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第一章 纳米科学技术概论 1

第一节 纳米科学技术基本概念 1

1.1 纳米 1

1.2 纳米科学 3

1.3 纳米技术 4

1.4 纳米科学技术 5

1.5 纳米科学技术的发展历史 7

第二节 纳米科学技术的社会实践性 11

2.1 可持续的社会实践活动 11

2.2 产业化实践活动 12

2.3 纳米科学技术的幻想曲 13

2.4 纳米科学技术发展的多重性 16

2.5 纳米科学技术发展的社会关怀 19

第三节 纳米科学技术发展的意义 20

3.1 客体世界的认识尺度 20

3.2 纳米科学技术发展的哲学意义 21

3.3 引导新工业革命 22

第四节 纳米科学技术的发展前景 23

4.1 纳米科学技术的发展战略 23

4.2 中国纳米科学技术发展规划 24

4.3 美国纳米科学技术发展 26

4.4 日本纳米科学技术发展 31

4.5 韩国纳米科学技术发展 32

4.6 欧盟纳米科学技术发展 32

思考题 35

第二章 纳米材料学 36

第一节 纳米材料的概念 36

第二节 纳米材料的分类 37

2.1 依据纳米材料的属性分类 37

2.2 依据纳米材料的功能分类 39

2.3 依据纳米材料的形态分类 39

2.4 依据纳米材料的来源分类 42

第三节 纳米材料的性质 43

3.1 纳米材料的基本性质 43

3.2 纳米材料的特殊性质 46

第四节 纳米材料的制备 51

4.1 纳米材料的制备方法 51

4.2 纳米材料的制备原理 53

4.3 气相法制备纳米材料 55

4.4 液相法制备纳米材料 59

4.5 固相法制备纳米材料 65

4.6 其它合成方法 67

第五节 纳米粉体表面改性 71

5.1 纳米粉体表面性质 71

5.2 纳米粉体表面改性方法 73

5.3 纳米微粒表面的改性物 74

第六节 纳米材料的应用 77

6.1 催化剂 77

6.2 传感器 78

6.3 光学防护材料 78

6.4 纳米磁性材料 80

6.5 光电转换材料 80

6.6 纳米材料的发展 81

第七节 纳米结构材料 81

7.1 碳族新成员C60 81

7.2 碳纳米管 85

第八节 纳米粉体分散体系 91

8.1 纳米粉体分散体系的概念 91

8.2 纳米磁流体 96

8.3 纳米润滑剂 99

第九节 典型纳米粉体材料 101

9.1 通用纳米粉体材料——纳米碳酸钙 101

9.2 性能优良的光催化剂——纳米TiO2 103

9.3 用途广泛的纳米SiO2 107

思考题 110

第三章 聚合物基纳米复合材料学 112

第一节 纳米复合材料的定义 112

第二节 纳米复合材料的命名与分类 113

2.1 纳米复合材料的命名 113

2.2 纳米复合材料的分类 114

第三节 纳米复合材料的性能与特点 115

3.1 纳米复合材料的基本性质 115

3.2 纳米复合材料的特殊性质 116

3.3 纳米复合材料的功能 117

3.4 纳米复合材料设计原理 118

第四节 纳米复合材料的制备 121

4.1 纳米复合材料化学 121

4.2 纳米微粒填充法 121

4.3 纳米微粒原位合成法 122

4.4 聚合物基体原位聚合法 123

4.5 两相同步原位合成法 126

4.6 插层技术合成纳米复合材料 126

4.7 杂化复合材料的制备方法 133

第五节 聚合物基纳米复合材料的发展 137

5.1 聚合物基纳米复合材料的制造方法 138

5.2 聚合物基纳米复合材料的结构表征 138

5.3 聚合物基纳米复合材料的应用研究 139

5.4 聚合物基纳米复合材料复合机理的研究 140

5.5 聚合物基纳米复合材料增强增韧机理研究 141

第六节 纳米复合橡胶 144

6.1 纳米复合橡胶的复合技术 145

6.2 纳米复合橡胶的性能 147

6.3 纳米复合橡胶的发展 148

第七节 纳米复合塑料 149

7.1 纳米复合塑料的制备与性能 149

7.2 热塑性纳米复合塑料 150

7.3 热固性纳米复合塑料 152

7.4 典型的黏土纳米复合塑料 154

7.5 功能型纳米复合塑料及其应用 157

第八节 纳米复合纤维 157

8.1 纳米微粒及其复合母料 158

8.2 纳米复合纤维的制造方法 159

8.3 纳米复合纤维的类型 160

第九节 纳米复合涂料 163

9.1 纳米复合涂料的类型 163

9.2 纳米复合涂料的制备 164

9.3 纳米复合涂料中的纳米材料 165

9.4 功能型纳米复合涂料 167

9.5 纳米复合涂料的发展 169

思考题 170

第四章 无机基纳米复合材料学 171

第一节 纳米陶瓷概况 171

1.1 纳米陶瓷的概念 171

1.2 纳米陶瓷的分类 172

1.3 纳米陶瓷的用途 174

1.4 纳米陶瓷的设计原则 177

第二节 纳米陶瓷粉体的分散 178

2.1 纳米陶瓷粉体材料 178

2.2 纳米陶瓷粉体团聚的原因 179

2.3 纳米陶瓷粉体的分散技术 180

第三节 纳米陶瓷素坯成形 183

3.1 纳米陶瓷的设计原则 184

3.2 纳米陶瓷素坯成形技术 184

第四节 纳米陶瓷的烧结技术 187

4.1 无压烧结技术 187

4.2 热压烧结技术 188

4.3 煅压烧结技术 188

4.4 快速烧结技术 188

4.5 液相热压烧结技术 189

4.6 热等静压烧结技术 189

4.7 烧结工艺的发展 189

第五节 纳米陶瓷的力学性质 190

5.1 纳米陶瓷的增强增韧机理 190

5.2 增强增韧机理分析 191

5.3 纳米陶瓷的超塑性 193

第六节 纳米陶瓷的发展 194

6.1 研发特种纳米陶瓷 194

6.2 纳米陶瓷制备技术 195

6.3 纳米陶瓷理论研究 196

6.4 纳米陶瓷的应用研究 196

第七节 纳米金属材料性质 196

7.1 纳米金属材料的基本性质 197

7.2 纳米金属材料的力学性质 199

7.3 纳米金属材料的化学反应特性 202

7.4 纳米金属磁性 203

7.5 纳米金属巨磁阻效应 203

第八节 纳米金属材料的制备 204

8.1 粉末冶金法 205

8.2 原位合成技术 205

8.3 强塑性变形法 206

8.4 非晶晶化法 206

8.5 自蔓延高温合成法 207

8.6 组装法 208

8.7 表面纳米化法 208

8.8 纳米金属材料的发展 210

第九节 典型的无机基纳米复合材料 210

9.1 氧化铝陶瓷基纳米复合材料 210

9.2 天然纳米复合材料——介孔组装体系 213

9.3 金属基纳米异质复合材料 214

思考题 216

第五章 纳米电子学 217

第一节 纳米电子学概念 217

1.1 纳米电子学定义 217

1.2 纳米电子学的物质基础 218

1.3 纳米电子学的科学基础 218

1.4 纳米电子学的研究任务 218

1.5 纳米电子学的发展 219

1.6 电子器件的发展历程 220

第二节 纳米电子器件类型 222

2.1 纳米电子器件与纳米器件 222

2.2 纳米电子器件的属性分类类型 222

2.3 纳米电子器件电子受限程度分类类型 223

2.4 纳米电子器件尺寸分类类型 223

2.5 纳米电子器件电子特征分类类型 223

第三节 纳米电子器件 224

3.1 四个基本现象 224

3.2 纳米电子器件的信号载流子 225

3.3 典型纳米电子器件 226

3.4 纳米电子器件的加工技术 231

第四节 纳米有机器件 236

4.1 纳米有机器件的原理 236

4.2 纳米有机分子开关 237

4.3 有机薄膜存储器 238

4.4 DNA器件 238

4.5 有机超分子器件的自组装 238

4.6 纳米电路与电缆 239

第五节 纳米电子学的发展 240

5.1 纳米电子学发展面临的问题 240

5.2 纳米电子学发展的战略思想 241

第六节 纳米加工技术 242

6.1 纳米加工技术途径 242

6.2 纳米加工方法 243

6.3 纳米加工成就 248

思考题 251

第六章 纳米生物医学 252

第一节 纳米生物医学概念 252

1.1 纳米生物医学定义 252

1.2 纳米生物医学的研究内容 253

第二节 纳米药物 255

2.1 纳米级药物 256

2.2 纳米效应药物 257

2.3 纳米中药 258

第三节 纳米医用材料 262

3.1 纳米医用材料的分类 262

3.2 辅助性纳米医用材料 262

3.3 功能性纳米医用材料 264

3.4 纳米医用材料的特征 265

第四节 纳米药物载体 265

4.1 纳米药物载体的性质 266

4.2 纳米药物载体种类 267

4.3 纳米凝胶 267

4.4 纳米高分子载体 268

4.5 纳米脂质体 269

4.6 固体脂质 270

4.7 磁性材料 270

4.8 树枝状大分子 271

4.9 纳米药物载体的未来 272

第五节 功能性纳米给药系统 274

5.1 纳米给药系统的特点 274

5.2 纳米给药系统的制备方法 275

5.3 眼科药物给药系统 275

5.4 免疫药物给药系统 276

5.5 抗肿瘤药物给药系统 277

第六节 纳米生物材料 278

6.1 纳米生物材料类型 278

6.2 典型的纳米生物材料 279

6.3 纳米组织工程材料 282

第七节 纳米生物器件 283

7.1 分子电动机 284

7.2 纳米生物传感器 285

7.3 纳米机器人 286

7.4 纳米生物器件应用中存在的问题 286

第八节 纳米生物医学诊断与检测技术 287

8.1 磁性纳米材料的临床诊断应用 287

8.2 纳米生物芯片 288

第九节 纳米生物医学的发展 289

思考题 291

第七章 纳米表征学 292

第一节 纳米表征的概念 292

1.1 纳米表征技术 293

1.2 纳米测量／表征技术分类 297

1.3 纳米测量／表征技术的发展 299

1.4 纳米表征对象 300

第二节 纳米表征仪器 302

2.1 扫描隧道显微镜 302

2.2 原子力显微镜 305

2.3 透射电子显微镜 307

2.4 扫描电子显微镜 311

2.5 俄歇电子能谱仪 313

2.6 X射线衍射分析仪 315

2.7 示差扫描量热仪 317

第三节 纳米材料的结构表征 320

3.1 纳米材料的化学成分分析 320

3.2 纳米材料表面分析 321

3.3 纳米粉体粒度的表征 321

3.4 单一纳米材料的结构表征 327

第四节 纳米表征技术的标准化 329

4.1 制定纳米测量／表征标准化的意义 329

4.2 研制自己的纳米测量仪 330

4.3 测量条件与样品的标准化 330

4.4 建立标准化的纳米测量环境 331

思考题 332

第八章 纳米经济浪潮 333

第一节 科学技术是第一生产力 333

1.1 三次工业技术革命 334

1.2 工业技术革命的启示 341

1.3 科学技术发展的模式 342

1.4 新工业技术革命的发展模式 343

第二节 纳米科技经济化 344

2.1 纳米技术是下一代信息技术的核心 344

2.2 纳米技术推动生物技术的发展 345

2.3 纳米技术向各个领域的渗透 345

2.4 纳米技术是知识经济的核心技术 346

2.5 纳米经济学 347

第三节 纳米科技的基础研究 349

3.1 基础研究的定义 349

3.2 基础研究的类型 349

3.3 纳米科技基础研究的特点 350

3.4 纳米科技基础研究的推动作用 352

第四节 纳米科技冲击波 354

4.1 冲击波中的生产力 354

4.2 冲击波中的政府职能 357

4.3 冲击波中的产业结构 359

第五节 纳米科技标准化 361

5.1 纳米产品标准化 362

5.2 建立纳米技术标准认证机构 364

思考题 365

参考书目 366