多孔材料讲座课件

2004.12,纳米材料综述,纳米科技,纳米材料的概念及特点 对纳米材料的要求 纳米结构单元 纳米晶界结构理论 纳米材料的制备方法 纳米材料的分类 纳米材料的应用 纳米材料的另一面 结束语,Outline,1.纳米材料的概念及特点,纳米材料: 在纳米量级(1100nm)内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料 四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大 四大效应: 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应,尺寸可控(小于 100 nm) 成分可控 形貌可控 晶型可控 表面物理和化学特性可控 (表面改性和表面包覆),2.对纳米材料的要求,团簇(cluster)：几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体（粒径小于或等于1 nm） eg: C60 buckyball, Fen, CnHm 纳米微粒：颗粒尺寸为纳米量级的超细颗粒，尺度介于团簇和微粉间 eg: colloid（胶体）用透射电子显微镜能看到的颗粒 人造原子：artificial atoms or quantum dot 纳米管、棒、丝等,3.纳米结构单元,- 气相法 -激光法 -等离子法 -裂解法 -氧化法 -水解法 -燃烧法,化学方法制备纳米材料,液相法 -化学沉淀法(均匀沉淀法, 共沉淀法) -水解法(醇盐,卤化物) -溶胶-凝胶法 -水热合成法 -气溶胶法 -微乳液法,纳米材料是纳米科技研究的重点，主要包括：纳米材料物理、纳米材料制备技术（纳米粉体、纳米薄膜、纳米非晶晶化材料）、纳米材料的测试与纳米新材料研制及其应用。根据各种形式分类： 1 从材料的结构分：纳米超微粉末、纳米多层薄膜、纳米结构 2 从材料的性质分：纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米复合高分子材料（纳米塑料、纳米橡胶、纳米胶粘剂、纳米涂料、纳米纤维）,6.纳米材料的分类,3 从力学性能来分：纳米增强陶瓷材料、纳米改性高分子材料、纳米耐磨及润滑材料、超精细研磨材料等 4 从表面活性来分：纳米催化材料、吸附材料、防污环境材料 5 以光学性能来分：纳米吸波（隐身）材料、光过滤材料、光导电材料、感光或发光材料、纳米改性颜料、抗紫外线材料等。,6 以电子性能来分：纳米半导体传感器材料、纳米超纯电子浆料 7 以性能来分：高密度磁记录介质材料、磁流体、纳米磁性吸波材料、纳米磁性药物、纳米微晶永磁或软磁材料、室温磁制冷材料等。 8 以热学性能来分：纳米热交换材料、低温烧结材料、低温焊料、特种非平衡合金等 9 以生物和医用性能来分：纳米药物、纳米骨和齿修复材料、纳米抗菌材料,在陶瓷领域的应用 在微电子学上的应用 在生物工程上的应用 在光电领域的应用 在化工领域的应用 在医学上的应用 在分子组装方面的应用,7.纳米材料的应用,碳纳米管的分类,纳米电子机械,生物分子发动机,用于光学纤维的纳米管,纳米结构的聚合物,分子电路自组装,纳米材料可通过三种途径进入人体。人们接触纳米材料污染一般通过下面途径：一、通过呼吸系统；二、通过皮肤接触；三、其他方式，如食用、注射之类。纳米材料污染物通过上述途径进入人体，与体内细胞起反应，会引起发炎、病变等；污染物在人体组织内停留也可能引起病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。 纳米材料比普通的污染物对人体的影响更大。这是因为纳米材料体积非常小，同样质量下纳米颗粒将比微米颗粒的数量多得多，与细胞发生反应的机会更大，更易引起病变。,8.纳米材料的另一面,纳米材料很小，可以几乎不受阻碍地进入细胞，从而有可能进入人的神经系统，影响人的大脑，导致一些更严重的疾病和后果。 目前，研究人员还不知道如何将纳米材料从人体中清除，也不知道它们会不会在人体中降解 纳米材料还有一个潜在的危险易爆炸。纳米材料具有反常特性，原本物质不具有的性能，小颗粒会具有。原本不导电的物质，在颗粒变小后有可能导电，有些原来不易燃的物质在纳米尺度下也可能导致爆炸。,纳米材料是国际材料界当前研究的热点，它使人 类在改造自然方面进人了一个新层次，即从微米级层次深入到纳米级层次。 鉴于纳米科技是节能、低耗和技术密集型的新科技，发展纳米科技的投人产出比可能高于其它高科技项目。因此