納米材料的物理性能及應(yīng)用

納米材料的物理性能與應(yīng)用納米技術(shù)的相關(guān)概念對(duì)人類文明的貢獻(xiàn)納米科技可以與20世紀(jì)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(gè)方向原子結(jié)構(gòu)宇宙微觀宏觀納米技術(shù)微米技術(shù)納米（nanometer）???

納米技術(shù)是指在0.l－100nm（nanometer,簡稱納米)尺度上操縱和研究原子、分子，對(duì)材料進(jìn)行加工、制造具有特定功能的產(chǎn)品、或?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行研究、掌握其原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特征的高新技術(shù)。它是基礎(chǔ)科學(xué)（現(xiàn)代物理、化學(xué)、分子生物學(xué)）和先進(jìn)工程技術(shù)（計(jì)算機(jī)、微電子等）相結(jié)合的產(chǎn)物。納米原本是長度單位，隨著科學(xué)技術(shù)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(xì)的技術(shù)生產(chǎn)成品來滿足更高層次的要求。納米技術(shù)將極大地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活模式。納米技術(shù)包括納米電子學(xué)、納米光學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米工程、納米醫(yī)學(xué)等技術(shù)。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(gòu)筑法粉碎法物理法化學(xué)法氣相法液相法固相法321納米顆粒PVS技術(shù)原理PVS（等離子氣相合成）技術(shù)原理NANOPHASE公司生產(chǎn)車間nano358++SEMimageofaFe0.13[Co50Ni50]0.87powder(dm=166nm;s=13nm).化學(xué)沉淀：MonodisperseFerromagneticParticlesforMicrowaveApplications激光復(fù)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(dǎo)體氧化物納米帶多足納米化合物甲烷-空氣擴(kuò)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(jié)構(gòu)與納米塊體材料納米結(jié)構(gòu)與納米加工金納米結(jié)構(gòu)Template（模板）三維結(jié)構(gòu)制備Schematicoutlineoftheexperimentalprocedure.Aqueousdispersionsofpolystyrenebeadsareinjectedintothecellthroughtherubbertubeusingasyringe.Therateofpackingofpolymerbeadsincreasesasthepressureofnitrogenincreases.nano357SEMsofacrystallineassemblyof0.48mmpolystyrenebeadsthatwasformedina12mm-thickcellnano357Carbonnanotubearraysgrownonn+-typeporoussiliconsubstrate.S.Fanetal./PhysicaE8(2000)179~183納米技術(shù)的核心是納米材料技術(shù)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(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵，其中物理性能很重要典型應(yīng)用舉例納米材料的磁性能及其應(yīng)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(xì)胞的原理示意圖

高性能納米磁珠與細(xì)胞分離技術(shù)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(jié)合多種功能分子滿足不同要求，在磁場作用下可定向運(yùn)動(dòng)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(cè)定、細(xì)胞的分離與分類和親和色譜中顯示出巨大的應(yīng)用前景。在腫瘤、癌癥等一些疾病的治療中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。腫瘤早期診斷試劑盒納米磁性微球與單抗結(jié)合的高靈敏度細(xì)胞分離技術(shù)高空飛行的F117雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)FeCo吸波材料納米材料的力學(xué)性能及其應(yīng)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(yīng)用納米材料的導(dǎo)熱性能絕緣散熱材料：納米氧化鋁與高分子材料的復(fù)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(yīng)用手機(jī)手機(jī)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(yīng)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(yīng)用環(huán)境保護(hù)（空氣、土地、水污染的檢測(cè)）

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(bào)警）航空航天（發(fā)動(dòng)機(jī)控制、機(jī)艙環(huán)境監(jiān)測(cè)）汽車（發(fā)動(dòng)機(jī)控制、排氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)）安全（公安、海關(guān)檢測(cè)）臨床診斷（人體呼吸及排泄物氣味檢測(cè)）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(cè)原理代表性材料金屬氧化物半導(dǎo)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(jī)半導(dǎo)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(dǎo)ZrO2、Nafion接觸燃燒式燃燒/氧化燃燒Pt光學(xué)式光譜吸收、熒光、光纖化學(xué)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(duì)蒸氣的敏感度與工作溫度的關(guān)系

(a）針狀納米ZnO；

(c）市售ZnO

采用納米材料與技術(shù)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(xué)性能及其應(yīng)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(shù)我們的技術(shù)納米光催化涂層技術(shù)（光觸媒）納米光催化空氣凈化機(jī)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(shù)

安全：中性、水基、純無機(jī)組分納米光觸媒微觀照片液相捕集型納米光催化消毒機(jī)關(guān)于納米產(chǎn)業(yè)納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級(jí)階段出現(xiàn)的問題擾亂了政府、科技界、投資界和公眾對(duì)一個(gè)偉大的、足以影響我們民族命運(yùn)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)作出正確的認(rèn)識(shí)和判斷，神化論、懷疑論、未來時(shí)論以跳躍的方式出現(xiàn)在我們眼前、影響我們的思維。其實(shí)，納米技術(shù)是一個(gè)龐大的、多層次的戰(zhàn)略性技術(shù)領(lǐng)域，絕不能簡單的視作一項(xiàng)單一技術(shù)，納米產(chǎn)業(yè)也是如此，它是一個(gè)多層次的體系，發(fā)展要有一個(gè)逐層推進(jìn)的歷程，我們應(yīng)對(duì)此有著科學(xué)、客觀的認(rèn)識(shí)。學(xué)科層次產(chǎn)業(yè)層次跨度產(chǎn)業(yè)化時(shí)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(shù)已產(chǎn)業(yè)化，5年內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)特殊形態(tài)納米材料同上2部分技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，5年內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)表面修飾特殊形態(tài)納米材料同上3部分技術(shù)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