第1章 纳米科技及纳米材料绪论 1
1.1 纳米科技的兴起 2
1.1.1 纳米科技的提出 2
1.1.2 世界各国的发展情况 4
1.2 纳米科技的内涵 6
1.2.1 纳米科技的范畴 6
1.2.2 纳米科技的研究内容 7
1.2.3 纳米科技的发展前景 9
1.3 纳米材料 11
1.3.1 纳米材料的定义 11
1.3.2 纳米材料的发展历史 12
1.3.3 纳米材料的分类 14
1.3.4 纳米材料研究现状 15
1.3.5 纳米材料特性与应用 17
1.3.6 纳米材料的安全性 19
习题 21
第2章 纳米材料的基本理论 22
2.1 纳米微粒的基本效应 23
2.1.1 量子尺寸效应 23
2.1.2 小尺寸效应 25
2.1.3 表面效应 25
2.1.4 宏观量子隧道效应 26
2.1.5 库仑堵塞与量子隧穿效应 26
2.1.6 介电限域效应 27
2.1.7 量子限域效应 28
2.2 纳米微粒的物理特性 28
2.2.1 纳米微粒的热学性能 28
2.2.2 纳米微粒的光学性能 32
2.2.3 纳米微粒的电学性能 35
2.2.4 纳米微粒的磁学性能 37
2.2.5 纳米微粒的力学性能 43
2.3 纳米微粒的化学特性 45
2.3.1 纳米微粒的吸附特性 45
2.3.2 纳米微粒的催化反应 47
习题 50
第3章 纳米微粒的制备与表面修饰 51
3.1 纳米微粒制备方法分类 52
3.1.1 按反应所处的介质环境分类 52
3.1.2 按是否发生化学反应分类 53
3.1.3 按原材料的尺寸分类 54
3.2 典型固相制备方法 54
3.2.1 机械法 55
3.2.2 固相反应法 62
3.2.3 其他固相法 66
3.3 典型气相制备方法 67
3.3.1 低压气体中蒸发法 67
3.3.2 低真空溅射法 74
3.3.3 流动液面上真空蒸镀法 75
3.3.4 爆炸丝法 76
3.3.5 化学气相沉积法 77
3.3.6 气相中纳米微粒的生成及粒径控制 85
3.4 典型液相制备方法 86
3.4.1 沉淀法 86
3.4.2 金属醇盐水解法 90
3.4.3 溶胶-凝胶法 93
3.4.4 雾化溶剂挥发法 97
3.4.5 微乳液法 99
3.4.6 水热／溶剂热法 101
3.5 纳米微粒的表面修饰与改性 104
3.5.1 纳米微粒的表面物理修饰 105
3.5.2 纳米微粒的表面化学修饰 106
习题 109
第4章 纳米微粒分析 110
4.1 纳米微粒粒径分析 111
4.1.1 基本概念 112
4.1.2 显微图像分析法 113
4.1.3 X射线衍射宽化法 125
4.1.4 比表面积法 127
4.1.5 激光粒度分析法 129
4.1.6 X射线小角散射法 133
4.1.7 其他粒径分析方法 136
4.2 纳米微粒振动光谱分析 138
4.2.1 红外光谱 139
4.2.2 拉曼光谱 141
习题 143
第5章 一维纳米材料 144
5.1 一维纳米材料的结构特点 145
5.2 一维纳米材料特性及其应用 146
5.2.1 热稳定性 146
5.2.2 力学性能 147
5.2.3 电子传送特性 148
5.2.4 声子传送特性 149
5.2.5 光学特性 149
5.2.6 光电导性和光学开关特性 151
5.2.7 传感应用 152
5.2.8 场发射特性 152
5.3 一维纳米材料的制备方法 153
5.3.1 气相法 153
5.3.2 液相法 157
5.3.3 模板法 159
习题 159
第6章 纳米薄膜 161
6.1 纳米薄膜的分类与结构 162
6.1.1 纳米薄膜的分类 163
6.1.2 纳米薄膜的结构特点 164
6.2 纳米薄膜特性及其应用 165
6.2.1 纳米薄膜的电学性能 165
6.2.2 纳米薄膜的光学性能 165
6.2.3 纳米薄膜的磁学性能 167
6.3 纳米薄膜气相制备方法 169
6.3.1 薄膜气相生长机理 169
6.3.2 物理气相沉积法 171
6.3.3 化学气相沉积法 179
6.4 纳米薄膜液相制备方法 182
6.4.1 自组装法 182
6.4.2 溶胶-凝胶法 183
6.4.3 电化学沉积法 185
6.4.4 LB膜法 186
习题 188
第7章 纳米固体材料 189
7.1 纳米固体材料的微结构 190
7.1.1 纳米固体材料的结构特点 191
7.1.2 纳米固体材料的界面结构模型 191
7.1.3 纳米固体材料的结构缺陷 193
7.1.4 纳米固体材料微结构的表征 195
7.2 纳米固体材料的性能及应用 205
7.2.1 纳米固体材料力学性能及应用 205
7.2.2 纳米固体材料热学性能及应用 210
7.2.3 纳米固体材料电学性能及应用 213
7.2.4 纳米固体材料磁学性能及应用 217
7.2.5 纳米固体材料光学性能及应用 218
7.3 纳米固体材料的制备方法 222
7.3.1 纳米金属材料的制备 222
7.3.2 纳米陶瓷材料的制备 224
习题 228
第8章 纳米结构的制备与特性 229
8.1 纳米结构及其分类 230
8.1.1 纳米结构的分类 230
8.1.2 纳米结构薄膜 231
8.1.3 有序纳米阵列 232
8.1.4 介孔材料 232
8.2 纳米结构的性能及其应用 234
8.2.1 纳米结构的电学性能与应用 234
8.2.2 纳米结构的磁学性能与应用 235
8.2.3 纳米结构的光学性能与应用 236
8.2.4 介孔材料的应用 237
8.3 纳米结构的制备 239
8.3.1 纳米结构的人工加工技术 240
8.3.2 纳米结构的自组装 250
8.3.3 纳米结构的模板法制备 254
8.3.4 介孔材料的制备 265
习题 269
第9章 纳米复合材料 270
9.1 纳米复合材料概述 271
9.1.1 纳米复合材料的概念 271
9.1.2 复合材料的分类 272
9.2 纳米复合材料的性能 274
9.2.1 纳米复合材料的力学性能 274
9.2.2 纳米复合材料的热学性能 279
9.2.3 纳米复合材料的阻燃性 282
9.2.4 纳米复合材料的阻隔性 285
9.3 纳米复合材料的制备方法 287
9.3.1 共混法 287
9.3.2 层间插入法 287
9.3.3 反应器就地合成法 289
9.3.4 溶胶-凝胶法 289
9.3.5 辐射合成法 289
9.4 纳米复合材料的应用 290
9.4.1 纳米复合材料的应用领域 290
9.4.2 规模生产的纳米复合材料商品 291
习题 293
参考文献 295