序言及現(xiàn)代無機材料概述

1、LOGO無機材料結(jié)構(gòu)表征技術(shù)無機材料結(jié)構(gòu)表征技術(shù)主講人：主講人： 張張 霞霞v 張霞，女，博士，教授。張霞，女，博士，教授。1993年畢業(yè)于北京師范大學化學系，獲年畢業(yè)于北京師范大學化學系，獲學士學位，保送直接攻讀碩士學位。學士學位，保送直接攻讀碩士學位。1996年年8月碩士畢業(yè)后，到月碩士畢業(yè)后，到東北大學理學院化學系任教師。東北大學理學院化學系任教師。2004年年8月，獲得材料物理與化月，獲得材料物理與化學專業(yè)博士學位。學專業(yè)博士學位。v 從事納米金屬氧化物材料的制備、性能和形成機理的研究。曾作為從事納米金屬氧化物材料的制備、性能和形成機理的研究。曾作為主要參加人參加了國家自然科學基金，主

2、要參加人參加了國家自然科學基金，863和和973項目研究工作。項目研究工作。遼寧省自然科學學術(shù)成果獎遼寧省自然科學學術(shù)成果獎2次。在次。在物理化學學報物理化學學報、高等學高等學?；瘜W學報?；瘜W學報等一級雜志上發(fā)表論文等一級雜志上發(fā)表論文16篇。篇。v 組織了東北大學大學化學實驗的改革，積累了豐富的實驗經(jīng)驗。曾組織了東北大學大學化學實驗的改革，積累了豐富的實驗經(jīng)驗。曾獲校教學成果一等獎獲校教學成果一等獎1次，二等獎次，二等獎1次，主編了次，主編了無機化學實驗無機化學實驗（冶金工業(yè)出版社，（冶金工業(yè)出版社，2009年），參編年），參編大學化學大學化學（冶金工業(yè)出（冶金工業(yè)出版社，版社，2005年年

3、8月）。承擔省級教改立項月）。承擔省級教改立項1項，校級教改立項項，校級教改立項3項。項。課程開設(shè)目的課程開設(shè)目的已經(jīng)或者正在學習化學分析技術(shù)：已經(jīng)或者正在學習化學分析技術(shù)：FT-IRAASGCMS解決化學成分、分子結(jié)構(gòu)分析問題。解決化學成分、分子結(jié)構(gòu)分析問題。遇到無機材料，如何確定組成？結(jié)構(gòu)？遇到無機材料，如何確定組成？結(jié)構(gòu)？ 表面形貌？晶體與非晶體？表面形貌？晶體與非晶體？課程教學目的及考核方式。課程教學目的及考核方式。參考書籍參考書籍1 1、納米材料和納米結(jié)構(gòu)納米材料和納米結(jié)構(gòu)，張立德，張立德 牟季美著，牟季美著， 科學出版社?？茖W出版社。主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容現(xiàn)代無機材料概述現(xiàn)代無機材

4、料概述1形貌分析形貌分析2界面分析界面分析5成分分析成分分析4結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析3粒度分析粒度分析6 熱分析熱分析第第1章章 現(xiàn)代無機材料概述現(xiàn)代無機材料概述金屬材料金屬材料材料家族材料家族（組成結(jié)構(gòu)）有機高分子材料有機高分子材料無機材料無機材料復 合 材 料現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述各種結(jié)構(gòu)部件各種結(jié)構(gòu)部件耐高溫耐高溫耐腐蝕耐腐蝕耐磨損耐磨損1結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷2功能陶瓷品種多品種多產(chǎn)量大產(chǎn)量大功能全功能全應用廣應用廣民用為主民用為主3生物陶瓷生物陶瓷人造骨人造骨人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié)固定酶載體固定酶載體催化劑催化劑現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無

5、機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述Al2O3化工、耐磨陶化工、耐磨陶瓷配件瓷配件Al2O3密封、氣動密封、氣動陶瓷配件陶瓷配件現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述氧化鋁陶瓷坩堝氧化鋁陶瓷坩堝氧化鋁熱電偶套管氧化鋁熱電偶套管現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述陶瓷軸承陶瓷軸承現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述SiC軸承軸承 碳化硅陶瓷坩堝碳化硅陶瓷坩堝 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述透透明明陶陶瓷瓷現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機

6、機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述 高壓鈉燈內(nèi)溫度高達高壓鈉燈內(nèi)溫度高達14001400，氧化鋁陶瓷又叫人造剛玉，是一，氧化鋁陶瓷又叫人造剛玉，是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，可以抵御鈉蒸汽的強烈腐蝕性。種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，可以抵御鈉蒸汽的強烈腐蝕性?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述1986年，設(shè)在瑞士蘇黎士的美國年，設(shè)在瑞士蘇黎士的美國IBM公司的研究中心報道了一公司的研究中心報道了一種種氧化物（鑭鋇銅氧氧化物（鑭鋇銅氧）具有）具有35K的高溫超導性，打破了的高溫超導性，打破了傳統(tǒng)傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體氧化物陶瓷是絕緣體”的觀念，引起世界科學界的轟動。的

7、觀念，引起世界科學界的轟動。超導陶瓷超導陶瓷現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述超導陶瓷超導陶瓷1987年年2月，美國華裔科學家朱經(jīng)武和中國科學家趙忠賢相繼月，美國華裔科學家朱經(jīng)武和中國科學家趙忠賢相繼在釔鋇銅氧系材料上把臨界超導溫度提高到在釔鋇銅氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上。以上。1987年底，鉈鋇鈣銅氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到年底，鉈鋇鈣銅氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。超超導電流沿底導電流沿底部的銅氧黃色部的銅氧黃色平面流動。平面流動。現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述壓電效應：晶體偶極矩的變化帶來晶體表面電荷的改壓電效應：晶體偶

8、極矩的變化帶來晶體表面電荷的改 變?？赡孀兓?。變?？赡孀兓?。鈦酸鋇（鈦酸鋇（BaTiO3）是由碳酸鋇（）是由碳酸鋇（BaCO3）和二氧化鈦和二氧化鈦（TiO2）按）按1：1分子比例在高溫下合成的壓電陶瓷。分子比例在高溫下合成的壓電陶瓷。它具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英它具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英晶體的晶體的50倍）。不足之處是居里溫度低（倍）。不足之處是居里溫度低（120），溫度），溫度穩(wěn)定性和機械強度不如石英晶體。穩(wěn)定性和機械強度不如石英晶體。鈦酸鋇壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述鋯鈦酸鉛是由鋯鈦酸鉛是由PbTiO3和和Pb

9、ZrO3組成的固溶體組成的固溶體Pb（Zr、Ti）O3。與鈦酸鋇相比，壓電系數(shù)更大，居里溫度在與鈦酸鋇相比，壓電系數(shù)更大，居里溫度在300以上，以上，各項機電參數(shù)受溫度影響小，時間穩(wěn)定性好。各項機電參數(shù)受溫度影響小，時間穩(wěn)定性好。在鋯鈦酸中添加一種或兩種其它微量元素（如鈮、銻、在鋯鈦酸中添加一種或兩種其它微量元素（如鈮、銻、錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的PZT材料。因此材料。因此鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應用最廣泛鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應用最廣泛的壓電材料。的壓電材料。 鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷（鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷（PZT）現(xiàn)現(xiàn) 代代

10、 無無 機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述人造骨骼材料人造骨骼材料現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié)現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述新型玻璃：采用精致、高純或新型原料，或采用新工新型玻璃：采用精致、高純或新型原料，或采用新工藝在特殊條件下，形成的具有特殊性能和功能的玻璃藝在特殊條件下，形成的具有特殊性能和功能的玻璃或無機非晶態(tài)材料?；驘o機非晶態(tài)材料。現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述光導纖維光導纖維現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述光在光纖中的傳輸原理光在光纖中的傳輸原理階躍型光學纖維階躍

11、型光學纖維梯度型光學纖維梯度型光學纖維光信號在光線中反復進行全反射，光信號在光線中反復進行全反射，以最小衰減，實現(xiàn)遠程傳輸。以最小衰減，實現(xiàn)遠程傳輸?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述表表2 光學纖維的分類光學纖維的分類 芯芯 包包 層層 制制 法法 階躍型階躍型 石英系石英系 SiO2 SiO2+B2O3 SiO2+GeO2 SiO2 CVD+熔融大火焰熔融熔融大火焰熔融 多組分多組分 鈉鈣硼鈉鈣硼 鈉鈣硼硅鈉鈣硼硅 體系體系 硅酸鹽硅酸鹽 酸鹽酸鹽 棒管法、單坩堝法、雙坩棒管法、單坩堝法、雙坩 堝法堝法 梯度型梯度型 石英系石英系 SiO2+GeO2 SiO2+B2O3 CVD

12、+熔融熔融 多組分多組分 Tl2O+Na2O+PbO+SiO2 Tl2O+Na2O+B2O3+SiO2 離子交換離子交換 Li2O+Al2O3+SiO2 Li2O+CaO+SiO2 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn)代代通通信信用用光光纜纜現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述光光學學纖纖維維胃胃鏡鏡現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述光導纖維手術(shù)頭燈光導纖維手術(shù)頭燈現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述新型中紅外透過玻璃：新型中紅外透過玻璃： 軍事偵察，制導系統(tǒng)，衛(wèi)星遙感，資源探測等軍事偵察，制導系統(tǒng)，衛(wèi)

13、星遙感，資源探測等對3000cm-1中紅外線透過率80%，高強度?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述隱形玻璃：隱形玻璃：玻璃經(jīng)過加工處理，將反射影像移到人的視野以外，玻璃經(jīng)過加工處理，將反射影像移到人的視野以外，或者不反射的制品稱為隱形玻璃。或者不反射的制品稱為隱形玻璃。將玻璃彎曲成適當?shù)那?，或者利用鍍膜的方法鍍以將玻璃彎曲成適當?shù)那?，或者利用鍍膜的方法鍍以多層干涉膜，達到無反射的程度，使人覺察不到玻璃的多層干涉膜，達到無反射的程度，使人覺察不到玻璃的存在。存在。現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述隱形玻璃：隱形玻璃：現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述微晶

14、玻璃：微晶玻璃：v 加入一定的晶核劑（不加也可），經(jīng)一定的溫度制加入一定的晶核劑（不加也可），經(jīng)一定的溫度制度和溫度分布使玻璃成品過程中產(chǎn)生微晶體。微晶度和溫度分布使玻璃成品過程中產(chǎn)生微晶體。微晶玻璃機械強度高，高化學穩(wěn)定性，質(zhì)地細密，不透玻璃機械強度高，高化學穩(wěn)定性，質(zhì)地細密，不透氣，不吸水，耐熱性好，低導電率，低膨脹率、具氣，不吸水，耐熱性好，低導電率，低膨脹率、具有機械加工性。有機械加工性?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述微晶大理石：微晶大理石：v將玻璃粉末燒結(jié)成整體，然后再加熱成流體，將玻璃粉末燒結(jié)成整體，然后再加熱成流體，之后析晶生長，制成。具有和大理石一樣的裝之后析晶

15、生長，制成。具有和大理石一樣的裝飾效果，性能優(yōu)于大理石，可鋪設(shè)地面，可加飾效果，性能優(yōu)于大理石，可鋪設(shè)地面，可加工。工?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述人造水晶人造水晶現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述人造寶石的種類人造寶石的種類現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述裝飾品，精密機械工業(yè)，電器儀表等裝飾品，精密機械工業(yè)，電器儀表等現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述 納米納米（nmnm）如同厘米、）如同厘米、分米和米一樣，是度量長度分米和米一樣，是度量長度的單位，具體地說，一納米的單位，具體地說，一納米等于十億分之一米，等于十億分之一米，2020納米

16、納米相當于相當于1 1根頭發(fā)絲的三千分根頭發(fā)絲的三千分之一。之一。將一納米的物體放到將一納米的物體放到乒乓球上，就像一個乒乓球乒乓球上，就像一個乒乓球放在地球上一般。放在地球上一般。納納米米到到底底是是什什么么我們把度量單位按大小排列如下：我們把度量單位按大小排列如下： 米米厘米厘米毫米毫米微米微米納米納米1 1米米= =10001000個毫米，個毫米，1 1毫米毫米= =10001000個微米，個微米，1 1微米微米= =10001000個納米。個納米。 納米約納米約4 4倍原子大小，萬分之一頭發(fā)粗細。倍原子大小，萬分之一頭發(fā)粗細。 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述根據(jù)具有納米

17、尺度的維數(shù)，可以將納米材料劃分為根據(jù)具有納米尺度的維數(shù)，可以將納米材料劃分為： (1)(1)零維零維( (原子團簇和超微粒子原子團簇和超微粒子) )； (2)(2)一維一維( (納米管、線納米管、線) )； (3)(3)二維二維( (納米薄膜、多層膜納米薄膜、多層膜) )； (4)(4)三維塊體材料三維塊體材料( (由原子團簇及超微粒子組成由原子團簇及超微粒子組成) )廣義的納米材料則主要包括：廣義的納米材料則主要包括： (1)(1)納米晶體和納米玻璃材料；納米晶體和納米玻璃材料； (2)(2)金屬，半導體，或聚合物納米管和納米薄膜；金屬，半導體，或聚合物納米管和納米薄膜； (3)(3)金屬鍵

18、，共價鍵或分子組元構(gòu)成的納米復合材料；金屬鍵，共價鍵或分子組元構(gòu)成的納米復合材料； (4)(4)人造超晶格和量子阱結(jié)構(gòu)；人造超晶格和量子阱結(jié)構(gòu)； (5)(5)半結(jié)晶聚合物和聚合物混合物。半結(jié)晶聚合物和聚合物混合物?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述 當微粒小于當微粒小于100 nm時，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，從而呈現(xiàn)時，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，從而呈現(xiàn)不同于宏觀物質(zhì)的奇異現(xiàn)象：不同于宏觀物質(zhì)的奇異現(xiàn)象： (1) 低熔點、高比熱容、高膨脹系數(shù)；低熔點、高比熱容、高膨脹系數(shù)； (2) 高反應活性、高擴散率；高反應活性、高擴散率； (3) 高強度、高韌性；高強度、高韌性； (4) 奇

19、特磁性；奇特磁性； (5)極強的吸波性。極強的吸波性。納米材料的性能：納米材料的性能：例如：納米相陶瓷是摔不碎的，且具有的高硬度、高韌性、低例如：納米相陶瓷是摔不碎的，且具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點；納米相銅的強溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點；納米相銅的強度比普通銅高度比普通銅高5 5倍。倍?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述納米材料應用舉例：納米材料應用舉例：l含鉛汽油中的鉛很容易通過含鉛汽油中的鉛很容易通過血液長期蓄積于人的肝、腎、血液長期蓄積于人的肝、腎、脾、肺和大腦中，從而導致脾、肺和大腦中，從而導致人的智能發(fā)育障礙和血色素人的

20、智能發(fā)育障礙和血色素制造障礙等后果。制造障礙等后果。汽車尾氣的處理：汽車尾氣的處理：加入納米加入納米級的復合稀土氧化物后，對級的復合稀土氧化物后，對尾氣的凈化特別明顯，尾氣尾氣的凈化特別明顯，尾氣中的中的COCO、NOxNOx幾乎完全轉(zhuǎn)化幾乎完全轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述v 特種半導體納米材料使特種半導體納米材料使海水淡化海水淡化；v 納米納米TiO2可以用來降解有機磷，降解毛紡染整廢可以用來降解有機磷，降解毛紡染整廢水，降解石油水，降解石油 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述v紐約大學制造的紐約大學制造的納米機器人納米機器人，是幾百個原子、分子組成的是幾

21、百個原子、分子組成的顆粒，尺寸只有幾十個納米，顆粒，尺寸只有幾十個納米，表面活性很大，可進入血管表面活性很大，可進入血管中，清除過多的脂質(zhì)和有害中，清除過多的脂質(zhì)和有害物質(zhì)，激發(fā)血細胞的活性，物質(zhì)，激發(fā)血細胞的活性，完成醫(yī)生不能完成的血管修完成醫(yī)生不能完成的血管修補等工作。補等工作。v科學家還制備出了由科學家還制備出了由7878個原個原于構(gòu)成的于構(gòu)成的分子馬達分子馬達，可用作，可用作生物導彈和納米機器人的驅(qū)生物導彈和納米機器人的驅(qū)動器。動器。 現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述v碳納米管是直徑非常細的中空管狀納碳納米管是直徑非常細的中空管狀納米材料，它能夠大量地吸附氫氣，成米材料，

22、它能夠大量地吸附氫氣，成為許多個為許多個“納米鋼瓶納米鋼瓶” ” 。v研究表明，約研究表明，約2/32/3的氫氣能夠在常溫常的氫氣能夠在常溫常壓下從碳納米管中釋放出來。壓下從碳納米管中釋放出來。v據(jù)預測，到據(jù)預測，到20102010年，就可以生產(chǎn)出氫年，就可以生產(chǎn)出氫氣汽車，只需攜帶氣汽車，只需攜帶1.51.5升左右的升左右的儲氫納儲氫納米碳管米碳管，即可行駛，即可行駛500km500km。現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述v因納米碳管既輕又強度極高，是鋼的因納米碳管既輕又強度極高，是鋼的1010010100倍，倍，用它來作用它來作防彈衣防彈衣就像用羽絨做成的防寒服一樣，就像用羽絨

23、做成的防寒服一樣，既可折來疊去，又能抵御強大的子彈的沖擊力。既可折來疊去，又能抵御強大的子彈的沖擊力。現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述v 吸波：納米吸波：納米ZnOZnO對雷達電磁波具有很對雷達電磁波具有很強的吸收能力，所以可以做隱形飛機的強的吸收能力，所以可以做隱形飛機的重要涂料。重要涂料?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述納米藥物：納米藥物： 比如說中藥的有效成分中有很多是能夠治療心腦血管比如說中藥的有效成分中有很多是能夠治療心腦血管疾病的，像亞麻酸、亞油酸。如果我們把這種東西納米化疾病的，像亞麻酸、亞油酸。如果我們把這種東西納米化之后，來清理我們的血管，就有可能

24、做到。之后，來清理我們的血管，就有可能做到。 因為它的物理活性也就是它的表面積，尺度下降了三個因為它的物理活性也就是它的表面積，尺度下降了三個數(shù)量級，它的物理活性表面積就提高了六個數(shù)量級，六個數(shù)量級，它的物理活性表面積就提高了六個數(shù)量級，六個數(shù)量級就是一百萬倍，也就是說它的物理活性提高了這么數(shù)量級就是一百萬倍，也就是說它的物理活性提高了這么多，其療效就會提高一百萬倍。本來要吃進去多，其療效就會提高一百萬倍。本來要吃進去一噸的中藥一噸的中藥湯湯，這時候只需要把，這時候只需要把中藥湯提煉成一克中藥湯提煉成一克，注射到血液當中，注射到血液當中去，就可以了。這不是神話。去，就可以了。這不是神話。 現(xiàn)現(xiàn)

25、 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述量子尺寸效應：當粒子尺寸下降到某一值時，金屬量子尺寸效應：當粒子尺寸下降到某一值時，金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級的費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象和納米半導體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分現(xiàn)象和納米半導體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級，能隙變寬子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級，能隙變寬現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應?，F(xiàn)象均稱為量子尺寸效應。根據(jù)根據(jù)Kubo公式計算公式計算Ag微粒在微粒在1K時出現(xiàn)量子尺寸效應的時出現(xiàn)量子尺寸效應的臨界粒徑臨界粒徑da，納米粒子基本理論：納米粒子基本理論：現(xiàn)現(xiàn) 代

26、代 無無 機機 材材 料料 概概 述述根據(jù)：根據(jù)：NEF3432122)3(2nmEFAg的電子數(shù)密度的電子數(shù)密度n161022cm-3得到：得到：318/ )107 . 8(dkB（Kcm3）當當T1K，能級最小間距，能級最小間距 帶入上式，得出：帶入上式，得出：1B現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述小尺寸效應：小尺寸效應：當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞；尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞；非晶

27、態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導致聲、光、電、磁、熱、力學等特性呈現(xiàn)新的小尺寸致聲、光、電、磁、熱、力學等特性呈現(xiàn)新的小尺寸效應。效應?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述表表1 納米納米Cu微粒的粒徑與比表面積，表面原子數(shù)比例，微粒的粒徑與比表面積，表面原子數(shù)比例， 表面能和一個粒子中的原子數(shù)的關(guān)系表面能和一個粒子中的原子數(shù)的關(guān)系現(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述述宏觀量子隧道效應：宏觀量子隧道效應：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例稱為隧道效應。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等如微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效應，稱為宏觀的量子隧道效應。亦具有隧道效應，稱為宏觀的量子隧道效應?，F(xiàn)現(xiàn) 代代 無無 機機 材材 料料 概概 述