纳米材料简介PPT课件

延时文字 四川轻化工大学 纳米材料简介 材料学院材化15级2班专业 材化152 讲师 杨巧玲 小组分工 文字资料收集 韩轶雷陈罗德才杨余莎图片资料收集 赵星智苏祥辉夏凡琴视频资料收集 李建波刘一鸣PPT制作 黄智刘鑫宇PPT演讲 牟静文卢倩小组人员 韩轶雷陈刘鑫宇黄智刘一鸣牟静文苏祥辉夏凡琴李建波卢倩罗德才赵星智杨余莎 2 2020 4 6 主目录 CONTENTS 纳米材料定义与特性 纳米材料的制备方法 纳米材料的表征 纳米材料现状与国家政策 纳米材料的应用实例 延时符 3 纳米材料定义与特性 第一部分 1 定义 2 纳米材料特性 1 定义 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸 0 1 100nm 或由它们作为基本单元构成的材料 这大约相当于10 100个原子紧密排列在一起的尺度 5 2020 4 6 2 纳米材料特性 6 2020 4 6 二纳米材料制备方法 第二部分 2 1CVD2 2熔胶凝胶制备工艺2 4溶胶 凝胶法2 5磁控溅射法 2 1化学气相沉积 CVD 简介 化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法 它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物 单质气体通入放置有基材的反应室 借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术 原理 化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时 通过其催化作用而直接生成 8 2020 4 6 2 1化学气相沉积 CVD优点 化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀 纯度高 粒度小 分散性好 化学反应活性高 工艺可控和连续 可对整个基体进行沉积等优点 化学气相沉积法因其制备工艺简单 设备投入少 操作方便 适于大规模生产 缺点 缺点是衬底温度高 因此应用上受到一定的限制 参加沉积的反应源和反应后的余气易燃 易爆或有毒 9 2020 4 6 2 1CVD制备工艺流程 2 2熔胶凝胶制备工艺 10 2020 4 6 2 3溶胶凝胶法制备纳米材料 方法简介 将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中 形成均匀的溶液 然后加入其他组分 在一定温度下反应形成凝胶 最后经干燥处理制成纳米材料 优缺点 反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合实现分子水平上的均匀掺杂反应容易进行 温度较低价格贵 成本高时间长存在微孔 并产生收缩 11 2020 4 6 2 4磁控溅射法 简介 用两块金属板分别作为阴极和阳极 两极之间充入Ar气 压强在40 250Pa 由于两极放电使得Ar气体电离且撞击阴极材料表面 阴极材料表面的分子或原子蒸发出来沉积到基片上 形成纳米颗粒 优缺点 镀膜层与基材结合力强 镀膜层致密 均匀 产品分布不均匀 产量较低此外 还有其他如水热法 PVD 机械混合法等方法制备 12 2020 4 6 延时符 三 纳米材料的表征 13 延时符 国外现状 国内现状 国内 虽然国内外纳米材料产业政策存在些相似点 例如对科技创新的重视 高素质专业人才的培养 都注重技术间的密切联系 纳米行业内相互交流学习 但是通过比较发现 依然存在不少相异之处 首先实施时间不同 其次 经费的投入不同 再次 研发程度不同 国外设立国家级的研发机构 并由政策立法保证投入和监督 而我国重点领域不够突出 缺乏专业化的有明确应用导向的研究平台 最后 研究模式不同 国外的基地建设和项目组织并举长期研发和短期研发并举 满足国家需要的定向研究和科学家自由探索并举 科学创新与实际应用并举 美国 美国在1991年颁布的 国家22项关键技术 中将纳米技术列入其中 1997年 纳米技术由基础的研究跨越到战略性的高度上 完成了一个飞跃 1996 1998年间 美国政府机构联合出资 世界技术评价中心 进行纳米技术发展情况调查研究 美国国会又通过了 21世纪纳米技术研究开发法案 设立 个新的永久性 国家纳米技术研究计划 NNRP 标志纳米技术日渐成熟 四 行业大背景 14 纳米材料的应用 第五部分 5 1纳米材料的应用 电池能源方面 5 2在食品安全上的应用5 3在生物医学中的应用5 4纳米水凝胶复合材料应用 3 研究意义 传统的Si太阳能电池的相关研究已经非常成熟 光电转化效率低 制造成本高 竞争力依然不如传统化石能源 太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万亿千瓦 假如把地球表面0 1 的太阳能转为电能 转变率5 每年发电量可达5 6X1012千瓦小时 度 相当于目前世界上能耗的40倍 5 1纳米材料 太阳能电池 研究意义 将传统的三维材料电池 变成二维纳米结构太阳能电池 甚至是一维的量子点结构的太阳能电池 纳米结构太阳能电池 基本原理 纳米颗粒的量子化 其吸收光谱和荧光光谱范围将会发上变化 纳米材料 碳纳米管 具有高的电荷传输率和高光学透过率 纳米颗粒 纳米金颗粒或纳米金棒 的等离子共振作用使其在光照下能产生强的近场电磁场和远场电磁波 这种束缚增强作用可增强太阳能电池对光的吸收 研究进展 该成果在增加微米球内孔径尺寸的同时 并未 牺牲 微米球比表面积 从而保证了染料的吸附能力 研究人员将基于微米球的多孔薄膜比表面积控制在110m2 g以上 微米球内平均孔径直径由10纳米提高到16纳米以上 从而实现整个微米球内染料分子全吸附和电解质快速扩散 该微球不仅在高效染料敏化太阳能电池上取得了很好的应用 还在其他类的新型太阳能电池如量子点和钙钛矿太阳能电池中都能有很好的表现 视频2 17 2020 4 6 5 2在食品安全上的应用 1 三种传统水果保鲜方式保鲜2 纳米材料在果蔬保鲜中的应用 1 纳米包装材料在果蔬保鲜中的应用纳米包装材料在果蔬保鲜中的使用能够充分发挥其高阻隔性 抗菌性和生物降解性功能 相比以往传统包装材料的强度 韧性也有着较大幅度的提高 随着科学技术的发展 以容性高分子聚合物 超微粒子纳米材料相结合的复合型纳米材料在果蔬保鲜方面的应用得到推广 这也在一定程度上弥补了传统果蔬包装存在的不足 2 纳米涂膜材料在果蔬保鲜中的应用依据纳米材料的微气调理论 将具备成膜能力的材料经过喷覆方式在果蔬的表面形成一层半透膜 由于现多采用可食性半透膜 所以 这种保鲜方式并不影响果蔬表面化学农药残留的检测结果 同时也保证了其品质 这种基于纳米技术的可食性半透膜能够有效防止果蔬采摘之后的水分流失 减缓果蔬与空气之间的接触 抑制果蔬存储环境中微生物的生长 使果蔬贮藏时间成倍延长 视频3 18 2020 4 6 5 3在生物医学中的应用 19 2020 4 6 5 4纳米Ag粒子 水凝胶复合材料应用 制备原理 利用 呼吸机制 在凝胶基质中引入纳米离子 制备方法有3步 20 2020 4 6 冯婷婷 郭建花 纳米材料在生物医学中的应用 J OL 2018 02 彭佳 纳米材料在果蔬保鲜中的应用研究 J 食品安全导刊 2018 09 125 邱梦欣 中国新材料产业政策综述 以纳米