纳米材料基本概念和分类ppt课件.ppt

一、纳米科学技术的基本概念和内涵纳米科学离我们并不遥远荷叶自清洁效应研究表明，包括蜜蜂、海龟等在内的许多生物体内都存在着纳米尺寸的磁性颗粒。这些磁性纳米颗粒对于生物的定位与运动行为具有重要意义。最新的科学研究发现，蜜蜂的腹部存在着磁性纳米粒子，这种磁性的纳米粒子具有类似指南针的功能，蜜蜂利用这种“罗盘”来确定其周围环境，利用在磁性纳米粒子中存储的图像来判明方向。当蜜蜂采蜜归来时，实际上就是把自己原来存储的图像和所见到的图像进行对比，直到两个图像达到一致，由此来判断自己的蜂巢。利用这种纳米磁性颗粒进行导航，蜜蜂可以完成数公里的旅程。横行霸道飞檐走壁的壁虎蝴蝶翅膀上的斑斕色彩通过电子显微镜的观察，希拉尔多博士发现粉蝶翅膀的结构非常奇特；尽管不同种类的蝴蝶，鳞片的结构不同，但彼此之间还是有共同特征。一般来说，蝴蝶翅膀由两层仅有3至4微米厚的鳞片组成，上面一层鳞片像微小的屋瓦一样交替，每个鳞片的构造也很复杂。而下一层则比较光滑。蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体，也就是纳米结构。通过这种结构，蝴蝶翅膀能捕捉光线，仅让某种波长的光线透过。这便决定了不同的颜色。
纳米器件纳米材料定义纳米材料定义纳米材料定义纳米材料的分类纳米材料的分类第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性(1)特殊的光学性质(2)特殊的热学性质第二章纳米材料的特性磁性液体（magneticliquids）是一种液态的磁性材料。该材料既具有固体的磁性又具有液体的流动性。它是由粒径为纳米尺寸（几个到几十个纳米）的磁性微粒，依靠表面活性剂的帮助，均匀分散、悬浮在载液（基液加表面活性剂）中，构成的一种固液两相的胶体混合物，这种材料即使在重力、离心力或电磁力作用下也不会发生固液分离，是一种典型的纳米复合材料。第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性纳米微粒的量子尺寸效应等使它对某种波长的光吸收带有蓝移现象。纳米微粒粉体对各种波长光的吸收带有宽化现象。纳米微粒的紫外吸收材料就是利用这两个特性。
通常的纳米微粒紫外吸收材料是将纳米微粒分散到树脂中制成膜，这种膜对紫外有吸收能力依赖于纳米粒子的尺寸和树脂中纳米粒子的掺加量和组分。目前，对紫外吸收好的几种材料有：30-40nm的TiO2纳米粒子的树脂膜；Fe2O3纳米微粒的聚固醇树脂膜。第二章纳米材料的特性吸收光谱兰移的原因：第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性第二章纳米材料的特性机械粉碎法制备的纳米
微粒形成机理:
固体物料的粉碎过程，
实际上就是在粉碎力的作用下，
使较大的固体料块或颗粒发生
变形进而破裂的过程。
蒸发过程中纳米微粒的形成机理
气体蒸发中的纳米微粒生成过程可分为三个阶段
（1）原料物质熔融、蒸发；
（2）被蒸发物质在低分压或保护气体
中的扩散；
（3）蒸气分子的凝结。蒸发过程中纳米微粒的形成机理
蒸气中晶核的生长是一个复杂的瞬变现象。
晶核生长过程与最终形成颗粒的大小取决于蒸气的浓度和凝聚核的密度。
凝聚是在高蒸气浓度下发生的，如果凝聚结核的温度相同，大颗粒的产生符合一般的实验结果。
凝聚发生很剧烈，情况也可能相反。这时更有可能由于密度足够高，能够超额补偿高的蒸气压，就有可能形成大量的小尺寸颗粒。蒸发过程中纳米微粒的形成机理

粒子首先通过蒸气生长为小粒子，当小粒子密度高时，就有可能发生多次凝聚生长过程，形成大颗粒。
小粒子可以通过布朗运动相碰撞，凝并为大颗粒，这种晶核生长机制称为凝聚生长。
凝聚概率与颗粒在凝聚区域中停留时间有关，而凝聚时间又取决于系统的温度和系统本身的结构。气相化学反应中颗粒的生成及机理
化学反应首先在原料物质之间发生，形成产物的前驱体，并使之达到稍后过程所需要的饱和度。
形成颗粒核或反应产物间发生缩聚反应生成晶核。
晶核通过对反应生成的前驱体单体的吸附或重构，或是通过对反应器中原料及反应中间体吸附反应而使原有的晶核得到生长，这就是颗粒生长的过程。
气相中形成的单体、分子团簇和初级粒子在布朗运动作用下会发生碰撞，凝并成颗粒。气相化学反应中颗粒的生成及机理
一个关键的因素是气相中粒子的生成。
为了得到纳米微粒，首先需要在均匀单一的气相中产生大量的气态核粒子。为了在气相反应中生成大量的气态核，首先必须选择平衡常数大的反应体系，这是气态核生成的必要条件；其次，在反应容器不变的情况下，要确实保证具有较高的反应物浓度，以形成较大的反应物分压，并不断地将生成物从反应区移去，使生成物分压降低。液相化学合成纳米颗粒形成及抗聚集机制
沉淀法是在含有可溶盐或悬浮盐的水溶液中或非水溶液中发生反应，一旦溶液被产物过饱和，就会由均相成核过程或非均相成核