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第一部分专利计算机检索上机实习报告一 中文专利的计算机检索中文专利计算机检索途径主要通过登入（中华人民共和国知识产权局）进行检索。例如在专利查询那第一个方框那选择“名称”在第二个方框那输入“半导体”，然后单击搜索，就会搜得:序号申请号专利名称102105770.2 光学半导体和光学半导体模块的密封封装 202134290.3 实现信息提示的半导体存储方法及装置 302126275.6 半导体存储装置的数据写入方法以及半导体存储装置 402113082.5 离子注入法制备GaN基稀释磁性半导体材料的方法 502141344.4半导体芯片加载用接合带、半导体芯片的载体及包装体如果想知道具体的专利情况，只需单击专利名称查看。二 美国专利的计算机检索方法美国专利的计算机检索主要是登陆 ，在patents一栏下点击search，进入之后在“Searching Full Text Patents (Since 1976)”下点击“Quick Search”，进入之后在“Term1”右边的方框中输入“nano materials”，然后在“in Field 1”右边选择“All Fileds”,最后点击“search”可以搜的：PAT. NO.Title7,759,098Process for immobilized nano-sized metal particles 7,802,392Tactical firearm systems and methods of manufacturing same7,791,150Room temperature hydrogen sensor 7,754,345Far infrared emitting nano glaze 7,775,279Debris-free perforating apparatus and technique 7,785,492Mass production of nano-scaled platelets and products 如果想知道具体的专利情况，只需单击专利名称查看。第二部分纳米材料的制备及应用王树贤 071997 材料075（河北工业大学材料学院，天津 300130）摘 要：纳米材料是纳米科学技术的一个重要发展方向，也是材料科学研究的一个重要发展方向。纳米材料可以通过多种物理和化学方法被制备。由于纳米材料具有许多优良特性，所以被广泛地应用到国防、电子、化工、冶金、航空、轻工、医药等领域中。关键词：纳米材料，特性，科学技术The preparation and application of nanometer materialsWang shuxian 071997College of Materials, Hebei University of Technology ,Tianjin, 300130 Abstract: Nano materials is not only an important developing direction of Nano science and technology, but also an important developing direction of Material science research. Nano materials can be prepared through a variety of physical and chemical methods. Due to Nano materials has many excellent properties, it is widely applied to the national defense, electronics, chemical industry, metallurgy, aviation, light industry and pharmacy ,etc.Key words: Nano materials, property, science and technology第 6 页 共 6 页0 纳米材料的简介纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1100nm)的材料，是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。纳米材料有多种不同的分类方法。纳米材料按空间维数可分为：零维纳米材料、一维纳米材料和二维纳米材料。纳米材料按照组成可分为无机纳米材料1-4、有机纳米材料5、无机复合纳米材料、有机/无机复合纳米材料和生物纳米材料。纳米材料按照成键形式可以分为金属纳米材料2、离子半导体纳米材料、半导体纳米材料以及陶瓷纳米材料等。纳米材料按照物理性质可以分为半导体纳米材料、磁性纳米材料、导体纳米材料和超硬纳米材料等。按照物理效应可以分为压电纳米材料、热电纳米材料、铁电纳米材料、激光纳米材料、电光纳米材料、声光纳米材料和非线性纳米材料等6。纳米材料按照用途可分为光学纳米材料、感光纳米材料、光/电纳米材料等。1 纳米材料的特性纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使得纳米粒子有许多奇异的特性。1.1表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100米2，这时的表面效应将不容忽略。1.2量子尺寸效应量子尺寸效应:材料的能级间距是和原子数N成反比的,因此,当颗粒尺度小到一定的程度,颗粒内含有的原子数N有限,纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道,能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能,磁能,静电能,光子能等等时,就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如,导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关,比热亦会反常变化,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。1.3小尺寸效应小尺寸效应:当粒子尺度小到可以与光波波长,磁交换长度,磁畴壁宽度,传导电子德布罗意波长,超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时,原有晶体周期性边界条件破坏,物性也就表现出新的效应,如从磁有序变成磁无序,磁矫顽力变化,金属熔点下降等。1.4宏观量子隧道效应量子物理中把粒子能够穿过比它动能更高势垒的物理现象称为隧道效应7，这种量子隧道效应即微观体系借助于一个经典被禁阻路径从一个状态改变到另一个状态的通道，在宏观体系中当满足一定条件时也可能存在。近年来的研究发现某些宏观量如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等也具有穿越宏观系统的势垒而产生的隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究使用都有着重要的意义。它限定了磁带、磁盘进行信息储存时的时间极限。量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础，或者说它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限7。2 纳米材料的制备方法随着时代的进展，对于纳米材料的制备已经得到了良好的发展。可以制备的纳米材料也从最初的单相金属发展到了合金、聚合物、金属-无机复合物、金属-有机复合物和聚合物-无机复合物等，纳米材料的形貌已由最初的无规则纳米粒子发展到线状、管状、哑铃状、海星状、树枝状和弹簧状等多种形貌的纳米材料，制备方法也相继出现了许多新方法，如水热法、溶剂热、静电纺丝法和高压气相沉积法等。下面就对该领域中常见的合成方法作简要论述。2.1 水热法水热合成技术是指在特制的密封反应器(高压釜)中，以水溶液作为反应体系，通过对反应体系的加热至或接近其临界温度而产生高压，从而进行无机材料的合成与制备的一种有效方法8。水热反应分为水热氧化、热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶等类型。水热反应法为各种前驱物的反应和结晶提供了一个在常压条件下无法得到的、特殊的物理和化学环境。水热反应的温度一般在100-400，压力从大于0.1MPa直至几十到几百MPa。与其它粉体制备方法相比，水热合成纳米材料的纯度高、晶粒发育好，避免了因高温锻烧和球磨等后续处理引起的杂质和结构缺陷。水热法的原料成本相对较低，所得纳米颗粒纯度高，分散性好，晶型好，且大小可控，因而水热合成法是制备纳米氧化物的好的方法之一9。目前，水热法作为无机材料合成和晶体生长的重要方法之一，在科学研究和晶体生长中已被广泛应用10。2.2溶剂热法溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作溶媒，采用类似水热合成的原理制备纳米材料。因水热法只适用于制备氧化物或少数对水不敏感的硫化物纳米材料，而对其它一些易水解的化合物，如111-V族半导体和新型磷(砷酸盐分子骨架结构材料的制备不适用，因此研究者们对非水溶剂热合成技术进行了研究，发明溶剂热法。非水溶剂同时也起到传递压力、媒介和矿化剂的作用。此外在溶剂热合成过程中溶剂热合成可以有效杜绝前驱物、产物的水解和氧化;在非水体系中反应物处于分子或胶体分子状态、反应活性高，因此可以替代某些固体相反应，促进低温和软化学的发展，以期实现一些新的化学反应;非水体系的低温、等压和溶液条件有利于生成具有晶形完美、规则取向的晶体材料;通过溶剂化效应及溶剂本身具有的特定的导向官能团之间的氢键作用和特定的结构指示剂(如多胺等)的特殊作用下形成一维链式结构的聚集体，在一定温度下分解而产生一维纳米结构。近年来溶剂热法在骨架结构材料、三维结构分子筛、二维层状化合物、一维链状结构等人工材料的合成方面起了巨大作用。它是近年来无机化学领域与材料化学领域中涌现出来的最有发展前途的方法之一10-11。中国科技大学钱逸泰院士和谢毅教授领导的研究小组在运用溶剂热法制备半导体纳米材料方面做了大量有价值的工作。2.3 化学气相沉积法化学气相沉积法是利用气态物质在固体表面进行化学反应，生成固态沉积物的过程。CVD是化学气相沉积(Chemica Vapor Deposition)的简称，是通过气态物质的化学反应在衬底上沉积一层薄膜材料的过程，它的基本原理为混和气体在较高的温度下发生化学反应，在基体表面沉积形成涂层和薄膜12。化学气相沉积是近一、二十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相沉积法己广泛应用于提纯物质、研制新晶体、沉积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是-，-族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的沉积过程精确控制。目前，化学气相沉积己成为无机合成化学的一个新领域。化学气相沉积所用的反应体系要符合下面一些基本要求:能够形成所需要的材料沉积层或材料层的组合，其它.反应产物均易挥发;反应剂在室温下最好是气态，或在不太高的温度下有相当的蒸气压，且容易获得高纯品;沉积装置简单，操作方便。工艺上具有重现性，适于批量生产，成本低廉。3 纳米材料的应用由于纳米材料具有多种优良特性,可制成纳米膜(包括多层膜)、纳米线、纳米粉(包括磁粉块体)和纳米液体等多种形态的纳米材料,因而已在传统技术和高新技术、工农业生产和国防科研以及社会生活中获得了多方面的广泛而重要的应用。3.1 纳米材料在信息产业中的应用、纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件。光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。3.2 纳米技术在环境产业中的应用纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。3.3纳米技术在医疗器械和医药中的应用纳米陶瓷是20世纪80年代中期发展起来的一种新型纳米材料，纳米陶瓷的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平，决定陶瓷性能的主要因素是晶粒、晶界、气孔或裂纹的组合性状其中最主要的是晶粒尺寸问题13。由于晶粒等的小尺寸效应和表面效应，使纳米陶瓷的强度、硬度、韧性和超塑性都大为提高，在室温下就可以发生弯曲变形和塑性变形，TiO2（晶粒8nm)和CaF2这两种纳米陶瓷在180时，在外力作用下出现正弦型塑性弯曲变形，即使是已经有裂纹的TiO2纳米陶瓷也还能承受一定程度的塑性弯曲而不会造成裂纹扩展。传统的氧化物陶瓷已经是生物医学的一种重要材料，如人工骨骼、人工关节、骨螺钉、人工齿、耳听骨修复体等，利用纳米陶瓷的优越性能，人工器官的制造和临床应用的范围得到了进一步扩大。磁性纳米材料经过表面改性等处理后,可作为超顺磁氧化铁纳米材料,在磁共振成像以及疾病诊断上有重要用途,也可用于磁性微球的制备14。如用磁性微球制成的磁性液体,在外磁场作用下,其可向着磁化场方向运动。在均匀横向磁场中,磁性液体运动会出现紊流现象,在旋转磁场中会出现涡流现象。将磁性微粒作为载体制成微球药物制剂注入肿瘤供养动脉后,利用外磁场的诱导,载附抗癌药物的磁微球将被吸附且滞留于肿瘤区域,持续缓慢释放药物,使肿瘤及周围淋巴结组织内存在高浓度的化疗药物,而身体其它脏器药物浓度低,从而最大限度的降低药物的毒副作用,有选择性地杀伤或抑制肿瘤细胞15。4 结论 纳米材料作为一种新型高性能材料，已越来越到世界各国科学家的关注，随着人们对纳米材料究的不断深入，纳米材料的优良特性将会更好的被应用到社会发展的各个行业，新型的纳米材料产品也将会层出不穷。参考文献(References)1 F.Fievet，F.F.Vineeni，J.P.Lagier，B.DumontandM.Figlarz，ControlledNueleation and gowth of micrometer-size copper particles prepared by the polyolproeessJ，J.Mater.Chem.，1993，3:627-633.2 (a)陶向明，劳燕锋，叶全林等，楔形Al薄膜的物理特性J，物理学报，2001,50(10):1991一1995;(b)F.Fievet，J.P.Lagier，M.Figlarz，Preparing monodisPerse metal Powders in micrometer and submicrometer sizes by the polyol proeessJ，Mater.Res.Bull., 1989，24:29-33 (a)C.N.R.Rao，M.Nath，Inorganic nanotubesJ，DaltonTrans.，2003，l:l-24:(b)L.Dloezik，R.Engelhardt，K.Emst，etal，Hexagonal nanotubes of ZnS by chemicalconversion of monocrystalline ZnO columns J，Appl.Phys.Lett.，2001，78:3687-3684 J.Q.Hu，Q.Y.Lu，K.B.Tang，et al,Low temperature synthesis of nanocrystalline titanium nitride via a benzene 150 thermal routeJ，J.Am.Ceram.Soc.，2000，83; 430-4325 B.H.Hong，S.C.Bae，C.W.Lee，et al，Ultrathin single-stalline silver nanowire arrays formed in an ambient solution 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