納米材料的物理性能及應用

納米材料的物理性能與應用納米技術的相關概念對人類文明的貢獻納米科技可以與20世紀的抗生素、集成電路、人造聚合物等的作用之總和相媲美人類探索世界的兩個方向原子結構宇宙微觀宏觀納米技術微米技術納米（nanometer）???

納米技術是指在0.l－100nm（nanometer,簡稱納米)尺度上操縱和研究原子、分子，對材料進行加工、制造具有特定功能的產(chǎn)品、或?qū)ξ镔|(zhì)進行研究、掌握其原子和分子的運動規(guī)律和特征的高新技術。它是基礎科學（現(xiàn)代物理、化學、分子生物學）和先進工程技術（計算機、微電子等）相結合的產(chǎn)物。納米原本是長度單位，隨著科學技術的發(fā)展卻完全具有更深層次的涵義，它不僅意味著空間尺度，而且提供了嶄新的思維方式：即人類將利用越來越小、越來越精確的物質(zhì)和越來越精細的技術生產(chǎn)成品來滿足更高層次的要求。納米技術將極大地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活模式。納米技術包括納米電子學、納米光學、納米生物學、納米化學、納米材料學、納米工程、納米醫(yī)學等技術。100nm500nm1000nm納米材料亞微材料超微材料nanomaterialsubmicronultrafine三維二維一維零維納米材料分類構筑法粉碎法物理法化學法氣相法液相法固相法321納米顆粒PVS技術原理PVS（等離子氣相合成）技術原理NANOPHASE公司生產(chǎn)車間nano358++SEMimageofaFe0.13[Co50Ni50]0.87powder(dm=166nm;s=13nm).化學沉淀：MonodisperseFerromagneticParticlesforMicrowaveApplications激光復合加熱蒸發(fā)合成納米粉體材料納米鐵粉形貌特殊形態(tài)納米體TEMmicrographofSinanowires;S.T.Leeetal./MaterialsScienceandEngineeringA286(2000)16~23半導體氧化物納米帶多足納米化合物甲烷-空氣擴散燃燒法制備碳納米管

Methane-airdiffusionflamenano449TypicalSEMimageofbulkGaNnanowires.nano125納米膜與納米涂層Schematicdiagramsofthepreparationofmacroporousmetalsorsemiconductorfilmsby:a)electrodeposition,b)ionicspraying,c)laserspraying.nano36分子束外延裝置納米結構與納米塊體材料納米結構與納米加工金納米結構Template（模板）三維結構制備Schematicoutlineoftheexperimentalprocedure.Aqueousdispersionsofpolystyrenebeadsareinjectedintothecellthroughtherubbertubeusingasyringe.Therateofpackingofpolymerbeadsincreasesasthepressureofnitrogenincreases.nano357SEMsofacrystallineassemblyof0.48mmpolystyrenebeadsthatwasformedina12mm-thickcellnano357Carbonnanotubearraysgrownonn+-typeporoussiliconsubstrate.S.Fanetal./PhysicaE8(2000)179~183納米技術的核心是納米材料技術納米材料的性能異乎宏觀物質(zhì)的變化是其具備超常的應用價值的關鍵，其中物理性能很重要典型應用舉例納米材料的磁性能及其應用電腦軟盤工作中的電腦Fe高性能磁記錄材料軸承附磁力線的軸承NiCoFe磁流體納米磁性載體免疫磁珠分離骨髓中癌細胞的原理示意圖

高性能納米磁珠與細胞分離技術簡介磁性納米磁珠是具有高分子微球的一般性質(zhì)，表面可以結合多種功能分子滿足不同要求，在磁場作用下可定向運動到特定部位，或迅速從周圍介質(zhì)中分離出來。這些性能使其在固定化酶、免疫測定、細胞的分離與分類和親和色譜中顯示出巨大的應用前景。在腫瘤、癌癥等一些疾病的治療中具有很高的應用價值。腫瘤早期診斷試劑盒納米磁性微球與單抗結合的高靈敏度細胞分離技術高空飛行的F117雷達檢測系統(tǒng)FeCo吸波材料納米材料的力學性能及其應用CeramicNanoparticlesNetshapeformingviaconsolidatednanoparticles(courtesyofNanophaseTechnologiesCorporation).CONSOLIDATEDNANOSTRUCTURESNanostructuredHardMaterialsUsesforconsolidatednanostructuredhardmaterials:nanocompositemicrotwistdrillbit(top)comparedtoconventionalproductafterwearforthesameusetime(courtesyNanodyneInc.).Ithasbecomepossibleduringthepastdecadetocreatecementedcarbidenanocomposites,suchasWC/CoandTiC/Fe,thathaveconsiderablyenhancedhardness,fracturetoughness,andwearresistancecomparedtotheirconventionalgrainsizecounterpartsthatarewidelyusedinthemanufactureofmachinetools,drillbits,andwearparts.CONSOLIDATEDNANOSTRUCTURES納米材料的熱性能及其應用納米材料的導熱性能絕緣散熱材料：納米氧化鋁與高分子材料的復合，用于電子元器件的散熱納米材料的絕熱性能超薄絕熱涂層：納米氧化鋯，用于航天、航空等納米材料的電性能及其應用手機手機電池Fe高性能電極材料海水淡化電致流變航空航天、汽車的無摩擦、高響應離合納米碳包鎳、納米氧化物粉體敏感元件、陣列與元件封裝氣敏元件的應用環(huán)境保護（空氣、土地、水污染的檢測）

質(zhì)量控制（飲料、食品、煙草質(zhì)量監(jiān)控）消防（煤礦、油田、油庫、建筑物報警）航空航天（發(fā)動機控制、機艙環(huán)境監(jiān)測）汽車（發(fā)動機控制、排氣質(zhì)量監(jiān)測）安全（公安、海關檢測）臨床診斷（人體呼吸及排泄物氣味檢測）化工控制（藥品、化肥、化工材料的生產(chǎn)）等。

氣體傳感器類型的研究傳感器類型檢測原理代表性材料金屬氧化物半導體(MOS)電阻式氣體吸附、電阻變化SnO2、

ZnO、Fe2O3、

WO3非電阻式二極管型、MOSFETPd、Pt柵極有機半導體氣敏傳感器電阻、介電常數(shù)變化酞氰類聚合物、聚吡咯、聚苯胺固體電解質(zhì)離子傳導ZrO2、Nafion接觸燃燒式燃燒/氧化燃燒Pt光學式光譜吸收、熒光、光纖化學材料－石英諧振式（QCM)諧振頻率酞氰類聚合物、聚乙烯亞胺聲表面波式（SAW)聲波傳播速度和頻率聚異丁烯、氟聚多元醇ZnO粉末制備的厚膜對蒸氣的敏感度與工作溫度的關系

(a）針狀納米ZnO；

(c）市售ZnO

采用納米材料與技術大幅度提高敏感元件的敏感度、降低工作溫度。

納米材料的光學性能及其應用太陽光紫外線分析圖紫外線屏蔽Twoconceptsforsolarenergyconversion:nanomaterialsleadingtodirectconversionorchemicalproduction:(a)light-emittingnanocrystalCdSediodeinaconductingorganicmatrix;(b)photochemicalGratzelcellofopticallyexcitedchargeddyes.納米光催化技術我們的技術納米光催化涂層技術（光觸媒）納米光催化空氣凈化機低成本：四氯化鈦低溫沉淀法高效率：納米粒子平均粒度2nm

液相捕集技術

安全：中性、水基、純無機組分納米光觸媒微觀照片液相捕集型納米光催化消毒機關于納米產(chǎn)業(yè)納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段出現(xiàn)的問題擾亂了政府、科技界、投資界和公眾對一個偉大的、足以影響我們民族命運的技術產(chǎn)業(yè)作出正確的認識和判斷，神化論、懷疑論、未來時論以跳躍的方式出現(xiàn)在我們眼前、影響我們的思維。其實，納米技術是一個龐大的、多層次的戰(zhàn)略性技術領域，絕不能簡單的視作一項單一技術，納米產(chǎn)業(yè)也是如此，它是一個多層次的體系，發(fā)展要有一個逐層推進的歷程，我們應對此有著科學、客觀的認識。學科層次產(chǎn)業(yè)層次跨度產(chǎn)業(yè)化時間與狀況任意形態(tài)納米材料提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競爭力和附加值1部分技術已產(chǎn)業(yè)化，5年內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化重點特殊形態(tài)納米材料同上2部分技術已產(chǎn)業(yè)化，5年內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化重點表面修飾特殊形態(tài)納米材料同上3部分技術已較為成熟，10年內(nèi)產(chǎn)業(yè)化任意形態(tài)納米材料建立全新