纳米材料与纳米技术PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 纳米材料与纳米技术发展历史 1

1.1.1 纳米材料与纳米技术的诞生 1

1.1.2 纳米材料与纳米技术的发展 1

1.2 中国纳米材料与技术发展概况 3

1.3 纳米材料热点领域的新进展 6

1.3.1 纳米组装体系的设计和研究 6

1.3.2 高性能纳米结构材料的合成 7

1.3.3 纳米添加使传统材料改性 7

1.3.4 纳米涂层材料的设计与合成 7

1.3.5 纳米颗粒表面修饰和包覆的研究 8

参考文献 8

第2章 纳米材料 9

2.1 纳米材料的分类 9

2.1.1 纳米微粒 9

2.1.2 纳米固体 10

2.1.3 纳米组装体系 11

2.2 纳米材料的性质 11

2.2.1 纳米材料的表面效应 12

2.2.2 纳米材料的小尺寸效应 12

2.2.2.1 特殊的光学性质 13

2.2.2.2　特殊的热学性质 13

2.2.2.3　特殊的磁学性质 14

2.2.2.4　特殊的力学性质 14

2.2.2.5 电学性质 14

2.2.3 纳米材料的宏观量子隧道效应 14

2.3 纳米材料的团聚与分散 15

2.3.1 纳米材料的团聚 15

2.3.2 纳米颗粒在液体介质中的团聚机理 16

2.3.3 纳米颗粒在气体介质中的团聚机理 18

2.3.4 纳米颗粒的分散 19

2.3.5 气体介质中纳米粉体分散技术与机理 19

2.3.6　液体介质中纳米粉体分散技术与机理 20

2.4　纳米颗粒表面修饰 21

2.4.1 表面物理改性 21

2.4.2　表面化学改性 21

参考文献 23

第3章　纳米粉体制备 25

3.1 纳米粉体材料的物理法制备 25

3.1.1　蒸发冷凝法 25

3.1.1.1 电阻加热法 26

3.1.1.2 高频感应法 26

3.1.1.3 溅射法 26

3.1.1.4 流动液面真空蒸镀法 26

3.1.1.5 通电加热蒸发法 27

3.1.1.6 混合等离子体法 27

3.1.1.7 激光诱导化学气相沉积（LICVD） 28

3.1.1.8 化学蒸发凝聚法（CVC） 29

3.1.1.9　爆炸丝法 29

3.1.2 机械合金化（MA） 29

3.1.2.1　MA物理过程 29

3.1.2.2 MA工艺过程 30

3.1.2.3　MA工艺特点 30

3.1.2.4 MA工艺的主要影响因素 31

3.1.2.5 MA工艺中的理论研究 33

3.2 纳米粉体材料的湿化学法制备 37

3.2.1 液相中生成固相微粒的机理 37

3.2.2 溶胶－凝胶法（Sol-Gel） 39

3.2.2.1 溶胶－凝胶技术的原理 39

3.2.2.2　溶胶－凝胶技术的前驱体分析 40

3.2.2.3 溶胶－凝胶技术的应用举例 41

3.2.3　微乳液技术 44

3.2.3.1　微乳反应器原理 45

3.2.3.2 微乳反应器的形成及结构 45

3.2.3.3　微乳液法的应用举例 47

3.2.4 喷雾热分解（SP）法 48

3.2.4.1 喷雾技术 48

3.2.4.2 喷雾热分解合成步骤 49

3.2.4.3 喷雾热分解应用举例 51

3.2.5 水热法 52

3.2.5.1 水热法原理及特点 53

3.2.5.2 水热法的装置——高压釜 54

3.2.5.3　水热法的分类 54

3.2.5.4 水热法应用举例 55

3.2.6 沉淀法 56

3.2.6.1 沉淀法的原理 56

3.2.6.2 沉淀法原料选择及溶液配制 57

3.2.6.3 沉淀法的应用举例 57

3.3 纳米粉体材料的湿声化学法制备 59

3.3.1 湿声化学法简介 59

3.3.2 湿声化学法工艺过程与特点 60

3.3.3 湿声化学法的机理 61

3.3.4 湿声化学法的应用举例 61

3.3.4.1 PZT粉体合成 61

3.3.4.2　SBT粉体合成 61

参考文献 62

第4章　一维纳米材料——纳米碳管 67

4.1 纳米碳管的性质及其应用 67

4.1.1 纳米碳管的结构 67

4.1.2 纳米碳管的性质 68

4.1.3 纳米碳管的应用 69

4.1.3.1 纳米电子学方面 69

4.1.3.2 复合材料领域 70

4.1.3.3 能源方面 71

4.1.3.4 医疗领域及生物工程 71

4.1.3.5 化学领域 72

4.2 纳米碳管的制备 73

4.2.1 电弧法 73

4.2.2 催化裂解法（CVD） 74

4.2.3　激光蒸发法 75

4.2.4 化学气相沉积法 76

4.2.5 热解聚合物法 76

参考文献 77

第5章　纳米固体材料 79

5.1 纳米固体材料的分类 79

5.2 纳米固体材料的微结构及其特性 81

5.2.1 类气态模型 82

5.2.2 扩展结构 82

5.2.3 短程有序 82

5.2.4 界面缺陷态模型 82

5.2.5 界面可变结构模型 82

5.3 纳米陶瓷 83

5.3.1 纳米陶瓷的性质与应用 83

5.3.1.1 力学性能及应用 83

5.3.1.2 电学性能及应用 83

5.3.1.3 光学性能及应用 83

5.3.1.4 磁学性能及应用 84

5.3.1.5 催化性能及应用 84

5.3.1.6 敏感性能及应用 84

5.3.1.7 其他性能及应用 84

5.3.2 纳米陶瓷的制备 84

5.3.2.1 纳米陶瓷的成型 84

5.3.2.2 纳米陶瓷的烧结 85

5.4 纳米薄膜 86

5.4.1 纳米薄膜的分类 86

5.4.2 纳米薄膜的特性 87

5.4.2.1 机械力学性能 87

5.4.2.2 电磁学性能 87

5.4.2.3 光学性能 88

5.4.2.4 气敏特性 88

5.4.3 纳米薄膜的制备 88

5.4.3.1 薄膜的形成过程与影响因素 88

5.4.3.2 纳米薄膜的制备技术简介 89

5.4.4 纳米薄膜的研究进展 93

5.4.4.1　纳米磁性膜 93

5.4.4.2　纳米光学膜 93

5.4.4.3　纳米气敏膜 94

5.4.4.4　纳米润滑膜 94

5.5 纳米复合材料 94

5.5.1 纳米复合材料的分类 95

5.5.1.1　按基体材料分类 95

5.5.1.2 按纳米改性剂分类 95

5.5.1.3　按制备方法分类 95

5.5.2 纳米复合材料的性能与特点 95

5.5.2.1 纳米复合材料的基本性能 95

5.5.2.2 纳米复合材料的特殊性质 96

5.5.3 纳米复合材料的制备方法 96

5.5.4 纳米复合材料的研究举例 98

5.5.4.1 高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料 98

5.5.4.2 模板法合成含镧的层状无机－有机纳米复合材料 99

5.5.5 纳米固体材料的发展 99

参考文献 99

第6章　介孔材料 103

6.1 介孔材料的分类及特性 103

6.2　介孔材料的合成机理 104

6.2.1　液晶模板机理 104

6.2.2　棒状自组装模型 106

6.2.3 电荷密度匹配机理 106

6.2.4　协同作用机理 106

6.2.5　层状折叠机理 107

6.3　介孔材料的制备 108

6.3.1 模板剂 109

6.3.1.1　模板剂的作用 109

6.3.1.2 模板剂的分类及发展 110

6.3.1.3 模板剂的脱除 111

6.3.2 无机介孔材料的制备 112

6.3.3 无机－有机杂化介孔材料的制备 112

6.4 介孔材料的应用研究 112

6.4.1 应用研究 113

6.4.1.1　择形吸附与分离 113

6.4.1.2　催化 113

6.4.1.3　光催化反应 113

6.4.1.4　在气体检测传感器方面的应用研究 113

6.4.1.5 电容、电极、储氢材料 114

6.4.1.6　信息储运 114

6.4.2 有序介孔材料的应用领域 114

6.4.2.1 化工领域 114

6.4.2.2 生物医药领域 115

6.4.2.3　环境和能源领域 115

6.5 介孔材料研究热点及未来趋势 116

参考文献 116

第7章　纳米材料的表征 120

7.1 粒度表征 120

7.1.1　颗粒及颗粒粒度 120

7.1.2 粒度分析的意义 122

7.1.3　粒度分析方法 122

7.1.3.1 显微镜法 123

7.1.3.2 电镜观察粒度分析 123

7.1.3.3 激光粒度分析 123

7.1.3.4　沉降法 124

7.1.3.5　X射线衍射线宽法 125

7.1.3.6 粒度分析的新进展 125

7.2　形貌表征 125

7.3 成分分析 127

7.4 热分析技术及宏观性质 129

7.5 纳米测试技术的发展 130

参考文献 131

第8章　纳米材料与纳米技术的应用 132

8.1 纳米技术在陶瓷领域方面的应用 132

8.1.1 纳米技术在普通陶瓷中的应用 132

8.1.2 纳米技术在特种陶瓷中的应用 133

8.1.2.1 结构陶瓷中的应用 133

8.1.2.2 功能陶瓷中的应用 134

8.1.3 纳米技术在陶瓷应用中的问题 135

8.2 纳米技术在陶瓷工业环保领域的应用 136

8.2.1 纳米材料对大气污染的治理 136

8.2.2 纳米材料对废水的治理 137

8.2.3 纳米材料对噪声的治理 138

8.3 纳米技术在微电子学上的应用与前景 138

8.3.1 纳米技术在微电子学上的应用 138

8.3.2 纳米技术在微电子学上的应用前景 139

8.4 纳米材料在化工生产中的应用 140

8.4.1 纳米材料在催化方面的应用 140

8.4.2 纳米材料在涂料方面的应用 140

8.4.3 纳米材料在其他精细化工方面的应用 141

8.5 纳米技术在生物工程及医学上的应用 141

8.5.1 纳米材料在生物学领域的应用 142

8.5.2 纳米生物医学材料的应用 142

8.5.3 纳米技术在临床诊断与检测中的应用 143

8.5.4 纳米技术在临床治疗中的应用 144

8.5.5 纳米技术在基础医学中的应用 145

8.6 纳米技术在军事领域上的应用 146

8.6.1 纳米电子技术在军事领域的应用 146

8.6.1.1 纳米计算机系统 147

8.6.1.2 纳米航天及航空技术 147

8.6.1.3 微机电系统、“纳米武器”和“纳米军队” 148

8.6.2 纳米技术将改变战争形态 149

8.6.3 纳米技术在装备上的应用 149

8.6.3.1 纳米技术将使发动机产生质的飞跃 150

8.6.3.2 纳米技术在润滑油中的应用 150

8.6.3.3 纳米技术在燃油上的应用 150

8.6.3.4 纳米技术在车辆轮胎上的应用 150

8.6.3.5 纳米技术改善车辆尾气 150

8.6.3.6 未来纳米装备的轮廓素描 151

8.7 纳米技术在其他领域上的应用 151

8.7.1 纳米技术在光电领域的应用 151

8.7.2 纳米技术在分子组装方面的应用 152

8.7.3 纳米技术在能源方面的应用 153

8.8 纳米材料与纳米技术的应用前景 153

参考文献 154

第9章　纳米材料的潜在危害 157

参考文献 158