納米材料分類(lèi)精品課件

1、納米材料分類(lèi)第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)記錄。實(shí)驗(yàn)總結(jié)意義：認(rèn)識(shí)形成機(jī)理，相轉(zhuǎn)移機(jī)理。為制備可控功能性納米材料提供參考。結(jié)果與討論。每一步影響因素有哪些？現(xiàn)象、結(jié)論，機(jī)理，為什么？注意事項(xiàng)你的收獲，對(duì)以后實(shí)驗(yàn)安排的建議。意義：為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)電結(jié)晶機(jī)理，為制備可控功能性納米材料提供參考。電結(jié)晶的步驟。影響電沉積的因素（溶液，基底，電化學(xué)工藝）銅為什么難沉積在鐵基底上？如何計(jì)算沉積層厚度？估算粒子半徑？現(xiàn)象、結(jié)論（形貌與條件關(guān)系）各種表面形貌形成機(jī)理。注意事項(xiàng)你的收獲，對(duì)以后實(shí)驗(yàn)安排的建議。第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，

2、星期二近期任務(wù)分組，3個(gè)大組，每組810個(gè)小組查閱文獻(xiàn)，納米銀的用途，制備方法，不同性能納米銀的表征方法(TEM樣品制備)初步擬定實(shí)驗(yàn)方案準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二。納米材料分類(lèi) 納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類(lèi)。其中納米粉末開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類(lèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。納米粉末： 又稱(chēng)為超微粉或超細(xì)粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料?？捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧?；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與

3、布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽(yáng)能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。納米纖維： 指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的線狀材料。可用于：微導(dǎo)線、微光纖（未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。納米膜： 納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜?？捎糜冢簹怏w催化（如汽車(chē)尾氣處理）材料；過(guò)濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導(dǎo)材料等。納米塊體： 是將納米粉末高壓成

4、型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法 （物理）機(jī)械法有機(jī)械球磨法、機(jī)械粉碎法以及超重力技術(shù)。機(jī)械球磨法無(wú)需從外部供給熱能,通過(guò)球磨讓物質(zhì)使材料之間發(fā)生界面反應(yīng),使大晶粒變?yōu)樾【Я?得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級(jí)的Fe-18Cr-9W合金粉末。機(jī)械粉碎法是利用各種超微粉機(jī)械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉,尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術(shù)利用超重力旋轉(zhuǎn)床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相當(dāng)

5、于重力加速度上百倍的離心加速度,使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大的加強(qiáng),從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料,應(yīng)用超重力技術(shù)制備粒徑20nm80nm、粒度分布均勻的ZnO納米顆粒。第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法氣相法包括蒸發(fā)冷凝法、溶液蒸發(fā)法、深度塑性變形法等。蒸發(fā)冷凝法是在真空或惰性氣體中通過(guò)電阻加熱、高頻感應(yīng)、等離子體、激光、電子束、電弧感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài),然后在氣體介質(zhì)中冷凝形成高純度的納米材料。Takaki等在惰性氣體保護(hù)下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、

6、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm50 nm范圍內(nèi)可控。魏勝用蒸發(fā)冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發(fā)法是將溶劑制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā),使組分偏析最小,一般可通過(guò)噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作用下,材料極大程度地發(fā)生塑性變形,而使尺寸細(xì)化到納米量級(jí)。有文獻(xiàn)報(bào)道,82mm的Ge在6GPa準(zhǔn)靜壓力作用后,再經(jīng)850熱處理,納米結(jié)構(gòu)開(kāi)始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900時(shí),晶粒尺寸迅速增大至400nm。第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法 濺射技術(shù)是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,

7、交換能量或動(dòng)量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無(wú)相變,化合物的成分不易發(fā)生變化。目前,濺射技術(shù)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應(yīng)磁控濺射等技術(shù)。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛中通過(guò)直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發(fā),蒸汽達(dá)到周?chē)鋮s形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產(chǎn)物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。第7頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法 （化學(xué)）

8、溶膠凝膠法的化學(xué)過(guò)程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)生成活性單體,活性單體進(jìn)行聚合,開(kāi)始成為溶膠,進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含N聚合物組成)在溶液中與H2S反應(yīng),生成的ZnS顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。Marcus Jones等以CdO為原料,通過(guò)加入Zn(CH3)2和SSi(CH3)32制得了ZnS包裹的CdSe量子點(diǎn),顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產(chǎn)率(quantum yield,QY)為13.8%。第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與

9、制備方法 離子液作為一種特殊的有機(jī)溶劑,具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如粘度較大、離子傳導(dǎo)性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動(dòng)性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等。即使在較高的溫度下,離子液仍具有低揮發(fā)性,不易造成環(huán)境污染,是一類(lèi)綠色溶劑。因此,離子液是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的一種良好介質(zhì)。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺為原料,在室溫下于離子液介質(zhì)中合成出了大小均勻的、尺寸為3m5m的Bi2S3納米花。他們認(rèn)為溶液的pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)納米花的形貌和晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響。他們證實(shí),這些納米花由直徑60nm80 nm的納米線構(gòu)成,隨老化時(shí)間的增加,這些納米線會(huì)從母花上坍塌,最終形成單根的納米

10、線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅(qū)原料,以離子液為反應(yīng)介質(zhì),合成了單晶Bi2S3納米棒。 第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法 溶劑熱法是指在密閉反應(yīng)器(如高壓釜)中,通過(guò)對(duì)各種溶劑組成相應(yīng)的反應(yīng)體系加熱,使反應(yīng)體系形成一個(gè)高溫高壓的環(huán)境,從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。Lou等采用單源前驅(qū)體BiS2P(OC8H17)23作反應(yīng)物,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系Bi2S3納米棒,且該方法適于大規(guī)模生產(chǎn)。Liu等用Bi(NO3)35H2O、NaOH及硫的化合物為原料,甘油和水為溶劑,采用溶劑熱法在高壓釜中160反應(yīng)24-7

11、2 h制得了長(zhǎng)達(dá)數(shù)毫米的Bi2S3納米帶。第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法微乳液制備納米粒子是近年發(fā)展起來(lái)的新興的研究領(lǐng)域,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優(yōu)點(diǎn)。1943年Hoar等人首次報(bào)道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合,可自發(fā)地形成一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系,體系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圓柱形顆粒組成,并將這種體系定名微乳液。自那以后,微乳理論的應(yīng)用研究得到了迅速發(fā)展。1982年,Boutonnet等人應(yīng)用微乳法,制備出Pt、Pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料,由于它獨(dú)特的工藝性能和較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝

12、置,在實(shí)際應(yīng)用中受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法溶膠凝膠法的化學(xué)過(guò)程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)生成活性單體,活性單體進(jìn)行聚合,開(kāi)始成為溶膠,進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含N聚合物組成)在溶液中與H2S反應(yīng),生成的ZnS顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。Marcus Jones等以CdO為原料,通過(guò)加入Zn(CH3)2和SSi(CH3)32制得了ZnS包裹的CdSe量子點(diǎn),顆粒平均粒徑為3.3nm,量

13、子產(chǎn)率(quantum yield,QY)為13.8%。第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的合成與制備方法 （電化學(xué)）電沉積隨著納米技術(shù)的發(fā)展，電化學(xué)沉積應(yīng)用于制備納米材料和納米微加工技術(shù)中。電化學(xué)沉積因其自身特點(diǎn)為制備粒徑和形狀可控的納米微粒提供了一種方便可行的實(shí)驗(yàn)方法。其主要優(yōu)點(diǎn)在于：（1）電沉積結(jié)晶過(guò)程的主要推動(dòng)力過(guò)電位，可以人為控制，整個(gè)沉積過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控，在技術(shù)上困難較小、工藝靈活，易于實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)變；（2）常溫常壓操作，避免了高溫在材料內(nèi)部引入的熱應(yīng)力；（3）電沉積易使沉積原子在單晶基底上外延生長(zhǎng), 可在大面積和復(fù)雜形狀的零件上獲

14、得較好的外延生長(zhǎng)層；（4）電沉積制備納米材料的應(yīng)用范圍非常廣，原則上只要在電極上可以沉積的物種都可以通過(guò)電化學(xué)的方法制備出納米粒子，包括金屬、金屬合金、半導(dǎo)體、高分子導(dǎo)電聚合物等。迄今為止，用電沉積方法制備納米晶材料不乏成功實(shí)例12-14，如Cu/Ni、Cu/Fe、Cu/Ag、Pt/Co、Co-Ni-Cu/Cu 等。電化學(xué)微加工技術(shù)可精確地對(duì)微部件進(jìn)行高速加工，是高性能、低成本和短周期電子設(shè)備的小型化和輕量化的基礎(chǔ)15。第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的表征 1 化學(xué)成分的表征包括元素成分分析和微區(qū)成分分析。元素成分分析與其他材料的化學(xué)成分分析相似，主要

15、采用原子發(fā)射光譜AES、原子吸收光譜AAS、X射線熒光分析XRFS和元素分析EA等，重點(diǎn)解決磁性固體物（Fe3O4）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，各元素含量等。微區(qū)成分分析則主要采用電子探針微區(qū)分析法EPMA，對(duì)Fe3O4納米磁性復(fù)合材料的整體及微區(qū)的化學(xué)組成進(jìn)行測(cè)定; 并對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行定性、定量分析; 采用X射線光電能譜法XPS分析表面化學(xué)組成、原子價(jià)態(tài)、表面形貌、表面細(xì)微結(jié)構(gòu)狀態(tài)及表面能態(tài)分布等。使用掃描電子顯微鏡，利用探測(cè)從樣品上發(fā)出的特征X射線來(lái)進(jìn)行元素分析。 第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的表征2 形態(tài)表征 形態(tài)表征對(duì)于確定Fe3O4納米磁性復(fù)合材料的尺寸、

16、大小、形貌十分關(guān)鍵，目前該領(lǐng)域的研究方法很多，主要有X射線衍射XRD、透射電子顯微鏡TEM、掃描電子顯微鏡SEM、激光散射法等。（1）X射線衍射XRD：利用X射線粉末物質(zhì)衍射法鑒定物質(zhì)晶相的尺寸和大小，并根據(jù)特征峰的位置鑒定樣品的物相。依據(jù)XRD衍射圖，利用謝樂(lè)(Scherrer)公式，用衍射峰的半高寬FWHM和位置，計(jì)算出Fe3O4納米磁性粒子的粒徑。（2）透射電子顯微鏡TEM：直觀地給出納米材料顆粒大小、形狀、粒度分布等參數(shù)；用高分辨率透射電鏡HRTEM還可以得到有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的信息。 織夢(mèng)內(nèi)容管理系統(tǒng) （3）掃描電子顯微鏡SEM：主要用于觀察Fe3O4納米磁性粒子的形貌、粒度分布等。（4）

17、激光散射法：測(cè)試Fe3O4納米磁性粒子的粒徑大小、粒徑等，結(jié)合BET法測(cè)定納米粒子的粒徑的比表面積和研究團(tuán)聚顆粒的尺寸及團(tuán)聚度等。 第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的表征3 結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)表征確定Fe3O4納米磁性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與官能團(tuán)是預(yù)測(cè)其功能、開(kāi)發(fā)其應(yīng)用的關(guān)鍵。最常見(jiàn)的方法要有：紅外及拉曼光譜、紫外-可見(jiàn)光譜、穆斯堡爾譜、延展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜EXAFS等。（1）紅外及拉曼光譜：利用遠(yuǎn)紅外光譜指派金屬離子與非金屬離子成鍵、金屬離子的配位等化學(xué)環(huán)境情況及變化，表征產(chǎn)物表面含有OH、C=O、C=C等功能基團(tuán)。（2）紫外-可見(jiàn)光譜：通過(guò)Fe3O4納米磁

18、性復(fù)合材料的電子光譜考察能級(jí)結(jié)構(gòu)的變化、吸收峰位置變化、能級(jí)的變化等。（3）穆斯堡爾譜：利用鐵的穆斯堡爾譜特征吸收得到有關(guān)最外層的化學(xué)信息。（4）延展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜EXAFS：考察X射線吸收邊界之外所發(fā)射的精細(xì)光譜，獲得有關(guān)配位原子種類(lèi)、配位數(shù)、鍵長(zhǎng)、原子間距等吸收X射線的有關(guān)原子化學(xué)環(huán)境方面的信息。 第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的表征4 性能表征（1）熱性能：利用差熱分析（DTA）、示差掃描熱法（DSC）以及熱重分析（TG）等熱分析手段，并與XRD、IR等方法結(jié)合表征：a)Fe3O4納米磁性粒子的表面成鍵或非成鍵有機(jī)基團(tuán)或其他物質(zhì)的存在與否

19、、含量、熱失溫度等；b)表面吸附能力的強(qiáng)度與吸附物質(zhì)的多少與粒徑的關(guān)系；c)升溫過(guò)程中粒徑變化；d)升溫過(guò)程的相轉(zhuǎn)變情況及晶化過(guò)程。 織夢(mèng)內(nèi)容管理系統(tǒng)（2）磁性能：Fe3O4納米磁性復(fù)合材料磁性能的表征主要采用磁沉降和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和SQUID磁強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)定Fe3O4納米磁性復(fù)合材料的磁響應(yīng)和磁性質(zhì)。（3）電化學(xué)性能：由于Fe3O4納米磁性復(fù)合材料大多含有功能性官能團(tuán)，在電極上易發(fā)生氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)。近年來(lái)研究Fe3O4納米磁性復(fù)合材料的電化學(xué)性能的表征手段也日益增多。最常見(jiàn)的有：電導(dǎo)滴定法和循環(huán)伏安法。 第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的性能當(dāng)顆

20、粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米粒子的顆粒表面層附近的原子密度減少，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。對(duì)超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。 特殊的光學(xué)性質(zhì)當(dāng)黃金被細(xì)分到小于光波波長(zhǎng)的尺寸時(shí)，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實(shí)上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通常可低于l，大約幾微米的厚度就能完全消光。利

21、用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。 第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的性能特殊的熱學(xué)性質(zhì)固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。例如，金的常規(guī)熔點(diǎn)為1064C，當(dāng)顆粒尺寸減小到10納米尺寸時(shí)，則降低27，2納米尺寸時(shí)的熔點(diǎn)僅為327左右；銀的常規(guī)熔點(diǎn)為670，而超微銀顆粒的熔點(diǎn)可低于100。因此，超細(xì)銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，此時(shí)元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑

22、料。采用超細(xì)銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質(zhì)量。日本川崎制鐵公司采用011微米的銅、鎳超微顆粒制成導(dǎo)電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點(diǎn)下降的性質(zhì)對(duì)粉末冶金工業(yè)具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.10.5重量比的超微鎳顆粒后，可使燒結(jié)溫度從3000降低到12001300，以致可在較低的溫度下燒制成大功率半導(dǎo)體管的基片。 第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二納米材料的性能特殊的磁學(xué)性質(zhì)人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類(lèi)生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一

23、個(gè)生物磁羅盤(pán)，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營(yíng)養(yǎng)豐富的水底。通過(guò)電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細(xì)菌體內(nèi)通常含有直徑約為 210-2微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安米，而當(dāng)顆粒尺寸減小到 210-2微米以下時(shí)，其矯頑力可增加1千倍，若進(jìn)一步減小其尺寸，大約小于 610-3微米時(shí)，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。 第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，

24、星期二納米材料的性能特殊的力學(xué)性質(zhì)陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國(guó)學(xué)者報(bào)道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬35倍。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特性以及化

25、學(xué)性能等方面。第21頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二真正的納米材料在物理、化學(xué)等方面的性質(zhì)和普通的材料會(huì)有很多不同，比如納米碳管是由石墨中的一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀纖維，內(nèi)部空心，外部直徑只有幾到幾十納米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的萬(wàn)分之一，密度只有鋼的六分之一，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍，是做成防彈背心等織物的理想材料。也可以作為顯象管底板涂層，生產(chǎn)出薄型、節(jié)能的壁掛式電視屏。用納米技術(shù)做成的所謂量子磁盤(pán)，能作高密度的磁記錄，每平方厘米的面積上可儲(chǔ)存3萬(wàn)部紅樓夢(mèng)。我國(guó)已建立了多種物理和化學(xué)方法制備納米材料，研制了氣體蒸發(fā)、磁控濺射、激光誘導(dǎo)cvd、等離子加熱氣相合成等10多

26、臺(tái)制備納米材料的裝置，發(fā)展了化學(xué)共沉淀、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料的方法，研制了性能優(yōu)良的多種納米復(fù)合材料。近年來(lái)，根據(jù)國(guó)際納米材料研究的發(fā)展趨勢(shì)，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長(zhǎng)、介孔內(nèi)延生長(zhǎng)等也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已成功地制備出多種準(zhǔn)一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一納米材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩{米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 第

27、22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二電沉積銀典型SEM形貌第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二電沉積銀典型SEM形貌 第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二直流電沉積方法制備銀納米材料示意圖 A電源電阻箱VPtITOEminBF4+AgNO3第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二 圖4-1-9 沉積產(chǎn)物的SEM (0.001mol/L,100A/cm2, 10min) a 電極表面 b 電極表面 c 電極邊緣第27頁(yè)，共39頁(yè)

28、，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二 科研流程圖第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二科研成果評(píng)價(jià)成果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系序號(hào) 一級(jí)指標(biāo) 序號(hào) 二級(jí)指標(biāo) 評(píng)價(jià)等級(jí)選題的針對(duì)性 1所選課題是否為學(xué)科 （權(quán)重0.1） 亟待解決的理論和實(shí)踐問(wèn)題研究過(guò)程的嚴(yán) 2方案設(shè)計(jì)周密程度 謹(jǐn)性和方法的 3參閱資料新和全的程度 科學(xué)性 4研究方法可行和先進(jìn)程度 （權(quán)重0.4） 5研究過(guò)程控制的嚴(yán)謹(jǐn)程度 6研究所獲取的數(shù)據(jù)、資料； 以及分析、統(tǒng)計(jì)所獲取的數(shù) 據(jù)、資料；形成研究結(jié)論 的數(shù)據(jù)、資料可靠程度成果的創(chuàng)新性 7 成果的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)、創(chuàng)新價(jià)值大小 和時(shí)效性 8成果的實(shí)踐意義大小，成果被采

29、納、 （權(quán)重0.5） 應(yīng)用或推廣的情況及效益情況 9成果發(fā)表刊物級(jí)別 10成果被引用或轉(zhuǎn)載情況 第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二課題研究論證 對(duì)課題的價(jià)值、科學(xué)性和可行性論證。主要內(nèi)容：（1）選題的目的；（2）選題的意義；（3）課題研究的性質(zhì)；（4）國(guó)內(nèi)外同類(lèi)課題研究的現(xiàn)狀；（5）研究方法和手段的科學(xué)性；（6）應(yīng)具備的客觀條件可行（設(shè)備、方法、人員素質(zhì)等）；（7）課題組的人員條件；（8）課題成果形式與推廣價(jià)值。第30頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二結(jié)題研究報(bào)告（1）研究報(bào)告基本結(jié)構(gòu) 課題研究題目； 署名（作者與單位）； 前言（課題研究摘

30、要）； 課題的提出（研究背景，他人研究狀況）； 課題研究的目的和意義； 研究理論依據(jù)（基本理論或基本觀點(diǎn)）； 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（擬解決問(wèn)題的闡述）； 實(shí)驗(yàn)方法； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)成果、課題研究的實(shí)踐貢獻(xiàn)、理論貢獻(xiàn)）； 分析與討論（對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展程度，狀況、存在問(wèn)題與再深入研究等問(wèn)題的自我評(píng)價(jià)）； 結(jié)論（課題研究的價(jià)值與推廣價(jià)值）； 附錄和參考文獻(xiàn)等。第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二要交的材料，五一前交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)記錄。實(shí)驗(yàn)總結(jié) （主要是結(jié)果與討論，對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄的現(xiàn)象和表征結(jié)果進(jìn)行討論）第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二結(jié)果與討論。每一步影響

31、因素有哪些？現(xiàn)象、結(jié)論，為什么？注意事項(xiàng)參考文獻(xiàn)資料，你對(duì)共享結(jié)果的思考。 小結(jié)意義：認(rèn)識(shí)形成機(jī)理，相轉(zhuǎn)移機(jī)理。為制備可控功能性納米材料提供參考。第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二樣品圖標(biāo)對(duì)照表水溶性對(duì)應(yīng)油溶性k1k4, k5， l1， l2k2k3，l4G3G4，G5第34頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二電結(jié)晶的步驟。影響電沉積的因素（溶液，基底，電化學(xué)工藝）銅為什么難沉積在鐵基底上？如何計(jì)算沉積層厚度？估算粒子半徑？現(xiàn)象、結(jié)論（形貌與條件關(guān)系）各種表面形貌形成機(jī)理。注意事項(xiàng)小結(jié)意義：為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)電結(jié)晶機(jī)理，為制備可控功能性納米材料

32、提供參考。第35頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)46分，星期二金屬電結(jié)晶理論概述金屬離子在電極上放電還原為吸附原子后，需經(jīng)歷由單吸附原子結(jié)合為晶體的另一過(guò)程方可形成金屬電沉積層，這種在電場(chǎng)作用下進(jìn)行的結(jié)晶過(guò)程稱(chēng)為電結(jié)晶。眾所周知，金屬電結(jié)晶過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，其主要經(jīng)歷液相傳質(zhì)步驟、電化學(xué)反應(yīng)步驟、新相生成步驟（即金屬離子的電化學(xué)還原過(guò)程和結(jié)晶）三個(gè)串聯(lián)步驟。金屬離子還原繼而形成結(jié)晶層的電結(jié)晶過(guò)程一般包括以下步驟：（1）溶液中的離子向電極表面的擴(kuò)散；（2）電子遷移反應(yīng)；（3）部分或完全失去溶劑化外殼，導(dǎo)致形成吸附原子；（4）光滑表面或異相基體上吸附原子經(jīng)表面擴(kuò)散到缺陷或位錯(cuò)等有利位置；（5）電還原得到的其他金屬原子在這些位置聚集，形成新相的核，即形核；（6）還原的金屬原子結(jié)合到晶格中生長(zhǎng)，即核化；（7）沉積物的結(jié)晶及形態(tài)