变更控制培训 XXXX10月

1、第二章,超微颗粒基础,本章的教学目的与要求,主要通过学习超微颗粒的物理特性,吸附、分散、凝聚，悬浮体流变学等内容,掌握有关超微颗粒的基本知识，重点掌握,超微颗粒的热学、磁学、光学性质，分散,机理及方法；熟悉超微颗粒的凝聚机理,了解超微颗粒最新发展动态,2.1,超微颗粒的物理特性,2.2,超微颗粒的吸附,2.3,超微颗粒的分散,2.4,超微颗粒的凝聚,2.5,流变学,第二章,超微颗粒基础,a,3,2.1,超微颗粒的物理特性,纳米微粒具有大的,比表面积，表面原子,数、表面能和表面张力,随粒径的,下降急剧,增加,小尺寸效应，表面效应、量子尺寸效应及,宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的,热,磁、光和表面

2、稳定性等,不同于常规粒子,这就使得它具有广阔应用前景,1,小尺寸效应（体积效应,当粒子的尺度与光波波长、德波罗意波长及,超导态的相干长度或透射深度等物理特性尺寸,相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破,坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性,催化性及熔点等与普通晶粒相比都有很大变化,这就是,体积效应,即当超细微粒的尺寸不断减,小，在一定条件下，会引起材料宏观物理、化,学性能的变化，称为小尺寸效应,内容回顾,表面效应,是指纳米粒子的表面原子数,与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而,大幅度增加，粒子的表面能及表面张力也随,着增加，从而引起纳米粒子性质的变化,可制得具有高催化活性和产物选择性的,

3、催化剂,2,表面效应,3,量子尺寸效应,久保效应,当粒子尺寸小到某一值时，金属费米能级附近,的电子能级由准连续变为离散能级的现象称为,量子尺寸效应,当粒子的尺寸降到一定值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分,立（离散）能级的现象、纳米半导体微粒存在,不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据,的分子轨道能级和能隙变宽现象均称为,量子尺,寸效应,量子,概念：微观世界某些物理量不,能连续变化而只能取其分立值，两个分立值之,差为一量子。,4,宏观量子隧道效应,微观粒子具有粒子性又具有波动性，因此,具有贯穿势垒的能力，称之为,隧道效应,近年来科学家们发现，一些宏观量如微颗粒的,磁化强度、量子相干

4、器件中的磁通量以及电荷,等也具有隧道效应，它们可以贯穿宏观系统的,势垒而产生变化，故称为,宏观量子隧道效应,这一效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子,器件进一步微型化的极限，也限定了采用磁带,磁盘进行信息储存的最短时间,a,8,2.1,超微颗粒的物理特性,2.1.1,热学性能,2.1.2,光学性能,2.1.3,磁学性能,2.1.4,力学性能,a,9,1,纳米微粒的熔点比常规粉体的低,对于一个给定的材料来说,熔点是指固态,和液态间的转变温度,当高于此温度时,固体的晶体结构消失,取而代之的是,液相中不规则的原子排列,1954,年,M,Takagi,首次发现,纳米粒子的,熔点低于其相应块体材料的熔点

5、,从那时起，不同的实验也证实了不同的纳,米晶都具有这种效应,2.1.1,热学性能,a,10,1976,年,Buffat,等人利用扫描电子衍射技,术研究了,Au,纳米晶的熔点,研究发现,Au,纳米晶的熔点比体相,Au,下,降了,600,K,认为,表面原子具有低的配位数,从而易于热运动,并引发熔融过程。这种表面熔融过程可以,认为是纳米晶熔点降低的主要原因,a,11,例如,大块铅,的熔点,327,20,nm,纳米,Pb,39,纳米铜,40,nm,的熔点，由,1053,体相,变,为,750,块状,金熔点,1064,10,nm,时,1037,2,nm,时,327,银,块熔点,960,纳米银,2-3,nm,低于,100,用于低温焊接,焊接塑料部件,a,12,Wronski,计算出,Au,微粒的粒径与熔点的关系,如图所示,图中看出,超