纳米材料导论复习材料
纳米材料导论复习大纲
第一章纳米和纳米材料
1、掌握基本概念
纳米科学技术：纳米科技(英文：Nanotechnology)是一门应用科学，其目的在于研究纳米尺寸时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。
纳米材料：纳米材料是指在材料三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。
2、纳米材料的分类，并举例说明。
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
第二章纳米材料制备方法
1、纳米材料制备研究发展的三个阶段及纳米材料制备技术的分类。
三个阶段：
第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索各种手段制备纳米颗粒粉体，合成纳米块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。
第二阶段：（1990-1994年）关注的热点是设计纳米复合材料。纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合、纳米复合薄膜。
第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系研究。以纳米颗粒以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
纳米材料制备方法的分类：
1 按学科分类：
物理方法、化学方法和综合法。
2 根据制备状态的不同，分为：
气相法、液相法和固相法。
3 按反应物状态分为干法和湿法。
2、物料的基本粉碎方式
方法：机械粉碎、高压气流粉碎、电火花爆炸；包括破碎和粉磨
3、蒸发凝聚法、高能球磨法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、水热法、溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法、自组装法的定义。
蒸发凝聚法：是将纳米粒子的原料加热、蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。
高能球磨法：机械力化学(mechanochemistry ,又称高能球磨high - energy ball milling)。制备超细材料的一种重要途径。机械化学法的基本原理是利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化, 以此来制备新材料。
物理气相沉积法：用物理方法(如蒸发、溅射等)，使镀膜材料汽化在基体表面，沉积成覆盖层的方法。
化学气相沉积法：用化学方法使气体在基体材料表面发生化学反应并形成覆盖层的方法。
水热法：是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，反应还可进行重结晶。
溶剂热法：用有机溶剂（如：苯、醚）代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。
溶胶凝胶法：金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。
微乳液法：两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。
模板合成法：利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。
自组装法：自组装法所谓自组装,一般是指原子、分子或纳米材料在底物上自发地排列成一维、二维甚至三维有序的空间结构
4、MBE法制备纳米薄膜材料的基本原理及其生长特点。
分子束外延是一种新的晶体生长技术，简记为MBE。其基本原理：在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，吧分子束射入被加热的底片上而进行外延生长。
生长特点：1、MBE系统真空高达8-10Pa，系统内残余分子数目要小得多。有利于获得原子级厚度和平整度的外延膜，而且厚度可以精确控制。
2、MBE的衬底温度一般比VPE和LPE的衬底温度低，MBE外延层界面清晰，可以形成界面处突变的超精细结构。
3、可以根据需要在喷射室内安装多个喷射炉、分别调至各个组分的分子束流，同时可以精确生长层的厚度、组分和掺杂分布。
4、MBE生长是一个动力学过程，可以用来生长按照普通热平衡生长方法难以得到的薄膜。
5、MBE是在超高真空环境下进行的，而且衬底与分子束源相隔较远，因此可用多种表面分析一起实时观察生长面上的成分‘结晶结构和生长过程，进行生长机制的研究和实现实时监控和检测。
5、非晶晶化法制备纳米晶块体材料的工艺过程及其特点。
通常由非晶态固体的获得和晶化两个过程组成。用急冷法将熔融体制成非晶态合金条带，然后在不同温度下进行退火，使非晶完全晶化，非晶态合金条带成为由纳米晶构成的条带
特点：成本低、产量大、界面清洁致密
第三章纳米材料的表征
1、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理
透射电子显微镜（TEM）：是以电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种具有高放大倍率、高放大倍数的电子光学仪器。光路原理是由电子枪发射出的在高加速电压的作用下，以极快的速度射出，通过聚光镜将电子聚成很细的电子束，入射到样品上。电子束经过样品后进入物镜，然后通过中间镜、透射镜几级放大，在荧光屏上得到高配图像。可以直接观察原子象
扫描电子显微镜(SEM)：利用聚焦非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信号。通过对这些信号的接收、放大和显示成像，获得对试样表面形貌的观察。信息深度是0.1～1微米，特别适合纳米粉体材料的分析。
扫描隧道显微镜(STM)：基本原理是基于量子的隧道效应。根据经典力学，当电子的能量低于势垒时，是不能穿越势垒区的；但根据量子力学，电子具有波动性，能够以一定的概率穿过势垒，这就是所谓的隧道效应。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
原子力显微镜(AFM)：原子力显微镜工作时，探针以接触、非接触、敲击方式中的一种方式探索样品的表面。当探针的针尖接近样品时，发生微悬臂的形变，悬臂的变化由监测系统检测到后传递给反馈系统和成像系统。
2、TEM、SEM 像衬度的来源及其类型。
TEM：像衬度来源于样品如入射电子束的散射。从根本上可以分为振幅衬度和相位衬度。振幅衬度有分为：质厚衬度和衍射衬度，分别为非晶体样品衬度很晶体样品衬度的主要来源。
SEM：用来成像的信号主要是二次电子，其次是背散射电子和吸收电子。二次电子可分为形貌衬度、成分衬度、电压衬度、磁衬度。背散射电子衬度：成分衬度、形貌衬度、磁衬度。
3、对纳米材料进行物相结构分析的主要目的。
目的：是为了精确表征以下亚微观特征：a晶粒的尺寸、分布和形貌；b晶界和相界面的本质，c晶体的完整性和晶间缺陷；d跨晶粒和跨晶界的组成和分布；e结晶及晶界中的杂质。此外，分析的目的还在于测定纳米材料的结构特性，为建立材料结构性能之间的关系提供实验数据。
4、列举高能入射电子束轰击样品表面从样品中激发出的各种有用的信息。
1)二次电子—被入射电子轰击出来的核外电子，它来自于样品表面100?左右(50~500?)区域，能量为0～50eV，二次电子产额随原子序数的变化不明显，主要决定于表面形貌。（SEM分析形貌）
2)背散射电子—指被固体样品原子反弹回来的一部分入射电子，它来自样品表层0.1~1 m深度范围，其能量近似于入射电子能量，背散射电子产额随原子序数的增加而增加。SEM
3)透射电子—如果样品足够薄(1μm以下)，透过样品的入射电子为透射电子，其能量近似于入射电子能量。它仅仅取决于样品微区的成分、厚度、晶体结构及位向等，可以对薄样品成像和微区晶相分析。TEM，ED
4)吸收电子—残存在样品中的入射电子。若在样品和地之间接入一个高灵敏度的电5)特征X射线(光子)—当样品原子的内层电子被入射电子激发或电离时，原子就会处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺，从而使具有特征能量的X射线释放出来。发射深度为0.5—5μm范围。EDS成份分析
6)俄歇电子—从距样品表面几个?深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子，能量在50～1500eV之间。俄歇电子信号适用于表面化学成份分析。AES
流表，就可以测得样品对地的信号，这个信号是由吸收电子提供的。
7)阴极荧光—入射电子束发击发光材料表面时，从样中激发出来的可见光或红外光。
8)感应电动势—入射电子束照射半导体器件的PN结时，将产生由于电子束照射而引起的电动势。
9)弹性与非弹性散射电子—弹性散射电子(被样品原子核反弹回来，散射角大于90度的入射电子，能量基本没有损失)和非弹性散射电子(入射电子和样品核外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅方向改变，能量有不同程度损失)。
非弹性散射电子----能量损失谱。
5、X射线衍射线宽法测纳米粒子尺寸的公式（即谢乐（Scherrer）公式）为：
D hkl =0.89λ/(cosθ??B
hkl
)，试说出其中各参数代表的含义。
λ是入射X射线的波长；θ是衍射hkl的布拉格角；B hkl是衍射hkl的半峰宽，单位为弧度。
6、拉曼光谱的产生及其分子具备拉曼活性的必要条件。
拉曼光谱是由分子的非弹性广散射现象产生的。拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换，改变了光子的能量。
具备拉曼活性的必要条件：拉曼活性需要分子有极化率的变化。
7、粒度分析的方法。
电镜法、沉降法、光散射法、激光粒度分析法。
8、纳米材料常见表征方法的英语缩写。
X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。
第四章纳米材料的物理化学性能（包含第五章中的力学性能）
1、纳米微粒四大基本效应概念：表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应。
表面效应：是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
量子尺寸效应：当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级；并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料的量子尺寸效应。
小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
宏观量子隧道效应：宏观物理量在量子相干器件中的隧道效应叫宏观量子隧道效应。
2、与常规材料相比，纳米微粒的熔点、烧结温度和比热发生什么变化，并分别解释原因。
由于界面原子的振动焓、熵和组态焓、熵明显不同于点阵原子，使纳米材料表现出一系列与普通多晶体材料明显不同的热学特性，如比热容升高、热膨胀系数增大、熔点降低等。
熔点下降的原因：由于纳米颗粒尺寸小，表面原子数比例提高，表面原子的平均配位数降低，这些表面原子近邻配位不全，具有更高的能量，活性大(为原子运动提供动力)，纳米粒子熔化时所需增加的内能小，这就使得纳米微粒熔点急剧下降。
烧结温度降低原因：纳米微粒尺寸小，表面能高，压制成块材后的界面具有高能量，在烧结过程中高的界面能成为原子运动的驱动力，有利于界面附近的原子扩散，有利于界面中的孔洞收缩，空位团的埋没。因此，在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的，即烧结温度降低。
比热容升高的原因：米结构材料的界面结构原子杂乱分布，晶界体积百分数大(比常规块体)，因而纳米材料表面熵对比热的贡献比常规材料高很多。需要更多的能量来给表面原子的振动或组态混乱提供背景，使温度上升趋势减慢。
3、定性解释磁性材料矫顽力的尺寸效应。
矫顽力的尺寸效应可以用图来定性解释。晶粒直径D有三个临界尺寸。矫顽力Hc
?当D>Dc时，粒子为多畴，其反磁化为畴壁位移过程，Hc相对较小；
?当D ?当dth ? 当D 4、超顺磁材料的特点；试解释磁性纳米颗粒尺寸小到一定临界值时出现超顺磁性的原因。 处于超顺磁状态的材料具有两个特点： 1) 无磁滞回线； 2) 矫顽力等于零。 超顺磁状态的起源可归为以下原因：当颗粒尺寸小于单畴临界尺寸，随尺寸减小，磁各向异性能(磁畴方向)减小到与热运动能相比拟，在热扰动作用下，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。因为不同材料磁各向异性能不同，不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁性的临界尺寸是不相同的。 5、试述纳米微粒的光学吸收带发生蓝移和红移的原因。 纳米颗粒吸收光谱的红移现象的原因 1）量子限域效应 2）粒径减小，内应力增加导致能带结构的变化 3）能级中存在附加能级，如缺陷能级(能级位于禁带内)，使电子跃迁能级间距减小 4）外加压力使能隙减小 5）空位、杂质的存在使平均原子间距R 增大，导致能级间距变小。键长的变长 纳米微粒吸收带“蓝移”的解释有两个方面： 一、量子尺寸效应，由于颗粒尺寸下降，能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。 二、表面效应，由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。 6、表征材料介电性能的主要参数、铁电体及其特性。 1) 高介电常数;纳米材料的介电常数通常高于常规材料。且随测量频率的降低呈明显的上升趋势。在低频范围远高于常规材料。 2)在低频范围，介电常数(ε*)强烈依赖于颗粒尺寸: 粒径很小时，介电常数较低；随粒径增加，逐渐增大，然后又变小 3)介电损耗(tg δ )强烈依赖于颗粒尺寸, 损耗峰的峰位随粒径增大移向高频。 4)介电常数温度谱特征:纳米TiO2块材的介电常数温度谱上存在一个介电常数峰 铁电体：在具有热释电性晶体中又有一部分晶体的自发极化方向可在外电场下改变方向的晶体。 Dc dc d th 铁电体特性：热释电性、压电性和介电性。 7、纳米晶相块体材料的构成组元。 纳米晶相块体材料是由纳米晶粒和晶界两种组元构成的界面材料。其中晶粒组元：所有原子都位于晶粒内的格点上；晶界组元：所有原子都位于晶粒之间的界面上。 8、尺寸效应和界面效应对纳米介电材料的介电性能的影响。 1）在外电场的作用下，在界面两侧产生较强的由空间电荷引起的界面极化，或空间电荷极化 2）介电常数或节电损耗具有较强的尺寸效应； 3）纳米材料的交流电导远大于常规电介质的电导 9、磁性液体的组成、吸附作用的类型、防止纳米粒子团聚的方法。 ①磁性液体主要三部分组成：磁性颗粒；包覆在磁性颗粒表面的表面活性剂或分散剂；基液或载液。 ②物理吸附，吸附剂与吸附相之间是以范德瓦耳斯力之类较弱的物理力结合；化学吸附，吸附剂与吸附相之间是以化学键强结合。 ③加入反絮凝剂形成双电层；加表(界)面活性剂包裹微粒 10、陶瓷材料具备塑性的条件及纳米晶陶瓷的特性。 条件：1）较小的粒径；2）快速的扩散途径（增强的晶格、晶界扩散能力）。 具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。 11、纳米金属在不同应力状态下，塑性和韧性的差异性。定性解释纳米金属拉伸伸长率降低的原因。 ①在拉伸和压缩两种不同的应力状态下，纳米金属的塑性和韧性显示出不同的特点。 在拉应力作用下，在晶粒小于100 nm的范围内，大多数伸长率小于5％，并且随着晶粒的减小伸长率急剧降低；晶粒小于30nm的金属基本上是脆性断裂。 在压应力状态下纳米晶金属能表现出很高的塑性和韧性。在压应力作用下金属内部的缺陷得到修复，密度提高，或纳米晶金属在压应力状态下对内部的缺陷或表面状态不敏感所致。 ②纳米金属拉伸伸长率降低的原因： 1)纳米晶金属的屈服强度的大幅度提高，使拉伸时的断裂应力小于屈服应力，因而在拉伸过程中试样来不及充分变形就产生断裂。 2)纳米晶金属的密度低，内部含有较多的孔隙等缺陷。由于屈服强度高，在拉应力状态下对这些内部缺陷以及金属的表面状态特别敏感。 3)纳米晶金属中的杂质元素含量较高，从而损伤了纳米金属的塑性。 4)纳米晶金属在拉伸时缺乏可移动的位错，不能释放裂纹尖端的应力。 12、光催化的基本原理及半导体光催化活性的影响因素。 原理：当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子—空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。 半导体的光催化活性影响因素：主要取决导带与价带的氧化—还原电位。价带的氧化—还原电位越正，导带的氧化—还原电位越负，则光生电子和空穴的氧化还原能力就越强，从而使光催化降解有机物的效率大大提高。 13、解释减小半导体催化剂的微粒尺寸，可以显著提高其光催化效率的原因。掺杂提高纳米TiO2 的光催化效率的机制是什么？ 减小半导体催化剂的微粒尺寸，可以显著提高其光催化效率原因： 1)能隙变宽（量子尺寸效应）；主要表现在导带和价带变成分立能级，能隙变宽，价带电位变得更正，导带电位变得更负，增加了光生电子和空穴的氧化—还原能力，提高活性。 2)电子空穴分离效率高（提高电子空穴分离效率）；半径越小，光生载流子从体内扩散到表面所需的时间越短，光生电荷分离效果就越高，电子和空穴的复合概率就越小，从而导致光催化活性的提高。 3)吸附能力强(表面效应）:纳米半导体粒子强的吸附效应允许光生载流子优先与吸附的物质反应 掺杂提高TiO2的光催化效率的机制: (i)掺杂形成捕获中心。价态高于Ti4+的金属离子捕获电子，低于Ti4+的金属离子捕获空穴，抑制e—／h+复合。 (ii)掺杂可以形成掺杂能级，使能量较小的光子能激发掺杂能级上捕获的电子和空穴，提高光子的利用率。 (iii)掺杂导致载流子的扩散长度增大，延长了电子和空穴的寿命，抑制了复合。 (iv)掺杂可以造成晶格缺陷，形成更多的Ti3+氧化中心。 14、基本概念：压电效应；光催化；巨磁电阻效应；超顺磁；磁化率；居里温度；激子；光致发光。 压电效应；某些晶体受到机械作用(应力或应变)在其两端出现符号相反的束缚电荷的现象称为压电效应。实质上是晶体介质极化引起的。 居里点或居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度 光催化：在光的照射下，通过把光能转变成化学能，促进有机物的合成或使有机物降解的过程称作为光催化。 激子：当入射光的能量小于禁带宽度(ω< Eg)时，不能直接产生自由的电子和空穴，而有可能形成未完全分离的具有一定键能的电子-空穴对，称为激子。 巨磁电阻效应：由磁场引起材料电阻变化的现象称为磁电阻或磁阻效应。所谓巨磁电阻就是指在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值约高10余倍。 超顺磁性：纳米微粒尺寸小到一定临界值时，热运动能对微粒自发磁化方向的影响引起的磁性，称为超顺磁性。 磁化率：磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率χ。磁化率χ反映了材料的磁化能力或磁化难易程度。 光致发光是指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。 第七章纳米碳材料 1、掌握基本概念及相关常见名词的英语缩写.如（单壁、多壁）碳纳米管、富勒烯等。 富勒烯:C60 单壁碳纳米管：SWCNTS 碳纳米管：NTS 洋葱状富勒烯：OLFS 多壁碳纳米管:MWCNTS 石墨层间化合物：GICS 2、富勒烯和纳米碳管的结构和性质。 A、富勒烯的结构：由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键（C=C）的足球状空心对称分子。即每个碳原子与周围3个碳原子形成2个单键和1个双键 B、富勒烯的性质： 物理性质：黑色粉末，密度1.65g/cm3±0.05g/cm3，熔点>700℃，易溶于CS2、甲苯等，在脂肪烃中溶解度随溶剂碳原子数的增加而增大。能在不裂解情况下升华。生成热为ΔH°f (C)=2280KJ/mol， 电离势为2.61ev±0.02ev，电子亲合势2.6ev～2.8ev，可压缩率为7.0×10-12cm3/dyn，抗冲击能力强。具有非线性光学性能，室温下是分子晶体，适当的金属掺杂后的C60表现出良好的导电性和超导性。 化学性质：芳香性，倾向于得到电子，易于与亲核试剂反应。多种C60衍生物，其中金属包含于C60笼内部：M2C60；金属和C60在球外表起反应：MC60。 包括：金属的反应、氧化还原反应、自由基反应、加成反应、聚合反应 C 纳米碳管的结构：基本结构主要是由六边形碳环组成，每层纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。 D 、纳米碳管的性质： a、碳纳米管的力学性能 (1)高机械强度：钢100倍强度，1/6重量 (2)高长径比: 103数量级 (3)高比表面: 400-500m2/g b 碳纳米管的电化学性能 碳纳米管的压制体（超级双电层电容器）、金属性、半导体性 c 碳纳米管的场发射特性 碳纳米管之所以可以作为场发射材料，取决于其结构特点和力学、电学性能。 首先，电导体，载流能力特别大；其次，直径可以小到1nm左右；第三，化学性质稳定，机械强度高、韧性好。 d 碳纳米管的物理储蓄性能 3、富勒烯和纳米碳管的制备方法。 1).电弧放电法 2).催化裂解法(复合电极电弧催化法、碳氢化合物催化分解法CVD、)---化学气相沉积法 3).激光蒸发（烧蚀）法 4).等离子体法 5).增强等离子热流体化学蒸气分解沉积法PE-HF-CVD6).热解聚合物法（化学热解法） 7).离子（电子束）辐射法 8).催化裂解无基体法 9).电解法 5、CVD法生长纳米碳管的生长模式和取向机理。 依据催化剂在生成碳纳米管上的位置，可分为顶端和低端两种生长模式。 在CVD工艺条件下，碳纳米管束的取向性归结于碳管间的范德华力作用。 6、碳纳米管的结构及分类 纳米碳管的结构：基本结构主要是由六边形碳环组成，每层纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。 碳纳米管的分类：多壁碳纳米管和单壁碳纳米管 7、单壁碳纳米管存在哪三种类型的结构，是怎么划分的？ 根据单壁碳纳米管中六角形网络和碳纳米管轴之间出现的夹角可以将其分为： 锯齿形、扶手形和螺旋形三种 8、纳米洋葱状富勒烯的物理化学性能及应用前景。 洋葱状富勒烯特殊的中空笼状及同心壳层结构决定了它也有许多特殊的性质， 如可以容纳稀土类元素或金属（Fe、Co、Ni等）的原子团簇、纳米微粒或其碳化物。这些微粒的嵌 入使这种特殊材料在力学性能、物理性能方面都具有特性。 嵌入特殊微粒的洋葱状富勒烯，在石墨层包围下具有较高的耐蚀性（不受氧化或分解的影响）及较高的抗氧化特性，可用作润滑剂。在笼状空间存在合适的金属原子、离子或其他分子时富勒烯母体和插入物间会发生电荷移动，插入物的电子转移使母体的费米能级发生变化，使整个母体材料电传导性能发生极大变化。因而洋葱状富勒烯可望制作高导体和超导体。洋葱状富勒烯内包金属微粒还可用作化学上的稳定反应团簇及性能特殊的催化剂，他还是较好的磁性材料。用洋葱状富勒烯制备的薄膜具有非线性化学性质，可用作光电子材料及磁数据记录薄膜材料。 OLFS具有特殊中空笼状及同心壳层结构，使之可以容纳金属原子团簇、纳米微粒或金属碳化物等，从而使这种材料具有许多独特的性能及广阔的应用前景。 a内嵌金属纳米微粒的OLFs，在外部石墨层的包围下，具有较好的耐腐蚀性（不受氧化或加水分解的影响），较高的抗压特性，可以作为润滑剂、橡胶的增强剂等。 b、OLFs以及富勒烯层与层之间有合适的金属原子、离子或其他分子时，由于很合轨道（如sp2、sp3及其之间的sp2.278）和π、σ电子结构的变化不同于石墨，推测母体材料导电性能有望制作成超导体材料和在电子材料应用领域发挥重要作用。 c、OLFs内修饰金属纳米微粒还可以用作化学上的稳定的反应团簇及特殊性能的催化剂。 d、用OLFs制备的薄膜具有非线性等特性，可以用作光电子材料、磁记录、光磁性记录材料和其他信息材料等 e、一些活性组成（药物、生物活性材料等）通过溶解、包裹作用进入中空的OLFs内部，形成纳米级聚合物粒子作为药物传递和控释的载体，是一种新的药物空是系统。因此，OLFs在生物医学方面具有很大的应用前景。 f、OLFs还有望成为新型的涂覆材料及表面修复材料 纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象 7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料 一、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示 为增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释 《纳米材料》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号：2 中文名称：纳米材料 英文名称：Nano-materials 适用专业：化学工程与工艺 课程类别：专业选修课 开课时间：第5学期 总学时：32 总学分：2 二、课程简介（字数控制在250以内） 《纳米材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课，本课程系统地讲授各类纳米材料的概念、制备方法、结构和性能特征以及表征技术和方法，在此基础上，对其发展前景进行了展望。通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。 三、相关课程的衔接 与相关课程的前后续关系。 预修课程（编号）：高等数学B1（210102000913）、高等数学B2（210102000713）、物理化学A1（2）、物理化学A2（2），无机化学（A1）（2）、无机化学（A2）（2）。 并修课程（编号）：无特别要求 四、教学的目的、要求与方法 （一）教学目的 通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。 （二）教学要求 掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状，对未来发展前景有一定的认识。 （三）教学方法 本课程遵循科学性、系统性、循序渐进、少而精和理论联系实际的教学原则，结合最新的研究成果着重讲述有关纳米材料的基本理论、理论知识的应用。本课程以课堂讲授教学为主，教学环节还包括学生课前预习、课后复习，习题，答疑、期末考试等。 五、教学内容（实验内容）及学时分配 （1学时） 第一章绪论（2学时） 1、教学内容 1.1纳米科技的基本内涵 1.2纳米科技的研究意义 1.3纳米材料的研究历史 1.4纳米材料的研究范畴 1.5纳米化的机遇与挑战 2、本章的重点和难点 本章重点是纳米科技与纳米材料的基本概念。 第二章纳米材料的基本效应（2学时） 1、教学内容 2.1 小尺寸效应 2.2 表面效应 2.3 量子尺寸效应 2.4宏观量子隧道效应 2.5 库仑堵塞与量子隧穿效应 2.6 介电限域效应 2.7 量子限域效应 2.8 应用实例 2、本章的重点和难点 重点：纳米材料的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应。难点：宏观量子隧道效应。 第三章零维纳米结构单元（4学时） 1、教学内容 3.1 原子团簇 “纳米材料”—开启微观世界之门 1.纳米材料及纳米技术 纳米技术界定为：在1nm～100nm尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，通过直接操纵原子、分子或原子团和分子团使其形成所需要的物质的新技术。 纳米材料(nanometer material)是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。2.纳米材料的发展 人类对物质的认识分为两个层次：一个是宏观，另一个是微观。人们对宏观物质的研究已经很深人，研究的历史也较悠久。对于微观物质的研究，到20世纪60年代出现了团簇科学，成为凝聚态物理研究的热点。在团簇物理研究中，人们在团簇和亚微米体系之间又发现了一个十分令人注目的新体系，即纳米体系。这个体系通常研究的范畴为1～100nm，其中典型的代表是纳米粒子。由于纳米粒子的尺寸小、比表面积大和量子尺寸效应使其具有不同于常规固体的新特性，而成为材料科学、物理学和化学等学科的前沿焦点。 1959年著名的美国物理学家理查德?费曼（Richard Feynman）在美国物理学会会议上做了题为“在底部有很多空间”的演讲，预言说：“我不怀疑，如果我们对物质微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物质得到大量的可能的特性。”虽然没有使用“纳米”这个词，但他实际上介绍了纳米技术的基本概念。1974年，日本教授谷口纪男（Norio Taniguchi）在一篇题为：“论纳米技术的基本概念“的科技论文中给出了新的名词——纳米（Nano）。 1981年格尔德?宾宁（Gerd Binnig）和海因里希?罗雷尔Heinrich Rohrer 发明了扫描隧道显微镜，它使科学家第一次可以观察并操纵单个原子。 1984年Gleiter 首次采用气体冷凝的方法，成功地制备了Fe纳米粉。随后，美国、西德和日本先后研制成纳米级粉体及块体材料。 1985年赖斯大学的研究人员发现了富勒烯（fullerenes）（更为人熟知的名称是“布基球（buckyballs），由著名未来学家，多面网格球顶的发明人巴克明斯特?富勒（R. Buckminster Fuller）命名，它可以被用来制造碳纳米管，是如今使 名词解释： 1、纳米：纳米是长度单位，10-9米，10埃。 2、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3、原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。 4、纳米技术：指在纳米尺寸范围内,通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。 5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象。 6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应。 7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。 8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。 9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。 10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状。 11、塑性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。 HAII-Petch公式： σ－－强度；H－－硬度；d－－晶粒尺寸；K－－常数 纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。 14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。 大题： 纳米粒子的基本特性？ （1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。 （2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。（粒度减小，比表面积增大；粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能；表面原子比内部原子具有更高的活性） （3）量子尺寸效应：当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。 （4）宏观量子隧道效应：宏观物理量具有的隧道效应。 纳米陶瓷具有较好韧性的原因？ （1）纳米陶瓷材料有纳米相，具有纳米材料相关的性能，而纳米材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下容易迁移，从而表现出优良的韧性，因而纳米陶瓷也具有较好的韧性； （2）纳米级弥散相阻止晶粒长大，起到细晶强化作用，使强度、硬度、韧性都得到提高；（3）纳米级粒子的穿晶断裂，并由硬粒子对裂纹尖端的反射作用而产生韧化。 第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。 5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。 碳纳米材料概述 名字：唐海学号：1020560120 前言 纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子（非碳原子）组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。 近年来，碳纳米技术的研究相当活跃，多种多样的纳米碳结晶、针状、棒状、桶状等层出不穷。2000年德国和美国科学家还制备出由20个碳原子组成的空心笼状分子。根据理论推算，包含20个碳原子仅是由正五边形构成的，C60分子是富勒烯式结构分子中最小的一种，考虑到原于间结合的角度、力度等问题，人们一直认为这类分子很不稳定，难以存在。德、美科学家制出了C60笼状分子为材料学领域解决了一个重要的研究课题。碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。 分类 (1)碳纳米管碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。 (2)碳纤维分为丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维两种。碳纤维质轻于铝而强力高于钢，它的比重是铁的1／4，强力是铁的10倍，除了有高超的强力外，其化学性能非常稳定，耐腐蚀性高，同时耐高温和低温、耐辐射、消臭。碳纤维可以使用在各种不同的领域，由于制造成本高，大量用于航空器材、运动器械、建筑工程的结构材料。美国伊利诺伊大学发明了一种廉价碳纤维，有高强力的韧性，同时有很强劲的吸附能力、能过滤有毒的气体和有害的生物，可用于制造防毒衣、面罩、手套和防护性服装等。 (3)碳球根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm 一1μm之间；(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。 碳纳米材料的性质及相关应用 1.力学 (1)超强纤维碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹保暖隐身的军用装备。 (2)材料增强体用于增强金属、陶瓷和有机材料等。并且结合碳纳米管的导热导电特性，能够制备自愈合材料。 《纳米材料与技术》课程教学大纲 课程中文名称：纳米材料与技术 课程英文名称：Nanomaterials and Nanotechnology 课程类别：全校性通识选修课 课程编号： 课程归属单位：材料与冶金工程学院 制订时间：2014年4月02日 一、课程的性质、任务 1．课程性质和任务 本课程是理工科专业的一门专业选修课，它研究了纳米材料的结构和性能及制备方法，以及纳米材料的应用以及纳米科技的新进展。本课程主要任务是使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解。为以后工作、学习及毕业论文实验提供必要的知识面和方法 2．教学要求 开此课前学生应已学过大学物理、无机、有机、及物理化学等基础课。 3．适用专业 本课程适用全校所有理工科专业。 4．本门课程与其它课程的关系 其先修课程是大学物理、无机、有机、及物理化学等，先修课程所讲授的物理、化学等知识是本课程讲授的基础知识。 5．学分、学时数 本课程学分数为2学分。教学总教学学时为36学时，其中理论教学36学时，实验教学0学时。 6．推荐教材 自编 7．推荐参考书 1.《纳米材料导论》哈尔滨工业大学出版社 2.《纳米材料和纳米结构》张立德，牟季美，科学出版社 3.《纳米复合材料》徐国财著化工出版版 4.《纳米材料分析》黄惠忠化工出版社 5.《纳米材料与器件》朱静清华大学出版社 8．主要教学方法和多媒体教学要求： 主要教学方法采用多媒体教学，要求有电脑、投影仪（含展示台）、屏幕等。 二、各章教学内容和要求 1、课堂讲授内容（36学时）： 第一章纳米科学与技术的概述（4学时） 1．纳米科学与技术 2．纳米科学技术的发展史 《纳米材料导论》作业 1、什么是纳米材料？怎样对纳米材料进行分类？ 答：任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料称作纳米材料。它包括体积分数近似相等的两部分：一是直径为几或几十纳米的粒子，二是粒子间的界面。纳米材料通常按照维度进行分类。原子团簇、纳米微粒等为0维纳米材料。纳米线为1维纳米材料，纳米薄膜为2维纳米材料，纳米块体为3维纳米材料，及由他们组成的纳米复合材料。 按照形态还可以分为粉体材料、晶体材料、薄膜材料。 2、纳米材料有哪些基本的效应？试举例说明。 答：纳米材料的基本效应有：一、尺寸效应，纳米微粒的尺寸相当或小于光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度或投射深度等特征尺寸时，周期性的边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热力学等特征性即呈现新的小尺寸效应。出现光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移； 磁有序态转为无序态；超导相转变为正常相；声子谱发生改变等。例如，纳米微粒的熔点远低于块状金属；纳米强磁性颗粒尺寸为单畴临界尺寸时，具有很高的矫顽力；库仑阻塞效应等。二、量子效应，当能级间距δ大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，必须考虑量子效应，随着金属微粒尺寸的减小，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据分子轨道，能隙变宽的现象均称为量子效应。例如，颗粒的磁化率、比热容与所含电子的奇、偶有关，相应会产生光谱线的频移，介电常数变化等。 三、界面效应，纳米材料由于表面原子数增多，晶界上的原子占有相当高的 比例，而表面原子配位数不足和高的表面自由能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，从而具有很高的化学活性。引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化；纳米微粒表面原子运输和构型的变化。四、体积效应，由于纳米粒子体积很小，包含原子数很少，许多现象不能用有无限个原子的块状物质的性质加以说明，即称体积效应。久保理论对此做了些解释。 3、纳米材料的晶界有哪些不同于粗晶晶界的特点？ 答：纳米晶的晶界具有以下不同于粗晶晶界结构的特点：1）晶界具有大量未被原子占据的空间或过剩体积，2）低的配位数和密度，3）大的原子均方间距，4）存在三叉晶界。此外，纳米晶材料晶间原子的热振动要大于粗晶的晶间原子的热振动，晶界还存在有空位团、微孔等缺陷，它们与旋错、晶粒内的位错、孪晶、层错以及晶面等共同形成纳米材料的缺陷。 4、纳米材料有哪些缺陷？总结纳米材料中位错的特点。 答：纳米材料的缺陷有：一、点缺陷，如空位，溶质原子和杂质原子等，这是一种零维缺陷。二、线缺陷，如位错，一种一维缺陷，位错的线长度及位错运动的平均自由程均小于晶粒的尺寸。三、面缺陷，如孪晶、层错等，这是一种二维缺陷。纳米晶粒内的位错具有尺寸效应，当晶粒小于某一临界尺寸时，位错不稳定，趋向于离开晶粒，而当粒径大于该临界尺寸时，位错便稳定地存在于晶粒 T 内。位错与晶粒大小之间的关系为：1）当晶粒尺寸在50～100nm之间，温度<0.5 m 《纳米材料概论》教学大纲 课程名称：纳米材料概论 英文名称：Introduction to nanomaterials 课程编号： 课程学时：36 课程学分：2 课程性质：专业选修课 适用专业：应用化工技术、环境监测与治理技术、材料加工技术等 大纲执笔人：王晓华 一、课程的性质、任务与基本要求 1.本课程的性质与任务 纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。该课程是材料学、材料物理与化学或材料加工工程等专业学生的一门专业选修课程。本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。 2.课程的基本内容和要求 本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。 3.教学环节与学时分配 课堂教学：32学时（包括课堂讨论等教改环节） 实验：4学时 总计：36学时 二、教学内容与教学计划 绪论1学时 纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法 第一章纳米材料的基本概念与性质7学时（一）教学内容与学时 1、纳米材料的基本概念1学时 2、纳米微粒的基本性质3学时 （1）电子能级的不连续性 （2）量子尺寸效应 （3）小尺寸效应 （4）表面效应 （5）宏观量子隧道效应 3．纳米微粒的物理特性3学时 （1）纳米微粒的结构与形貌 （2）纳米微粒的热学性质 （3）纳米微粒的磁学性质 （4）纳米微粒的光学性质 （二）重点与难点 1．重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为先导的。微观粒子具有二象性，既具有粒子性，又具有波动性。量子效应：原子和分子中的电子等粒子的能量量子化是电子受到原子核和其它电子所产生的力场的束缚而产生的，这些粒子可以存在多种运动状态，粒子分布呈现波动性。由N个原子组成的固体材料，当原子间距缩小时，每个原子中的电子就会受到邻近原子中的电子和原子核的作用，其结果是每个分立的电子能级分裂成N个彼此相隔很小的能级，形成近似连续的密集的能量范围叫能带。K空间：又称波矢空间，描述微观粒子运动状态的空间，K空间中的一个点对应着一个确定的状态。久保理论。 2．难点：量子尺寸效应、久保理论。 （三）习题：习题1、习题2、习题3 第二章纳米粒子的制备方法8学时 （一）教学内容与学时 东北大学继续教育学院 材料科学导论复习题 一、选择填空，在给出的a、b、c、d选项中选择一或多个你认为最合适的答案， 使得题目中给出描述完整准确。 1、材料的性质是在元器件或设备实现预期的使用性能而得到利用的。即材料的使用性能取决于（ b ）。 a 材料的组成 b 材料的基本性能 c 材料的结构 d 材料的合成与加工工艺 2、钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自（ d ）、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。 a 工业 b 农业 c 材料加工行业 d 采掘工业 3、高分子材料、金属材料和无机非金属材料，不论其形状大小如何，其宏观性能都是由（ b ）。 a 它的化学成分所决定的 b其化学组成和组织结构决定的。 c 其加工工艺过程所决定的 d其使用环境所决定的 4、如果使用温度是室温，就可以优先考虑高分子材料，因为在相同密度的材料中它们是 b、d 的。 a 最容易得到 b最便宜 c 最常见 d 加工最方便 5、根据其性能及用途的不同，可将陶瓷材料分为（ a、c ）和两大类。 a 结构材料用陶瓷 b特种陶瓷 c功能陶瓷 d 传统陶瓷 6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。因此，材料的（ a、d ）的总和决定了制品性能。 a 内在性能 b成型加工 c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能 7、材料的化学性能是指材料抵抗各种介质作用的能力。它包括溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗 入性、抗氧化性等，可归结为材料的（ c ）。 a 有效性 b 实用性 c 稳定性 d 可用性 8、切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为高碳钢、高速钢、超硬质合金、金刚石等材料,其中可列入超硬质材料范畴的是（ c、d ）。 a高碳钢 b高速钢 c超硬质合金 d金刚石 9、纳米材料通常定义为材料的显微结构中，包括（ a、b、c、d ）等特征尺度都处于纳米尺寸水平的材料，通常由直径为纳米数量级的粒子压缩而成。 a 颗粒直径 b 晶粒大小 c 晶界 d 厚度 10、天然矿物原料一般杂质较多，价格较低；而人工合成原料（ a、b ）。此外，对环境的影响也是选用原材料时必须考虑的因素之一。 a 纯度较高 b价格也较高 c难以得到 d 以上所有 11、电化学腐蚀必须要有一个阴极与一个阳极。在纯金属中（ a ）或（ b ）可以构成阴极。 a 晶界 b 晶粒 c 环境的介质 d 更小的不均匀物种 12、腐蚀一旦发生，材料或制品就会（ d ）；所以腐蚀是材料设计和选择时不得不考虑的重要因素。 a大受影响 b性能显著下降 c服务寿命缩短 d 以上所有 13、晶体的宏观形貌可以是（ d ）。 a一维的 b 二维的 c 三维的 d 上述所有 14、范德华键是永远存在于分子间或分子内非键结合的力，是一种（ a ）。 纳米材料研究及检测 【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地 概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。本文以纳米材料为主要研究对象,阐述了其分析使用的分析方法。 【关键词】纳米技术；纳米材料；结构；性能；分析方法；表征 前言 纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米科技是未来高科技的基础, 而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此, 纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义 和作用。 分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一, 它不仅是研究的对象, 而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段。随着纳米材料科学技术的发展, 要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念, 提高其灵敏度、准确度和可靠性, 从中提取更多信息, 提高测试质量、效率和经济性。 纳米材料主要性质有:小尺寸效应[、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。目前表征纳米材料的技术很多，采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法，大体可以分为以下 几种方法。 1.纳米科学和技术 1.1 纳米科技的定义 纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。 1.2 纳米科技的内容 纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学…… 1.3 纳米科技的内涵 第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新 选择题6题18分，填空题6题24分，名词解释或问答3题18分，简答题2题20分，论述题1题20分 一、选择题 1、纳米（nm）是一个长度单位，它等于10-9米 2、光学显微镜分辨率约为200纳米(nm) 3、属于准一维纳米材料的是碳纳米管 4、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的英文缩写为STM和AFM 5、DNA螺旋结构的横向尺寸约为1-3nm 6、纳米粒子粒径从100nm减小至1nm，其表面原子占粒子中原子总数比例将增大 7、平均粒径为40nm的铜粒子的熔点与同一种固体材料的熔点相比降低了300℃左右 8、DNA的直径约2nm左右，SARS病毒约60--120nm，艾滋(AIDS)病毒约100nm 9、属于液相制备方法的是溶胶－凝胶法（Sol-gel） 10、一个C60分子的结构是由12个五边形和20个六边形组成的球体 二、填空题 1、最早明确提出纳米尺度上科学和技术问题的是理查德·费曼 2、纳米科学技术(NST)的英文全称为：Nano-science and technology 3、当纳米粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体粒子能隙的调制现象，均被称为量子尺寸效应 4、为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方案。其中“自下而上”是指以原子、分子为基本单位，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的器件或产品的方式 5、纳米结构自组装体系英文全称为Nanostructured Self-assembling system 6、从学科角度层面上划分，纳米科学技术主要包括纳米(体系)物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工与测量学、纳米力学等7个既相对独立又相互渗透的学科 7、碳材料有非晶碳(无定形碳)和晶态碳材料之分。其中晶态碳材料包括石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管；其中C-60的发现开创了碳科学的新领域，同时，三位科学家也因此分享了1996年诺贝尔化学奖 8、宏观尺度的下限是肉眼所能分辨的最小尺寸，而微观尺度的上限约为原子分子的大小，即0.1nm左右 电子科学与技术导论期末论文 学 院 电子信息工程 专 业 电子科学与技术 年 级 2014级 姓 名 白 淼 学 号 3014204001 2016年 4月 16日 一、电子科学与技术的发展简史 说到电子科学与技术，就不得不说电子的发现。1897年，剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现了电子，电子的发现打破了原子不可分的经典的物质观，开辟了原子物理学的崭新研究领域，也使电子科学与技术迎来了一个新时代。 电子管和晶体管是电子科学与技术领域的两个重要发明。电子管，是一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件；晶体管，是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生；1906年，美国发明家德福雷斯特在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管；1947年，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。几根零乱的电线将五个电子元件连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。虽然它看起来并不美观，但事实证明，其工作效能要比使用离散的部件要高得多。在基尔比研制出第一块可使用的集成电路后，诺伊斯提出了一种“半导体设备与铅结构”模型。1960年，仙童公司制造出第一块可以实际使用的单片集成电路。诺伊斯的方案最终成为集成电路大规模生产中的实用技术。基尔比和诺伊斯都被授予“美国国家科学奖章”。他们被公认为集成电路共同发明者。随着电子技术的继续发展，超大规模集成电路应运而生。1967年出现了大规模集成电路，集成度迅速提高；1977年超大规模集成电路面世，一个硅晶片中已经可以集成15万个以上的晶体管；1988年，16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段；1997年，300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μｍ工艺，奔腾系列芯片的推出让计算机的发展如虎添翼，发展速度让人惊叹，至此，超大规模集成电路的发展又到了一个新的高度。2009年，Intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。集成电路的集成度从小规模到大规模、再到超大规模的迅速发展，关键就在于集成电路的布图设计水平的迅速提高，集成电路的布图设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展，使得集成电路的发展进入了一个新的发展的里程碑。相信随着科技的发展，集成电路还会有更高的发展。 从电子管生产到半导体管的诞生及半导体技术的发展,再到集成电路的发明,人类进入微电子科技时代.作为现代技术革命的重要标志的微电子技术不仅使人类的通讯技术进入高速,准确和可靠的领域；同时,也大大促进了电子计算机技术的发展,微电子技术和电子计算机技术正是现代现代信息技术的两个重要基础,使今天人类社会又步入了一个新的发展时期即信息时代。 二、电子科学与技术学科的发展简史 电子科学与技术专业早期可以大致分为两个专业：电子学和电子技术。自从1906年发明了真空管以后, 就有人提出“电子学”这个名词。电子学主要研究由电子运动所组成的器件, 利用这些器件的线路和系统, 以及它们在通信广播和工业控制中的应用。电子学是属于科学知识的系统化、条理化和规范化, 着重从理论上进行系统的探讨；而电子技术是一种技术, 着重于应用。1948年美 《纳米材料导论》复习题2013.12 第一章 1、纳米材料有哪些危害性？ 答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。 纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。 5、纳米材料有哪 4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、名词解释：STM、AFM、SEM、TEM 答：STM扫描隧道显微镜AFM原子力显微镜 SEM扫描电子显微镜XRFX射线荧光分析 TEM透射电子显微镜 7、简述STM和AFM的工作原理及对纳米技术的影响 答：STM工作原理：扫描隧道显微镜是一种利用量子力学的隧道效应的非光学显微镜它主要是利用一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到待测物体表面上形成穿隧电流，同时，物体表面的高低会影响穿隧电流的大小，针尖随着物体表面的高低上下移动以维持恒定的电流，依此来观测物体表面的形貌 STM对纳米技术的影响：它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率此外扫描隧道显微镜在 新能源材料与器件导论试卷 1. 可再生能源中生物质能、风能、太阳能、水能等能量来自于太阳。 2. 太阳能电池主要分为硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、多元化合物太阳能电池、聚合物太阳能电池四种。 3. 电池按照工作性质分类有原电池、蓄电池、贮备电池、燃料电池等四种。 4. 半导体发光材料的主要制备方法有固相合成法、溶胶凝胶法、水热与溶济热法、微波反应法、沉淀法等。 5. 吸附法、熔融共混法、封装法、溶胶凝胶法、压制烧结法是定型相变材料的主要制备方法。 6. 锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、LiMPO4、镍钴锰等五种。 7.太阳能电池主要由电池片、钢化玻璃、EV A、背板、铝合金、接线盒、硅胶等七部分构成。 8. 燃料电池的催化剂主要有贵金属、贵金属合金、过渡金属三种。 9. 相变储能材料主要应用于太阳能、工业余热、液化天然气冷能蓄冷、农业温室、电力调峰，建筑节能等方面。 1. 新能源，可再生能源，新材料；新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们在自然界可以循环再生。新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。 2．电池：电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，是一种以化学能的形式存储电能的装置。具有正负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。 3. 燃料电池；燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。纳米材料与技术思考题2016
新材料科学导论期末复习题(有答案版)
纳米材料学教案
纳米材料的概述
纳米材料导论期末复习重点
材料概论
碳纳米材料概述
《纳米材料与技术》教学大纲(新)
纳米材料特性
《纳米材料概论》教学大纲
东北大学《材料科学导论》期末考试必备真题集(含答案)18
纳米材料研究及检测.
纳米科技概论期末试卷
电子科学与技术导论
纳米材料导论复习题
新能源材料与器件导论试卷