奈米材料的性質,奈米材料的性質

時間 2021-08-31 07:49:34

1樓:竹珺宜慶

奈米材料高度的彌散性和大量的介面為原子提供了短程擴散途徑,導致了高擴散率,它對蠕變,超塑性有顯著影響,並使有限固溶體的固溶性增強、燒結溫度降低、化學活性增大、耐腐蝕性增強。因此奈米材料所表現的力、熱、聲、光、電磁等性質,往往不同於該物質在粗晶狀態時表現出的性質。與傳統晶體材料相比,奈米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹係數、低熱導率、強軟磁效能。

這些特殊效能使奈米材料可廣泛地用於高力學效能環境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微複合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、潤滑劑等領域。

1力學性質

高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有奈米結構的材料強度與粒徑成反比。奈米材料的位錯密度很低,位錯滑移和增殖符合frank-reed模型,其臨界位錯圈的直徑比奈米晶粒粒徑還要大,增殖後位錯塞積的平均間距一般比晶粒大,所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發生,這就是奈米晶強化效應。

金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年曆史,由於金屬陶瓷的混合燒結和晶粒粗大的原因其力學強度一直難以有大的提高。應用奈米技術製成超細或奈米晶粒材料時,其韌性、強度、硬度大幅提高,使其在難以加工材料刀具等領域佔據了主導地位。使用奈米技術製成的陶瓷、纖維廣泛地應用於航空、航天、航海、石油鑽探等惡劣環境下使用。

2樓:匿名使用者

奈米和奈米技術是兩個不同的概念和定義。

奈米,只是一個計量單位,沒有任何技術屬性。因此,單純的某一奈米材料若沒有特殊的結構和效能表現,還不能稱為奈米技術。如香菸的菸灰粉末或自然土壤中存在的奈米粉末,雖然它們也能夠達到一百個奈米以內的尺度,但是,因為它們沒有特殊的結構和技術效能表現,所以這些材料還不能稱為奈米技術。

奈米技術,是指通過特定的技術設計,在奈米粒子的表面實現原子/分子的排列組成,使其產生某種特殊結構,並表現特異的技術效能或功能,這樣的奈米材料才可稱為是奈米技術。

奈米材料可分為兩個層次:奈米超微粒子與奈米固體材料。奈米超微粒子是指粒子尺寸為1-100nm的超微粒子,奈米固體是指由奈米超微粒子製成的固體材料。

而人們習慣於把組成或晶粒結構控制在100奈米以下的長度尺寸稱為奈米材料。

奈米材料的應用

目前研究

科技水平的不斷進步,尤其是在電子行業這一朝陽產業,奈米技術得到了很大的發展,主要是集中在電子複合薄膜,利用超微粒子來改善膜材的電性、磁性和磁光特性,此外還有磁記錄、奈米敏感材料等。隨著人們生活水平的日益提高,及人們對環保的重視程度不斷加強。空氣質量與工業廢水處理已成為城市的一個生活生存質量標誌。

奈米材料由於其特有的表面吸附特性, 使其在淨化空氣與工業廢水處理方面有著很大的發展前景。

奈米材料是80年代中期發展起來的新型材料,它比負氧離子先進50年。由於奈米微粒(1-100nm)的獨特結構狀態,使其產生了小尺寸效應、量子尺寸效應、表面效應、巨集觀量子隧道效應等,從而使奈米材料表現出光、電、熱、磁、吸收、反射、吸附、催化以及生物活性等特殊功能。奈米材料具有許多獨特功能,而且用量少,但卻賦予材料意想不到的高效能,附加值甚高。

奈米複合高分子材料、奈米抗菌、保鮮、除臭材料等等,由於奈米材料的尺寸小,比血液中的紅血球小一千多倍,比細菌小几十倍,氣體通過其擴散的速度比常規材料快幾千倍。奈米顆粒與生物細胞膜的化物作用很強,極易進入細胞內

參考於別人

奈米材料的特點和用途

3樓:匿名使用者

當粒子的尺寸減小到奈米量級,將導致聲、光、電、磁、熱效能呈現新的特性。比方說:被廣泛研究的ii-vi族半導體硫化鎘,其吸收帶邊界和發光光譜的峰的位置會隨著晶粒尺寸減小而顯著藍移。

按照這一原理,可以通過控制晶粒尺寸來得到不同能隙的硫化鎘,這將大大豐富材料的研究內容和可望得到新的用途。

我們知道物質的種類是有限的,微米和奈米的硫化鎘都是由硫和鎘元素組成的,但通過控制製備條件,可以得到帶隙和發光性質不同的材料。也就是說,通過奈米技術得到了全新的材料。

奈米顆粒往往具有很大的比表面積,每克這種固體的比表面積能達到幾百甚至上千平方米,這使得它們可作為高活性的吸附劑和催化劑,在氫氣貯存、有機合成和環境保護等領域有著重要的應用前景。對奈米體材料,我們可以用「更輕、更高、更強」這六個字來概括。

「更輕」是指藉助於奈米材料和技術,我們可以製備體積更小效能不變甚至更好的器件,減小器件的體積,使其更輕盈。第一臺計算機需要三間房子來存放,正是藉助與微米級的半導體制造技術,才實現了其小型化,並普及了計算機。

無論從能量和資源利用來看,這種「小型化」的效益都是十分驚人的。「更高」是指奈米材料可望有著更高的光、電、磁、熱效能。「更強」是指奈米材料有著更強的力學效能(如強度和韌性等),對奈米陶瓷來說,奈米化可望解決陶瓷的脆性問題,並可能表現出與金屬等材料類似的塑性。

奈米材料的用途:

奈米材料的應用前景是十分廣闊的,如:奈米電子器件,醫學和健康,航天、航空和空間探索,環境、資源和能量,生物技術等。我們知道基因dna具有雙螺旋結構,這種雙螺旋結構的直徑約為幾十奈米。

用合成的晶粒尺寸僅為幾奈米的發光半導體晶粒,選擇性的吸附或作用在不同的鹼基對上,可以「照亮」dna的結構,有點像黑暗中掛滿了燈籠的寶塔,藉助與發光的「燈籠」,我們不僅可以識別燈塔的外型,還可識別燈塔的結構。

簡而言之,這些奈米晶粒,在dna分子上貼上了標籤。 目前,我們應當避免奈米的庸俗化。儘管有科學工作者一直在研究奈米材料的應用問題,但很多技術仍難以直接造福於人類。

2023年以來,國內也有一些奈米企業和奈米產品,如「奈米冰箱」,「奈米洗衣機」。

這些產品中用到了一些「奈米粉體」,但冰箱和洗衣機的核心作用任何傳統產品相同,「奈米粉體」賦予了它們一些新的功能,但並不是這類產品的核心技術。

因此,這類產品並不能稱為真正的「奈米產品」,是商家的銷售手段和新賣點。現階段奈米材料的應用主要集中在奈米粉體方面,屬於奈米材料的起步階段,應該指出這不過是奈米材料應用的初級階段,可以說這並不是奈米材料的核心,更不能將「奈米粉體的應用」等同與奈米材料。

擴充套件資料:

奈米材料應用範圍

1、 天然奈米材料

海龜在美國佛羅里達州的海邊產卵,但出生後的幼小海龜為了尋找食物,卻要游到英國附近的海域,才能得以生存和長大。最後,長大的海龜還要再回到佛羅里達州的海邊產卵。如此來回約需5~6年,為什麼海龜能夠進行幾萬千米的長途跋涉呢?

它們依靠的是頭部內的奈米磁性材料,為它們準確無誤地導航。

生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什麼從來不會迷失方向時,也發現這些生物體內同樣存在著奈米材料為它們導航。

2、 奈米磁性材料

在實際中應用的奈米材料大多數都是人工製造的。奈米磁性材料具有十分特別的磁學性質,奈米粒子尺寸小,具有單磁疇結構和矯頑力很高的特性,用它製成的磁記錄材料不僅音質、影象和訊雜比好,而且記錄密度比γ-fe2o3高几十倍。超順磁的強磁性奈米顆粒還可製成磁性液體,用於電聲器件、阻尼器件、旋轉密封及潤滑和選礦等領域。

3、 奈米陶瓷材料

傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動,材料質脆,燒結溫度高。奈米陶瓷的晶粒尺寸小,晶粒容易在其他晶粒上運動,因此,奈米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性,這些特性使奈米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。如果在次高溫下將奈米陶瓷顆粒加工成形,然後做表面退火處理,就可以使奈米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性,而內部仍具有奈米材料的延展性的高效能陶瓷。

4、奈米感測器

奈米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此,可以用它們製作溫度感測器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀,檢測靈敏度比普通的同類陶瓷感測器高得多。

5、 奈米傾斜功能材料

在航天用的氫氧發動機中,燃燒室的內表面需要耐高溫,其外表面要與冷卻劑接觸。因此,內表面要用陶瓷製作,外表面則要用導熱性良好的金屬製作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。

如果製作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化,讓金屬和陶瓷「你中有我、我中有你」,最終便能結合在一起形成傾斜功能材料,它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷奈米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合後燒結成形時,就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。

6、奈米半導體材料

將矽、砷化鎵等半導體材料製成奈米材料,具有許多優異效能。例如,奈米半導體中的量子隧道效應使某些半導體材料的電子輸運反常、導電率降低,電導熱係數也隨顆粒尺寸的減小而下降,甚至出現負值。這些特性在大規模積體電路器件、光電器件等領域發揮重要的作用。

利用半導體奈米粒子可以製備出光電轉化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由於奈米半導體粒子受光照射時產生的電子和空穴具有較強的還原和氧化能力,因而它能氧化有毒的無機物,降解大多數有機物,最終生成無毒、無味的二氧化碳、水等,所以,可以藉助半導體奈米粒子利用太陽能催化分解無機物和有機物。

7、奈米催化材料

奈米粒子是一種極好的催化劑,這是由於奈米粒子尺寸小、表面的體積分數較大、表面的化學鍵狀態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全,導致表面的活性位置增加,使它具備了作為催化劑的基本條件。

鎳或銅鋅化合物的奈米粒子對某些有機物的氫化反應是極好的催化劑,可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。奈米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應的溫度從600 ℃降低到室溫。

8、 醫療上的應用

血液中紅血球的大小為6 000~9 000 nm,而奈米粒子只有幾個奈米大小,實際上比紅血球小得多,因此它可以在血液中自由活動。如果把各種有**作用的奈米粒子注入到人體各個部位,便可以檢查病變和進行**,其作用要比傳統的打針、吃藥的效果好。

奈米材料翻譯(3),奈米材料翻譯(3)

因為全文我看過知道那些數字指的是參考資料就沒加進去超微 非常小的顆粒 硫化鉍準備 二元金屬鉍的合成,由於它的重要的物理和化學特性而成為人們關注的焦點。在半導體,顏料,冷光裝置,太陽能電池,資訊檢索器和光纖,通訊,熱電冷卻器等方面都有著出色的商業應用。硫化鉍 bi2s3 是一種直接能隙材料,eg值為1...

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