納米材料與納米技術(shù)

第1章緒論1

11納米材料與納米技術(shù)發(fā)展歷史1

111納米材料與納米技術(shù)的誕生1

112納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展1

12中國納米材料與技術(shù)發(fā)展概況3

13納米材料熱點領(lǐng)域的新進(jìn)展6

131納米組裝體系的設(shè)計和研究6

132高性能納米結(jié)構(gòu)材料的合成7

133納米添加使傳統(tǒng)材料改性7

134納米涂層材料的設(shè)計與合成7

135納米顆粒表面修飾和包覆的研究8

參考文獻(xiàn)8

第2章納米材料9

21納米材料的分類9

211納米微粒9

212納米固體10

213納米組裝體系11

22納米材料的性質(zhì)11

221納米材料的表面效應(yīng)12

222納米材料的小尺寸效應(yīng)12

2221特殊的光學(xué)性質(zhì)13

2222特殊的熱學(xué)性質(zhì)13

2223特殊的磁學(xué)性質(zhì)14

2224特殊的力學(xué)性質(zhì)14

2225電學(xué)性質(zhì)14

223納米材料的宏觀量子隧道效應(yīng)14

23納米材料的團(tuán)聚與分散15

231納米材料的團(tuán)聚15

232納米顆粒在液體介質(zhì)中的團(tuán)聚機(jī)理16

233納米顆粒在氣體介質(zhì)中的團(tuán)聚機(jī)理18

234納米顆粒的分散19

235氣體介質(zhì)中納米粉體分散技術(shù)與機(jī)理19

236液體介質(zhì)中納米粉體分散技術(shù)與機(jī)理20

24納米顆粒表面修飾21

241表面物理改性21

242表面化學(xué)改性21

參考文獻(xiàn)23

第3章納米粉體制備25

31納米粉體材料的物理法制備25

311蒸發(fā)冷凝法25

3111電阻加熱法26

3112高頻感應(yīng)法26

3113濺射法26

3114流動液面真空蒸鍍法26

3115通電加熱蒸發(fā)法27

3116混合等離子體法27

3117激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積(LICVD)28

3118化學(xué)蒸發(fā)凝聚法(CVC)29

3119爆炸絲法29

312機(jī)械合金化(MA)29

3121MA物理過程29

3122MA工藝過程30

3123MA工藝特點30

3124MA工藝的主要影響因素31

3125MA工藝中的理論研究33

32納米粉體材料的濕化學(xué)法制備37

321液相中生成固相微粒的機(jī)理37

322溶膠凝膠法(SolGel)39

3221溶膠凝膠技術(shù)的原理39

3222溶膠凝膠技術(shù)的前驅(qū)體分析40

3223溶膠凝膠技術(shù)的應(yīng)用舉例41

323微乳液技術(shù)44

3231微乳反應(yīng)器原理45

3232微乳反應(yīng)器的形成及結(jié)構(gòu)45

3233微乳液法的應(yīng)用舉例47

324噴霧熱分解(SP)法48

3241噴霧技術(shù)48

3242噴霧熱分解合成步驟49

3243噴霧熱分解應(yīng)用舉例51

325水熱法52

3251水熱法原理及特點53

3252水熱法的裝置——高壓釜54

3253水熱法的分類54

3254水熱法應(yīng)用舉例55

326沉淀法56

3261沉淀法的原理56

3262沉淀法原料選擇及溶液配制57

3263沉淀法的應(yīng)用舉例57

33納米粉體材料的濕聲化學(xué)法制備59

331濕聲化學(xué)法簡介59

332濕聲化學(xué)法工藝過程與特點60

333濕聲化學(xué)法的機(jī)理61

334濕聲化學(xué)法的應(yīng)用舉例61

3341PZT粉體合成61

3342SBT粉體合成61

參考文獻(xiàn)62

第4章一維納米材料——納米碳管67

41納米碳管的性質(zhì)及其應(yīng)用67

411納米碳管的結(jié)構(gòu)67

412納米碳管的性質(zhì)68

413納米碳管的應(yīng)用69

4131納米電子學(xué)方面69

4132復(fù)合材料領(lǐng)域70

4133能源方面71

4134醫(yī)療領(lǐng)域及生物工程71

4135化學(xué)領(lǐng)域72

42納米碳管的制備73

421電弧法73

422催化裂解法(CVD)74

423激光蒸發(fā)法75

424化學(xué)氣相沉積法76

425熱解聚合物法76

參考文獻(xiàn)77

第5章納米固體材料79

51納米固體材料的分類79

52納米固體材料的微結(jié)構(gòu)及其特性81

521類氣態(tài)模型82

522擴(kuò)展結(jié)構(gòu)82

523短程有序82

524界面缺陷態(tài)模型82

525界面可變結(jié)構(gòu)模型82

53納米陶瓷83

531納米陶瓷的性質(zhì)與應(yīng)用83

5311力學(xué)性能及應(yīng)用83

5312電學(xué)性能及應(yīng)用83

5313光學(xué)性能及應(yīng)用83

5314磁學(xué)性能及應(yīng)用84

5315催化性能及應(yīng)用84

5316敏感性能及應(yīng)用84

5317其他性能及應(yīng)用84

532納米陶瓷的制備84

5321納米陶瓷的成型84

5322納米陶瓷的燒結(jié)85

54納米薄膜86

541納米薄膜的分類86

542納米薄膜的特性87

5421機(jī)械力學(xué)性能87

5422電磁學(xué)性能87

5423光學(xué)性能88

5424氣敏特性88

543納米薄膜的制備88

5431薄膜的形成過程與影響因素88

5432納米薄膜的制備技術(shù)簡介89

544納米薄膜的研究進(jìn)展93

5441納米磁性膜93

5442納米光學(xué)膜93

5443納米氣敏膜94

5444納米潤滑膜94

55納米復(fù)合材料94

551納米復(fù)合材料的分類95

5511按基體材料分類95

5512按納米改性劑分類95

5513按制備方法分類95

552納米復(fù)合材料的性能與特點95

5521納米復(fù)合材料的基本性能95

5522納米復(fù)合材料的特殊性質(zhì)96

553納米復(fù)合材料的制備方法96

554納米復(fù)合材料的研究舉例98

5541高介電常數(shù)的聚合物基納米復(fù)合電介質(zhì)材料98

5542模板法合成含鑭的層狀無機(jī)有機(jī)納米復(fù)合材料99

555納米固體材料的發(fā)展99

參考文獻(xiàn)99

第6章介孔材料103

61介孔材料的分類及特性103

62介孔材料的合成機(jī)理104

621液晶模板機(jī)理104

622棒狀自組裝模型106

623電荷密度匹配機(jī)理106

624協(xié)同作用機(jī)理106

625層狀折疊機(jī)理107

63介孔材料的制備108

631模板劑109

6311模板劑的作用109

6312模板劑的分類及發(fā)展110

6313模板劑的脫除111

632無機(jī)介孔材料的制備112

633無機(jī)有機(jī)雜化介孔材料的制備112

64介孔材料的應(yīng)用研究112

641應(yīng)用研究113

6411擇形吸附與分離113

6412催化113

6413光催化反應(yīng)113

6414在氣體檢測傳感器方面的應(yīng)用研究113

6415電容、電極、儲氫材料114

6416信息儲運114

642有序介孔材料的應(yīng)用領(lǐng)域114

6421化工領(lǐng)域114

6422生物醫(yī)藥領(lǐng)域115

6423環(huán)境和能源領(lǐng)域115

65介孔材料研究熱點及未來趨勢116

參考文獻(xiàn)116

第7章納米材料的表征120

71粒度表征120

711顆粒及顆粒粒度120

712粒度分析的意義122

713粒度分析方法122

7131顯微鏡法123

7132電鏡觀察粒度分析123

7133激光粒度分析123

7134沉降法124

7135X射線衍射線寬法125

7136粒度分析的新進(jìn)展125

72形貌表征125

73成分分析127

74熱分析技術(shù)及宏觀性質(zhì)129

75納米測試技術(shù)的發(fā)展130

參考文獻(xiàn)131

第8章納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用132

81納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用132

811納米技術(shù)在普通陶瓷中的應(yīng)用132

812納米技術(shù)在特種陶瓷中的應(yīng)用133

8121結(jié)構(gòu)陶瓷中的應(yīng)用133

8122功能陶瓷中的應(yīng)用134

813納米技術(shù)在陶瓷應(yīng)用中的問題135

82納米技術(shù)在陶瓷工業(yè)環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用136

821納米材料對大氣污染的治理136

822納米材料對廢水的治理137

823納米材料對噪聲的治理138

83納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用與前景138

831納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用138

832納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用前景139

84納米材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用140

841納米材料在催化方面的應(yīng)用140

842納米材料在涂料方面的應(yīng)用140

843納米材料在其他精細(xì)化工方面的應(yīng)用141

85納米技術(shù)在生物工程及醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用141

851納米材料在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用142

852納米生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用142

853納米技術(shù)在臨床診斷與檢測中的應(yīng)用143

854納米技術(shù)在臨床治療中的應(yīng)用144

855納米技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用145

86納米技術(shù)在軍事領(lǐng)域上的應(yīng)用146

861納米電子技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用146

8611納米計算機(jī)系統(tǒng)147

8612納米航天及航空技術(shù)147

8613微機(jī)電系統(tǒng)、“納米武器”和“納米軍隊”148

862納米技術(shù)將改變戰(zhàn)爭形態(tài)149

863納米技術(shù)在裝備上的應(yīng)用149

8631納米技術(shù)將使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍150

8632納米技術(shù)在潤滑油中的應(yīng)用150

8633納米技術(shù)在燃油上的應(yīng)用150

8634納米技術(shù)在車輛輪胎上的應(yīng)用150

8635納米技術(shù)改善車輛尾氣150

8636未來納米裝備的輪廓素描151

87納米技術(shù)在其他領(lǐng)域上的應(yīng)用151

871納米技術(shù)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用151

872納米技術(shù)在分子組裝方面的應(yīng)用152

873納米技術(shù)在能源方面的應(yīng)用153

88納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用前景153

參考文獻(xiàn)154

第9章納米材料的潛在危害157

參考文獻(xiàn)158 2100433B

本書是高等學(xué)校教材。全書介紹了納米材料的結(jié)構(gòu)和性能以及制備方法，并講述了納米材料的應(yīng)用和納米材料與技術(shù)的新進(jìn)展。本書主要任務(wù)是使材料專業(yè)本科生對納米材料有一個比較廣泛的了解。通過本課程的學(xué)習(xí)可了解到納米材料和技術(shù)的發(fā)展趨勢，掌握納米材料的基本知識和基本理論，包括納米顆粒，納米管線，納米薄膜，納米固體材料，納米結(jié)構(gòu)的概念、特點、性能和制備方法等。全書共分9章，第1章綜述了納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展歷程；第2章講述了納米材料的分類、概念及其特性；第3章講解了納米粉體材料的制備技術(shù)及其特點；第4章到第6章分別介紹了一維納米碳管、納米固體材料、介孔材料的特點及其制備方法；第7章是納米材料的分析表征技術(shù)；第8章敘述了納米材料的應(yīng)用；第9章為有關(guān)納米材料的潛在危害。

本書適合從事或有興趣于納米材料與納米技術(shù)研究或教學(xué)的教師、研究生、本科生等人員閱讀，另外，有些章節(jié)也可作為科普讀物。

本書主要內(nèi)容有: 納米材料和納米技術(shù)概述, 納米技術(shù)的發(fā)展歷程, 納米材料和設(shè)計, 納米的分類: 結(jié)構(gòu)和性能, 材料性能導(dǎo)圖和應(yīng)用, 納米材料分類和基礎(chǔ), 納米材料的性能, 納米材料的合成和表征, 設(shè)計環(huán)境和系統(tǒng), 納米材料產(chǎn)品和功能, 健康和環(huán)境領(lǐng)域中的納米材料和技術(shù), 更寬領(lǐng)域中的納米材料和納米技術(shù)。

納米科學(xué)與納米技術(shù)第1章納米材料的大千世界

1.1歷史與范圍

1.1.1納米材料并非新產(chǎn)物

1.1.2納米技術(shù)的早期應(yīng)用：納米金

1.1.3納米科學(xué)與納米技術(shù)方面的出版物

1.2小物質(zhì)能有大不同嗎

1.3納米結(jié)構(gòu)材料的分類

1.4令人驚嘆的納米結(jié)構(gòu)

1.5納米材料的應(yīng)用

1.6自然：最好的納米科學(xué)家

1.7挑戰(zhàn)與未來展望

納米科學(xué)與納米技術(shù)第2章納米材料的獨特性能

2.1納米晶體材料中的微結(jié)構(gòu)和缺陷

2.1.1層錯

2.1.2孿晶、堆垛缺陷和空隙

2.1.3晶界、三結(jié)和旋轉(zhuǎn)位移

2.2材料的納米尺寸效應(yīng)

2.2.1彈性性能

2.2.2熔點

2.2.3擴(kuò)散率

2.2.4晶粒生長特性

2.2.5固體溶解度的增大

2.2.6磁性能

2.2.7電學(xué)性能

2.2.8光學(xué)性能

2.2.9熱學(xué)性能

2.2.10機(jī)械性能

納米科學(xué)與納米技術(shù)第3章合成路線

3.1“自下而上”法

3.1.1物理氣相沉積

3.1.2化學(xué)氣相沉積

3.1.3噴霧轉(zhuǎn)換處理

3.1.4溶膠—凝膠法

3.1.5濕化學(xué)合成法

3.1.6自組裝

3.2“自上而下”的方法

3.2.1機(jī)械合金化

3.2.2等通道轉(zhuǎn)角擠壓法

3.2.3高壓扭轉(zhuǎn)

3.2.4累積疊軋焊

3.2.5納米光刻

3.2.6蘸筆納米光刻技術(shù)

3.3納米粉末的固結(jié)成形

3.3.1沖擊波固結(jié)成形

3.3.2熱等靜壓成型和冷等靜壓成型

3.3.3放電等離子燒結(jié)

納米科學(xué)與納米技術(shù)第4章納米材料的應(yīng)用

4.1納米電子學(xué)

4.1.1半導(dǎo)體器件原理

4.1.2MOSFET

4.1.3固態(tài)量子效應(yīng)器件

4.1.4混合微納米電子RTT

4.1.5分子電子器件

4.1.6新型光電器件

4.2MEMS和NEMS

4.3納米傳感器

4.3.1碳納米管傳感器

4.3.2納米線傳感器

4.3.3聚合物納米纖維和納米復(fù)合物

4.3.4納米粒子

4.3.5等離子基納米探針

4.3.6光學(xué)納米傳感器

4.3.7半導(dǎo)體量子干擾器件磁性納米傳感器

4.3.8生物傳感器

4.3.9基于微懸臂梁的傳感器

4.3.10電子鼻

4.3.11電子舌

4.4納米催化劑

4.4.1黃金納米粒子

4.4.2磁性納米粒子

4.4.3其他納米催化劑

4.5食品工業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品業(yè)

4.6化妝品和消費品

4.6.1防曬霜

4.6.2個人護(hù)理產(chǎn)品

4.6.3抗衰老產(chǎn)品

4.6.4其他用途

4.7結(jié)構(gòu)與工程

4.8汽車行業(yè)

4.9水處理與環(huán)境

4.10納米醫(yī)學(xué)應(yīng)用

4.11紡織品

4.12涂料

4.13能源

4.14防御和空間應(yīng)用

4.15結(jié)構(gòu)應(yīng)用

納米科學(xué)與納米技術(shù)第5章納米材料的表征手段

5.1XRD

5.2小角X射線散射

5.3SEM

5.3.1電子—物質(zhì)的相互作用

5.3.2成像

5.4TEM

5.4.1先進(jìn)的TEM技術(shù)

5.4.2利用TEM定量分析

5.4.3TEM的功能

5.4.4TEM的制樣

5.5AFM

5.5.1AFM和其他成像技術(shù)的對比

5.5.2AFM的常見模式

5.6STM

5.6.1操作模式

5.6.2STM的構(gòu)造

5.7場離子顯微鏡

5.8三維原子探針

5.9納米壓痕

納米科學(xué)與納米技術(shù)第6章納米技術(shù)的關(guān)注與挑戰(zhàn)

詞匯表

索引 2100433B