纳米材料的基本概念和性质汇总.ppt

第一章纳米材料的基本概念与性质基本内容一、纳米材料的基本概念1、原子团簇（atomiccluster）团簇的研究是多学科的交叉原子团簇的分类按结合方式：富勒烯：一种碳的同素异形体。任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。2、纳米微粒特性：3、碳纳米管、纳米棒、纳米线碳纳米管的性质：4、纳米薄膜与纳米涂层镶嵌有原子团的功能薄膜会在基质中呈现出调制掺杂效应，该结构相当于大原子-超原子膜材料，具有三维特征。5、纳米固体材料纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5nm颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，原子的扩散系数要比大块材料高1014～1016倍，从而使得纳米材料具有高韧性。6、纳米复合材料纳米复合材料的特点：纳米复合材料的应用：二、纳米材料的基本性质1、小尺寸效应特殊的力学性质：当纳米颗粒构成固体时，由于界面急剧增多，界面上的原子排列相对混乱、易于迁移，界面在外力的作用下易变形，使材料表现出甚佳的韧性及延展性。特殊的热学性质应用实例：特殊的力学性质应用实例：特殊的光学性质：当超微颗粒的尺寸与光波波长（几百纳米）相当时，颗粒对光的吸收将极大增强、光反射显著下降（通常可低于1%），几个纳米厚的集合体就能完全消光，产生高效的光热、光电转换。利用这一特性可以制备高品质的光热、光电转换材料，可以高效地将太阳能转变为热能和电能。2、表面效应表面原子数占全部原子数的比例和粒径之间的关系图表面原子特点：
表面原子所处环境与内部原子不同，它周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易与其它原子相结合而稳定下来，所以纳米颗粒粒径减小的结果，导致其表面积、表面原子数、表面能及表面结合能都迅速增大，使纳米颗粒呈现出很高的化学活性。3、量子尺寸效应相邻电子能级间距和颗粒直径的关系：对于任何一种材料，都存在一个临界颗粒大小的限制，小于该尺寸的颗粒将表现出量子尺寸效应。除导体变为半导体、绝缘体以外，纳米微粒的比热、磁矩等性质将与其所含电子数目的奇偶性有关，如：含有偶数电子的颗粒具有抗磁性，含有奇数电子的颗粒具有顺磁性（电子自旋磁矩的抵消情况不同）。纳米金属颗粒的电子数一般不易改变，因为当其半径接近10nm时，增加或减少一个电子所需要作的功（约0.1eV）比室温下的热扰动能值（kBT）要大。当设法改变纳米微粒所含的电子数目时就可以改变其物性。4、宏观量子隧道效应