化学工程与工艺纳米材料的应用ppt课件

纳米材料的应用,1,纳米技术现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起2I世纪又一次产业革命。钱学森,纳米技术,2,纳米材料的应用,微电子学领域陶瓷领域纺织领域化工领域,3,微电子学领域,纳米电子学是纳米技术重要组成部分，是基于纳米粒子的量子效应来设计并制备纳米量子器件，包括纳米有序(无序)阵列体系、纳米微粒与微孔固体组装体系、纳米超结构组装体系。,纳米电子学最终目标是进一步减小集成电路，研制出由单原子或单分子构成的室温可用的各种器件。,4,纳米器件,纳米碳管,5,纳米技术生产的有机发光二极管,目前利用纳米电子学已研制成功各种纳米器件。,此外，有奇特性能的碳纳米管的研制成功对纳米电子学发展起关键作用。,6,左图为单个Xe原子静置在Ni表面上的情况；右图为探针“拾”起Xe原子的情景,1989年，IBM公司利用隧道扫描显微镜上的探针成功移动氙原子并利用它拼成“IBM”3千字母（右）。下图为原子操作过程中的STM像。,7,中科院北京真空物理实验室人员使用硅原子堆积的“毛泽东”三个字。,8,机器苍蝇,麻雀卫星,间谍草,9,陶瓷领域,传统陶瓷材料质地较脆韧性、强度较差，因而应用受较大限制。,纳米陶瓷正是解决陶瓷脆性的重要途径。,纳米陶瓷是指显微结构中的物相有纳米级尺度的陶瓷材料，即晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布和缺陷尺寸等都在纳米量级水平上。,要制备纳米陶瓷，就要解决粉体尺寸、形貌和分布控制，团聚体控制和分散，块体形态、缺陷、粗糙度及成分控制。,10,应用于提高陶瓷材料的机械强度,11,只有陶瓷粉体的粒度小到一定程度才能在陶瓷材料中产生超塑性行为,其原因是晶粒的纳米化有助于晶粒间产生相对滑移,使材料具有塑性行为。,应用于提高陶瓷材料的超塑性,12,纳米陶瓷节能灯,应用于制备电子(功能)陶瓷,13,纳米陶瓷刀,应用于制备陶瓷工具刀,14,纺织领域,纳米技术在纺织领域中主要有三大应用途径,纤维超细化,利用纳米材料对传统材料进行改性,对纤维或织物进行纳米后整理，使其功能化,15,纳米技术在纺织服装中的应用领域,16,红外功能,远红外保暖内衣,17,防紫外线,18,在化纤制品中加入少量纳米微粒，如将纳米TiO2、ZnO、Fe2O3和Cr2O3等具有半导体性质的粉体掺入到树脂中，或将其加入到整理剂中对纤维或织物进行后整理，就会产生良好的静电屏蔽性能，大大降低静电效应。,抗静电,19,某些金属粒子(如纳米银粒子、纳米铜粒子)和纳米TiO2、ZnO等具有一定的杀菌性能，其与化纤复合纺丝，制造出抗菌的功能纤维，比一般的抗菌织物具有更强的抗菌效果和更多的耐洗次数。,纳米抗菌、防臭功能,20,在材料表面进行特殊加工在其宏观界面建立一个二元协同纳米界面结构，使材料不仅具有防水、防油和防墨水等功能，而且用这种材料制成的衣物洗涤时可以仅用清水冲洗而不需使用传统的洗涤剂。,拒水拒油,21,电子产品的普及使得电磁辐射对人体健康造成了巨大威胁，一些纳米微粒如纳米氧化铁，纳米氧化镍等能强烈吸收电磁辐射从而对人体起到防护作用。,防电磁辐射,22,阻燃功能,纤维阻燃多数通过用添加型阻燃剂或反应型阻燃剂对原材料进行前处理，或者是对织物进行后整理等途径实现。,23,化工领域,利用沉淀溶出法制备粒径约30-60nm的白色球状钛酸锌粉体，其比表面积大、化学活性高，用作吸附脱硫剂时，效果明显高于固相烧结法制备的钛酸锌粉体。,用金属醇化合物和羧酸反应，可合成有一定孔径的大环化合物。利用嵌段和接技共聚物会形成微相分离，形成不同的“纳米结构”以作为纳米反应器。,24,将功能性化妆品做成纳米尺度，达更好美容效果。纳米亚麻酸有这种特效，如对抗皱有很好疗效，同时对溶解疤有相当好的效果，原因是纳米尺度改变了皮肤对化妆品的吸收机制，因皮肤组织是皮肤细胞的堆积，皮肤角质层细胞间的缝隙是纳米尺度，这样纳米级物质可直接进入皮肤而充分发挥作用。,25,展望,纳米研究目前还有许多基础研究在进行中，在纳米尺度上还有大量原理性问题尚待研究，纳米科技现在的