纳米材料与纳米技术课件.ppt

1、 纳米材料与纳米技术纳米材料与纳米技术朱云霞朱云霞 010070126 纳米科技与基因工程和智能科技一起被称纳米科技与基因工程和智能科技一起被称为为“21世纪高科技三剑客世纪高科技三剑客”。在。在21世纪初正世纪初正式登上世界经济舞台。纳米科技的兴起，孕式登上世界经济舞台。纳米科技的兴起，孕育了一个新的经济模式育了一个新的经济模式-纳米经济的诞生。纳米经济的诞生。纳米微粒的表面效应纳米微粒的表面效应表面效应表面效应:纳米粒子的表面原子与总原子数之比随纳米粒子纳米粒子的表面原子与总原子数之比随纳米粒子的尺寸的减小而大幅度地增加的尺寸的减小而大幅度地增加,粒子的表面能及表面张力也粒子的表面能及表面

2、张力也随着增加随着增加,从而引起纳米粒子性质的变化从而引起纳米粒子性质的变化.纳米材料的特殊性质纳米材料的特殊性质纳米微粒的小尺寸效应纳米微粒的小尺寸效应随着颗粒的量变随着颗粒的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变在一定条件下会引起颗粒性质的质变.由于由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应应.纳米微粒的量子效应纳米微粒的量子效应量子效应是指随着纳米微粒尺寸的减小，纳米微粒的能量子效应是指随着纳米微粒尺寸的减小，纳米微粒的能隙加宽并发生隙加宽并发生“蓝移蓝移(blue shift)”的现象，即材料中电的现象，即材料中电子的能级

3、或能带与组成材料的颗粒尺寸之间的效应关系子的能级或能带与组成材料的颗粒尺寸之间的效应关系对于宏观物体包含无限个原子，对于宏观物体包含无限个原子，N，于是，于是0，即，即宏观物体的能级间距几乎为零；而纳米微粒包含的原子宏观物体的能级间距几乎为零；而纳米微粒包含的原子数有限，数有限，N值很小，能级间距将发生分裂，这就导致纳值很小，能级间距将发生分裂，这就导致纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特性不米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特性不同，从而产生量子尺寸效应。同，从而产生量子尺寸效应。纳米技术在军事上的应用：纳米技术在军事上的应用：1、纳米微粒尺寸小，从而增加化学反应的接触面。

4、因此，纳米材料可作为催化剂被广泛应用提高军事能源的使用效能。纳米镍粉作为火箭固体燃料反应催化剂，可使燃烧效率提高100倍；纳米炸药比常规炸药性能提高千百倍；纳米材料制成的燃油添加剂，可节省燃油，降低尾气排放。2、提高常规武器的打击与防护能力。运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料或在产品表面形成一层特殊的材料，能产生出新的性能，如可以使易碎的陶瓷变得具有韧性，达到类似于铁的耐弯曲性，或具有特殊的刚性。现在已经制造出来的碳纳米管，硬度大约是钢的100倍。可以想象，把纳米技术用于武器制造，可大大提高武器弹头对目标的穿透力和破坏力，也可提高武器装备的防护能力，未来防弹装甲车可能产生使导弹滑落或弹回去

5、的奇迹。3、提高武器装备的隐身性能。某些纳米固体在较宽的频谱范围对电磁波有均匀的吸收性能，几十纳米厚的固体薄膜的吸收效果与比它厚1000倍的现有吸波材料相同，美国研制的纳米隐身涂料超黑粉对雷达波的吸收率达99%。用纳米吸波材料涂在战略轰炸机、导弹等攻击性飞行器的表面，能有效地吸收敌方防空雷达的电磁波(B-2隐身轰炸机表面的涂层中就含有纳米材料)；将纳米粒子添加于发烟剂中，能对阵地起到很好的屏蔽作用，与土壤混合可遮蔽地下指挥所等重要军事设施。4、用于制造微型武器。利用纳米技术可以把传感器、电动机和数字智能装备集中在一块芯片上，制造出几厘米甚至更小的微型装置。在未来战场上，将出现能像士兵那样执行军

6、事任务的超微型智能武器装备。据报道，美国研制的小型智能机器人，大的像鞋盒子那么大，小的如硬币，它们会爬行、跳跃甚至可飞过雷区、穿过沙漠或海滩，为部队或数千公里外的总部收集信息。微型机电武器还可用于敌我识别、探测核污染和化学毒剂、无人侦察机等。5、用于制造微型卫星和纳米卫星。由于纳米技术、微电机技术的发展，一些国家发射的卫星正向小型化方向发展。1993年，美国航空航天公司就提出了纳米卫星(重约0.110千克)的概念。2019年，英国、美国、瑞典各发射了一颗纳米卫星。专用微型集成电路取代现在卫星上使用的有关系统，使微型卫星、纳米卫星体积小、重量轻；生存能力强，即使遭受攻击也不会丧失全部功能；研制费

7、用低，不需大型实验设施和跨度大的厂房；易发射，不需大型运载工具发射，一枚小型运载火箭即可发射千百颗，再按不同轨道组成卫星网，即可实现对地球表面的覆盖。6、中科院化学所宣布已研制出不沾水、不沾油的“纳米布”，用纳米布可制成水陆两用服装；由防弹陶瓷外层和碳纳米管复合材料作衬底，可制成坚硬如钢的防弹背心；由于碳纳米管发射电子的性能十分优良，可在制造数字化头盔用的高清晰度显示器方面大有作为，极小的微处理器可使图像弯曲，形成一幅180度的全方位图景，以便同头盔相匹配。碳纳米管还可保护士兵免受激光致盲武器的攻击，一旦受到攻击，它们可以迅速变为等离子体，吸收激光能量，然后再恢复原来的状态。纳米技术可能带来的

8、危害：纳米技术可能带来的危害：纳米技术生产的产品由于构成微粒的尺寸太小，也可能直接对纳米技术生产的产品由于构成微粒的尺寸太小，也可能直接对人体产生威胁。一般的物品拿在手上，由于构成的微粒大小是人体产生威胁。一般的物品拿在手上，由于构成的微粒大小是微米或以上量级的尺寸，不会渗透到人的皮肤细胞内，以致进微米或以上量级的尺寸，不会渗透到人的皮肤细胞内，以致进入血液。但是纳米技术生产的产品，由于构成微粒在纳米量级，入血液。但是纳米技术生产的产品，由于构成微粒在纳米量级，完全有可能通过皮肤接触进入人体。如果这种物质有毒的话，完全有可能通过皮肤接触进入人体。如果这种物质有毒的话，人体与之接触将是十分危险的

9、，所以，生产和处理这种纳米产人体与之接触将是十分危险的，所以，生产和处理这种纳米产品，其生产厂房、放置措施都将有极其严格的规定。品，其生产厂房、放置措施都将有极其严格的规定。假冒纳米技术假冒纳米技术纳米打假，可能被一些人认为是小题大做，其实不然，现在只要留心大城市的市场上，打着“纳米家用电器”、“纳米防辐射衣服”、“纳米防紫外线化妆品”、“纳米太阳伞”等新奇广告招牌随处可见，就如同“绿色食品”、“基因食品”、“数字电视”等一样，“前卫”商品堂而皇之地摆在商场的柜台上，纳米技术的用途相当广泛这点不错，但还没有到广泛地应用阶段，因此，一些企业借纳米造势，趁老百姓对纳米技术的内涵还不太清楚，或把一点

10、点皮毛的加工谎称为纳米技术，或以“微米技术”“降格”充当，甚至置纳米材料不会释放微波这一普通常识不顾，声称自己产品能释放保健微波来欺骗消费者。1、“纳米水”广州一家公司用所谓的“纳米水”把老百姓搞得晕头转向：这家公司把“纳米水”说得神乎其神：抗疲劳、耐缺氧、抵抗细菌、降火排毒，长期饮用可“水到病除”，甚至还可以“增强女士防匪徒强暴的能力”。据称，“纳米水”将缔造一个水的“神话”，引起一次“饮用水革命”。据介绍，该公司还有“纳米口红”、“纳米衣服”、“纳米牙膏、牙刷”等，不过目前尚未上市。这种“纳米水”的关键在于所谓的“纳米珠”。在这家公司的现场演示中，一位所谓的“经理”拿出一把大小不一、颜色各

11、异的椭圆形小珠，称这就是麦饭石与纳米特殊材料制作而成的“纳米珠”。他往两杯清水里加入纯蓝墨水，然后抓起一把“纳米珠”放到其中一个杯子里，几分钟后，这杯水颜色变淡，而另一杯没有“纳米珠”的水则还是老样子。这位经理得意地说，看，这就是纳米珠的厉害，多脏的水都不怕。回到家里，只要往自来水里放几颗，直接就可饮用啦，而且水中含有18种有益人体的微量元素，可以增强免疫力等。记者试着喝了一口，感觉和一般的纯净水没有区别。据了解，每盒纳米珠要300元，买齐整套设备（一台饮水机、一桶水和十盒纳米珠）则需3800元。2、纳米冰箱、纳米洗衣机：所谓纳米冰箱，只不过是添加了氧化钛的纳米无机物，产生了一定的抗菌性能；所谓纳米洗衣机，也只能说是添加了纳米材料的洗衣机，而且纳米材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上，而对于最容易产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。