持一定原子保持一定的有序度，通的有序度，通过阶梯式移梯式移动实现局部能量的最低局部能量的最低状状态.叶恒叶恒强、吴希俊、吴希俊3的有序无序的有序无序说。该理理论认为纳米材料晶界米材料晶界结构受晶粒取向和外构受晶粒取向和外场作用等一些因作用等一些因素的限制素的限制,在有序和无序之在有序和无序之间变化化6 6.5.物理方法制物理方法制备纳米材料米材料气相法气相法真空冷凝法真空冷凝法惰性气体凝聚法惰性气体凝聚法固相法高能球磨法高能球磨法搅拌磨法拌磨法震震动磨法磨法强变形法形法 (severe plastic deformation)(severe plastic deformation)7 7.-气相法气相法-激光法激光法-等离子法等离子法-裂解法裂解法-氧化法氧化法-水解法水解法-燃燃烧烧法法化学方法制化学方法制备纳备纳米材料米材料8 8.液相法液相法 -化学沉淀法化学沉淀法(均匀沉淀法均匀沉淀法,共沉淀法共沉淀法)-水解法水解法(醇醇盐盐,卤卤化物化物)-溶胶溶胶-凝胶法凝胶法-水水热热合成法合成法-气溶胶法气溶胶法-微乳液法微乳液法9 9.6.纳米材料的分米材料的分类 纳米材料是米材料是纳米科技研究的重点，主要包括：米科技研究的重点，主要包括：纳米材料物理、米材料物理、纳米材料制米材料制备技技术（纳米粉体、米粉体、纳米薄膜、米薄膜、纳米非晶晶化材料）、米非晶晶化材料）、纳米材料的米材料的测试与与纳米新材料研制及其米新材料研制及其应用。根据各种形式分用。根据各种形式分类：1从材料的从材料的结构分：构分：纳米超微粉末、米超微粉末、纳米多米多层薄膜、薄膜、纳米米结构构2从材料的性从材料的性质分：分：纳米金属材料、米金属材料、纳米陶瓷米陶瓷材料、材料、纳米复合高分子材料（米复合高分子材料（纳米塑料、米塑料、纳米橡米橡胶、胶、纳米胶粘米胶粘剂、纳米涂料、米涂料、纳米米纤维）1010.3从力学性能来分：从力学性能来分：纳纳米增米增强强陶瓷材料、陶瓷材料、纳纳米改米改性高分子材料、性高分子材料、纳纳米耐磨及米耐磨及润润滑材料、超精滑材料、超精细细研磨研磨材料等材料等4从表面活性来分：从表面活性来分：纳纳米催化材料、吸附材料、米催化材料、吸附材料、防防污环污环境材料境材料5以光学性能来分：以光学性能来分：纳纳米吸波（米吸波（隐隐身）材料、光身）材料、光过滤过滤材料、光材料、光导电导电材料、感光或材料、感光或发发光材料、光材料、纳纳米改米改性性颜颜料、抗紫外料、抗紫外线线材料等。材料等。1111.6以以电电子性能来分：子性能来分：纳纳米半米半导导体体传传感器材料、感器材料、纳纳米超米超纯电纯电子子浆浆料料7以性能来分：高密度磁以性能来分：高密度磁记录记录介介质质材料、磁流体、材料、磁流体、纳纳米磁性吸波材料、米磁性吸波材料、纳纳米磁性米磁性药药物、物、纳纳米微晶永磁米微晶永磁或或软软磁材料、室温磁制冷材料等。磁材料、室温磁制冷材料等。8以以热热学性能来分：学性能来分：纳纳米米热热交交换换材料、低温材料、低温烧结烧结材料、低温材料、低温焊焊料、特种非平衡合金等料、特种非平衡合金等9以生物和医用性能来分：以生物和医用性能来分：纳纳米米药药物、物、纳纳米骨和米骨和齿齿修复材料、修复材料、纳纳米抗菌材料米抗菌材料1212.7.纳米材料的米材料的应用用1.在陶瓷在陶瓷领域的域的应用用2.在微在微电子学上的子学上的应用用3.在生物工程上的在生物工程上的应用用4.在光在光电领域的域的应用用5.在化工在化工领域的域的应用用6.在医学上的在医学上的应用用7.在分子在分子组装方面的装方面的应用用1313.碳碳纳米管的分米管的分类1414.纳米米电子机械子机械1515.生物分子生物分子发动机机1616.用于光学用于光学纤维的的纳米管米管1717.纳米米结构的聚合物构的聚合物1818.分子分子电路自路自组装装1919.8.纳米材料的另一面米材料的另一面2020.纳纳米材料很小，可以几乎不受阻碍地米材料很小，可以几乎不受阻碍地进进入入细细胞，从胞，从而有可能而有可能进进入人的神入人的神经经系系统统，影响人的大，影响人的大脑脑，导导致致一些更一些更严严重的疾病和后果。重的疾病和后果。目前，研究人目前，研究人员还员还不知道如何将不知道如何将纳纳米材料从人体中米材料从人体中清除，也不知道它清除，也不知道它们们会不会在人体中降解会不会在人体中降解纳纳米材料米材料还还有一个潜在的危有一个潜在的危险险易爆炸。易爆炸。纳纳米材米材料具有反常特性，原本物料具有反常特性，原本物质质不具有的性能，小不具有的性能，小颗颗粒粒会具有。原本不会具有。原本不导电导电的物的物质质，在，在颗颗粒粒变变小后有可能小后有可能导电导电，有些原来不易燃的物，有些原来不易燃的物质质在在纳纳米尺度下也可能米尺度下也可能导导致爆炸。致爆炸。2121.9.结束束语 纳米材料是国米材料是国际材料界当前研究的材料界当前研究的热点，它使人点，它使人类在改造自然方面在改造自然方面进人了一个新人了一个新层次，即从微米次，即从微米级层次深入到次深入到纳米米级层次。次。鉴于于纳米科技是米科技是节能、低耗和技能、低耗和技术密集型的新科密集型的新科技，技，发展展纳米科技的投人米科技的投人产出比可能高于其它高出比可能高于其它高科技科技项目。因此目。因此应在政策、在政策、财力、物力和人力上力、物力和人力上给于大力支持，于大力支持，让纳米技米技术尽快尽快实现产业化化纳米材料将成米材料将成为材料科学材料科学领域一个大放异彩的明域一个大放异彩的明星展星展现在新材料、能源、信息等各个在新材料、能源、信息等各个领域域,发挥举足足轻重的作用。重的作用。2222.