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纳米材料的性质、制备和表征班：材料125 姓名：陈志权 学号：121895作为最有前途的材料，纳米材料无疑到广泛的应用， 为人民服务提供各种便利。纳米技术开辟了人类认识世界的新水平 改造自然的能力直接延伸到分子和原子的水平，标志着人类科学技术水平的进步 入了一个新时代，即纳米科技时代。在纳米量级范围内(0.1?100nm)操纵和加工分子和原子的技术是 利用单个原子和分子制造物质的技术是研究一小堆原子（簇）甚至单个原子或 分为一门学科；它是在纳米科学的基础上制造新材料、新设备和研究新工艺的方形 法和手段。根据不同的维度，纳米材料的分类可分为：零维：空间三维尺度均为纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子簇等； 一维：指纳米尺度在空间中有两维，如纳米丝、纳米棒、纳米管等； 二维：指超薄膜、多层膜、超晶格等三位空间中的一维纳米尺度； 三维：指三维空间中含有纳米材料的块，如纳米陶瓷。1.纳米材料的性质1. 纳米材料的热学性质：⑴熔点明显降低。与传统的粉末材料相比，纳米 颗粒表面能高，表面原有多，这些表面原有近邻配位不全，活性大，因此， 熔化时需要增加的内能要小得多，这使得纳米粒子的熔点急剧下降。⑵不同方法 纳米晶体材料的过热比不同。纳米惰性气体冷凝和高能球磨制备 晶体材料的过热容量很大，非晶晶体和电解沉积法制备的纳米晶体材料很大 小。原因是不同的缺陷密度引入了不同的制备方法。制备惰性气体冷凝和高能球磨法 纳米材料存在大量的微孔、朵质和结构缺陷，因此这种巨大的差异不能代表纳米材料 本征米材料的热熔差异。纳米品体采用非品质和电解沉积法制备，内部结构不足 与粗晶相比，凹陷较少，微孔和杂质较少，热容增加不大。⑶纳米晶体材料 特征温度和热膨胀系数的变化。各种方法制备的纳米晶体的特性温度小于其 粗晶体值。与纳米样品的制备方法和 结构尤其是微孔有密切关系。⑷纳米晶体的热稳定性。当晶粒尺寸细化到纳米量时 等级时，颗粒生长的驱动力很高，茯金可以在室温下生长。纳米产品已在实验中发现 Cu、Ag、Pd在室温或略高于室温异常生长。大量的实验观察表明，通过大量的实验观察， 各种方法制备的纳米晶体材料，无论是纯金属、合金还是化合物，都在一定程度上 晶粒尺寸稳定性高。2、 纳米材料的电学性质：⑴纳米材料的电导特性：①纳米晶金屈块体材料 随着粒度的降低，电导1何减小②随着颗粒的降低，电阻的温度系数也会降低， 甚至负电阻温度系数 ③金属纳米丝的直径，金属纳米丝的电导量子化 电导台阶和非线性的减少I-V粗晶材料所没有的电，如曲线和电导振荡 导特性。⑵纳米介电材料的介屯特性：纳米介电材料具有尺寸效应和界面效应 其介电性能受到强烈影响。主要表现为：①界面极化是由空间电荷引起的。 由于纳米材料有大体积分数的边界，在外电场的作用下，边界可以在两侧产生强大的边界 空间电荷导致界面极化或空间电荷极化②介电常数或介电损耗较强的尺 寸效应。随着尺寸的减小，由尺寸驱动的铁电将发生在铁电单类中顺点相变，使 自发极化减弱，居里点降低，这都将影响取向极化及介电性能③纳米介电材料 交流电导常远大于传统电介质。例如纳米a?Fe2O3、Y -Fe2O3固体的 电导比传统材料大3？纳米氮化硅有四个数量级，随着尺寸的减小也很明显 显交流电导。纳米介电材料电导的增加会导致介电损失的坛大。3、 纳米材料的光学性质：⑴宽频带强吸收特性：红外吸收谱宽化的主要原因 因：①尺寸分布效应：通常纳米材料的粒径没有一定的分布，不同颗粒的表面张力没有 不同的晶格畸变程度不同，导致纳米材料键长分布，导致带 隙的分布 ②界面效应：界面原子的比例很高，导致不饱和键、悬挂键和缺失 陷非常多。除了与体相原子的能级不同外，界面原子也可以相互不同，导致 能级分布的宽度。与传统的大块体材料不同，没有单一的、择优的键振动模， 在红外光的作用下，对红外光的吸收频率存在较宽的键振动模分布 分布较宽。⑵吸收光谱的运动：①蓝移：颗粒尺寸下降导致能隙变宽， 导致光吸收带意向短波方向；表面张力大，晶格畸变，晶格常数减少，键 长度缩短，键本征振动频率增加，光吸收带移动到高波数②红移：有时，粒径 当光吸收带相对粗晶材料向长波方向移动时，可以减少到纳米级。⑶纳米颗粒 发光特性：①由于颗粒小，量子限域效应出现，边界和结构的无序性使激子特别 表面激子容易形成，容易产生激子发光带②界面体积大，缺失量大 因此，能隙中产生许多附加能级。4、 纳米材料的磁学性质：⑴超顺磁：超顺磁是当颗粒体积足够小时时时， 热运动对颗粒自发磁化方向的影响。超顺磁性可以定义为：当任时 磁性材料的磁化强度在场变化后达到平衡。⑵高矫顽力: 当纳米粒子尺寸高于超顺磁临界尺寸时，通常表现出华侨的高顽力。⑶饱和磁化强度： 饱和磁化强度是指磁性材料在外部磁场被磁化时所能达到的最大磁化强度。比 饱和磁化强度随着晶粒尺寸的降低而急剧下降。晶粒越小，比表面积越大，越小 得越多。⑷室内温度：又称磁性转换点，是指铁磁体与顺磁体之间可以改变的材料 变化温度，即铁电体从铁电相变为顺电相引相变温度。二级也可以说发生了 变化温度。纳米材料通常有较低的居住温度。纳米产品的平均粒尺寸 居住温度呈线性下降趋势。⑸磁化率：表示磁介质属性的物理量。等于 磁化强度M与磁场强度H之比。纳米粒子的磁性与电子数的奇偶密切相关 相关。5、 纳米材料的力学性质：⑴纳米晶体材料的弹性模量和普通晶粒尺寸 料相同。直到颗粒尺寸很小(如5)nm),材料几乎没有弹性。⑵纳米晶体 随着晶粒尺寸的降低，材料的硬度和屈服强度增加，直到晶粒尺寸达到最小。 尺寸范围(如20nm)o这寸铜和耙遵循相反的(斜率相反)Hall -Petch曲线方程。 因此，铜和锂没有最大强度的晶粒尺寸。⑶温度明显低于0.5Tm(熔 纳米晶体脆性材料或金屈间化合物的高韧性尚未得到进一步证实。对于 当颗粒尺寸降低到小丁时，塑性金屈(普通颗粒) 25nm范围内时，韧性明显降低。⑷ 在一些纳米晶体材料中，我发现与普通晶粒材料相比，温度更低，应变速度更高 超塑性是在率的情况下产生的。制备纳米粒子的方法有很多，可分为物理和化学方法：1、物理方法⑴真空冷凝法：气化或形状原料，采用真空蒸发、加热、高频感应等方法 等待粒子体，然后突然冷却。其特点是纯度高、结品组织好、粒度可控，但技术设备应 求高。⑵物理粉碎法：通过机械粉碎、电火花爆炸等方法获得纳米粒子。其 操作简单，成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。⑶机械球磨法：采用球磨法，控制适当条件获得纯元素、合金或 纳米粒子的复合材料。操作简单，成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀 匀。2、化学方法⑴气相沉积法：利用金属化合物蒸汽的化学反应合成纳米材料。其特点产 品纯度高，粒度分布窄。⑵沉淀法：在盐溶液中加入沉淀剂反应后，沉淀热处理 关键词： 纳米 材料 论文 互联网 _IT 计算机 专业 资料
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