陜西科技大學(xué)材料學(xué)院納米材料緒論2

,School of Materials Science & Engineering,(,1)在力學(xué)方面的應(yīng)用,4、納米材料的應(yīng)用,美國(guó)康納爾大學(xué)研制成的"納米直升機(jī),",示意圖,“納米直升機(jī)”之所以稱(chēng)為“納米直升機(jī)”，是因?yàn)樗幸粋€(gè)用金屬鎳制成的螺旋槳，并且利用它的生物分子部件而將人體內(nèi)產(chǎn)生的一種名叫,三磷酸腺苷酶,ATP,的物質(zhì)轉(zhuǎn)換成能量，利用這個(gè)能量它們可以在人的細(xì)胞內(nèi)“飛翔”和著陸。,ATP,酶（分子馬達(dá)）世界上最小的馬達(dá),神奇的納米碳管,它的密度是鋼的1/6，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯莫利教授認(rèn)為，,納米碳管將是未來(lái)最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線(xiàn)、超微開(kāi)關(guān)以及納米級(jí)電子線(xiàn)路,等。,如果用碳納米管做繩索，是,唯一可以從月球掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索,。如果用它做成地球-月球乘人的電梯，人們?cè)谠虑蚨ň泳秃苋菀琢恕?電子方面：,利用碳納米管奇異的電學(xué)性能，可將其應(yīng)用于超級(jí)電容器、場(chǎng)發(fā)射平板顯示器、晶體管集成電路等領(lǐng)域。,材料方面：,可將其應(yīng)用于金屬、水泥、塑料、纖維等諸多復(fù)合材料領(lǐng)域。它是迄今為止最好的,貯氫材料,（,hydrogen storage material） ，,并可作為多類(lèi)反應(yīng)的催化劑的優(yōu)良載體。,軍事方面：,可利用它對(duì)波的吸收、折射率高的特點(diǎn)，作為隱身材料廣泛應(yīng)用于,隱形飛機(jī),和超音速飛機(jī)。在航天領(lǐng)域，利用其良好的熱學(xué)性能，添加到火箭的固體燃料中，從而使燃燒效率更高。,正是由于碳納米管自身的獨(dú)特性能，決定了這種新型材料在高新技術(shù)諸多領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。,把碳納米管用作轉(zhuǎn)子的納米馬達(dá)圖像,然而，碳納米管作為一種新型材料被發(fā)現(xiàn)至今已有十年，卻尚未得到工業(yè)應(yīng)用。超高的成本使國(guó)際市場(chǎng)90高純度的碳納米管價(jià)格高達(dá)10002000美元克，一般純度的碳納米管價(jià)格也在60美元克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出黃金的價(jià)格。,我國(guó)清華南風(fēng)納米粉體產(chǎn)業(yè)化工程中心，一直致力于碳納米管在工業(yè)化生產(chǎn)上的科技攻關(guān)，是目前世界上已知生產(chǎn)規(guī)模最大的碳納米管生產(chǎn)基地。,可以用來(lái)加工制造發(fā)動(dòng)機(jī)零件,納米陶瓷,它像金剛石那樣硬，卻有柔韌性，可以拉伸。它的熔點(diǎn)是已知材料中最高的。,英國(guó)著名材料科學(xué)家卡恩在從,Nature,雜志上撰文說(shuō)：,“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑?！?利用某些納米材料的,光致發(fā)光現(xiàn)象,制作發(fā)光材料。例如，利用納米非晶氮化硅塊體在紫外光到可見(jiàn)光范圍的光致發(fā)光現(xiàn)象，來(lái)制作發(fā)光材料。,載激光束（藍(lán)色）的納米傳感器探針穿過(guò)活細(xì)胞，以檢測(cè)該細(xì)胞是否曾置于致癌物質(zhì)下,（2）在光學(xué)方面的應(yīng)用,主要分為生物惰性材料和生物活性材料。,A、,生物活性材料 是指生物環(huán)境中，材料通過(guò)細(xì)胞活性能部分或全部被溶解或吸收，并與骨形成牢固結(jié)合的生物材料。,B、,生物惰性材料 是指化學(xué)性能穩(wěn)定，生物相容性好的生物材料。即把該生物材料植如人體內(nèi)不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒副作用，機(jī)體也不會(huì)對(duì)材料有排斥反應(yīng)即材料不會(huì)被組織吞噬，又不被排斥出體外，最后被人體組織包圍起來(lái)。納米,Al,2,O,3,和,ZrO,2,等即是生物惰性材料。納米,Al,2,O,3,由于生物相容性好、耐磨損、強(qiáng)度高，韌性比常規(guī)材料高等特性，可用來(lái)制作人工關(guān)節(jié)、人工骨、人工齒根等。納米,ZrO,2,也可以制作人工關(guān)節(jié)、人工齒根等。,（3）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用,C、,納米機(jī)器人,D、,納米醫(yī)藥,華中科大：納米雄黃（50-80,nm）,采用納米技術(shù)發(fā)展出新的,中藥加工方法,和,新的中藥劑，,中藥納米將導(dǎo)致單味藥或復(fù)方的,理化性質(zhì)、生物活性、功效、毒副作用,等發(fā)生改變,提高生物利用度，減少用藥量,增強(qiáng)組織靶向性,緩釋功能,呈現(xiàn)新藥效,改善中藥作用方式和時(shí)程（智能給藥）,提高與人體蛋白的相互作用性,降低用餐前后用藥的差異性,降低藥物的個(gè)體差異,A.,導(dǎo)電材料,原來(lái)是導(dǎo)體的銅等金屬，在尺寸減小到幾個(gè)納米時(shí)就不導(dǎo)電了，而絕緣的二氧化硅等，當(dāng)尺寸減小到幾個(gè)納米或十幾個(gè)納米時(shí)，電阻就會(huì)大大降低，,失去絕緣體特性，變得能夠?qū)щ?。,B.,超導(dǎo)材料,納米金屬（如,Nb,Ti,等）和合金（如,Nb,-,Zr,Nb,-Ti,等）具有超導(dǎo)性（超導(dǎo)臨界溫度最高只有23,K）。,而納米氧化物超導(dǎo)材料的臨界溫度可達(dá)100,K,以上。,（4）在電學(xué)方面的應(yīng)用,D.,壓電材料,壓電材料是一種能把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，或把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的功能材料。,C.,電介質(zhì)材料,電介質(zhì)材料是指電阻率大于10,8,·,m,的陶瓷材料，能承受較強(qiáng)的電場(chǎng)而不被擊穿。,（5）其它應(yīng)用,5.納米材料在高科技中的地位及潛在應(yīng)用,(3) 功能涂層材料(具有阻燃、防靜電、高介電、吸收散射紫外線(xiàn)和不同頻段的紅外吸收和反射及隱身涂層),（1）能源新型光電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換材料及應(yīng)用；高效太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換材料及二次電池材料；納米材料在海水提氫中的應(yīng)用,（2）環(huán)境：光催化有機(jī)物降解材料、保潔抗菌涂層材料、生態(tài)建材、處理有害氣體減少環(huán)境污染的材料,(,4),電子和電力工業(yè)材料、新一代電子封裝材料、厚膜電路用 基板材料、各種漿料、用于電力工業(yè)的壓敏電阻、線(xiàn)性電阻、非線(xiàn)性 電阻和避雷器閥門(mén)；新一代的高性能,PTC,，NTC,和負(fù)電阻溫度系數(shù)的納米金屬材料。,（5） 新型用于大屏幕平板顯示的發(fā)光材料，包括納米稀土材料。,（7）納米生物材料及藥物機(jī)器人。,（6）超高磁能第四代稀土永磁材料。,中科院物理所,制備出大面積碳納米管陣列;合成了當(dāng)時(shí)最長(zhǎng)的纖維級(jí)碳納米管,中國(guó)科技大學(xué),:氮化鎵粉體,清華大學(xué),:氮化鎵納米棒,中國(guó)科技大學(xué),:從四氯化碳制備出金剛石納米粉，被譽(yù)為“稻草變黃金”,6.中國(guó)納米技術(shù)進(jìn)展,中科院化冶所,“七五攻關(guān)”: 納米碳化硅,“八五863”: 納米阻燃劑,中科院化學(xué)所,納米領(lǐng)帶,超雙疏性界面材料,防水、防油、防污、防褪色,納米聚丙烯管材,高強(qiáng)度、抑菌功能,中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、院士、納米科技首席科學(xué)家，白春禮教授為廣大納米科技有限公司總經(jīng)理、香港城市大學(xué)研究員韓培剛博士題詞,：,