文档介绍：:..河北科技大学理工学院电子材料导论纳米材料的结构及售八、、班级:电科L092姓名:李召鹏学号:09L0704207纳米材料的结构及特点前言:20世纪90年代,以前人们从未探索过的纳米物质一跃成为科学家十分关注的研究对象。新奇的纳米材料刚刚诞生才儿年,以具所具有的独特性和新的规律,如材料尺度上的超细微化而产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能,已引起世界各国科技界及各国政要的高度重视,使这一领域成为跨世界材料科学研究领域的〃热点\1999年12月14H,美国总统科学和技术顾问委员会(PCAST)致函克林顿,极力推荐美国国家科学和技术委员会(NSTC)的提议,即从2001年度财政预算中开始实施〃国家纳米技术推进计划〃(NationalNanotechnologyInitiative--NNI),引起克林顿的高度重视。2000年1月2口,克林顿签发执行令,决定将NNI列为美国科技领域最优先发展的计划,,与2000年度相比增加了84%。美国政府这一举措引起了批界范I韦I的广泛关注,新一轮科技竞争已经在或明或暗的气氛屮形成,纳米或纳米技术背后隐藏着的巨大商机开始显现,有资料表明,1999年全球纳米技术的生产值达500亿美元,预计到2010年将达到14400亿美元⑴。下面就阐述一下纳米材料的结构及特点。纳米材料(nanostructurematerials或Nanmaterials)是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下不超过10纳米;从广义上说,纳米材料,是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1〜lOOnm)限制的各种固体超细材料,它包括零维的原子团簇(几十个原子的聚集体)和纳米微粒;一维纳米纤维;二维纳米微粒膜(涂层)及三维纳米材料⑵。纳米材料的结构特征:所谓纳米微晶是指能用电子显微镜观察到的直径在l-100nmZ间的粒子,自从1962年Kubo等提岀著名的Kubo效应以来,人们对纳米材料的研究一直予以关注。进入90年代以后,大量有关纳米材料的理论研究、实验研究和工程应用研究的成果公布于世,一门新型学科一一纳米材料学逐渐形成。纳米材料的诞生不仅为材料科学和高技术应用展现出一片新的领域,而且也为凝聚态物理的发展提出了挑战性的课题。纳米材料的晶体结构:纳米颗粒被压成三维材料后,大量的原子处于“晶界”上,处在晶界上的原子既不存在长程有序,电不存在短程有序,它的晶体结构不同于已知晶体材料中的原子结构。德国某人学的科研小组采用多种实验测量手段,发现在纳米结构的金属材料中,处于体相内的原子仍然具有晶体结构而处于晶界上的原子其密度很低,原子与原子之问的间距存在一个分布。然而,采用拉曼光谱分析具有离子键的纳米结构材料时发现晶界上的原子或离子仍然具有晶体结构⑶。纳米材料的相稳定性:随着粒子尺度的减小,纳米粒子的表面原子与总原子数之比急剧增人。,原来处于某一相能量最低的粒子由于粒径减小,表而能增大,而处于一种能量并非最低的相态;从而影响了纳米材料的稳定性⑶。相稳定性是材料最为重要的性能之一。通常研究相态稳定性方法有两种:①加热使材料由一个相态转变为另一个相态。但是,在高温下晶粒可能长大,使得这种方法很难用于粒径对和稳定性影响的研究。②室温下加压使材料由一个相态转变为另一个相态。这种方法日前被应用于纳米结构材料的相稳定性研究,一般以室温条件下材料的相转变压力的大小来表征材料的相稳定性,转变压力越小相越不稳定,反之转变压力越人相态越稳定。亚稳态纳米结构:采用纳米技术可以将柏溶性很差的金属或金属氧化物制成亚稳态的纳米结构材料,从而改变材料的物理化学性能,如三氧化二铁和氧化锡是完全不相溶的対种无机材料,但采用一种非平衡的纳米材料制备方法,可以获得一种亚稳态的共溶相。这种亚稳态的纳米结构材料对特定的气体具有很好的气頌性能,具有较好的选择性,是一种很有应用前景的气敏材料,金属铁在铜中的相溶性仅为7X10%,采用纳米制备技术可以获得一种亚稳态的原子尺度上纳米合金,这种纳米合金材料具有优异的催化性能⑷。纳米材料的结构不同于常规物质,属于物质由宏观世界向微观世界的过渡区域,所以许多传统的物理化学理论在这种非宏观与非微观的领域已不再适用。影响纳米晶体的结构的因索相当复杂,物质的种类、粒子的尺寸、纳米晶体的分布形态、制备方法以及不同的分析方法等,都会对分析结果产生影响。(1)小尺寸效应构成纳米固体的单元一纳米微晶由宏观尺寸进入纳米级范围,微粒的尺寸与光波波长、徳