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电纺纳米纤维

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电纺纳米纤维相关的论坛

  • 【分享】巧夺天工!纤维纳米发电机(图)

    【分享】巧夺天工!纤维纳米发电机(图)

    [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2008441608_01_1633307_3.jpg[/img]图:(a)低倍扫描电子显维照片显示两个互相缠绕的、表明长有氧化锌纳米线阵列的纤维,其中一个镀有金。(b)高倍扫描电子显维照片显示两纤维界面处的纳米线对纳米线结构。(c)显示多根纤维组成的纤维纳米发电机的串/并连式连接来提高输出电压/电流。(图片来源:王中林实验室) 从2006年开始,王中林小组相继发明了纳米发电机、直流发电机。在2006年他首次提出了压电电子学(Piezotronics)的概念和新研究领域。由于氧化锌具有独特的半导体和压电性质,弯曲的氧化锌纳米线能在其拉伸的一面产生正电势,压缩的一面产生负电势。氧化锌半导体和金属电极之间的肖特基势垒则能控制电荷的积累与释放,从而实现机械能到电能的转化,并有效释放。   2007年初,基于压电电子学原理,王中林研究小组用超声波带动纳米线阵列运动,研制出能独立从外界吸取机械能、并将之转化为电能的纳米发电机模型。在超声波带动下,这种纳米发电机已能产生上百纳安的电流。但是,在实际环境中,机械能主要以低频震动形式存在,如空气的流动、引擎的震动等。要让纳米发电机能广泛应用于各方面,一个关键的问题就是要降低纳米发电机的响应频率,让纳米线阵列在几个赫兹的低频震动下也能将机械能转化为电能。   为了实现这一目标,王中林教授和王旭东博士及秦勇博士组成研究小组。利用溶液化学方法,他们将氧化锌纳米线沿径向均匀生长在纤维表面,然后用两根纤维模拟了将低频震动转化为电能的这一过程。为了能实现电极与氧化锌纳米线之间的肖特基接触,他们采用磁控溅射在一根纤维表面镀了一层金膜作为电极,而另一根表面是未经处理的氧化锌纳米线。当两根纤维在外力作用下发生相对运动时,表面镀有金膜的氧化锌纳米线像无数原子力显微镜探针一样,同时拨动另外一根纤维上的氧化锌纳米线;所有这些氧化锌纳米线同时被弯曲、积累电荷,然后再将电荷释放到镀金的纤维上,实现了机械能到电能的转换。   相对于之前的直流纳米发电机,新成果实现了如下突破:首先,通过让氧化锌纳米线在纤维之上生长,为实现柔软,可折叠的电源系统(如“发电衣”)等打下了基础;其次,基于纤维的纳米发电机能在低频震动下发电,这就使得步行、心跳等低频机械能的转化成为可能;再次,由于其合成方法简单,条件温和,这就大大扩展了基于氧化锌纳米线的纳米发电机的应用范围。根据目前的实验数据,他估计,如果能用这些纤维编织成布在极端优化的条件下,每平方米这样的布可能输出大约20-80毫瓦的电能。   王中林说,目前这种由两根纤维组成的纳米发电机的输出功率还很小,这主要是由于纤维的内阻较大以及纤维之间接触面积较小造成的。目前,他们正努力提高这种基于纤维的纳米发电机的输出能量。例如,通过在纤维上预先镀一层导电材料然后生长氧化锌纳米线,可以明显降低纳米发电机的内阻,进而可提高纤维基纳米发电机的输出电流;也可以通过增加纤维的数量来提高纳米发电机的输出能量。   文章的审稿人认为:“这是一项很有创意、具有突破性的研究……作者的思路是革命性的。”王中林认为,新成果将为纳米发电机在生物技术、纳米器件、个人携带式电子设备以及国防技术等领域的应用开拓更为广泛的空间。    “今天,纳米科技已经从早期对纳米材料结构和基本物理化学特性的研究,发展到利用纳米材料的优良特性有目的地制造纳米器件,各种各样的纳米器件被纷纷制造出来,如纳米传感器、纳米电动机甚至纳米机器人等。”王中林说,“但与此同时,为这些微型化、集成化的纳米器件提供能量的仍是传统电源,如电池。因此,迫切需要开发出纳米尺度的电源系统,为纳米器件的进一步小型化、集成化提供基本能源。”   目前,已经有BBC、NBC、PBS、《国家地理》等多家国际权威新闻媒体对这一重要的科学成果进行了报道。

  • 纳米纤维的表征

    请教各位大虾们,纳米纤维的具体表征方法,有哪些需要特别表示的,我的纤维是纳米级的纤维。谢谢!!

  • 纳米纤维素膜SEM

    [font=&]电镜下观察纳米纤维素膜(样本经乙醇梯度脱水,自然干燥),看不到纳米纤维丝,感觉都缠结成网状了?是铺膜的时候浓度太高了吗?[/font]

  • 纳米纤维素做TEM

    纳米纤维素做TEM

    第一次做的纳米纤维素的TEM(醋酸双氧铀染色)还能看到纤维丝状的缠绕结构,但是今天做的纳米纤维素TEM的时候,看的很模糊,测试老师说是染色的问题,我这次是重新买的醋酸双氧铀配成跟以前那瓶浓度一样的2%,染色方法没变,可就是很模糊,背景不明显,请问大家做纳米纤维素TEM是怎么做的?http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605041546_592245_3049796_3.jpg

  • 纳米纤维素做SEM

    纳米纤维素做SEM

    纳米纤维素喷金后看不到纳米纤维丝,看到的都是块状和颗粒状,这是为什么,是喷的金的尺寸太大还是应该换别的材料?

  • 【转帖】世界上第一双纳米纤维手套日本问世

    [table=96%][tr][td][table=96%][tr][td]世界上第一双纳米纤维手套日本问世(2010-5-13 中国纺织经济信息网) [/td][/tr][tr][td][table=96%][tr][td][align=center][url]http://news.ctei.gov.cn/236876.htm[/url][/align][align=left] 日本帝人纤维公司(TEIJIN FIBERS:TFJ)开发出世界上首例高尔夫球聚酯纳米纤维手套。位于日本东京的帝人纤维制品有限公司,早在2009年11月就对世界宣布,世界上第一双纳米高尔夫球手套即将问世。并且他们委托日本一家网络公司开始对外招标。这种手套用于打高尔夫球时穿戴。根据帝人公司,这种手套的品牌名称叫“FootJoy”,属于世界上第一双用纳米纤维制造出来的高尔夫球手套。它是用纳米纤维材料做成,具有无以伦比的柔软、耐滑和高吸水和高散热性能。   日本帝人纤维公司开发出来的超细纤维厚度只有700纳米,是一般的头发丝细度的1/7500,表层却要比一般纤维更具有柔韧性。根据该公司报告,这类纳米纤维具有很强的防冲撞能力,表层耐摩擦力性能也无以伦比,还有防滑性能。  该公司宣布这种产品不久,位于日本大阪的帝人纤维公司就开始正式投产这种手套,同时也开始将这种高强度材料用于其它领域。日本网络推销公司Acushnet Japan Inc以FootJoy品牌为名,成为帝人公司的首席代理商。截至今天,日本几乎所有的高尔夫球场已用上了这种手套。  原先的传统高尔夫手套使用天然纤维或人造革制造而成。它本身可防水,表面有涂层;然而最新推出的这种手套所不同的是,它具有防滑性、柔软性、也具有高度吸水性和散热性。这种手套可排除因打高尔夫球而产生的汗液。其原理是,它与手掌接触的面积与原来的传统手套相比,增加了十余倍。并且,这种纳米手套的伸缩性也十分神奇,并且不透明。  帝人公司确信,这种材料可很快普及用于其它商业领域,可用来开发内衣、运动衣和其他工业材料。他们预计,由于这种新品,帝人公司在未来三年内将新增30亿元的收入。  日本帝人公司之所以能开发出这种高科技产品,是因为凭借刻苦的钻研精神以及高超的技术水平不断地研发新型材料,他们确信能够利用现有技术制造出更纤细、更强韧、更柔软、更轻等高性能产品。这绝非只是现有技术的单纯延伸,与之同时,世界上在不断涌现出具有重大突破的新型材料及新技术。  早在2008年7月,具有优异实用性能的高强度涤纶纳米纤维“NANOFRONT”已开始商业化生产。其实,帝人纺织公司大约40年前已经开始研发可以用于人造皮革等领域的超级细纤维,最初开发成功并进行商品化生产的产品其粗细程度达到头发的1/100。本次公布的纳米纤维比之更细,是其超级细纤维的1 /100。超级细纤维一经上市,为人造皮革、擦拭型布料等复合纤维开辟了新用途、领域。同样,对本次研发成功的纳米纤维能够在多大程度上带动现有技术的飞跃性发展,大家翘首以待。  但由于近期对于纳米材料的期待越发高涨,激发研发积极性,如果成功将纤维的单位缩至革命性的纳米水平,对于“纳米式效果”(在吸引/分离/分散功能、表面积大小等方面可开拓空间)所隐含的新型高性能原料的出现将大受瞩目。但是,就算纳米纤维得以研发成功,在批量生产的时候经常会出现韧性不够、只能形成较短的纤维长度等问题,一直都无法实现长纤维的商品化生产。面对这种情况,TFJ新近开发出“海岛型复合纺纱技术”,为高强度纳米涤纶纤维“NANOFRONT”(长纤维)的成功研发和实现商品化生产打下了坚实基础。  由于纳米纤维的纱线直径非常细,因此,纤维表面上纳米尺寸的凹凸会产生大量的摩擦力。同时,由于提高了毛细管现象以及纤维的吸附功能,拥有优异的吸水性、扩散、保水性以及蒸发面积较大等特点,它可极大地发挥冷却性能。另外,柔软度以及比油分子和微细尘粒更小的纤维直径双重作用,擦拭污渍将变得更加轻松,比使用以往超细纤维的产品擦拭性能提高30~40%。适用于对防滑要求严格的手套、功能内衣、安全护身服、利用其对肌肤摩擦伤害极小的特点可广泛应用于护肤产品、汗衫,而对吸水性、扩散性以及保水性有一定要求的冷却功能运动服却具有意想不到的作用。并且它还可应用于擦拭布料、利用其高摩擦系数的特点应用于精密擦拭布等各个不同领域。(中国非织造材料网 )[/align][/td][/tr][/table][/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td][img=1,1]http://www.intertek.com.cn/images/spacer.gif[/img][/td][/tr][/table]

  • 纳米纤维素做TEM以及制样

    纳米纤维素做TEM以及制样

    第一次做的纳米纤维素的TEM(醋酸双氧铀染色)还能看到纤维丝状的缠绕结构,但是今天做的纳米纤维素TEM的时候,看的很模糊,测试老师说是染色的问题,我这次是重新买的醋酸双氧铀配成跟以前那瓶浓度一样的2%,染色方法没变,可就是很模糊,背景不明显,请问大家做纳米纤维素TEM是怎么做的?这是我没换染色剂之前拍出来的纳米纤维素TEM照片http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605041552_592247_3049796_3.jpg

  • 【求助】纳米碳纤维的xps实验

    各位老师和朋友,小虫子我明天去参加学校(日本信州大学)的xps的实验的学习。但是我刚来日本没几个月,还基本大会讲日语,多亏了我们的论坛和朱永法老师的“纳米材料的表征与测试技术”一书,我才对xps所有了解。我明天带的样品是 纳米碳纤维 和 酸化纳米碳纤维(可能有羧基)。我的目的是要证明酸化酸化纳米碳纤维有羧基。想请教大家的问题如下:1.在做粉末状样品的实验时,应该注意一些什么问题2.在拟和处理时,碳和氧能拟合出几个峰及其位置先谢谢大家哈[em04]

  • 【2014诺奖回顾】光学显微纳米新时代

    【2014诺奖回顾】光学显微纳米新时代

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412191620_527962_2972800_3.jpg 1873年,显微学家厄恩斯特•阿贝提出“传统光学显微镜分辨率为不会超过0.2微米”的物理限制。大约一个半世纪之后,来自美国的埃里克•白兹格(Eric Betzig)和威廉姆•莫尔纳尔(William Moerner)以及德国的斯特凡•赫尔(Stefan Hell)成功突破了这一限制,他们利用荧光分子,发明了一种超级分辨率荧光显微镜,从此开启了光学显微镜的纳米时代,正因如此,三人荣获2014年诺贝尔化学奖。 该显微镜融合了另外两种显微镜的成像原理,其一是2000年斯特凡•赫尔发明的受激发射损耗(STED)显微镜,其原理是利用两条激光束,一条激发荧光分子使其发出荧光,另一条抵消除纳米级荧光外的所有荧光;这样一纳米一纳米地扫描样品,所得图像的分辨率突破了阿贝的物理限制。其二是2006年埃里克•白兹格和威廉姆•莫尔纳尔发明的单分子显微镜,其工作原理是开关单分子荧光,科学家们反复多次对扫描同一样品,每次只让几个分子发出荧光,叠加所有图像后得到的致密图像就有纳米级分辨率。如今,纳米显微学已经广泛用于全世界,深入人们生活的各个方面,科学家们从此能了解更多活细胞中分子的细节,从而为改善人类生存环境做出更大贡献。

  • 纳米纤维TEM疑问——三家电镜众说纷纭!

    我做的是高分子的纳米纤维,样品是铺在玻片上的,也可以揭下来。揭下来的话就是薄薄软软的丝样的东西。想看内部的结构,拿去看电镜,第一家,放到送样器里面,样品就像潮水一样在漂来漂去,操作的人说是我这个导电性太差,被300kv的电子束一打就不行了。叫我喷金或者去找低电压的镜子。于是我在我们学校找了专看细胞的80kv透射电镜,老师依然是把纤维直接放到送样器上,仍然漂,且对比度不好,老师建议我像组织超薄切片一样石蜡包埋切了看,并说和导不导电无关。灰头土脸回去找自己的指导老师,老师说是没有固定住的关系,叫我用铜网沾点胶什么的把纤维贴住,就可以看了。叫我去所在的某著名工科院校看。于是又去联系TEM,告知与导电否无关,可以看,但是时间太满,叫我等,现在正在茫然等待。。。。。请大侠们赐教,TEM看这种样本到底怎么看啊????

  • 美国研发新型X光纳米显微镜成功

    据美国物理学家组织网近日报道,美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理学家开发出一种新型X光显微镜,不仅能透视材料内部结构,而且洞察之细微达到了纳米水平。该显微镜有助于开发更小的数据存储设备,探测物质化学成分,拍摄生物组织结构等。研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。X光纳米显微镜不是通过透镜成像,而是靠强大的算法程序计算成像。“这种数学运算方法相当复杂,其原理有点像哈勃太空望远镜,就是让最初看到的模糊图像变得清晰鲜明。”领导该研究的加州大学圣地亚哥分校副教授奥里格·夏佩克解释说,X光探测到物质的纳米结构后,会生成衍射图案,计算机按照运算法则将这种衍射图案转化为可辨认的精细图像。为了测试显微镜透视物体的能力和分辨率,研究小组用钆和铁元素制作了一种层状膜。目前信息技术行业多用这种膜来开发高容高速、更微小的内存设备和磁盘驱动器。“这两种都是磁性材料,如果结合成一体,就会自然地形成纳米磁畴。”夏佩克说,在显微镜下面,能看到它们形成的磁条纹。层状的钆铁膜看起来就像一块千层酥,层层褶皱形成了一系列的磁畴,就好像一圈圈指纹的凸起。

  • PAN基碳纳米纤维的拉曼光谱如下(纤维放在Si片上的,碳化温度是900度)

    PAN基碳纳米纤维的拉曼光谱如下(纤维放在Si片上的,碳化温度是900度)

    PAN基碳纳米纤维的拉曼光谱如下(纤维放在Si(n)片上的,碳化温度是900度)问题:为什么在940到990波数出现很宽的峰(不管升温速度怎么变,这个现象都会出现)?如果碳化温度是600度,则在940到990波数不会出现峰。为什么会发生这种情况?有谁能解释一下吗?)http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/04/201204170927_361789_2112012_3.jpg

  • 【转帖】未来纳米材料的发展方向

    5.纳米科学与技术 (1)研究方向:研究物质在纳米尺度上表现出的物理、化学和生物特性,单分子的特性和相互作用,为以原子、分子为起点,设计和构筑新的纳米结构、材料和器件,提供科学基础和理论准备。加强对纳米结构新的测试和表征方法的研究和探索,加深对纳米科技理论和方法的理解。 (2)应用方向,纳米技术的发展有5个主要方向:   以纳米材料(颗粒、C60、碳纳米管)为代表的方向;以从微电子向纳电子转化为代表的方向;以微光、机、电集成系统向纳光、机、电集成系统为代表的方向(MEMS――NEMS);以纳米生物学、系统为代表的方向;以纳米物理化学性质、制备、表征等为代表的方向。 (3)纳米技术在纺织领域的应用:   目前,纳米技术在纺织方面的应用主要表现在纳米复合纤维及纳米技术在纺织后整理等方面。   ①纳米复合纤维:化学纤维中加入纳米级添加剂,可以制造出新一代功能性更强的、不同用途的优良复合化学纤维。这种方法的技术难度比直接制造纳米纤维的难度要低,是近期内纳米技术在纺织领域中应用的主导方向。结合当前的实际情况,应考虑发展以下几类纤维:   ●抗紫外纤维   纳米TiO2和纳米ZnO等陶瓷粉,由于小尺寸效应,对光的吸收性很强。以它们为无机紫外线屏蔽剂制成的抗紫外线型纤维或织物,不仅可全面抵御UV-A、UV-B对人体皮肤的伤害,而且还能反射可见光和红外线,具有遮热功能,以此类纤维制成的织物,便于印染整理,手感柔软,透气凉爽,服用性好。目前从国内外研制生产的品种来看,涉及到涤纶、维纶、腈纶、锦纶、丙纶和粘胶纤维等。   ●抗菌、抑菌和除臭纤维   纳米级TiO2和ZnO等光催化无机抗菌剂可应用于超细纤维等特殊场合,是前景广阔的新型抗菌材料。它们可作为添加剂加到涤纶、丙纶、锦纶、腈纶、粘胶等化纤中,赋予各类纤维及其织物抗菌、抑菌、除臭功能,从而起到保健和美学作用,所制成的纤维不仅具有疏水导湿性、快干性、抗污性、密度小和手感柔软等特点,且抗菌性能持久。   ●导电纤维   将二氧化锡和氧化锌等白色纳米粉体与纤维高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍化学反应使其覆盖于纤维表面上,制成白色导电纤维,可用来制作防护服、工作服和装饰性导电材料。   ●远红外纤维   此类纤维可以吸收太阳光和人体辐射的远红外线,也可以发射出波长和功率与其温度相适应的远红外线,因而使织物具有更好的保暖效果;它还能吸引人体自身向外散发的热量,并再向人体反射易吸收的远红外线。同时,由于特殊的物理效能刺激人体生理发生变化,还能达到保健和抑菌的作用。远红外纤维除了具有反射功能外,还兼有抗可见光、近红外线和抗紫外线的功能,可用来制作夏日服装、野外工作服、遮阳伞及装饰用布等,孕育着十分广阔的市场。   ●空气负离子纤维   奇冰石纳米复合粉是将多种天然矿石进行深度加工,并添加纳米TiO2等纳米粉体制成的性能奇特的超细粉体。添加了奇冰石的丙纶、涤纶纤维,可以产生空气负离子,发射远红外电磁波,还可以释放人体需要的微量元素,因此可制作保健服、内衣、室内装饰布、窗帘、家用纺织品、汽车装饰布等。它还可以为人体随时补充所需要的微量元素,实现了医药工程和纺织工程的完美结合,易被广大消费者接受,具有较大的市场潜力。   ●高强高模量纤维   纳米碳管的强度极高,弹性模量也很高,甚至可以弯曲后再弹回,可用于制备高强高弹性纤维。另外,粘土与聚合物的复合能够大大提高材料的强度和模量,北京服装学院利用纳米粘土的这种功能,与聚酰胺插层聚合开发尼龙纳米功能纤维,使纤维的强度和模量有很大的提高,尤其是模量,可以提高2倍,但纤维的纺丝性能没有明显的改变。   除了上述功能纤维以外,采用纳米粉体对纤维进行改性,还可以开发多种功能纤维,如变色纤维、耐热纤维、芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光纤维、阻燃纤维、吸水吸湿纤维、防水拒油纤维等。   ②纳米技术在织物后整理中的应用   ●直接涂层法获得功能性涂层   先将纳米微粒直接加入到织物整理剂中,使其均匀分散,然后使织物通过包含纳米微粒的整理液,在粘合剂作用下直接涂覆在织物表面,形成功能性涂层。   ●接枝技术法获得功能性涂层   对于某些涂层牢度不够、功能性不持久的情况,可采用接枝技术。具体可采用两条技术路线:一是将对纳米材料有很强的配位能力的有机化合物接枝到棉纤维上,制成简单的有机分子模板,再将纳米团簇组装到纤维上;二是在制备纳米微粒时,用可接枝到纤维上的化合物作为捕获剂,使纳米微粒通过捕获剂进行表面修饰形成"团簇",再把"团簇"接枝到纤维上。   (4)纳米改性涂料   实验研究表明,在各类涂料中添加纳米材料,如纳米TiO2,可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料,广泛应用于医院和家庭内墙涂饰;防紫外线涂料,用于生产防紫外线阳伞;吸波隐身涂料,用于隐形飞机、隐形军舰等国防工业领域及其他需要电磁波屏蔽场所的涂敷。在涂料中添加纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍提高,涂料的质量和档次大大升级。纳米二氧化钛超亲水性和超亲油性的开发应用将为涂层材料带来革命,使表面具有自清洁功效,防污、防雾、易洗、易干。纳米材料改性外墙涂料的耐洗刷性可由原来的1000多次提高到1万多次,老化时间延长2倍多,利用纳米材料的光学性能改性后的颜料色彩艳丽、保持持久且极易分散。   (5)纳米稀土   纳米稀土是目前国内纳米材料发展的热点之一。目前正在重点开发纺织纤维用纳米稀土材料、PDP\\LED用稀土发光材料、稀土荧光粉和高性能稀土合金。   纳米稀土的主要应用方向为汽车尾气催化剂(如纳米CeO2)、纺织纤维添加剂、高性能稀土发光材料、陶瓷及涂层等。   (6)纳米陶瓷   氧化钇锆是一种应用广泛的陶瓷材料,用纳米氧化钇和氧化锆能在较低温度下烧结成氧化锆陶瓷,具有很高的强度和韧性,可用作刀具和耐磨零件,也可制成陶瓷发动机部件。此外,稀土氧化物等纳米材料可以掺入普通陶瓷粉,喷涂在陶瓷基体上形成无机陶瓷腊(膜),代替聚四氟乙烯有机膜,做成耐热、无铅、不粘的日用陶瓷炊具。

  • Nature Communications:纳米级光学显微镜问世

    英国和新加坡研究人员1日报告说,他们制造出能够观测50纳米大小物体的光学显微镜,这是迄今观测能力最强的光学显微镜,也是世界上第一个能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜。http://www.bioon.com/tech/UploadFiles_3081/201103/2011030214521841.jpg英国曼彻斯特大学研究人员和新加坡同行当天在新一期《自然·通信》杂志上报告了这项成果。由于光的衍射特性的限制,光学显微镜的观测极限通常约为1微米。研究人员通过为光学显微镜添加一种特殊的“透明微米球透镜”,克服了上述障碍,使这一极限达到50纳米,观测能力提高了20倍。论文第一作者王增波博士告诉新华社记者:“这是目前世界上唯一能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜,是一个新的世界纪录。”

  • 关于纳米纤维TEM像的问题

    请大家帮忙。这是个纳米线,我想判断一下纳米线的TEM中间部分的黑点到底是什么东西,一定是吸附在上面的粒子吗?还是有可能在纳米线里面?

  • 纳米技术及应用

    信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。 纳米是一个长度计量单位,它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内,通过操纵原子、分子、原子团和分子团,使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化,使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性,制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小,一般的显微镜是不能观察到的,所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后,才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式,实现生产方式的飞跃, 是新工业革命的核心。纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础,将对人类产生深远的影响,甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说,七十年代搞微米技术的国 家,现在已成为发达国家;现在从事纳米技术研究的国家,将是二 十一世纪的先进国家。 纳米材料粒度非常微小,具有良好的表面效应,一克纳米材料的表 面积达到几百平方米,因此用纳米材料制成的产品,其强度、柔韧 度、延展性都十分优越,就象一种有成千上万对脚的毛毛虫,当它 吸附在光滑的玻璃面上时,由于接触面积大,12级台风也吹不掉 它。因此,在化纤中加入少量的金属纳米颗粒,就可摆脱磨擦引起的静电现象;在食品中采用纳米技术,可提高肠胃的吸收功能;在 涂料中运用纳米技术,可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次,老化时间延长两倍多;许多化妆品因为加入纳米微粒, 而具备防紫外线功能;利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎;利用纳米粉末,可使废水变清。另外,纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管,是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管,管的直径一般为几个纳米到几十纳米,管壁厚度仅几个纳米,象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来,才有人的一根头发丝那么宽,长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,碳纳米管的韧性很高,导电性极强,场发射性能优良,兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍,比重只有钢的1/6,称之 为未来的超级纤维,成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能,并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻,将在纳米电子学中扮演极重要角色,并引发计算机行业的革命。不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本,不但体积小,重量轻,而且显示质量好,从-45℃~80℃皆能正常工 作,而耗电只有现在的显示器的1%。 另外,作为纳米技术的应用之一,在我国西安已研制出的“纳米服 装”,不仅能阻隔95%以上的紫外线,还能阻隔同量的电磁波,且无毒、无刺激,不受洗涤、着色、磨损的影响,能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机,就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生,无论使用多长时间,都能够保持“净水洗涤”的状态。 目前,纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想,能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能,从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能,减少电缆的外径,减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点,制成超细电磁线,使微型 电机的体积象米粒那样大,甚至更小。 现在“纳米热”已遍及全球,从大西洋到太平洋,从日本到欧洲,各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话,提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”,投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元,预计到2010年,市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线,以此为基础的企业已达100多家。预计在今后二、三十年内,它将远远超过计算机工业,并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境,从而引起二十一世纪的又一次产业革命。

  • 神奇的微生物纳米线

    神奇的微生物纳米线

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501091358_531780_2972800_3.jpg 科学界关于“微生物纳米线”的争论已经存在了十年,近日,美国麻州大学阿默斯特分校的德里克•洛弗利研究小组利用新的成像技术——静电力显微镜(EFM)从物理学上证明了地杆菌微生物体内“微生物纳米线”的存在,这是一项极具环境和现实意义的发现,微生物纳米线是潜在的“绿色”的电子元件,可再生、无毒、可基因操控,未来将广泛用于工程微生物传感器和生物计算设备等领域。 “微生物纳米线”是一种线状纤维蛋白,它们就像安在微生物身体上的微小电线一样,可以传输电荷。“图像显示电流沿着微生物纳米线流动,眼见为实,能在分子水平上将纳米线传输电荷的机制可视化是非常令人振奋的。”洛弗利激动地说。纳米线证明了地杆菌以土壤中的铁和其他金属为生,这将使其在改变土壤化学状况以及环境净化中发挥重要作用。 这一发现不仅在生物学上,也在材料学上提出了一项重要的新原理:当设置正确时,天然氨基酸可像碳纳米管等分子导体一样传输电荷。它为蛋白质纳米电子学开辟了前所未有的前景。目前正在开发应用程序有两个:一是把地杆菌集成到电子传感器中来监测环境污染物,二是基于地杆菌的微生物计算机。“我期望这项技术未来可以应用于更多物理学和生物学交叉的领域。”洛弗利说。

  • 神奇的微生物纳米线

    神奇的微生物纳米线

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501091400_531781_2972800_3.jpg 益择网讯(慕雪/编译)科学界关于“微生物纳米线”的争论已经存在了十年,近日,美国麻州大学阿默斯特分校的德里克•洛弗利研究小组利用新的成像技术——静电力显微镜(EFM)从物理学上证明了地杆菌微生物体内“微生物纳米线”的存在,这是一项极具环境和现实意义的发现,微生物纳米线是潜在的“绿色”的电子元件,可再生、无毒、可基因操控,未来将广泛用于工程微生物传感器和生物计算设备等领域。 “微生物纳米线”是一种线状纤维蛋白,它们就像安在微生物身体上的微小电线一样,可以传输电荷。“图像显示电流沿着微生物纳米线流动,眼见为实,能在分子水平上将纳米线传输电荷的机制可视化是非常令人振奋的。”洛弗利激动地说。纳米线证明了地杆菌以土壤中的铁和其他金属为生,这将使其在改变土壤化学状况以及环境净化中发挥重要作用。 这一发现不仅在生物学上,也在材料学上提出了一项重要的新原理:当设置正确时,天然氨基酸可像碳纳米管等分子导体一样传输电荷。它为蛋白质纳米电子学开辟了前所未有的前景。目前正在开发应用程序有两个:一是把地杆菌集成到电子传感器中来监测环境污染物,二是基于地杆菌的微生物计算机。“我期望这项技术未来可以应用于更多物理学和生物学交叉的领域。”洛弗利说。

  • 【分享】英研制分辨率最高光学显微镜 可观测50纳米物体

    【分享】英研制分辨率最高光学显微镜 可观测50纳米物体

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/03/201103062216_281178_2193245_3.jpg英研制分辨率最高光学显微镜 可观测50纳米物体  英国曼彻斯特大学科学家近期研制出了世界上分辨率最高的光学显微镜,能够观测50纳米大小的物体。这是世界上第一个能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜。  他们的成果发表在最新一期的《通信与自然》杂志上。由于光的衍射特性的限制,光学显微镜的观测极限通常约为1微米。研究人员通过为光学显微镜添加一种特殊“透明微米球透镜”,克服了上述障碍,使这一极限达到50纳米,观测能力提高了20倍。(注:1微米等于1000纳米)  这项成果的核心是利用物体发散出的一种逐渐消失的“隐失波”。顾名思义,“隐失波”是一种逐步消失的光波,但很重要的是,它不受限于光的衍射极限,所以如果我们能捕捉住这种光,就很有希望观测到比传统成像办法高清许多的图像。曼彻斯特大学科研人员在“透明微米球透镜”的帮助下,收集到“失波”并把它转到传统显微镜,这样科学家用肉眼就可看到通常需要其它间接方法才能观测到的细微之处,譬如通过原子力显微镜或扫描电子显微镜观测。  曼彻斯特大学激光加工研究中心的李琳教授认为,这项技术在生物学研究方面的应用前景广阔,特别是对细胞、细菌甚至是病毒的研究。  李琳教授表示:“目前应用于生物学研究领域的显微镜技术特别费时,举个例子,如果我们用荧光显微镜进行观测,需要花两天时间准备一个观测所需的样品,而这些准备好的样品只有10%到20%有用。因此,直接观察细胞技术的引进将能带来潜在的收益。”

  • 纳米表征技术的新突破

    纳米表征技术的新突破 在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?北京科技大学方克明教授经过20多年的研究,探索出了一种新的方法———  “纳米”这个名词越来越引起人们的兴趣。大家知道“纳米”是一个非常微小的长度单位。具体地说,一纳米约一根头发粗细的万分之一。纳米技术应用到传统产品中,会极大地改善产品的性能。例如,碳纳米管是由一层或若干层碳原子卷曲而成的管状“纤维”,直径只有几到几十纳米。比重只有钢的六分之一,而强度却是钢的100倍。如果把碳纳米管制成绳索,是从月球上挂到地球表面而惟一不被自身重量所拉断的绳索。  在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?据了解,目前我国用来检测纳米的纳米表征技术正日趋成熟并取得了新的突破。  记者日前在采访中了解到,北京科技大学冶金学院博士生导师方克明教授经过20多年的研究,在纳米表征技术方面取得了新的突破,探索出了用透射电镜或高分辨电镜对纳米材料进行表征的新方法。该技术采用金属包埋法可以从纳米材料中切取纳米尺度的薄膜,然后用透射电镜或高分辨电镜研究纳米材料的微观形貌和微观结构。该技术的成功为我国纳米技术的发展提供了一种重要的检测手段,它荣获第十二届全国发明展览会金牌奖并取得了国家专利,目前在国内外处于该领域的领先水平。  纳米材料包括纳米颗粒及其以纳米颗粒为基础的材料;纳米纤维及其含有纳米纤维的材料;纳米界面及其含有纳米界面的材料。纳米材料的性能与其微观结构有着重要的关系。因此研究纳米材料微观结构的表征对认识纳米材料的特性,推动纳米材料的应用有着重要的意义。  透射电镜是研究材料的重要仪器之一,在纳米技术的基础研究及开发应用中也不例外。但是用透射电镜研究材料微观结构时,试样必须是透射电镜电子束可以穿透的纳米厚度的薄膜。单体的纳米颗粒或纳米纤维一般是透射电镜电子束可以直接穿透的。研究者通常把试样直接放在微栅上进行透射电镜观察。但是由于纳米颗粒或纳米纤维容易团聚,因此,用这种方法常常得不到理想的结果,有些研究内容也难以实施。比如∶纳米颗粒的表面改性的研究,纳米纤维的横切面研究都比较困难,研究界面问题则有更大的难度。因此,纳米材料的透射电镜研究,其样品制备问题是一个值得探讨的重要课题。对此,方克明教授进行了研究,探索了一种比较适用的制样方法。该方法可以从纳米颗粒或微米颗粒中直接切取可以进行透射电镜研究的薄膜,对进行纳米纤维横切面观察或纳米界面观察的制样也有很高的效率。  这一技术的特点是从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜或高分辨电镜研究的薄膜。试样可以为简单颗粒或表面改性后的包覆颗粒,对于纤维状试样,既可以切取横切面薄膜也可以切取纵切面薄膜。对含有界面的试样或纳米多层膜,该技术可以制备研究界面结构的透射电镜试样。技术的另一重要特点是不损伤试样的原始组织。制膜过程中不使用高温,不接触酸碱,必要时也可以不接触水或水溶液。  目前上述技术已应用于多项课题研究,如:沸石颗粒中半导体纳米团簇组装过程的研究;纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究;纳米颗粒微观结构与尺寸的表征;多层膜层间结构的透射电镜研究;粉体颗粒表面改性的研究;电容钽粉颗粒渗氧层及介质膜的研究;铸铁中各种石墨微观结构的研究等。  该技术在全国已经获得了广泛应用,为北大、清华、中科院等上百个新材料科研课题组和企业提供了技术支持。为我国高新材料的深入研究提供了一种重要方法,引起了国内外的关注。  纳米表征技术是高新材料基础理论研究与实际应用交叉融合的技术。对我国高新材料产业的发展有着重要的推动作用。我们希望这项新技术能得到有关部门的关注并在全国更广泛地推广应用,以加速我国高新材料研究的进程,为我国高新技术产业的发展作出更大的贡献

  • 纳米氧化锌的基本信息介绍

    [font=&][size=18px]纳米氧化锌(ZnO)具备常规块体材料所不具备的光、电、磁、热、敏感等性能,产品活性高,具有抗红外、紫外和杀菌的功能,已被广泛应用于防晒型化妆品,抗菌防臭和抗紫外线的新型功能纤维、自洁抗菌玻璃、陶瓷、防红外与紫外的屏蔽材料、卫生洁具和污水处理等产品中。氧化锌是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂,也用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的硫化活性剂和补强剂以及着色剂。纳米氧化锌用于橡胶中可以充分发挥硫化促进作用,提高橡胶的性能,其用量仅为普通氧化锌的30%——50%。[/size][/font]

  • 纳米生物技术简介

    纳米生物技术简介 纳米(nanometer,nm)是一种长度单位,一纳米等于10亿分之一米、千分之一微米。从具体的物质说来,人们往往用"细如发丝"来形容纤细的东西,其实人的头发一般直径为20-50微米,并不细。单个细菌用肉眼看不出来,用显微镜测出直径为5微米,也不算细。极而言之,1纳米大体上相当于4个原子的直径。DNA链的直径就是一纳米左右。由于纳米材料表现出许多不同于传统材料的特殊性能,所以纳米科技被视为21世纪关键的高新技术之一。纳米技术包含下列四个主要方面:第一方面是纳米材料,第二方面是纳米动力学,第三方面是纳米电子学,第四方面是纳米生物学和纳米药物学。在纳米生物学和纳米药物学方面,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,DNA的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。当前纳米生物学和纳米药物学研究领域主要集中在以下几个方向:纳米生物材料、纳米生物器件研究和纳米生物技术在临床诊疗中的应用。

  • 【资料】纳米新技术(共3讲)

    [B][center]什么是纳米技术 [/center][/B] 纳米是长度单位,原称"毫微米",就是10-9(10亿分之一米)。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。  从具体的物质说来,人们往往用"细如发丝"来形容纤细的东西,其实人的头发一般直径为20-50微米,并不细。单个细菌用肉眼看不出来,用显微镜测出直径为5微米,也不算细。极而言之,1纳米大体上相当于4个原子的直径。  纳米技术包含下列四个主要方面:   第一方面是纳米材料,包括制备和表征。在纳米尺度下,物质中电子的放性(量子力学学性质)和原子的相互作用将受到尺度大小的影响,如能得到纳米尺度的结构,就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。用超微粒子烧成的陶瓷硬度可以更高,但不舱裂:无机的超微粒子灰分在加入橡胶后,将粘在聚合物分子的端点上,所做成的轮胎将大大减小磨损和处长寿命。   第二方面是纳米动力学,主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。   第三方面是纳米生物学和纳米药物学,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定 DNA的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,DNA的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。   第四方面是纳米电子学,包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。"更小"是指响应速度要快。"更冷"是指单个器件的功耗要小。但是"更小"并非没有限度。  纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的  在1998年的四月,总统科学技术顾问,Neal Lane 博士评论到,如果有人问我哪个科学和工程领域将会对未来产生突破性的影响,我会说该个启动计划建立一个名为纳米科技。"大挑战"机构,资助进行跨学科研究和教育的队伍,包括为长远目标而建立的中心和网络。一些潜在的可能实现的突破包括:   把整个美国国会图书馆的资料压缩到一块像方糖一样大小的设备中,这通过提高单位表面储存能力1000倍使大存储电子设备储存能力扩大到几兆兆字节的水平来实现。  由自小到大的方法制造材料和产品,即从一个原子、一个分子开始制造它们。这种方法将节约原材料和降低污染。  生产出比钢强度大10倍,而重量只有其几分之一的材料来制造各种更轻便,更省燃料的陆上、水上和航空用的交通工具。  通过极小的晶体管和记忆芯片几百万倍的提高电脑速度和效率,使今天的奔腾Ⅲ 处理器已经显得十分慢了。   运用基因和药物传送纳米级的MRI对照剂来发现癌细胞或定位人体组织器官   去除在水和空气中最细微的污染物,得到更清洁的环境和可以饮用的水。  提高太阳能电池能量效率两倍。

  • 【技术@创新】世界上最小的“纳米光源”诞生

    美国Cornell大学的科学家们制造出了只有病毒或最小的细菌大小的世界上最小的“纳米光源”。他们的结果发表在《纳米快报》(Nano Letter)上。 在这个小组中的有机材料专家和纳米制造专家们通力协作,制造出了这个目前世界上最小的有机发光装置。这个装置只有200纳米宽,由许多人造纤维构成。这个由金属钌构成的纤维是如此的小,甚至还没有它发出光的波长大。这样小的光源将能够应用在目前制作得越来越小的电子设备中,从传感器到显微镜到平板显示器。 Cornell的科学家们使用一种叫做电纺丝(electrospinning)的技术把钌金属化合物和聚环氧乙烷聚合物的混合物纺成丝。他们发现,这些纤维通过微电极受到低电压的激励时,会像电灯泡一样发出橙色的光。 有机材料专家George Malliaras说:“这就好比你有了一个非常小的电灯泡,这样你就可以为许多从前不能照明的东西照明。” 这项研究还证明了这种微型光源能够很容易地制造。它所使用的电纺丝技术与传统的高精度平版印刷制造技术相比,要简单得多,几乎不需要再加工。 目前这种有机电子设备的耐久力仍在研究中。 这个小组的成员Harold Craighead说:“目前我们的兴趣是这种材料和什么一起制造成光发射纤维。我认为它最终的用途将取决于它能够承受怎样的加工过程和使用。中电网

  • 【分享】纳米几何结构标准装置——计量型原子力显微镜

    [align=center][font=Verdana](2007 国社量标计证字第040号)[img]http://www.zgjljs.com/eWebEditor/UploadFile/2010815111612501.jpg[/img][/font][/align] 该装置是国内首个纳米计量标准,它是依托中国计量科学研究院长度所研制的计量型原子力显微镜纳米测量系统而建立的,而原子力显微镜的计量化是通过固接在其上的一体化无阿贝误差布局的三维激光干涉系统来实现测量结果直接溯源到激光波长和国际单位制的。该系统在测量原理、测量精度、可溯源性方面均达到了国际先进水平。 该标准主要用于承担我院参加国际计量局组织的纳米国际比对,并为国内微电子、集成电路行业提供关键量值溯源,为科研院所的纳米研究提供技术支持等任务,为我国纳米技术的研究和生产提供了有力的技术保障。[b]该标准的主要技术指标为:[/b]系统测量范围(x, y, z)=(70μm, 15μm, 15μm)系统测量分辨力(x, y, z)=(1nm, 0.25nm, 0.12nm)对台阶和线间隔类纳米几何结构参数的建标范围:台阶类及其它垂直结构:(0~2000) nm 线间隔类及其它水平结构:(0~20)μm对台阶和线间隔类纳米几何结构参数的测量不确定度:台阶类:U=1nm +2×10[sup]-4[/sup]×H,k=2 (H为台阶高度,H-nm)线间隔类:U=1nm +2×10[sup]-4[/sup]×L,k=2 (L为线间隔距离,L-nm)[font=宋体, MS Song] [/font]

  • 【转帖】纳米材料几个热点领域的新进展

    纳米材料几个热点领域的新进展  一、纳米组装体系的设计和研究  目前的研究对象主要集中在纳米阵列体系;纳米嵌镶体系;介孔与纳米颗粒复合体系和纳米颗粒膜。目的是根据需要设计新的材料体系,探索或改善材料的性能,目标是为纳米器件的制作进行前期准备,如高亮度固体电子显示屏,纳米晶二极管,真空紫外到近红外特别是蓝、绿、红光控制的光致发电和电子发光管等都可以用纳米晶作为主要的材料,国际上把这种材料称为“量子”纳米晶,目前在实验室中已设计出的纳米器件有Si-SiO2的发光二极管,Si掺Ni的纳米颗粒发光二极管,用不同纳米尺度的CdSe做成红、绿、蓝光可调谐的二极管等。介孔与纳米组装体系和颗粒膜也是当前纳米组装体系重要研究对象,主要设计思想是利用小颗粒的量子尺寸效应和渗流效应,根据需要对材料整体性能进行剪裁、调整和控制达到常规不具备的奇特性质,这方面的研究将成为世纪之交乃至下一个世纪引人注目的前沿领域。纳米阵列体系的研究目前主要集中在金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒在一个绝缘的衬底上整齐排列的二维体系。   纳米颗粒与介孔固体组装体系近年来出现了新的研究热潮。人们设计了多种介孔复合体系,不断探索其光、电及敏感活性等重要性质。这种体系一个重要特点是既有纳米小颗粒本身的性质,同时通过纳米颗粒与基体的界面隅合,又会产生一些新的效应。整个体系的特性与基体的孔洞尺寸,比表面以及小颗粒的体积百分比数有密切的关系。可以通过基体的孔洞将小颗粒相互隔离,使整个体系表现为纳米颗粒的特性;也可以通过空隙的连通,利用渗流效应使体系的整体性质表现为三维块体的性质。这样可以根据人们的需要组装多种多样的介孔复合体。目前,这种体系按支撑体的种类可划分为:无机介孔和高分子介孔复合体两大类。小颗粒可以是:金属、半导体、氧化物、氮化物、碳化物。按支撑体的状态也可分为有序和无序介孔复合体。  二、高性能纳米结构材料的合成  对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度,利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错或低位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍,屈服强度高12倍;对纳米陶瓷材料,着重提高断裂韧性,降低脆性,纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍,n-ZrO2+Al2O3、n-SiO2+Al2O3的复合材料,断裂韧性比常规材料提高4-5倍,原因是这类纳米陶瓷庞大体积百分数的界面提供了高扩散的通道,扩散蠕变大大改善了界面的脆性。  三、纳米添加使传统材料改性  在这一方面出现了很有应用前景的新苗头,高居里点、低电阻的PTC陶瓷材料,添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度,致密速度快,减少Pb的挥发量,大大改善了PTC陶瓷的性能,尺度为60nm的氧化锌压敏电阻、非线性阀值电压为100V/cm,而4mm的氧化锌,阀值电压为4kV/cm,如果添加少量的纳米材料,可以将阀值电压进行调制,其范围在100V~30kV之间,可以根据需要设计具有不同阀值电压的新型纳米氧化锌压敏电阻,三氧化二铝陶瓷基板材料加入3%--5%的27nm纳米三氧化二铝,热稳定性提高了2——3倍,热导系数提高10%——15%。纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强,寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性。纳米材料添加到其他材料中都可以根据需要,选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的,应用前景广阔。  四、纳米涂层材料的设计与合成   这是近1—2年来纳米材料科学国际上研究的热点之一,主要的研究聚集在功能涂层上,包括传统材料表面的涂层、纤维涂层和颗粒涂层,在这一方面美国进展很快,80nm的二氧化锡及40nm的二氧化钦、20nm的三氧化二铬与树脂复合可以作为静电屏蔽的涂层,80nm的BaTiO3可以作为高介电绝缘涂层,40nm的Fe3O4可以作为磁性涂层,80nm的Y2O3可以作为红外屏蔽涂层,反射热的效率很高,用于红外窗口材料。近年来人们根据纳米颗粒的特性又设计了紫外反射涂层,各种屏蔽的红外吸收涂层、红外涂层及红外微波隐身涂层,在这个方面的研究逐有上升的趋势,目前除了设计所需要的涂层性能外,主要的研究集中在喷涂的方法,大部分研究尚停留在实验室阶段,日本和美国在静电屏蔽涂层、绝缘涂层工艺上有所突破,正在进入工业化生产的阶段。  五、纳米颗粒表面修饰和包覆的研究   这种研究主要是针对纳米合成防止颗粒长大和解决团聚问题进行的,有明确的应用背景。美国已成功地在ZrO2纳米颗粒表面包覆了Al2O3在纳米Al2O3表面包覆了ZrO2,SiO2表面的有机包覆,TiO2表面的有机和无机包覆都已在实验室完成。包覆的小颗粒不但消除了颗粒表面的带电效应,防止团聚,同时,形成了一个势垒,使它们在合成烧结过程中(指无机包覆)颗粒不易长大。有机包覆使无机小颗粒能与有机物和有机试剂达到浸润状态。这为无机颗粒掺入高分子塑料中奠定了良好的基础。这些基础研究工作,推动了纳米复合材料的发展。美国在实验室中已成功的把纳米氧化物表面包覆有机物的小颗粒添加到塑料中,提高了材料的强度和熔点。同时防水能力增强,光透射率有所改善。若添加高介电纳米颗粒,还可增强系统的绝缘性。在封装材料上有很好的应用前景。

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