纳米技术PPT课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6.6 6.6 纳米技术纳米技术6.6.1 6.6.1 纳米科技纳米科技的的基本概念基本概念和和内涵内涵早在早在19591959年，美国著名的物理学家，诺年，美国著名的物理学家，诺贝尔奖获得者贝尔奖获得者费曼费曼就设想：就设想：“如果有朝一日如果有朝一日人们能把人们能把百科全书百科全书存储在一个针尖大小的空存储在一个针尖大小的空间内间内并能并能移动原子，那么这将给科学带来什移动原子，那么这将给科学带来什么么？”这正是对这正是对纳米科技纳米科技的的预言预言，也就是人，

2、也就是人们常说的小尺寸大世界。们常说的小尺寸大世界。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米科学技术纳米科学技术基本涵义基本涵义是在是在纳米尺寸纳米尺寸(10(10-9-9 1010-7-7m)m)范围内认识范围内认识和改造自然，通过和改造自然，通过直接操作和安排直接操作和安排原子、原子、分子分子创制新的物质。创制新的物质。纳米科技纳米科技是研究由尺寸在是研究由尺寸在1 1 100 nm100 nm之间的之间的物质组成体系物质组成体系的的运动规律运动规律和和相互作用相互作用以及可以及可能的实际应用中的

3、能的实际应用中的技术问题技术问题的科学技术。的科学技术。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米科技主要包括纳米科技主要包括：(1)(1)纳米体系物理学；纳米体系物理学；(2)(2)纳米化学；纳米化学；(3)(3)纳米材料学；纳米材料学；(4)(4)纳米生物学；纳米生物学；(5)(5)纳米电子学纳米电子学 (6)(6)纳米加工学；纳米加工学；(7)(7)纳米力学。纳米力学。纳米新科技纳米新科技重要进展：重要进展：(1)(1)利用利用扫描隧道电子显微镜扫描隧道电子显微镜直接操作原子直接操作原子(2)(2

4、)纳米材料的奇异特性纳米材料的奇异特性(3)(3)纳米生物学纳米生物学基因基因工程工程(4)(4)纳米微机械纳米微机械和机器人和机器人经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6.6.2 6.6.2 纳米技术纳米技术研究的对象和发展研究的对象和发展的历史的历史一、纳米技术一、纳米技术研究的对象研究的对象纳米颗粒限制到纳米颗粒限制到1 1100 nm100 nm范围。范围。纳米材料的纳米材料的基本单元基本单元可以分为可以分为三类三类：(i)(i)0 0维维，指在，指在空间三维尺度空间三维尺度均在纳米尺度，均在

5、纳米尺度，如如量子点、纳米尺度颗粒、原子团簇量子点、纳米尺度颗粒、原子团簇等；等；(ii)(ii)1 1维维，指在空间有，指在空间有两维两维处于纳米尺度，处于纳米尺度，如如量子线、纳米丝、纳米棒、纳米管量子线、纳米丝、纳米棒、纳米管等；等；(iii)(iii)2 2维维，指在三维空间中有，指在三维空间中有一维一维在纳米尺在纳米尺度，度，如如量子阱、超薄膜，多层膜；超晶格量子阱、超薄膜，多层膜；超晶格等。等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米材料纳米材料可分为可分为人工制备人工制备与与天然天然天然

6、：天然：天体的陨石碎片天体的陨石碎片，人体和兽类的，人体和兽类的牙齿牙齿蜜蜂蜜蜂：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子，具有具有“罗盘罗盘”的的导航作用导航作用，并利用这种，并利用这种“罗盘罗盘”来确定其周围环境在自己头脑里的来确定其周围环境在自己头脑里的图像而图像而判明方向判明方向。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用螃蟹原先并非螃蟹原先并非“横行横行”运动，而是运动，而是前后运动前后运动，这是，这是因为亿万年前的螃蟹因为亿万年前的螃蟹第一对触角里有第一对触角里有几颗用于几颗用于

7、定向定向的磁性纳米微粒的磁性纳米微粒小指南针小指南针。螃蟹的祖先靠这种。螃蟹的祖先靠这种“指南针指南针”前进后退前进后退。后来，由于地球的磁场发生。后来，由于地球的磁场发生了多次剧烈的倒转，使螃蟹体内的小磁粒了多次剧烈的倒转，使螃蟹体内的小磁粒失去失去了原了原来的来的定向作用定向作用，于是使它失去了前后行动的功能，于是使它失去了前后行动的功能，变成了变成了横行横行。大海龟大海龟：海龟的头部有磁性的纳米微粒海龟的头部有磁性的纳米微粒，起导航作，起导航作用。用。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、纳米

8、技术二、纳米技术发展简史发展简史10001000多年前多年前。中国古代。中国古代墨墨、染料染料；中中国国古古代代铜铜镜镜表表面面的的防防锈锈层层，证证实实为为纳纳米米氧化锡颗粒氧化锡颗粒构成的一层薄膜；构成的一层薄膜；18611861年年，对对直直径径为为1 1100 100 nmnm的的粒粒子子系系统统即即所谓所谓胶体胶体的研究的研究19621962年年，久久保保及及其其合合作作者者针针对对金金属属超超微微粒粒子子的研究，提出了著名的的研究，提出了著名的久保理论久保理论经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务

9、的费用19631963年年，UyedaUyeda及其合作者用气体冷凝法，及其合作者用气体冷凝法，对单个的对单个的金属超微颗粒金属超微颗粒的形貌和晶体结构进的形貌和晶体结构进行了透射电子显微镜研究。行了透射电子显微镜研究。19701970年年，江崎江崎与与朱兆祥朱兆祥首先提出了首先提出了半导体超半导体超晶格的概念晶格的概念，张立纲和江崎等在实验中，张立纲和江崎等在实验中实现实现了量子阱和超晶格了量子阱和超晶格，观察到了极其丰富的物，观察到了极其丰富的物理效应。理效应。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用

10、2020世世纪纪7070年年代代末末到到8080年年代代初初，对对一一些些纳纳米米颗颗粒粒的的结结构构、形形态态和和特特性性进进行行了了比比较较系系统统的的研研究究。描描述述金金属属颗颗粒粒费费米米面面附附近近电电子子能能级级状状态态的的久久保保理理论论日日臻臻完完善善，在在用用量量子子尺尺寸寸效效应应解解释释超超微微颗颗粒粒的的某某些些特特性时性时获得成功获得成功。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用19841984年年，德国萨尔大学的，德国萨尔大学的G1eiterG1eiter教授等教授等人首次制

11、备了人首次制备了纳米粒子纳米粒子，加压成，加压成纳米固体纳米固体，并提出了纳米材料并提出了纳米材料界面结构模型界面结构模型。随后发。随后发现现CaFCaF2 2纳米离子晶体纳米离子晶体和和T TiQiQ2 2纳米陶瓷纳米陶瓷在室在室温下出现温下出现良好韧性良好韧性，使人们看到了，使人们看到了陶瓷增陶瓷增韧韧的新的战略途径。的新的战略途径。19851985年年，KrotoKroto等采用激光加热石墨蒸发等采用激光加热石墨蒸发并在甲苯中并在甲苯中形成形成碳的团簇碳的团簇C C6060 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款

12、或接受服务的费用19901990年年7 7月月在在美美国国巴巴尔尔的的摩摩召召开开了了国国际际第第一一届届纳纳米米科科学学技技术术学学术术会会议议，正正式式把把纳纳米米材材料料科科学学作作为为材材料料科科学学的的一一个个新新的的分分支支公公布布于于世世，这这标标志志着着纳纳米米材材料料学学作作为为一一个个相相对对比比较较独独立立学科学科的诞生。的诞生。19941994年年在美国在美国波士顿波士顿召开的召开的MRSMRS秋季会议上秋季会议上正式提正式提出纳米材料工程出纳米材料工程。并决定出版。并决定出版纳米纳米结构材料结构材料、纳米生物学纳米生物学和和纳米技术纳米技术的正式学术刊物。的正式学术刊

13、物。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米材料发展的纳米材料发展的3 3个阶段个阶段第第一一阶阶段段(1990(1990年年以以前前)：主主要要是是在在实实验验室室探探索索用用各各种种手手段段制制备备各各种种材材料料的的纳纳米米颗颗粒粒粉粉体体，合合成成块块体体(包包括括薄薄膜膜)，研研究究评评估估表表征征的的方方法法，探探索索纳纳米米材材料料不不同同于于常常规规材材料料的的特特殊殊性性能能。研研究究的的对对象象一一般般局局限限在在单单一一材材料料和和单单相相材材料料，国国际际上上通通常常把把这这类

14、类纳纳米米材材料料称称纳纳米米晶晶或或纳纳米米相材料相材料。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第二阶段第二阶段(1994(1994年前年前)：热点是如何利用：热点是如何利用纳米纳米材料材料已挖掘出来的已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性奇特物理、化学和力学性能能，设计，设计纳米复合材料纳米复合材料，通常采用，通常采用纳米微粒纳米微粒与与纳米微粒复合纳米微粒复合，纳米微粒纳米微粒与与常规块体复合常规块体复合及发展及发展复合纳米薄膜复合纳米薄膜，国际上通常把这类材，国际上通常把这类材料称为料称为纳米复合材

15、料纳米复合材料。第三阶段第三阶段(从从19941994年到现在年到现在)：纳米组装体系纳米组装体系、人工组装合成的人工组装合成的纳米结构的材料体系纳米结构的材料体系越来越越来越受到人们的关注或者称为纳米尺度的图案材受到人们的关注或者称为纳米尺度的图案材料。料。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6.6.3 6.6.3 纳米材料与其他学科的纳米材料与其他学科的交叉、渗透交叉、渗透纳米材料纳米材料凝聚态物理凝聚态物理纳米材料纳米材料半导体材料半导体材料纳米材料纳米材料化学化学纳米材料纳米材料复合材料复合材

16、料纳米材料纳米材料医学药物医学药物经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6.6.4 6.6.4 纳米材料纳米材料在在高科技高科技中的地位中的地位以单电子隧道效应为基础的以单电子隧道效应为基础的以单电子隧道效应为基础的以单电子隧道效应为基础的单电子晶体管单电子晶体管单电子晶体管单电子晶体管（日本）（日本）（日本）（日本）高速数据处理提供高速数据处理提供高速数据处理提供高速数据处理提供分子电子器件及阵列分子电子器件及阵列分子电子器件及阵列分子电子器件及阵列（德国）（德国）（德国）（德国）开开开开始始始始用用

17、用用分分分分子子子子电电电电子子子子器器器器件件件件、量量量量子子子子效效效效应应应应器器器器件件件件开开开开发发发发生生生生物物物物计计计计算算算算机机机机（日本）。（日本）。（日本）。（日本）。2121世纪电子工业的关键材料都具有世纪电子工业的关键材料都具有世纪电子工业的关键材料都具有世纪电子工业的关键材料都具有纳米结构纳米结构纳米结构纳米结构 比比比比例例例例芯芯芯芯片片片片中中中中的的的的各各各各个个个个元元元元件件件件之之之之间间间间的的的的耦耦耦耦合合合合，纳纳纳纳米米米米尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的开开开开关关关关材材材材料料料料、敏敏敏敏感感感感材材材材料料料料、纳纳纳纳米米米米级

18、级级级半半半半导导导导体体体体/铁铁铁铁电电电电体体体体、纳纳纳纳米米米米级级级级半半半半导导导导体体体体/铁铁铁铁磁磁磁磁体体体体、纳纳纳纳米米米米金金金金属属属属/纳纳纳纳米米米米半半半半导导导导体体体体集集集集成成成成的的的的超超超超结结结结构构构构材材材材料料料料、单单单单电电电电子子子子晶晶晶晶体体体体管管管管材材材材料料料料、用用用用于于于于存存存存储储储储的的的的巨巨巨巨磁磁磁磁阻阻阻阻材材材材料料料料、超超超超小小小小型型型型电电电电子子子子干干干干涉涉涉涉仪仪仪仪所所所所需需需需材材材材料料料料、电电电电子子子子过过过过滤滤滤滤器器器器材材材材料料料料、智智智智能能能能材材材

19、材料、新型光电子材料等。料、新型光电子材料等。料、新型光电子材料等。料、新型光电子材料等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6.6.5 6.6.5 纳米结构纳米结构和和纳米材料纳米材料的应用的应用一、纳米结构的应用一、纳米结构的应用1 1、量子磁盘与高密度磁存储、量子磁盘与高密度磁存储2 2、高密度记忆存储元件、高密度记忆存储元件3 3、高效能量转化纳米结构、高效能量转化纳米结构(1)(1)高效再生锂电池高效再生锂电池：(2)(2)太阳能电池太阳能电池：(3)(3)热电转化热电转化量子磁盘量子磁盘扫

20、描电镜像扫描电镜像经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4、微型传感器、微型传感器(1)(1)气体传感器气体传感器气体传感器气体传感器(2)(2)红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器(3)(3)湿敏传感器：湿敏传感器：湿敏传感器：湿敏传感器：5 5、纳米结构高效电容器阵列、纳米结构高效电容器阵列、纳米结构高效电容器阵列、纳米结构高效电容器阵列AuAu超微粒膜红外传感器超微粒膜红外传感器超微粒膜红外传感器超微粒膜红外传感器超微粒气体感应超微粒气体感应超微粒气体感应超微粒气体感应膜的结构模型膜的

21、结构模型膜的结构模型膜的结构模型经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、纳米材料二、纳米材料的应用的应用1 1 1 1、陶瓷增韧、陶瓷增韧、陶瓷增韧、陶瓷增韧2 2 2 2、磁性材料、磁性材料、磁性材料、磁性材料(1)(1)巨滋电阻巨滋电阻巨滋电阻巨滋电阻材料材料材料材料：巨巨巨巨磁磁磁磁电电电电阻阻阻阻效效效效应应应应(GMR)(GMR)(GMR)(GMR)是是是是指指指指强强强强磁磁磁磁性性性性材材材材料料料料在在在在受受受受到到到到外外外外加加加加磁磁磁磁场场场场作作作作用用用用时时时时引引引引

22、起起起起的的的的巨巨巨巨大大大大的的的的电电电电阻阻阻阻变变变变化化化化.巨巨巨巨磁磁磁磁电电电电阻阻阻阻效效效效应应应应是是是是1988198819881988年年年年法法法法国国国国巴巴巴巴黎黎黎黎大大大大学学学学的的的的Albert Albert Albert Albert FertFertFertFert 和和和和德德德德国国国国的的的的 Peter Peter Peter Peter GrnbergGrnbergGrnbergGrnberg教教教教授授授授几几几几乎乎乎乎同同同同时时时时发发发发现现现现的的的的。2007200720072007年年年年诺诺诺诺辈尔物理学浆授予这两位辈

23、尔物理学浆授予这两位辈尔物理学浆授予这两位辈尔物理学浆授予这两位“硬盘技术之父硬盘技术之父硬盘技术之父硬盘技术之父”。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用得得益益于于这这项项技技术术，硬硬盘盘在在近近年年来来迅迅速速变得变得越来越小越来越小。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(2)新型的新型的磁性液体磁性液体旋转轴的动态密封旋转轴的动态密封新型的润滑剂新型的润滑剂增进扬声器功率增进扬声器功率作阻尼器件作阻尼

24、器件(3)新型的磁记录材料新型的磁记录材料磁磁性性纳纳米米微微粒粒由由于于尺尺寸寸小小，具具有有单单磁磁畴畴结结构构，矫矫顽顽力力很很高高的的特特性性，用用它它制制作作磁磁记记录录材材料料可以提高信噪比，改善图像质量可以提高信噪比，改善图像质量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、在生物和医学上的应用三、在生物和医学上的应用1、利用、利用纳米微粒纳米微粒进行进行细胞分离细胞分离2、细胞内部染色：容易分辨各种组织、细胞内部染色：容易分辨各种组织3、表面包敷的磁性纳米粒子在药物上的应用、表面包敷的磁性纳

25、米粒子在药物上的应用表表面面载载有有高高分分子子和和蛋蛋白白的的磁磁性性纳纳米米微微粒粒作作为为药药物物的的载载体体，然然后后静静脉脉注注射射到到动动物物体体内内，在在外外加加磁磁场场的的作作用用下下，使使其其移移向向病病变变部部位位，达达到到定定向向治疗治疗的目的。的目的。磁磁性性纳纳米米粒粒子子在在分分离离癌癌细细胞胞和和正正常常细细胞胞方方面面经经动物临床试验己获成功。动物临床试验己获成功。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用包覆聚苯乙烯的包覆聚苯乙烯的Fe3O4纳米微粒纳米微粒分分离小鼠骨髓离

26、小鼠骨髓液癌细胞液癌细胞实验示意图实验示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、光学应用四、光学应用1、红外反射材料、红外反射材料纳纳米米微微粒粒用用于于红红外外反反射射材材料料上上主主要要制制成成薄薄膜膜和和多层膜来使用。多层膜来使用。红外线反射膜的构造红外线反射膜的构造经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用主要红外线反射膜的组成、材料、制造方法主要红外线反射膜的组成、材料、制造方法形形式式组组成成材材料

27、料制造方法制造方法金属薄膜金属薄膜Au，Ag，Cu金属金属真空蒸镀法真空蒸镀法透明导电膜透明导电膜SnO2，In2O3金属金属氧化物氧化物其他化合物其他化合物真空蒸镀法真空蒸镀法溅射法溅射法喷雾法喷雾法多层干涉膜多层干涉膜(1)(电介质电介质-电介质电介质)ZnS-MgF2TiO2-SiO2Ta2O3-SiO2有机金属化合有机金属化合物物氧化物氧化物其他化合物其他化合物真空蒸镀法真空蒸镀法CVD法法浸渍法浸渍法多层干涉膜多层干涉膜(2)(电介质电介质-金属金属-电介电介质质)TiO2Ag-TiO2TiO2-MgF2-Ge-MgF2氧化物氧化物金属金属真空蒸镀法真空蒸镀法溅射法溅射法经营者提供商

28、品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用红外线反射膜的特点红外线反射膜的特点金属金属-电解质复电解质复合膜合膜导电膜导电膜电解质多层膜电解质多层膜光学特性光学特性优优中中良良耐热性耐热性差差良良优优成本成本中中低低高高经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、优异的光吸收材料、优异的光吸收材料(1)(1)紫外吸收紫外吸收紫外吸收紫外吸收 AlAl2 2OO3 3粉粉粉粉掺掺掺掺合合合合到到到到稀稀稀稀土土土土荧荧荧荧光光光光粉

29、粉粉粉吸吸吸吸收收收收185185nmnm，提提提提高高高高日日日日光光光光灯灯灯灯管管管管使使使使用用用用寿寿寿寿命命命命。因因因因为为为为这这这这种种种种185185nmnm的的的的紫紫紫紫外外外外光光光光对对对对日日日日光光光光灯管的寿命有影响。灯管的寿命有影响。灯管的寿命有影响。灯管的寿命有影响。防晒油、防晒油、防晒油、防晒油、防止塑料、树脂和橡胶类的高聚物老化、防止塑料、树脂和橡胶类的高聚物老化、防止塑料、树脂和橡胶类的高聚物老化、防止塑料、树脂和橡胶类的高聚物老化、油漆脱落油漆脱落油漆脱落油漆脱落(2)(2)红外吸收红外吸收红外吸收红外吸收：红外线进行屏蔽红外线进行屏蔽红外线进行屏蔽红外线进行屏蔽 增加保暖作用增加保暖作用增加保暖作用增加保暖作用3 3、隐身材料、隐身材料、隐身材料、隐身材料经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五、在其他方面的应用五、在其他方面的应用纳米抛光液纳米抛光液纳米静电屏蔽材料纳米静电屏蔽材料纳米微粒消毒杀菌纳米微粒消毒杀菌纳米导电浆料纳米导电浆料纳米助燃剂、阻燃剂纳米助燃剂、阻燃剂纳米印刷油墨纳米印刷油墨提高橡胶耐磨性提高橡胶耐磨性改善了玻璃的脆性、改善了玻璃的脆性、提高提高Al合金的强度和韧性合金的强度和韧性资料片资料片:纳米材料纳米材料