纳米薄膜材料.ppt

纳米薄膜材料 环092 4徐常存 纳米薄膜材料的发展历史 事实上 纳米材料并非新奇之物 早在1000多年以前 我国古代利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料 可能就是最早的纳米颗粒材料 我国古代铜镜表面的防锈层 经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜 这大概是最早的纳米薄膜材料 人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50年代 西德的Kanzig观察到了BaTin中的极性微区 尺寸在10 100纳米之间 l 苏联的GAStoolemkv假设复合钙钛矿铁电体中的介电弥散是由于存在ICumzig徽区导致成分布不均匀引起的 l 纳米材料由于其体积和单位质量的表面积与固体材料的差别 达到一定的极限 使颗粒呈现出特殊的表面效应和体积效应 这些因素都决定着颗粒的最终的物理化学性能 如随着比表面积的显著增大 会使纳米粒子的表面极其活泼 呈现出不稳定状态 当其暴露于空气中时 瞬间就被氯化 此外 纳米粒子还会出现特殊的电 光 磁学性能和超常的力学性 60年代日本的RyogoKubo在金属超微粒子理论中发现由于金属粒子的电子能级不连续 在低温下 即当费米能级附近的平均能级间隔8 kT时 金属粒子显示出与块状物质不同的热性质 J 西德的HGlei怔r对纳米固体的制备 结构和性能进行了细致地研究 随着技术水平的不断提高和分析测试技术手段的不断进步 人类逐渐研制出了纳米碳管 纳米颗粒 纳米晶体 纳米薄膜等新材料 这些纳米材料有一般的晶体和非晶体材料不具备的优良特性 它的出现使凝聚态物理理论面临新的挑战 80年代末 有人利用粒度为1 15nm的超微颗粒制造了纳米级固体材料 纳米薄膜材料的现状 2l世纪 由于信息 生物技术 能源 环境 国防等工业的快速发展 对材料性能提出更新更高的要求 元器件的小型化 智能化 高集成 高密度存储和超快传输等要求材料的R寸越来越小 航空航天 新 型军事装备及先进制造技术使材料的性能趋于极端化 因此 新材料的研究和创新必然是未来的科学研究的重要课题和发展基础 其中由于纳米材料的特殊的物理和化学性能 以及由此产生的特殊的应用价值 必将使其成为科学研究的热点 J 纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料 接用途可以分为两大类 即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜 前者主要是利用纳米粒子所具有的光 电 磁方面的特性 通过复合使新材料具有基体所不具 备的特殊功能 后者主要是通过纳米粒子复合 提高材料在机械方面的性能 由于纳米粒子的组成 性能 工艺条件等参量的变化都对复台薄膜的特性有显著影响 因此可以在较多自由度的情况人为地控制纳米复合薄膜的特性 获得满足需要的材料 纳米薄膜材料的应用前景 纳米薄膜在许多领域内都有着广泛的应用前景 利用新的物理化学性质 新原理 新方法设计纳米结构性器件和纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破 功能性的薄膜材料一直是人们研究的热点 例如H Matsuda等人制备的Fe P纳米薄膜具有优良的磁性能啪 纳米硅薄膜 ne si H 是一种新型低维人工半导体材料 EnikoTothKadar等人用脉冲电沉积法制备的Ni纳米晶薄膜 具有良好的电传导性 杨仕清等人研究了纳米双相交换辆合多层膜a Fe