納米復(fù)合材料納米材料與應(yīng)用技術(shù)叢書

第1章 概論

第2章 納米材料

第3章 填充納米復(fù)合材料

第4章 雜化復(fù)合材料

第5章 插層復(fù)合材料

第6章 納米復(fù)合材料的應(yīng)用

第7章 納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與表征

納米催化技術(shù)2100433B

有機(jī)基納米復(fù)合材料的發(fā)展在整個納米科學(xué)技術(shù)中占有很重要的地位，屬于正在蓬勃發(fā)展的一類新型的復(fù)合材料。本書介紹了納米復(fù)合材料的基本概念、基本理論等，井重點介紹了納米復(fù)合材料的制備方法、性質(zhì)、性能、表征等，同時在參考了大量國內(nèi)外最新的科研成果的基礎(chǔ)上，全面介紹了納米復(fù)合材料的應(yīng)用及其發(fā)展前景。 本書可作為高等院校本科生、研究生相關(guān)課程的參考書，亦可作為新材料領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員的參考讀物。

第1章 概論 沒人知道今后最先進(jìn)的電子計算機(jī)會是什么模樣，它們是如何組裝的？但是，有兩點是明確的，它們將比今天的計算機(jī)更小，更快，威力更大；是用化學(xué)方法組裝的。這是一種趨勢。今天科學(xué)家正從納米組件和有機(jī)分子向著這種目標(biāo)邁出第一步。這里提到的納米，是怎樣的概念？納米組件與有機(jī)分子如何組裝？ 1.1 納米與納米技術(shù) 中國古代哲學(xué)家韓非子（公元前280―233）曾說：“凡物之有形者，易裁也，易割也。何以論之？有形，則有短長，有短長則有大小。”這說明，物質(zhì)是有大小之別。

《納米材料及應(yīng)用技術(shù)》從原子、分子層次設(shè)計與計算機(jī)模擬計算電子、原子、晶體結(jié)構(gòu)、表征設(shè)備與技術(shù)、性能表征、制備技術(shù)到應(yīng)用領(lǐng)域?qū){米材料進(jìn)行了較詳細(xì)的論述。

本書依據(jù)作者研究團(tuán)隊及國內(nèi)外橡膠納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展，從基礎(chǔ)到應(yīng)用詳細(xì)地介紹了各種納米顆粒/ 橡膠復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能，闡述了納米顆粒對橡膠材料模量、強度、耐磨性、耐疲勞性、動態(tài)生熱性能、抗?jié)窕阅艿任锢硇阅艿挠绊懀约皩ψ韪?、阻燃、阻尼、電熱聲傳?dǎo)等功能的影響，并介紹了一些重要的工業(yè)化案例和工業(yè)化新進(jìn)展。

本書適合于高校和科研院所從事納米材料和納米復(fù)合材料研究與開發(fā)的學(xué)生以及專家學(xué)者參考使用，也適合橡膠工業(yè)領(lǐng)域從事材料與產(chǎn)品開發(fā)的研究人員閱讀。

第1章 緒論1

1.1 納米科學(xué)技術(shù)的問世1

1.2 納米科學(xué)技術(shù)引發(fā)的產(chǎn)業(yè)革命3

1.2.1 信息產(chǎn)業(yè)3

1.2.2 生物醫(yī)藥技術(shù)4

1.2.3 納米材料使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級換代5

1.3 納米科學(xué)技術(shù)的國際態(tài)勢6

1.4 我國納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展11

參考文獻(xiàn)12

第2章 納米材料的結(jié)構(gòu)與性能14

2.1 納米材料的特性及分類14

2.1.1 納米材料的特性14

2.1.2 納米材料的分類16

2.2 納米微粒17

2.2.1 納米微粒的結(jié)構(gòu)與形貌17

2.2.2 納米微粒的物理特性17

2.3 納米碳材料30

2.3.1 C6030

2.3.2 納米洋蔥狀富勒烯32

2.3.3 納米碳管33

2.4 納米晶體材料46

2.4.1 納米晶體材料的結(jié)構(gòu)47

2.4.2 納米晶體材料的性能56

2.5 納米復(fù)合材料62

2.5.1 納米復(fù)合材料的分類62

2.5.2 納米復(fù)合材料的性能64

參考文獻(xiàn)70

第3章 納米材料測試分析技術(shù)78

3.1 電子顯微分析78

3.1.1 透射電子顯微分析(TEM)78

3.1.2 掃描電子顯微分析(SEM)102

3.1.3 X射線能譜儀(EDS)和波譜儀(WDS)107

3.1.4 電子能量損失譜(EELS)112

3.2 掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)117

3.2.1 掃描隧道顯微鏡117

3.2.2 原子力顯微鏡120

3.3 X射線衍射分析(XRD)122

3.3.1 X射線衍射原理123

3.3.2 X射線衍射分析方法(XRD)123

3.3.3 樣品制備124

3.3.4 X射線衍射分析（XRD）在納米材料研究中的應(yīng)用124

3.4 光譜分析129

3.4.1 核磁共振譜129

3.4.2 紅外（IR) 、激光拉曼光譜134

3.4.3 紫外（UV) 、可見（VIS）光譜分析139

3.4.4 穆斯堡爾譜分析143

3.4.5 原子光譜分析146

3.4.6 分子熒光光譜分析156

3.4.7 擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜分析158

3.5 能譜分析161

3.5.1 俄歇電子能譜分析（AES) 161

3.5.2 X射線光電子能譜分析(XPS)166

3.5.3 紫外光電子能譜分析(UPS)172

3.6 粒度分析173

3.6.1 粒度分析法173

3.6.2 粒度分析的樣品制備174

3.6.3 粒度分析在納米材料中的應(yīng)用175

參考文獻(xiàn)179

第4章 納米材料的設(shè)計與計算181

4.1 新材料設(shè)計概述181

4.1.1 計算機(jī)模擬的發(fā)展181

4.1.2 納米材料的分子模擬183

4.2 納米材料設(shè)計與計算的原理與方法186

4.2.1 第一性原理方法186

4.2.2 分子力學(xué)方法188

4.2.3 分子動力學(xué)方法189

4.2.4 分子蒙特卡洛方法(Monte Carlo method,簡稱MC)190

4.2.5 實驗數(shù)據(jù)的解析與模擬190

4.3 納米材料微觀結(jié)構(gòu)、性能與分子模擬191

4.3.1 X射線衍射線形精煉方法及結(jié)構(gòu)分析191

4.3.2 納米結(jié)構(gòu)的計算機(jī)模擬195

4.3.3 擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)203

4.3.4 分子光譜的模擬204

4.4 電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)205

4.4.1 C60與納米碳管理論分析207

4.4.2 納米碳管的性質(zhì)208

4.4.3 納米洋蔥狀富勒烯（Nano Onion-like Fullerenes, NOLFs) 213

4.4.4 表面與界面的理論研究216

4.4.5 能帶-光子晶體217

參考文獻(xiàn)220

第5章 納米材料的制備技術(shù)223

5.1 由過飽和蒸氣制備納米團(tuán)簇和納米顆粒223

5.1.1 團(tuán)簇生成技術(shù)223

5.1.2 團(tuán)簇組裝材料227

5.1.3 幻數(shù)227

5.1.4 濺射法、熱蒸發(fā)和激光法制備納米顆粒228

5.2 納米顆粒的化學(xué)合成法235

5.2.1 溶液中的成核與長大236

5.2.2 細(xì)微顆粒穩(wěn)定與抗聚集長大236

5.2.3 納米顆粒237

5.3 半導(dǎo)體納米團(tuán)簇的合成243

5.3.1 表征方法及合成中的問題243

5.3.2 膠體/膠束/氣泡245

5.3.3 聚合物246

5.3.4 玻璃247

5.3.5 晶型主體和沸石主體247

5.3.6 單一尺寸團(tuán)簇248

5.4 機(jī)械研磨法制備納米結(jié)構(gòu)250

5.4.1 高能球磨和機(jī)械研磨251

5.4.2 納米結(jié)構(gòu)形成的現(xiàn)象學(xué)252

5.4.3 晶粒尺寸減小的機(jī)理257

5.5 人工多層材料258

5.5.1 微觀結(jié)構(gòu)259

5.5.2 加工260

5.6 納米碳管的制備264

5.6.1 納米碳管的特性264

5.6.2 納米碳管的合成265

5.6.3 定向納米碳管的制備270

參考文獻(xiàn)290

第6章 納米材料的加工291

6.1 溶膠-凝膠法加工納米材料291

6.1.1 引言291

6.1.2 氧化物的制備292

6.1.3 凝膠形成的無粉加工295

6.1.4 凝膠制備中的干燥與脫水297

6.1.5 固化凝膠：燒結(jié)298

6.1.6 加工納米結(jié)構(gòu)材料的基體299

6.1.7 納米材料溶膠-凝膠加工前景展望301

6.2 納米晶材料的成形與燒結(jié)302

6.2.1 引言302

6.2.2 納米晶顆粒的干法成形302

6.2.3 納米晶顆粒的濕法成形304

6.2.4 無壓燒結(jié)過程中的理想致密化304

6.2.5 無壓燒結(jié)過程中的非理想致密化309

6.2.6 無壓燒結(jié)過程中的晶粒生長311

6.2.7 無壓燒結(jié)過程中孔對晶界的釘扎作用313

6.2.8 無壓燒結(jié)過程中晶粒生長的極小化和致密化的極大化314

6.2.9 加壓燒結(jié)和燒結(jié)鍛壓315

6.2.10 其他燒結(jié)方法簡介318

6.2.11 結(jié)語320

參考文獻(xiàn)320

第7章 納米材料的應(yīng)用321

7.1 納米材料在結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域的應(yīng)用321

7.1.1 納米復(fù)合材料321

7.1.2 納米材料在機(jī)械工程中的應(yīng)用324

7.1.3 納米材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用327

7.1.4 納米碳管與金剛石328

7.2 納米材料和納米技術(shù)在電子器件方面的應(yīng)用331

7.2.1 納米磁性材料331

7.2.2 納米光功能材料338

7.2.3 納米技術(shù)在電子器件方面的應(yīng)用355

7.2.4 碳材料在電子器件方面的應(yīng)用373

7.3 納米材料在化學(xué)化工領(lǐng)域中的應(yīng)用375

7.3.1 納米材料作為催化劑375

7.3.2 作為增強、增韌和抗腐用的納米塑料376

7.3.3 在材料表面防腐及功能化中的應(yīng)用385

7.3.4 納米材料在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用392

7.3.5 納米碳管的化學(xué)修飾402

7.4 納米材料在生物醫(yī)藥和健康衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用404

7.4.1 常用的生物材料及其特點404

7.4.2 納米藥物載體405

7.4.3 應(yīng)用實例417

7.4.4 納米技術(shù)在生物材料中的應(yīng)用434

7.4.5 碳納米材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用435

7.5 納米材料在紡織品中的應(yīng)用436

7.5.1 抗紫外線型化纖437

7.5.2 反射紅外線（含抗紅外線）型化纖438

7.5.3 抗菌、抑菌和除臭型化纖439

7.5.4 導(dǎo)電型化纖超細(xì)粉體材料442

7.5.5 功能化纖材料442

7.6 納米材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用443

7.6.1 納米技術(shù)在體育方面的應(yīng)用443

7.6.2 納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用443

7.6.3 納米技術(shù)在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用444

7.6.4 納米功能材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用446

7.6.5 碳納米材料在其他方面的應(yīng)用449

參考文獻(xiàn)450 2100433B