纳米材料复习资料

1、纳米尺度是指1-100nm。2、纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其它类型物质运动和变化的科学。3、纳米技术是在纳米尺度范畴内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。4、纳米材料的定义：把构成相或晶粒构造的尺寸控制在100纳米下列含有特殊功效的材料称为纳米材料。从狭义上说，就是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。5、纳米材料的分类：原子团簇，纳米颗粒与粉体（零维），纳米线与纳米管（一维），纳米带（二维），纳米薄膜和纳米涂层（二维），纳米固体材料，纳米复合材料(三维)。6、纳米固体材料是含有纳米特性构造的固体材料。7、纳米复合材料：增强相为纳米颗粒、纳米晶须、纳米晶片、纳米纤维的复合材料。8、原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体。9、纳米材料的构造缺点有三种类型：点缺点、线缺点、面缺点。10、纳米材料含有高比例的内界面，涉及晶界，相界，畴界。11、研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，为我们揭示一种可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了主动增进作用。12、化学气相反映法制备纳米微粒涉及：气相分解法，气相合成法，气—固反映法。13、液相法制备纳米微粒分为：沉淀法，水热法，溶胶凝胶法，冷冻干燥法，喷雾法。14、在制备氧化物薄膜的溶胶—凝胶办法中，有浸渍提拉法、旋覆法、喷涂法及简朴的刷涂等。15、纳米薄膜的制备办法涉及物理法涉及：真空蒸发制膜，分子束外延制膜，溅射制膜。化学法涉及：化学气相沉积，溶胶-凝胶法，电镀法。16、光致发光指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程。仅在激发过程中发射的光为荧光。在激发停止后还继续发射一定时间的光为磷光。17、1988年，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化能够造成电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比普通高十几倍，他把这种效应命名为巨磁电阻效应。18、纳米粒子体主动小，所包含的原子数极少。许多现象不能用普通有无限个原子的块状物质的性质加以阐明，这种特殊的现象普通称之为体积效应。19、微观粒子含有贯穿势垒的能力称为隧道效应。20、当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或与磁场穿透深度相称或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，造成声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象称为小尺寸效应。21、尺寸减小，超微颗粒的能级间距变为分立能级，如果热能，电场能或磁场能比平均的能级间距还小时，超微颗粒就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。22、纳米粒子的表面原子所处的位场环境及结合能与内部原子有所不同，存在许多悬空键，配位严重局限性，含有不饱和性质，因而极易与其它原子结合而趋于稳定，这种特性称为表面效应。23、溶胶凝胶法制备纳米微粒的基本原理是将金属醇盐或无机盐经水解,然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、煅烧除去有机成分，最后得到无机材料。24、久保理论的两个假设是：A简并液体费米假设——久保把超微粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子期，并进一步假设他们的能级为准粒子态的不持续能级；B超微粒子电中性假设：对于一种超微粒子取走或放入一种电子都是十分困难的。25、常规材料相比，纳米微粒熔点和开始烧结温度比常规粉体的低得多，比热容增加。A熔点下降的因素：由于颗粒小，纳米微粒的表面能高、表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大(为原子运动提供动力)，纳米粒子熔化时所需增加的内能小，这就使得纳米微粒熔点急剧下降。B烧结温度减少因素：纳米微粒尺寸小，表面能高，压制成块材后的界面含有高能量，在烧结过程中高的界面能成为原子运动的驱动力，有助于界面附近的原子扩散，有助于界面中的孔洞收缩，空位团的埋没。因此，在较低的温度下烧结就能达成致密化的目的，即烧结温度减少C比热容增加：纳米构造材料的界面构造原子杂乱分布，晶界体积百分数大（比常规块体），因而纳米材料熵对比热的奉献比常规材料高诸多。需要更多的能量来给表面原子的振动或组态混乱提供背景，使温度上升趋势减慢26、造成纳米晶材料晶粒尺寸热稳定的温度范畴较窄，而纳米相材料颗粒尺寸热稳定的温度范畴较宽的因素。(1)长大激活能纳米晶材料晶粒长大激活能较小，晶粒相对来说容易长大，因此热稳定化温区范畴较窄；纳米相材料颗粒长大激活能较大，颗粒长大较困难，因此热稳定化温区范畴较宽。(2)界面迁移克制界面迁移会制止晶粒长大，提高热稳定性。界面能量高及界面两侧相邻晶粒的差别大，有助于晶界迁移。纳米晶材料晶粒为等轴晶，粒径均匀，分布窄，保持各向同性时，就会大大减少界面迁移的驱动力，而不会发生晶粒异常长大，有助于热稳定性的提高。27、磁性纳米颗粒尺寸小到一定临界值时出现超顺磁性的因素。可归为下列因素：A当颗粒尺寸不大于单畴临界尺寸，随尺寸减小，磁各向异性能(磁畴方向)减小到与热运动能可相比拟，在热扰动作用下，磁化方向就不再固定在一种易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，成果造成超顺磁性的出现。B不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁性的临界尺寸是不相似的。28、纳米材料的光致发光不同于常规材料的因素：1）由于颗粒很小，出现量子限域效应，界面构造的无序性使激子、特别是表面激子很容易形成，因此容易产生激子发光带；2）界面体积大，存在大量的缺点，从而使能隙中产生许多附加能级；3）平移周期被破坏，在K空间常规材料中电子跃迁的选择定则可能不合用。晶体场不对称4）杂质能级---杂质发光带处在较低能量位置，发光带比较宽。29、纳米微粒吸取带“蓝移”的解释有两个方面：1）量子尺寸效应由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就造成光吸取带移向短波方向。Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大，这是产生蓝移的根本因素，这种解释对半导体和绝缘体都合用。2）表面效应由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。对纳米氧化物和氮化物微粒研究表明：第一近邻和第二近邻的距离变短,键长的缩短造成纳米微粒的键本征振动频率增大，成果使红外光吸取带移向了高波数。30、吸取光谱的红移现象的因素：1）电子限域在小体积中运动；量子限域效应2）粒径减小，内应力（P=2g/r，r为半径，g为表面能）增加，这种内应力的增加会造成能带构造的变化，电子波函数重叠加大，成果带隙、能级间距变窄，这就造成电子由低能级向高能级及半导体电子由价带到导带跃迁引发的光吸取带和吸取边发生红移；3）能级中存在附加能级，如缺点能级，使电子跃迁能级间距减小；4）外加压力使能隙减小；5）空位、杂质的存在使平均原子间距R增大，造成能级间距变小，键长的变长。光吸取带的位置是由影响蜂位的蓝移因素和红移因素共同作用的成果，如果前者的影响不不大于后者，吸取带蓝移，反之，红移。31、纳米微粒体现出与宏观块体材料不同的的微观特性和宏观性质为：A导电的金属在制成超微粒子时就能够变成半导体或绝缘体。绝缘体氧化物相反。B磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。C比热亦会发生反常变化，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。D光谱线会产生向短波长方向的移动。E催化活性与原子数目有奇数的联系，多一种原子活性高,少一种原子活性很低。32、纳米材料的光学性质及其应用光学性质：光谱迁移性，光吸取性，发光性，光催化性，和非线性光学性质。应用：红外发射材料，光吸取材料（运用纳米材料对紫外吸取特性，可提高日光灯寿命、防晒油和化妆品、聚合物的防老化；以及红外吸取材料、隐身材料等）、自清洁材料、光催化材料。33、表（界）面效应的重要影响：1、表面化学反映活性(可参加反映)。2、催化活性。3、纳米材料的（不）稳定性。4、铁磁质的居里温度减少。5、熔点减少。6、烧结温度减少。7、晶化温度减少。8、纳米材料的超塑性和超延展性。9、介电材料