纳米科技和纳米材料

纳米科技和纳米材料

材料科学与工程

目录

•1纳米科技的发展

•2纳米材料的分类和特点

•3纳米材料的制备方法

1.纳米科技的发展

•1.1纳米科技的出现

•20世纪50年代，诺贝尔奖获得者、物理学家Richard

Feynman指出：科学技术发展的途径有两条，“自上而下”

和“自下而上”。近几十年来一直沿着自上而下的微型化

过程发展，如果由“自下而上”的途径，“毫无疑问，当我

们得以对细微尺度的事物加以操纵的话，将大大扩充我

们可能获得物性的范围。”

•“在原子和分子水平上制造材料和器件，会有令人激动

的崭新发现。”

纳米科技的发展

⚫60年代日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。70

年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应用，

诞生“纳米技术”。

⚫80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从

原子和分子水平上操纵物质。

⚫1990年第一届国际纳米科学技术会议。纳米技术正式步

入科学技术界。

⚫最近20年纳米科技发展非常迅速

1.2纳米技术的内涵

•“纳米技术”尚无精确的定义。一般来讲，纳米技术必须满足两个基

本条件：

•(1)尺寸小于100nm;

•(2)尺寸减小所产生的奇异性能：小尺寸效应，表面

界面效应，量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。

•纳米技术的研究内容

纳米科技是研究由尺寸在0.1~100nm之间的物质组成

的体系的运动规律和相互作用、以及可能的实际应

用中的技术问题的科学技术。

1.3纳米科技的学科领域

•纳米技术作为一种空间平台技术研究，其范畴涉及了许多学科和

技术领域：

•纳米物理学，纳米化学，纳米电子学，纳米生物学，

纳米材料学，纳米机械学，纳米显微学，纳米医学，

纳米生物技术等。

•纳米材料和技术是纳米科技领域富有活力，研

究内涵十分丰富的科学分支，最接近应用的重

要组成部分。

1.4纳米科技的地位和发展趋势

•纳米科学所研究的领域是人类过去从未涉及的

非宏观、非微观的中间领域——介观领域，从

而开辟了人类认识世界的新层次，也使人们改

造自然的能力直接还原到分子、原子，这标志

着人类的科学技术进入了一个新时代——纳米

科技时代。以纳米新科技为中心的新科技革命

将成为21世纪的主导。

2.纳米材料的分类和特点

•2.1纳米材料分类

•2.2纳米材料具有传统材料不具备的特殊性能

•2.3纳米材料的发展趋势

发展纳米材料是科学技术发展的需要

•在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造

技术和国防的高速发展必然对材料提出新的要求。元件的小型化、

智能化、高集成、高密度存储和超快传输等材料的尺寸要求越来

越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术对材料性能要求

越来越高。具有这些高性能的优良材料—纳米材料和纳米结构成

为当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有

着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近

应用的重要组成部分。

•最近十年，纳米材料和纳米结构取得了令人瞩目的成就。

2.1纳米材料的分类

•纳米材料按其几何形态分为零维、一维、二维和三维纳米材料

•零维量子点，纳米尺寸的超微粒子

•一维量子线，横径为纳米尺度纤维

•二维量子膜，纳米厚度的薄膜或层片结构

•三维纳米固体

•纳米结构的组装体系－以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为

基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体

系，其中包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系—强

调按人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使体系

具有人们所希望的特性。

2.2纳米材料具有传统材料

不具备的特殊性能

例如：

⚫以传统方式生产的材料在合成时会出现粗糙和不规

则，并有许多缺陷，而纳米材料则可作得完美无暇。

⚫纳米陶瓷CaFTiO有良好的韧性，在180度经受弯

2、2

免费下载链接
飞猫云链接地址：https://jmj.cc/s/505zm6

压缩包解压密码：res.99hah.com_PC3rse180r

下载方法：如果您不是飞猫云会员，请在下载页面滚动到最下方，点击“非会员下载”，网页跳转后再次滚动到最下方，点击“非会员下载”。

解压软件：Bandizip