纳米材料导论复习材料_——材料科学与工程专业

纳米材料导论复习大纲

第一章 纳米和纳米材料

1、掌握基本概念

纳米科学技术：纳米科技(英文：Nanotechnology)是一门应用科学，其目的在于研究纳米尺寸时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。

纳米材料：纳米材料是指在材料三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。

2、纳米材料的分类，并举例说明。

纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。

第二章 纳米材料制备方法

1、纳米材料制备研究发展的三个阶段及纳米材料制备技术的分类。

三个阶段：

第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索各种手段制备纳米颗粒粉体，合成纳米块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。

第二阶段：（1990-1994年）关注的热点是设计纳米复合材料。纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合、纳米复合薄膜。

第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系研究。以纳米颗粒以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。

纳米材料制备方法的分类：

1 按学科分类：

物理方法、化学方法和综合法。

2 根据制备状态的不同，分为：

气相法、液相法和固相法。

3 按反应物状态分为干法和湿法。

2、物料的基本粉碎方式

方法：机械粉碎、高压气流粉碎、电火花爆炸； 包括破碎和粉磨

3、蒸发凝聚法、高能球磨法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、水热法、溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法、自组装法的定义。

纳米材料导论复习材料_——材料科学与工程专业

蒸发凝聚法：是将纳米粒子的原料加热、蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。

高能球磨法：机械力化学(mechanochemistry ,又称高能球磨high - energy ball milling)。制备超细材料的一种重要途径。机械化学法的基本原理是利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化, 以此来制备新材料。

物理气相沉积法：用物理方法(如蒸发、溅射等)，使镀膜材料汽化在基体表面，沉积成覆盖层的方法。

化学气相沉积法：用化学方法使气体在基体材料表面发生化学反应并形成覆盖层的方法。

水热法：是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，反应还可进行重结晶。

溶剂热法：用有机溶剂（如：苯、醚）代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。 溶胶凝胶法：金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。

微乳液法：两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。

模板合成法：利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。

自组装法：自组装法所谓自组装,一般是指原子、分子或纳米材料在底物上自发地排列成一维、二维甚至三维有序的空间结构

4、MBE法制备纳米薄膜材料的基本原理及其生长特点。

分子束外延是一种新的晶体生长技术，简记为MBE。其基本原理：在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，吧分子束射入被加热的底片上而进行外延生长。

生长特点：1、MBE系统真空高达8-10Pa，系统内残余分子数目要小得多。有利于获得原子级厚度和平整度的外延膜，而且厚度可以精确控制。

2、MBE的衬底温度一般比VPE和LPE的衬底温度低，MBE外延层界面清晰，可以形成界面处突变的超精细结构。

3、可以根据需要在喷射室内安装多个喷射炉、分别调至各个组分的分子束流，同时可以精确生长层的厚度、组分和掺杂分布。

4、MBE生长是一个动力学过程，可以用来生长按照普通热平衡生长方法难以得到的薄膜。

5、MBE是在超高真空环境下进行的，而且衬底与分子束源相隔较远，因此可用多种表面分析一起实时观察生长面上的成分‘结晶结构和生长过程，进行生长机制的研究和实现实时监控和检测。

5、非晶晶化法制备纳米晶块体材料的工艺过程及其特点。

通常由非晶态固体的获得和晶化两个过程组成。用急冷法将熔融体制成非晶态合金条带，然后在不同温度下进行退火，使非晶完全晶化，非晶态合金条带成为由纳米晶构成的条带

特点：成本低、产量大、界面清洁致密

第三章 纳米材料的表征

1、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理

透射电子显微镜（TEM）：是以电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种具有高放大倍率、高放大倍数的电子光学仪器。光路原理是由电子枪发射出的在高加速电压的作用下，以极快的速度射出，通过聚光镜将电子聚成很细的电子束，入射到样品上。电子束经过样品后进入物镜，然后通过中间镜、透射镜几级放大，在荧光屏上得到高配图像。可以直接观察 …… 此处隐藏：8106字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……