纳米材料简介

纳米材料简介什么是“纳米”？

RichardP.FeynmanTheNobelPrizeinPhysics19651959年12月29日，RichardP.Feynman在美国加州理工学院发表：

“There'sPlentyofRoomattheBottom”

FeynmanPrizeThisprizeisgiveninhonorofRichardP.Feynmanwho,in1959,gaveavisionarytalkatCaltechinwhichhesaid"Theproblemsofchemistryandbiologycanbegreatlyhelpedifourabilitytoseewhatwearedoing,andtodothingsonanatomiclevel,isultimatelydeveloped—adevelopmentwhichIthinkcannotbeavoided."

纳米(nanometer)1纳米(nanometer)=十亿分之一

米(10-9m)人的身高~20亿纳米针头100万纳米1千纳米红血球1纳米10个氢原子排列一排DNAcluster头发的万分之一0.1纳米氢原子纳米材料的表面特性纳米微粒直径(nm)微粒内总原子数(表面原子/总原子数)x100（％）104213X1044X1032.5X1023020408099纳米铜材铜是良导体，而纳米铜是“绝缘体”纳米陶瓷陶瓷是“易碎品”，而纳米陶瓷材料在室温下可以弯曲纳米碳管强度是“钢的100倍”,密度却只有钢的1/6“纳米技术”是个新名词，却不是新领域自然界的纳米科技：植物中用来进行光合作用的细胞仿生纳米材料纳米结构所造成的莲花效应螃蟹的横行霸道蜜蜂的导航系统自然界的纳米现象虽然说纳米技术是最新兴起的高科技，但是其实在大自然之中早就已经出现纳米技术!出淤泥而不染的莲花宋朝的周敦颐在“爱莲说”当中曾提到：予独爱莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖，中通外直，不蔓不枝，香远益清，......究竟为什么莲花表面无法附着淤泥呢？其实，莲花的花面是由一层极细的表面所组成，而这样一个表面就算是放大几千倍也不见任何细孔；也就是说，莲花表面的结构是由纳米尺寸大小的粒子所组成的，表面非常的紧密且光滑，于是淤泥跟灰尘都无法吸附在它的表面上。此所谓"莲花效应(Lotuseffect)"*中国古代铸剑大师，可能已经创造了纳米晶结构，使得凡铁铸成的宝剑既不锈蚀，又能削铁如泥。利用纳米碳管这种微小素材可以制造出强度达钢100倍,密度却只有钢的1/6的材料。微纳米机电系统范例

纳米陶瓷材料的特殊制程用纳米微粒烧结而成的纳米陶瓷材料，(如Si3N4、Al2O3、ZrO2、SiC等)具有高强度和高韧性，且其它之机械性质也可得到明显的改善，因为纳米陶瓷的晶粒细化，晶界数量大幅度增加，使得陶瓷的强度、韧性和超塑性大为提升，同时，其电、磁、光、热等应用性能也都可能发生很大的变化。纳米超微颗粒材料的制备物理制备方法化学制备方法.真空冷凝法.物理粉碎法.机械球磨法.气相沉积法.化学沉淀法.水热合成法.溶胶凝胶法.微乳液法强化相在基材分布型态纳米复合陶瓷材料第二相的强韧化的机制细组织抑制晶粒成长和晶粒的异常长大。微裂纹可使破坏韧性提高1~3倍。晶粒内产生次晶界，使基体再细化而产生增强作用。残留应力的产生使晶粒内的破坏成为主要形式。高温时阻止位错移动，提高耐高温性能。控制弹性模数、热膨胀系数等可改善材料的强度和韧性等。超塑性纳米陶瓷材料ZrO2(粒径<300nm)+Y2O3稳定剂所制成的纳米陶瓷颗粒的超塑性达到800%。ZrO2(粒径<300nm)+Y2O3稳定剂+20%Al2O3(助烧结剂),制成平均粒径为500nm

的陶瓷材料。陶瓷超塑性达到200%~500%。切削刀具材料主要的必备性质引入新切削工具材料所造成生产速度的改变图Fig.Schematicdimensionofnano-materials.SchematicFiguresofCompositeStructure(a)(b)(c)Fig.Schematicfiguresofcompositestructureinthecaseof(a)alowand(b)ahighconcentrationoftheminorityadditivecomponent,aswellasinthecaseofadditivesgivingthemajoritycomponent(c)

Results&Discussion(1)Fig.Suggestedmicrostructureofsuperhardnanocrystallinecompositesshowinghowthepropagationofnanocracks,whichmayformunderappliedstressσ,ishindered.Fig.TheHRTEMmicrograph(a)andconvergentbeamelectrondiffraction(CBED)analysis(b),ofc-(Ti,Al)xN1-x/a-SiyN1-ycompositefilmswith22.8at.%Si.Fig.Crystallitesizeofnc-(Ti,Al)xN1-x/a-SiyN1-ycompositefilmsasafunctionofSicontent.HardnessandreducedelasticmodulusFig.Thehardnessandreducedelasticmodulusofnc-(Ti,Al)xN1-x/a-SiyN1-ycompositefilmsasafunctionofSicontent.国产 CAK35（左边方形、电压16V，容量为4700微法）美国THQ3（右边圆形，电压50V，容量24000微法）在不同角度的比较纳米科技应用的超微小特性，彷如西游记中孙悟空缩小去办事无往不利。纳米生物科技会像电影《Inn