2022年纳米材料论文.doc
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1、纳米材料论文 篇一:纳米材料论文 材料科学关于新能源开展的阻碍 关于生活在地球上的我们每个人来说,材料科学无处不在,它们推进着人类的开展和社会的进步,新能源的开展,减少了我们大气的污染,让我们能够生活在阳光、欢乐的蓝天碧云之下,驱除了无数的苦恼,下面我来简述一下新型材料的开展。 材料的开展经历了几个阶段,从使用树木、兽皮等纯天然材料的旧石器时代到新石器时代,再到铜器时代和铁器时代,再到现代合成材料的阶段,材料的复合化与智能化阶段。在高分子材料的开展阶段,有一个特别重要的事件确实是贝克兰德制造酚醛树脂的事件。20世纪初,由于电器工业的开展而需要大量的绝缘材料。当时的绝缘材料是虫胶,但是其产量远远
2、不能满足,仅美国年需虫胶量就需要159亿只紫胶虫。因而在当时寻找虫胶的替代物成为科学家的研究热点。 德国科学家贝克兰德为了寻找虫胶的替代物,在查阅科技文献时留意到,苯酚和甲醛反响容易生成一种稀薄的液体,能够固化,牢牢粘于瓶底。其原意是提示人们如何防止这种现象的出现,以免造成反响瓶报废,但是贝克兰德反其道而行之,开场实验来进展苯酚和甲醛的反响,最终制造了酚醛树脂,并通过木粉等加强后,既能够完全代替虫胶作绝缘材料,也能够做成各种各样的电木等材料,至今仍在广泛使用。这是真正的第一个人工合成高分子材料。 该事件是高分子材料的开展史上的一个具有里程碑意义的事件,标志着第一个人工合成高分子材料的征询世,这
3、是材料开展中的严峻打破,从此以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主体,建立了完好的材料体系,构成了材料科学。 纳米材料的定义是,由纳米量级(1纳米100纳米之间)的超微粒所构成的固体物质,具有高强度和高韧性,可制备高功能陶瓷和特种合金、催化材料、传感器材料以及红外线吸收材料的材料。纳米材料的应用十分广泛,如天然纳米材料、纳米磁性材料、纳米陶瓷材料、纳米传感器、纳米倾斜功能材料、纳米半导体材料、纳米催化材料、纳米计算机、纳米碳管等。 当前,纳米材料的研究有三个特点:研究内涵不断扩大;纳米材料的概念不断拓宽;纳米材料的应用成为研究热点。 纳米技术新材料开发的研究得到了快速的开展,同时在传统材料、
4、医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。纳米材料的研究进展应用主要有以下几个方面: 1.在半导体中的应用:在光纤通讯和光探测器方面应用广泛; 2.在磁性材料中的应用:纳米磁粉材料、纳米磁膜材料和纳米磁性液体; 3.在催化剂领域应用:广泛用于高分子聚合物氧化、复原及合成反响的催化剂; 4.在医药卫生行业的应用:在纳米的尺度上直截了当利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品; 5.在军事上的应用:雷达波吸收材料; 6.在电子工业中的应用:以纳米技术为核心的计算机; 7.在化学工业中的应用:可制成抗掉色的口红、防灼的高级化装品。 在产业化开展方面,今后几年,随着各国对纳米技术应用研究投入的
5、加大,纳米新材料产业化进程将大大加快,纳米粉体材料中的纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米氧化硅等几个产品已构成一定的市场规模;纳米粉体应用广泛的纳米陶瓷材料、纳米纺织材料、纳米改性涂料等材料也已开发成功,并初步实现了产业化消费,纳米粉体颗粒在医疗诊断制剂、微电子领域的应用正加紧由实验研究成果向产品产业化消费方向转移。 目前,特别多科学家正参与特别多方向的研究,以下是纳米材料的几个研究热点: 1.纳米管:重量轻,六边形构造连接完满,强度极高,弹性模量也极高。强度和弹性良好,同时具有抗疲劳性及各向同性。 2.纳米薄膜:纳米薄膜是具有纳米构造的薄膜材料。纳米金属膜(氧化物,碳化物)表现出高硬度、良好的耐磨
6、性和耐腐蚀性。 3.纳米复合材料:是将制备好的纳米颗粒以分散在基体材料中的状态存在的。 从上述研究的内涵和特点来看,人工组装合成的纳米构造的材料体系越来越遭到人们的关注,已成为纳米材料研究的新的热点。 但是纳米技术的开展毕竟尚未成熟,为了进一步推进纳米材料的应用和开发,我们尚须在以下几个方面展开进一步的研究:纳米材料的人工制备与合成技术;关于纳米材料的宏观性质的研究;关于纳米材料的微观构造的研究以及关于纳米材料的微观构造和宏观性质之间关系的研究。 纳米技术以其带给我们的全新的对物质领域的认识,无疑正在掀起一场技术革命。纳米技术在新材料、新能源、计算机技术、生物医学以及航天等领域中已经有了相当广
7、泛的应用。接下来我们需要做的,是在多学科的穿插中对纳米技术进展更深一步的开展,如此才能更好地有助于我们认识与掌握纳米技术. 在人类生活方面,材料科技的进展成为人类进步的强大“引擎”。今日材料2007年在评价材料科学时,将国际半导体技术蓝图、式探针显微镜、巨磁电阻效应、半导体激光器和发光二极管、美国国家纳米技术打算、碳纤维复合材料、锂离子电池材料、碳纳米管、软刻蚀、超材料等作为50年十大进展。 2009年,材料科学最引人注目的事件莫过于瑞典皇家科学院因高锟等三人在“用于光学通讯的光在纤维中传输的打破性成就”,将今年诺贝尔物理学奖授予了他们。10月6日诺贝尔奖评审委员会如此描绘高锟等在光学通讯上获
8、得的创始性成就:“光流淌在细小如线的玻璃丝中,它携带着各种信息数据传递向每一个方向,文本、音乐、图片和视频因而能在瞬间传遍全球。”实际上,早在上世纪30年代,已有用于内窥镜传导光线的光纤,但由于光线在传输过程中损耗率过高,传输光信号的光导纤维不断没有获得进展。1966年7月,高锟领导的课题小组在深化研究了玻璃介质传输损耗后,在英国电机工程师学会学报上发表了研究介电波导管的光波传送,创始性地提出制造光导纤维主要材料的玻璃纯度是减低光能损耗的关键,熔炼石英正是能够制造高纯度玻璃的材料。 1971年,首条1公里长的光导纤维征询世,第一个光纤通讯系统也在10年后投入应用;在随后短短几十年间,全球光纤总
9、长度已超过10亿公里,并以每小时增加数千公里的速度扩展,这一技术制造标志着通讯革命的晨曦,使人类真正地进入了信息时代,从而改变了全球通讯的相貌。现在,人们能够在互联网中畅游、欣赏高超晰电视转播节目、与千里之外的友人通话,或者躺在病床上接受胃镜检查,这些完全改变着人类的生活方式,主要归功于英籍华裔科学家高锟制造的“光导纤维”。 石墨烯(Graphene)被科学列为2009年十大科技进展之一,这是由单层碳原子严密堆积成二维蜂窝状晶格构造的一种新型碳材料,可成为构建其他维度碳材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等)的根本单元。石墨烯具有优良的力学、热学和电学功能,有望在高功能纳电子器件、复合材
10、料、场发射材料、气体传感器、能量储存等领域获得广泛应用,石墨烯正迅速成为材料科学和凝聚态物理领域研究的热点之一,其中包括制备大尺寸石墨烯薄膜、研制全新器件和石墨烯电子器件等。 随着对其性质研究的不断深化,有可能成为电子行业硅材料晋级换代的一类新材料。 美国得克萨斯大学奥斯汀分校在甲烷和氢的混合气中通过化学气相堆积法在铜箔上制备出石墨烯,初次证明在平方厘米区域内几乎全被单层石墨烯覆盖,开发出能够在一系列有机溶剂中制备分散的、化学改性的石墨烯薄片的新方法。美国加州大学洛杉矶分校将氧化石墨纸置于纯肼溶液中,将氧化石墨纸复原成单层石墨烯电导材料,面积到达20m40m,产量是往常化学方法三倍以上。韩国汉
11、阳大学在石墨烯层上规整陈列ZnO纳米棒,制备出一种新型的篇二:纳米材料论文 纳米材料简介及应用 学院:计算机学院 班级:计算机一班 学号:1205010126 姓名:王文璋 一、纳米材料是什么 纳米材料是一种既不同于晶态也不同于非晶态的第三类固体材料, 它是以组成纳米材料的构造单元晶粒、非晶粒、别离的超微粒子等的尺度大小来定义的。目前, 国际上将处于1-100nm 尺度范围内的超微颗粒及其致密聚拢体, 以及由纳米微晶所构成的材料, 统之为纳米材料, 包括金属,非金属,有机,无机和生物等多种粉末材料。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子,二是粒子间的界面。前者具有长
12、程序的晶状构造,后者是既没有长程序也没有短程序的无序构造。从材料的构造单元层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中,界面原子占极大比例,而且原子陈列互不一样,界面四周的晶格构造互不相关,从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的构造状态。 纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点,其相应开展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。 二、纳米材料的构造类型与根本特性 纳米粒子改性复合材料能够涉及构造,功能及智能等各个方面, 分类的方法甚多。为了表达方便,按照纳米构造材料的空间维数能够分为4 品种型。 1、零维的原子簇和原子簇的集合(0-0复合)采纳不同成分,不同
13、相或不同类型的纳米粒子复合而成纳米固体。 2、一维的多层薄膜(0-1复合)把纳米粒子分散到线性固体材料中, 制成线体材料。一般不是直截了当复合。 3、二维的超细颗粒覆盖膜(0-2复合)把纳米粉末分散到二维薄膜材料中, 这种0- 2 复合材料又可分为均匀分布和非均匀弥散两大类。非均匀分布粒子能够是随机、混乱地分散在薄膜基底中, 也能够是人为、有侧重地为满足某种部分的特别需求而安排。 4、三维的纳米块体材料(0-3复合)把纳米粒子分散或埋置到常规的三维固体中,用这种方法获得的固体材料功能稳定优越, 材料本身适用范围广泛, 故应用最多。例如介孔固体作为米复合材料的母体, 通过物理或化学方法将纳米粒子
14、填充在介孔中( 孔洞尺寸为纳米或亚微米级) ,如此的介孔复合体便成了纳米复合材料, 用以释放药物或给予新理化功能等等。由于粒子填充分布的组态不尽一样, 这种材料将显示出多种多样的微观性质。 三、纳米材料的特性主要有: 1、外表效应:指纳米粒子的外表原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化, 粒径在10nm 以下, 将迅速增加外表原子的比例。当粒径降到1nm 时, 外表原子数比例到达约90% 以上, 原子几乎全部集中到纳米粒子的外表。由于纳米粒子外表原子数增多, 带来外表原子配位数缺乏, 使之具有特别高的外表化学活性, 因而, 金属纳米粒子在空气中易自燃, 无机材料的纳米
15、粒子在大气中会吸咐气体并与之反响。外表效应主要表为:熔点降低,比热增大。 2、尺寸效应:指由于颗粒尺寸变小引起的宏观物理性质的变化。随着纳米微粒尺寸的减小, 与体积成比例的能量, 如磁各向异性等亦相应降低, 当体积能与热能相当或更小时, 会发生强磁状态向超顺磁状态转变。当颗粒尺寸与光波的波长, 传导电子德布罗意波长, 超导体的相关长度或投射深度等物理特征尺度相当或更小时, 会产生光的等离子共振频移, 介电常数与超导功能的变化。 3、体积效应:由于纳米粒子体积极小, 所包含的原子数特别少。因而, 许多现象如与界面状态有关的吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将明显与大颗粒传统材料的特性不同,
16、就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明, 这种特别的现象通常称之为体积效应。 4、量子效应:介于原子、分子与大块固体之间的纳米颗粒, 将大块材料中连续的能带分裂成分立的能级, 能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或磁能比平均的能级间距还小时, 就会呈现一系列与宏观物体戳然不同的反常特性, 即量子效应。 5、.幻数构造:粒径小于2nm 的纳米粒子往往被称为原子簇。当原子簇含有某些原子数目时, 显得特别稳定, 这个特别数目称为幻数。原子簇的幻数与相应粒子的对称性、互相作用势有关。 四、纳米材料的应用 借助于纳米材料的各种特别性质,科学家在各个领域都获得了严峻的进展,也同时促
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