表1-1单位换算进制2.纳米材料的定义材料是指可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。所谓纳米材料,是指在一维、二维或三维的空间始终处于1~100 nm范围内的晶体或非晶体。实际上,纳米材料的尺度划分并不是很严格。在考虑其是否属于纳米材料时有两点要考虑具体如下。二是纳米结构材料。在当时的条件下,人们并不知道纳米材料的概念,更没有手段去研究、分析这些材料。......
2023-06-20
材料的形貌尤其是纳米材料的形貌是材料分析的重要组成部分,材料的很多物理化学性能是由其形貌特征所决定的。对于纳米材料,其性能不仅与材料颗粒大小有关,还与材料的形状有着重要关系。形貌分析主要内容是分析材料的几何形貌、材料的颗粒度、颗粒的尺寸分布以及微区的成分和物相结构等方面的测试。
纳米材料常用的形貌分析方法主要有:扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描探针显微镜(SPM)和以激光粒度仪为代表的粒度分析仪器。在这些仪器中,扫描电镜和透射电镜形貌分析提供的信息主要有材料的几何形貌、粉体的分散状态、纳米颗粒的大小和尺寸分布、特定形貌区域的元素组成和物相结构。扫描电镜可以提供从几个纳米到毫米范围内的形貌像,观察范围较大,其分辨率一般为2 nm,对于场发射扫描电子显微镜,其空间分辨率可以达到0.5 nm量级。透射电镜具有很高的空间分辨能力(分辨率在0.1 nm量级),特别适合纳米粉体材料的形貌分析。扫描探针显微镜包括扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、横向力显微镜、磁力显微镜和静电力显微镜等。扫描隧道显微镜主要针对一些特殊导电固体样品的形貌分析,可以达到原子量级的分辨率,适合于具有导电性的薄膜材料的形貌分析和表面原子结构分析。原子力显微镜可以对纳米薄膜进行形貌分析,分辨率可以达到0.1~10 nm。比扫描隧道显微镜差,但适用于导体和非导体样品。与各种显微镜不同,粒度分析仪器虽然不能直观看到纳米材料的形貌,但由于它提供的信息来源于大量样品,更能表征出样品的整体颗粒大小和分布范围,因而是纳米材料形貌分析中不可取代的一种测量方式。总之,这几种形貌分析方法各有特点,如粒度分析的取样率较高,可实现在线测试;而各种显微镜可直观呈现出纳米材料的几何结构和形态,而且具有可以在不同气氛环境下进行原位形貌分析的特点。
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2023-06-20
由于STM能够直接观察到原子在物质表面的排列状态和跟表面电子行为有关系的物理化学性质,因此,STM对表面科学、材料科学、生命科学和微电子科学技术的研究都有着重大的意义和广阔的应用前景。如图3-53为各种纳米材料的SPM图像,利用仪器的软件分析,可得到纳米材料的粒径分布等信息。在纳米尺度上进一步研究材料的特性,相位成像技术不可缺少。图3-54为利用STM对Fe原子与CO分子逐步进行反应的实时观察过程。......
2023-06-20
图1.2纳米材料制备方法物理方法——自上而下;化学方法——自下而上纳米材料的相关研究及合成方法非常多,各领域学者提出很多新的纳米材料制备方法。物理方法制备纳米材料的特点是制备出的材料纯度高,尺寸范围分布较窄,但是由于这种技术对技术设备要求很高,因此制得的纳米材料的形状相对比较单一,而且难以控制。......
2023-06-30
磁性纳米材料是一种新型的功能性纳米材料,作为一种特殊的外磁场可控以及自身存在磁相互作用的材料。磁性纳米材料按不同的标准可分为多种类型。根据应用的角度不同,磁性纳米材料可分为纳米微晶软磁材料、纳米微晶永磁材料、纳米磁记录材料、磁性液体、颗粒膜磁性材料、巨磁阻材料等。下面列举一部分磁性纳米材料进行简单介绍。纳米微晶软磁材料。对于不同的纳米材料,这种临界尺寸是不相同的。......
2023-06-20
同时原来的电子能级也会发生分裂,使得体系所处的基态的性质也发生相应的改变。如果两个纳米微粒的尺寸小到一定程度,它们之间的电容也会小到一定程度,以至于电子不能集体传输,只能一个一个单电子传输,这种不能集体传输电子的行为被称为库仑堵塞。一个量子点上的单个电子穿过势垒进入到另一个量子点上的行为称为量子隧穿。......
2023-06-20
利用其电阻的显著变化,可将纳米传感器作成具有不同应用价值的传感器。目前,对于纳米超导材料的研究已经比较成熟。例如,聚吡咯纳米线比其块体材料的电导能力高2个数量级。除此之外,纳米技术在人们的实际生产生活中也有很广泛的应用。......
2023-06-30
除此之外,纳米材料还存在很多其他的分类方法。根据纳米材料的来源分类,可分为天然纳米材料和合成纳米材料。目前我们所认识和研究的绝大部分是合成纳米材料。根据纳米材料的性能分类,可分为半导体型纳米材料、光敏型纳米材料、增强型纳米材料和磁性纳米材料。纳米点是具有代表性的零维纳米材料,又称为量子点。......
2023-06-20
纳米材料的磁性质主要表现为超顺磁性、高的矫顽力、低的居里温度和高的磁化率[1-3]。当纳米材料尺寸较小,使得各向异性减少到能与热运动相比拟时,磁化方向不再固定于一个易磁化方向而是做无规律的变化,因而出现超顺磁性现象。不同纳米材料出现超顺磁性的临界尺寸不同。由于小尺寸效应和表面效应而导致纳米粒子的本征和内在的磁性变化,使其具有较低的居里温度。......
2023-06-20
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