目 录 1
第1章绪论 1
1.1 纳米科学技术的问世 1
1.2 纳米科学技术引发的产业革命 3
1.2.1 信息产业 3
1.2.2 生物医药技术 4
1.2.3 纳米材料使传统产业升级换代 5
1.3 纳米科学技术的国际态势 6
1.4 我国纳米科学技术的发展 11
参考文献 12
第2章纳米材料的结构与性能 14
2.1 纳米材料的特性及分类 14
2.1.1 纳米材料的特性 14
2.1.2 纳米材料的分类 16
2.2 纳米微粒 17
2.2.1 纳米微粒的结构与形貌 17
2.2.2 纳米微粒的物理特性 17
2.3纳米碳材料 30
2.3.1 C60 30
2.3.2 纳米洋葱状富勒烯 32
2.3.3 纳米碳管 33
2.4纳米晶体材料 46
2.4.1 纳米晶体材料的结构 47
2.4.2 纳米晶体材料的性能 56
2.5纳米复合材料 62
2.5.1 纳米复合材料的分类 62
2.5.2 纳米复合材料的性能 64
参考文献 70
3.1 电子显微分析 78
3.1.1透射电子显微分析（TEM） 78
第3章纳米材料测试分析技术 78
3.1.2 扫描电子显微分析（SEM） 102
3.1.3 X射线能谱仪（EDS）和波谱仪（WDS） 107
3.1.4 电子能量损失谱（EELS） 112
3.2 扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM） 117
3.2.1 扫描隧道显微镜 117
3.2.2 原子力显微镜 120
3.3 X射线衍射分析（XRD） 122
3.3.1 X射线衍射原理 123
3.3.2 X射线衍射分析方法（XRD） 123
3.3.4 X射线衍射分析（XRD）在纳米材料研究中的应用 124
3.3.3 样品制备 124
3.4.1 核磁共振谱 129
3.4光谱分析 129
3.4.2 红外（IR）、激光拉曼光谱 134
3.4.3 紫外（UV）、可见（VIS）光谱分析 139
3.4.4 穆斯堡尔谱分析 143
3.4.5 原子光谱分析 146
3.4.6 分子荧光光谱分析 156
3.4.7 扩展X射线吸收精细结构谱分析 158
3.5.1 俄歇电子能谱分析（AES） 161
3.5能谱分析 161
3.5.2 X射线光电子能谱分析（XPS） 166
3.5.3 紫外光电子能谱分析（UPS） 172
3.6粒度分析 173
3.6.1 粒度分析法 173
3.6.2 粒度分析的样品制备 174
3.6.3 粒度分析在纳米材料中的应用 175
参考文献 179
4.1新材料设计概述 181
4.1.1 计算机模拟的发展 181
第4章纳米材料的设计与计算 181
4.1.2 纳米材料的分子模拟 183
4.2 纳米材料设计与计算的原理与方法 186
4.2.1 第一性原理方法 186
4.2.2 分子力学方法 188
4.2.3 分子动力学方法 189
4.2.4 分子蒙特卡洛方法（Monte Carlo method，简称MC） 190
4.2.5 实验数据的解析与模拟 190
4.3 纳米材料微观结构、性能与分子模拟 191
4.3.1 X射线衍射线形精炼方法及结构分析 191
4.3.2 纳米结构的计算机模拟 195
4.3.3 扩展X射线吸收精细结构（EXAFS） 203
4.3.4 分子光谱的模拟 204
4.4 电子结构和性质 205
4.4.1 C60与纳米碳管理论分析 207
4.4.2 纳米碳管的性质 208
4.4.3 纳米洋葱状富勒烯（Nano Onion-like Fullerenes,NOLFs） 213
4.4.4 表面与界面的理论研究 216
4.4.5 能带－光子晶体 217
参考文献 220
5.1 由过饱和蒸气制备纳米团簇和纳米颗粒 223
5.1.1 团簇生成技术 223
第5章纳米材料的制备技术 223
5.1.2 团簇组装材料 227
5.1.3 幻数 227
5.1.4 溅射法、热蒸发和激光法制备纳米颗粒 228
5.2 纳米颗粒的化学合成法 235
5.2.1 溶液中的成核与长大 236
5.2.2 细微颗粒稳定与抗聚集长大 236
5.2.3 纳米颗粒 237
5.3.1 表征方法及合成中的问题 243
5.3 半导体纳米团簇的合成 243
5.3.2 胶体／胶束／气泡 245
5.3.3 聚合物 246
5.3.4 玻璃 247
5.3.5 晶型主体和沸石主体 247
5.3.6 单一尺寸团簇 248
5.4 机械研磨法制备纳米结构 250
5.4.1 高能球磨和机械研磨 251
5.4.2 纳米结构形成的现象学 252
5.4.3 晶粒尺寸减小的机理 257
5.5人工多层材料 258
5.5.1 微观结构 259
5.5.2 加工 260
5.6纳米碳管的制备 264
5.6.1 纳米碳管的特性 264
5.6.2 纳米碳管的合成 265
5.6.3 定向纳米碳管的制备 270
参考文献 290
第6章纳米材料的加工 291
6.1 溶胶－凝胶法加工纳米材料 291
6.1.1 引言 291
6.1.2 氧化物的制备 292
6.1.3 凝胶形成的无粉加工 295
6.1.4 凝胶制备中的干燥与脱水 297
6.1.5 固化凝胶：烧结 298
6.1.6 加工纳米结构材料的基体 299
6.1.7 纳米材料溶胶－凝胶加工前景展望 301
6.2 纳米晶材料的成形与烧结 302
6.2.1 引言 302
6.2.2 纳米晶颗粒的干法成形 302
6.2.3 纳米晶颗粒的湿法成形 304
6.2.4 无压烧结过程中的理想致密化 304
6.2.5 无压烧结过程中的非理想致密化 309
6.2.6 无压烧结过程中的晶粒生长 311
6.2.7 无压烧结过程中孔对晶界的钉扎作用 313
6.2.8 无压烧结过程中晶粒生长的极小化和致密化的极大化 314
6.2.9 加压烧结和烧结锻压 315
6.2.10 其他烧结方法简介 318
6.2.11 结语 320
参考文献 320
第7章纳米材料的应用 321
7.1 纳米材料在结构件领域的应用 321
7.1.1 纳米复合材料 321
7.1.2 纳米材料在机械工程中的应用 324
7.1.3 纳米材料在汽车工业中的应用 327
7.1.4 纳米碳管与金刚石 328
7.2 纳米材料和纳米技术在电子器件方面的应用 331
7.2.1 纳米磁性材料 331
7.2.2 纳米光功能材料 338
7.2.3 纳米技术在电子器件方面的应用 355
7.2.4 碳材料在电子器件方面的应用 373
7.3 纳米材料在化学化工领域中的应用 375
7.3.1 纳米材料作为催化剂 375
7.3.2 作为增强、增韧和抗腐用的纳米塑料 376
7.3.3 在材料表面防腐及功能化中的应用 385
7.3.4 纳米材料在环保领域中的应用 392
7.3.5 纳米碳管的化学修饰 402
7.4 纳米材料在生物医药和健康卫生等领域的应用 404
7.4.1 常用的生物材料及其特点 404
7.4.2 纳米药物载体 405
7.4.3 应用实例 417
7.4.4 纳米技术在生物材料中的应用 434
7.4.5 碳纳米材料在医学上的应用 435
7.5 纳米材料在纺织品中的应用 436
7.5.1 抗紫外线型化纤 437
7.5.2 反射红外线（含抗红外线）型化纤 438
7.5.3 抗菌、抑菌和除臭型化纤 439
7.5.4 导电型化纤超细粉体材料 442
7.5.5 功能化纤材料 442
7.6 纳米材料在其他领域的应用 443
7.6.1 纳米技术在体育方面的应用 443
7.6.2 纳米技术在农业中的应用 443
7.6.3 纳米技术在能源领域中的应用 444
7.6.4 纳米功能材料在航空航天领域的应用 446
7.6.5 碳纳米材料在其他方面的应用 449
参考文献 450