毕业设计（论文）《纳米材料的特征及制备方法》.docVIP

材料先进制备技术课程论文 论文题目：纳米材料的结构特征及其制备方法 指导教师： 学 院：材料科学与工程学院 班 级：材研0903班 姓 名： 学 号：104972090098 时 间：2010年01月 材料先进制备技术论文 3 - 纳米材料的结构特征及其制备方法 (武汉理工大学材料学院 湖北武汉 430070) 摘 要 纳米技术是在20世纪的最后几十年中产生并发展起来的一门高新技术，它是以纳米尺度为前提的新的材料科学技术。以其纳米材料的超微细结构所显示出的物质固有的特异性能：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等。本文系统地概括了纳米材料的结构特征及其制备方法。并简单地叙述了纳米材料制备的后续工艺。 关键字：纳米材料，结构特征，制备方法 Abstract Nano technology is the high grade technology which was produced and developed in the last decades of the 20th century, the same time, it is a new materials science and technology basing on the new nanoscale. With its ultra-fine structure of nano-materials have shown the specificity inherent in the material: small size effective, surface effective, quantum size effective. This paper systematically summarized the structural characteristics of nano-materials and its preparation methods. And simple description of the follow-up process of the nano-materials preparation. Keywords: nano-materials, structural characteristics, preparation methods  纳米材料概述 1.1 纳米材料的定义 物质材料的结果组成相或晶粒结构小于100nm者并具有特殊功能的材料称为纳米材料。随着物质粒度的减小至一定程度，其性质发生突变，这种由形变到质变的临界尺寸是与材料的种类和使用的环境条件等因素有关，换句话说，这个晶粒尺寸上限存在一个叫宽的范围。一般，物质材料在常温下其物理、化学性质发生显著变化时，颗粒尺寸大多是处于100nm以下。因此，从功能材料角度出发，将纳米材料的粒度尺寸上限定为100nm。当尺寸小于100nm时为原子族，所以，通常将纳米材料的粒子和晶体结构的尺度规定为1nm~100nm。 1.2 纳米材料研究的内涵 纳米材料的进步，激发纳米材料研究的内涵不断在扩大。前期主要集中在纳米粒子（纳米晶、纳米相、纳米非晶等）以及由它们组成的薄膜与块体结构材料，如今，纳米材料研究又涉及到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料（包括凝胶和气凝胶），例如，气凝胶孔隙率高于90%，孔径大小为纳米级，这样，孔隙间的材料实际上就是纳米尺度的微粒或丝，这种结构给嵌鑲和组装纳米微粒提供了一个三维空间构架。纳米管的出现，更丰富了纳米材料研究的内涵，为合成组装纳米结构提供了新的机遇。 从几何角度来分，纳米材料科学的研究对象应包括以下几个方面：横向结构尺寸大小100nm的物体；粗糙度小于100nm的表面；纳米微粒与多孔介质的组装体系；纳米微粒与常规材料的复合等。 纳米材料的结构与特性 纳米材料之所以性能优异，就在于材料的微观组织结构上与普通材料不同，其晶粒细小、界面密度高以及组成相的不同反应在起作用。因此，决定了纳米材料具有许多迥异于普通材料的独特性质。 常规材料中其结构组成的基本颗粒直径尺寸，小至几微米，大到几毫米，这样的颗粒则包含原子的数目多达数十亿个。但当物理颗粒进入到纳米尺度，原子的数目就大大减少，只有几百到几万个。 人们通常对细微的概念形象地用头发丝经的粗细来对比描述，其实发丝直径不过50μm~70μm，单个细菌是肉眼看不见的，在显微镜下测得约为5μm，蛋白质的尺寸为1nm~20nm。最小的物质单元当属原子。氢原子直径为0.1nm；氧原子直径为0.12nm；一般金属原子为0.3nm~0.4nm。所以在1nm长度内大致相当于4个~5个原子排列的尺寸。 如果在1nm的各方上排布5个原子，这样在整个晶粒中则