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纳米材料
2018
1
目录
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CONTENTS
1
什么是纳米材料
2
纳米材料的发展
3
纳米材料的性质
4
纳米材料的应用
2
第一部分
人的身高
针头
红血球
纳米：
一个长度计量单位
20亿 纳米
100万 纳米
1000 纳米
DNA
氢原子
1 纳米
0.1 纳米
3
纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度。它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已经接近光的波长，加上其具有大
表
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面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等待，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
简介
纳米
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1~100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。
纳米材料
4
第二部分
理查德-费曼曾经预言：
人类可以用最小的机器制作
更小的机器，最后将变成根
据人类的意愿，逐个地排列
原子，制造产品
纳米材料的发展：
纳米技术的梦想
5
20世纪70年代，科学家们开始从不同角度突出有关纳米科技的构想
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜
1990年，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术会，标志着纳米科学诞生
45%
68%
75%
宏观环境利好
1991年，碳纳米管被发现，它的质量只有同体积钢的六分之一，强度却是钢的十倍
1993年，中科院物理所操纵原子成功写出“中国”二字
1999年，巴西和美国科学家发明了世界上最小的“秤”，可以称量十亿分之一的物体，相当于一个病毒的重量
6
第三部分
光学性质
磁学性质
纳米材料的性质
热学性质
力学性质
7
光学性质
当金属被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在纳米颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，由此可见，金属纳米颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。
特殊的光学性质
利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感组件、红外隐身技术等。
光学性质
8
热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。
特殊的热学性质
例如，金的常规熔点为1064 ℃ ，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低270℃；银的常规熔点为96O℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。
热学性质
9
磁学性质
超顺磁性：纳米材料的尺寸达到某一临界值时进如超顺磁状态。原因在于在小尺寸条件下，当各项性能减小到于热运动可比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向上，易磁化方向无规律的变化。
小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 20nm以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6nm时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
磁学性质
10
力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。
特殊的力学性质
研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。
力学性质
11
第四部分
军事
能源
纳米材料的应用
医疗
涂料
生物
服装
催化
航天
12
间谍草
这是一种看似小草的微型探测器，其内装有敏感的超微电子侦察仪器、照相机和感应器，可侦测出百米以外的坦克、车辆等出动时产生的震动和声音。
蚂蚁士兵
可通过各种途径钻进敌方装备中，长期潜伏下来，一旦启用，这些“纳米士兵”就会各显灵通，有的破坏电子设备；有的充当爆破等等。
纳米材料的应用
13
防弹衣
纳米碳管既轻又强度极高，是钢的10-100倍，用它来用它来作防弹衣就像用羽绒做成的防寒服一样，既可折来叠去，又能抵御强大的子弹的冲击力
纳米电池
纳米电池的负极材料是纳米化的天然石墨，纳米电池的正极是纳米化材料，采用由PP和PE复合的多层微孔膜作为隔离膜，并在电解质中加入导电的纳米碳纤维。
纳米材料的应用
14
THANKS！
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