文档介绍：磁性纳米材料技术(张明中国西南应用磁学研究所)|[<<][>>]1、纳米是什么?  一种长度单位,一等于十亿分之一米,千分之一微米。大约是三、四个原子宽度。纳米英文名称是:nanometer,简称nm。2、纳米科学技术  纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)与现代技术(计算机技术、微电子与扫描隧道显微镜技术、核剖析技术)结合产物,又将引发一系列新科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现一项高科技。纳米材料与纳米粒子1、纳米材料(nanomaterial),纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成。2、纳米粒子(nanoparticle),纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间粒子,是处在原子簇与宏观物体交界过渡区域,从通常关于微观与宏观观点看,这样系统既非典型微观系统亦非典型宏观系统,是一种典型人介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应与宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异特性,即它光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面性质与大块固体时相比将会有显著不同。纳米材料奇异特性1、表面效应:粒子直径减少到纳米级,不仅引起表面原子数迅速增加,而且纳米粒子表面积、表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面原子数较多,表面原子晶场环境与结合能与内部原子不同所引起。表面原子周围缺少相邻原子,有许多悬空键,具有不饱与性质,易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很大化学活性,晶体微粒化伴有这种活性表面原子增多,其表面能大大增加。2、小尺寸效应:指纳米粒子尺寸下降到一定值时,费米能级附近电子能级由连续能级变为分立能级现象。这一效应可使纳米粒子具有高光学非线性、特异催化性与光催化性质等。3、体积效应:指纳米粒子尺寸与传导电子德布罗意波长相当或更小时,周期边界条件将被破坏,磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大变化。如光吸收显著增加并产生吸收峰等离子共振频移,由磁有序态向磁无序态,超导相向正常相转变等。4、宏观量子隧道效应:微观粒子具有贯穿势垒能力称为隧道效应。近来年,人们发现一些宏观量,例如微颗粒磁化强度、量子相干器件中磁通量以及电荷等亦具有隧道效应,它们可以穿越宏观系统势垒而产生变化,故称为宏观量子隧道效应MQT(MacroscopicQuantumTunneling)。这一效应与量子尺寸效应一起,确定了微电子器件进一步微型化极限,也限定了采用磁带磁盘进行信息储存最短时间。纳米材料分类1、纳米颗粒型材料:应用时直接使用纳米颗粒形态称为纳米颗粒型材料。2、纳米固体材料:纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米超微颗粒在高压力下压制成型,或再经一定热处理工序后所生成致密型固体材料。3、纳米膜材料:颗粒膜材料是指将颗粒嵌于薄膜中所生成复合薄膜,通常选用两种在高温互不相溶组元制成复合靶材,在基片上生成复合膜,当两组份比例大致相当时。就生成迷阵状复合膜,因此改变原始靶材中两种组份比例可以很方便地改变颗粒膜中颗粒大小与形态,从而控制膜特性。对金属与非金属复合膜,改变组成比例可使膜导电性质从金属导电型转变为绝缘体。4、纳米磁性液体材料:磁性液体是由超细微粒包覆一层长键有机表面活性剂,高度弥散于一定基液中,而构成稳定具有磁性液体。二、纳米材料研究历史 从20世纪70年代纳米颗粒材料问世,80年代中期实验室合成纳米块体材料,到现在有20多年历史,从研究内涵与特点大致可分三个阶段:1、第一阶段(1990年以前) 剖析用各种手段制备各种材料纳米颗粒粉体,合成块体(包括薄膜),研究评估表征方法,剖析纳米材料不同于常规材料特殊性能。2、第二阶段(1994年以前) 人们关注热点是如何利用纳米材料已挖掘出来奇特物理、化学与力学性能,设计纳米复合材料,通常采用纳米微粒与纳米微粒复合,纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料合成及物性剖析一度成为纳米材料研究主导方向。3、第三阶段(1994年以后) 纳米组装体系、人工组装合成纳米结构材料体系越来越受到人们关注,正在成为纳米材料研究新热点。国际上,把这类材料称为纳米组装材料体系或者称为纳米尺度图案材料。 第三阶段研究对象主要是:纳米丝、管、微孔等。三、纳米材料制备方法纳米材料制备方法——物理方法1、真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体,然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。2、物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。3、机械球磨法 采用球磨方法,控制适当条件得到纯元素、合