(应用物理论文）应用物理 钟永强201010800120.doc

纳米材料 专业：科学教育 年级：2010级 姓名：钟永强 学号：201010800120 摘要：纳米技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一门交叉性很强的综合学科。文章简要介绍了纳米技术，纳米材料的类型、制备和在实际中的应用。 关键词：纳米材料、类型、制备、应用 一、纳米材料的定义： 材料的基本结构单元至少有一维处于纳米尺度范围(一般在11100nm)，并由此具有某些新特性的材料。又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。(PVD)、化学气相沉积(CVD)、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD法以“惰性气体冷凝法”最具代表性。“一步过程”则是将外部能屠引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。 四、纳米材料的特性 1、表面与界面效应指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。WC--Co纳米复合材料 纳米结构的WC—Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC—Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中．力学性能提高约一个凰级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC～Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末：再经流床热化学转化成为纳米晶WC—Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批鼠生产金属碳化物粉末。WC—Co粉末可在真空或氢气氛下液烧结成块体材料。VC或CrC等碳化物相的掺杂。可以抑制烧结过程中的晶体长大 信息领域 电子陶瓷的应用范围日趋广阔，包括基板、传感器、感测器、电容器、压电蜂鸣器和热敏电阻等。纳米陶瓷粉体之所以广泛地用于制备电子陶瓷，原因在于陶瓷粉体晶粒的纳米化会造成晶界数量的大大增加，当陶瓷中的晶粒尺寸减小一个数量级，晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。纳米功能陶瓷可降低产品的成本，并且大大提高产品的质量。如纳米Y2O3 和ZrO2 在较低温度烧结的陶瓷具有很高的韧性和强度，被用于轴承和刀具等耐磨器件。用纳米Al2O3 陶瓷粉体为基体，利用其致密速度快、烧结温度低和良好的界面延展性，在烧结过程中控制颗粒尺寸在200~500nm 的最佳范围，可以获得具有良好超塑性的纳米陶瓷材料。 纳米计算机 采用纳米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。可以从阅读上读卡机以及存储容量为目前上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。