《无机纳米材料》PPT课件

很强的吸收性能 。
第一代隐身飞机F-117
ppt课件
8
• 纳米粒子对红外和电磁波屏 蔽的机理主要有两方面：
• （1）由于纳米微粒尺寸远小 于红外及雷达波波长，因此 纳米微粒材料对这种波的透 过率比常规材料要强得多。 这就大大减少波的反射率， 使得红外探测器和雷达接收 到的反射信号变得很微弱， 从而达到隐身的作用。
• 通过纳米材料技术的应用，可使武器装 备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高， 可用于舰船、潜艇和战斗机等。
ppt课件
22
ppt课件
23
Fra Baidu bibliotek
ppt课件
21
间谍卫星
7．国家安全
拥有纳米技术知识产权和广泛应用 这些技术的国家，将在国家经济安全和 国防安全方面处于有利地位。
• 先进的纳米电子器件在信息控制方面的 应用；
• 通过纳米机械学，微小机器人的应用将 提高部队的灵活性和增加战斗的有效性；
• 用纳米和微米机械设备控制，国家核防 卫系统的性能将大幅度提高；
纳米管做成的纳米秤纳米管做成的纳米秤更令人惊奇的是最近美国中国法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的纳米秤
纳米科技及其 新应用
ppt课件
1

30
什么是纳米科技？
• 制备优异性能的纳米材料 •设计、制备各种纳米器件和装置 •探测分析纳米区域的性质和现象
transistor 1947
integrated circuit ‘chip’
1959 2001: > 100 million transistors per chip
31
纳米科技研究内容
纳米材料科学与技术
1
1.纳米科技概念的提出与发展
费曼 （Richard Feynman）， 物理学家 量子动力学 1965诺贝尔奖
1959年12月，费曼所作的题为《底部还有很 大空间》的演讲，被公认为是纳米技术思想 的来源。费曼曾预言：“毫无疑问，当我们 得以对纳微尺度的事物加以操纵的话，将大 大的扩充我们可能获得物性的范围”
纳米科技的研究内容：纳米 物理学、纳米化学、纳米材 料学、纳米生物学、纳米电 子学、纳米加工学、纳米力 学等学科。
纳米技术涉及机械、电子、 材料、物理、化学、生物、 医学等多个领域。
纳米科技大厦
32
纳米科技
信息
军事
环保
纳米
居家 科技 能源
航天 医学
视频资料： 什么是纳米
33
纳米材料应用领域
能源领域
纳米粒子
纳米线
纳米带
纳米管
纳米膜
纳米固体材料7

。
国防安全领域
用于制造高灵敏度的探 测器、隐形材料、高性
能复合装甲等。
纳米材料的发展历程与前景
发展历程
自20世纪80年代以来，随着扫描隧道显微镜和原子力显微镜等新技术的出现， 科学家们开始能够制备和控制纳米材料，并逐渐探索其在各个领域的应用。
前景展望
随着技术的不断进步和应用需求的增长，纳米材料有望在未来的能源、医疗、 环保等领域发挥更加重要的作用，同时需要加强对其安全性和环境影响的评估 与监管。
纳米材料ppt课件
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的性能与表征 • 纳米材料的应用实例 • 纳米材料的安全与环保问题 • 未来展望与研究方向
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
纳米材料的定义
纳米材料是指在三维空间中至少 有一维处于纳米尺度范围（1100nm）或由它们作为基本单元 构成的材料。
通过电子束加热材料至熔化或气 化，然后冷凝形成纳米颗粒。该 方法制备的纳米材料纯度高，但
设备复杂且运行成本高。
化学法
百度文库
01
化学气相沉积
利用气态物质在加热的基底上发生化学反应，生成固态纳米材料。该方
法制备的纳米材料纯度高、结晶性好，但需要高温和惰性气氛。
02 03
溶胶-凝胶法
通过溶液中的化学反应将前驱体转化为凝胶态，再经过热处理得到纳米 材料。该方法制备的纳米材料粒径均匀、纯度高，但制备过程较为繁琐 。

• 杀菌、除味：由于纳米ZnO具有大的比表面积，可 以很快地吸收并分解臭气，同时还能有效地杀菌。 对黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率高达95%以上。
纳米服装
二个月不用洗——信不信由你
防弹衣
• 因纳米碳管既轻又强度极高，是钢的10—100 倍，用它来作防弹衣就像用羽绒做成的防寒服 一样，既可折来叠去，又能抵御强大的子弹的 冲击力。
该结构的灰尘、雨水等降落在叶面上时，只能和叶面上凸状物形成点接触。液滴在 自身的表面张力作用下形成球状，藉由液滴在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面。 现实生活中的应用：超疏水，涂料，衣服等等。
纳米材料的超双亲界面、 耐老化、 抗紫外线 及耐腐蚀抗氧化等特殊性能 ,使其应用于文物保护。
耐腐蚀抗降解的涂料 不浸湿不玷污衣服
• 将则可纳以米有TiO效2粉地体遮按蔽一紫定外比线例。加一入般到认化为妆，品其中体，系 中只需含纳米二氧化钛0.5~1%，即可充分屏蔽 紫外线。
• 目前，日本等国已有部分纳米二氧化钛的化妆 品问世。
3.走进你家里
• 纳米TiO2：在光照条件下，会产生具有非常强的氧 化能力的空穴，从而将附在表面上的有机物、细菌 及其它灰尘分解掉，直至生成CO2和H2O。
小尺寸效应（体积效应）
Take 1 slice
表面效应 量子尺寸效应
4、应用分：纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物 医用材料、纳米敏感材料、纳米储能材料

法。
环保领域
总结词
纳米材料在环保领域的应用包 括水处理、空气净化和土壤修
复等。
水处理
纳米滤膜用于过滤水中的有害 物质，提高水质。
空气净化
纳米催化剂用于分解空气中的 有害气体，降低空气污染。
土壤修复
纳米材料用于修复被污染的土 壤，降低重金属等有害物质的
含量。
信息技术领域
总结词
纳米材料在信息技术领域的应用包括电子器 件、光电子器件和生物芯片等。
水处理
01
02
03
纳米滤膜
利用纳米滤膜进行水过滤， 能够有效去除水中的细菌、 病毒、重金属等有害物质， 提高水质。
纳米吸附剂
利用纳米吸附剂对水中的 有机物、重金属等进行吸 附，实现水质的净化。
纳米光催化技术
利用纳米光催化剂在紫外 光的作用下分解水中的有 害物质，如有机染料、农 药等。
大气污染控制
目前面临的挑战与问题
安全问题
技术难题
纳米材料可能对人体健康和环境产生潜在 风险，需要加强安全评估和监管。
纳米技术的生产成本高，技术难度大，需 要进一步研究和创新。
法规缺失
公众认知
目前缺乏针对纳米技术的专门法规和标准 ，需要完善相关法律法规。
提高公众对纳米技术的认知和理解，加强 科普宣传和教育。
解决策略与建议
传感器技术

.
纳米二氧化钛
❖ 纳米二氧化钛粒经约10-50nm，具有十分宝贵的光 学性质。纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末， 屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。可 用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域， 作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于 高档汽车面漆，具有随角异色效应。
❖ 国内外合成纳米TiO2的方法主要有溶胶—凝胶法 （S—G方法）、金属醇盐的水解和缩聚作用的溶 胶—凝胶法，作为一种制备纳米粉末的有效方法，
❖ 晶粒减小到纳米级，材料的强度和硬度比粗 晶材料提高4-5倍。（Cu样品硬度）
.
电学性能
❖ 晶界上原子体积分数增加，纳米材料的电阻 高于同类粗晶材料。
❖ 纳米材料在磁场中材料电阻减小的现象十分 明显。磁场中粗晶电阻仅下降1%-2%,纳米材 料可达50%-80%，这个性质很重要。
.
磁学性质
❖ 纳米粒子尺寸小到一定临界值时，进入超顺 磁状态。
碳酸钙粒子表面处理
❖ 碳酸钙粒子表面处理就是通过物理或化学方 法将表面处理机吸附在CaCO3的表面，形成 表面改性层，从而改善碳酸钙粒子表面处理 粉末的表面性能。
❖ 纳米稀土复合氧化物做荧光材料 ❖ 溶胶凝胶法制备镧-钼复合氧化物超细微粒
催化剂(对苯甲醛的选择性）
.
其他无机纳米材料
❖ 纳米SiC的制备：固-固法，固-液法
❖

凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
微乳液法
利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，通 过控制反应条件得到纳米粒子。
太阳能电池
纳米材料可以提高太阳能 电池的光电转换效率，降 低能耗。
储能电池
纳米材料可以提高储能电 池的能量密度和充放电性 能，延长使用寿命。
医学领域
药物传输
纳米材料可以用于药物传输，提高药物的靶向性和生物利用度，降 低副作用。
生物成像
纳米材料可以用于生物成像，提高成像的分辨率和对比度，为疾病 诊断和治疗提供更准确的信息。
2000s
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02

环境的破坏。
责任与赔偿
03
明确纳米功能材料生产和应用过程中可能产生的责任和赔偿问
题。
未来展望与建议
加强国际合作
各国政府应加强合作，共同制定全球性的纳米功能材料法规和伦 理标准。
推动研究与创新
鼓励和支持纳米功能材料领域的研究与创新，促进纳米技术的可 持续发展。
提高公众意识
加强公众对纳米功能材料的了解和认识，提高公众的参与度和监 督能力。
纳米功能材料的挑战 与展望
安全性问题
纳米材料可能对人体健康 产生潜在影响
纳米材料由于其小尺寸效应，可能对人体细 胞、组织、系统产生不同于常规材料的影响 ，需要深入研究其生物安全性。
缺乏有效的安全评估方法
目前对纳米材料安全性的评估方法还存在不 足，需要建立和完善相关评估标准和检测方
法，以确保纳米功能材料的安全应用。
在生物医学领域的应用
药物传递与释放
纳米功能材料可以用于药物传递与控制释放，提高药物的生物利 用度，降低副作用。
生物成像与检测
纳米功能材料如荧光纳米颗粒、磁性纳米颗粒等可以用于生物成像 与检测，提高检测的灵敏度和特异性。
组织工程与再生医学
纳米功能材料可以用于组织工程和再生医学，促进细胞生长和分化 ，修复或替换受损的组织和器官。
THANKS
感谢观看
在能源领域的应用

2000年代以后，随着技术的不 断进步和应用领域的扩大，纳 米科技逐渐成为全球科技领域 的研究热点。
02 纳米材料的基本特性
小尺寸效应
总结词
随着纳米材料尺寸的减小，其物理、化学和机械性能发生变化的现象。
详细描述
当物质尺寸减小到纳米量级时，由于量子尺寸效应和表面效应的影响，纳米材 料的物理、化学和机械性能会发生显著变化，表现出不同于常规材料的特性。
03 纳米技术的应用领域
能源领域
高效电池
01
纳米技术可以改善电池的能量密度和充电速度，提高电池的效
率和寿命。
太阳能利用
02
纳米结构可以增强太阳能电池的光吸收和光电转换效率，降低
成本并提高发电量。
燃料电池
03
纳米材料可以提高燃料电池的效率和稳定性，降低燃料电池的
重量和体积。
医疗领域
01
药物传输
医学成像
对生态系统的潜在风险
纳米材料可能对土壤生物、水生生物和陆地生物产 生毒性效应，影响生态平衡。
长期生态影响的不确定性
由于纳米材料在环境中的行为和影响尚不完 全明确，长期生态影响的不确定性较高。
纳米材料在食品和消费品中的应用
食品添加剂和营养强化剂
纳米材料可作为食品添加剂或营养强化剂，提 高食品质量和营养价值。
纳米材料及纳米技术应用ppt课件

它不同于晶态与非晶态，它是物质的第三态固体材料， 是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型 的介观系统。
科学家们仅把那些到了纳米尺度后，性能发生了突变的材料称为纳米材料
3
介观 是指原子簇尺寸与宏观物质尺寸之间的过渡尺寸。 是指介于宏观和微观之间的意思。纳米是介观尺度的一个 度量单位。
簇（Cluster）是指原子或者反应性分子组成的1个单元到 50个单元不等的聚集体。
尺寸，也是分子相互 作用的空间。
纳米材料：广义地说，
纳米材料是指在三维空间 中至少有一维处在纳米尺 度范围（0.1nm~100nm） 或由他们作为基本单元构 成的材料。
高清晰STM下的碳纳米管照片
2
纳米（Nanometer）是一种长度的量度单位，1nm=10-9m（约 相当于45个原子串起来长）
4
在纳米尺度上科学家们观察到纳米粒子在 化学和物理性质上出现奇异的特性。
特殊的力学性质
特殊的光学性质
特殊的热学性质 特殊的化学性质
特殊的电学性质
特殊的磁学性质
5
（1） 特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超 细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量 级时尤为显著。
易与其它原子相结合，
具有很大的化学活性。
纳米颗粒比表面积示意图
12
• 二、 小尺寸效应

02
纳米碳酸钙的生产技术
石灰石的选取与处理
石灰石的选取
选择杂质少、纯度高、碳酸钙含 量高的石灰石作为原料，以确保 产品的质量和产量。
石灰石的处理
将石灰石破碎、磨细成粉，以便 更好地与碳化气进行反应。
碳化反应原理与设备
碳化反应原理
石灰石粉与碳化气（二氧化碳）在一 定温度和压力下进行反应，生成碳酸 钙。
貌的纳米碳酸钙具有较大的比表面积和良好的润滑性能，适用于密封材
料、涂料等领域。
纳米碳酸钙的表面修饰与改性
表面活性剂修饰
通过在纳米碳酸钙表面吸附一层表面活性剂，改善 其润湿性和分散性。常用的表面活性剂包括硅烷偶 联剂、钛酸酯偶联剂等。
高分子包覆
通过在纳米碳酸钙表面包覆一层高分子材料，提高 其与有机物的相容性和结合力。常用的高分子材料 包括聚乙烯醇、聚丙烯酸酯等。
团聚现象
采用表面改性剂对纳米碳酸钙 进行改性，提高其分散性和稳 定性。
能耗高
采用新型节能技术和设备，降 低纳米碳酸钙生产的能耗。
生产实例的成本与效益分析
成本分析
石灰石、醋酸钙、二氧化碳等原料成 本，以及生产过程中的能耗、设备折 旧等成本。
效益分析
纳米碳酸钙在塑料、橡胶、涂料等领 域的应用广泛，市场需求量大，因此 具有较高的经济效益。同时，通过技 术创新和节能降耗，可以提高生产效 益和竞争力。

06
2.2 插层复合法
插层复合法是将一些有机、金属有机、有 机聚合物或其单体作为客体，插入到具有层状 结构的无机物主体中，从而形成有机-无机高 性能复合材料。层状无机物主要有层状硅酸盐 类粘土、磷酸盐、石墨、过渡金属氧化物等类 型。这些层状无机物结构紧密，但存在空隙， 层厚度和层间距都在纳米级。
根据有机物插入层状无机物中形式的不同， 可分为：①插层原位聚合；②溶液插层复合； ③熔融插层复合。
13
有机无机纳米杂化材料?有机一无机杂化材料的研究始于上世纪80年代该类材料中无机相的尺寸可达到纳米级大大增强了界面的相互作用因此这是集无机相的刚性尺寸稳定性及热稳定性和有机相的韧性加工性及纳米粒子的诸多特性于一体的一类新型材料
有机-无机纳米 杂化材料
演讲：黄洋 PPT：顾敏超 资料：叶志晟
雷彬 张祉轩
CONTENT
01 什么是有机/无机纳米杂化材料 02 常见有机/无机杂化纳米粒子的制备 03 有机/无机纳米杂化材料的应用 04 结束语
02
01 PART ONE
什么是有机/无机纳米杂化材 料
1.有机/无机纳米杂化材料
•有机一无机杂化材料的研究始于上世纪80年 代,该类材料中无机相的尺寸可达到纳米级,大 大增强了界面的相互作用,因此这是集无机相的 刚性、尺寸稳定性及热稳定性和有机相的韧性、 加工性及纳米粒子的诸多特性于一体的一类新 型材料。 •这类材料的无机相一般为金属、金属离子、无 机氧化物、无机层状物和杂多酸等,而有机相一 般为有机聚合物和有机小分子。

Counts
Ag 纳米微粒
60 (a') 50 40 30 20 10
0 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Diameter /nm (b')
40
30
20
10
0 10 15 20 25 30 Diameter /nm
Counts
Ag 纳米微粒
Acta Phys-Chim Sin , 2011, 27, 722-728
纳米抗菌剂
纳米金属 纳米氧化物 纳米化合物 包括把金属离子担载在纳米微球、
纳米纤维、纳米管等载体上
纳米Ag材料具有大的比表面积，与传统抗菌 剂相比具有更优异的性能，因而是无机纳米 抗菌材料研究的热点。
存在问题
氧化 分散 稳定 相容性
研究手段
1 形貌调控 2表面担载 Ag NP 3 表面修饰 4 内包覆 5 复合物
无机纳米抗菌材料
抗菌材料 无机 纳米
背景
有害菌是影响人类健康和寿命的重 要因素 （1996，日本，大肠杆菌） 利用有益菌改善生活条件 抑制有害菌
抗菌材料的起源从远古时代人们就开始使 用，人们发现用银和铜容器留存的水不宜变 质，后来皇宫达贵富人吃饭时又习惯使用银 筷子，民间又用银制成饰品佩带，我国民间 很早就开始认识到银有抗菌作用。

粉碎作用力的作用形式
粉碎法
一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动磨 是磨碎和冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合； 气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。
物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变 化，主要表现在：
1、粒子结构变化，如表面结构自发的重组，形成非晶态结构 或重结晶。
例如：将尿素水溶液加热到70oC左右，就会发生如下水解反应：
(NH2)2CO + 3H2O → 2NH4OH + CO2
由此生成的沉淀剂NH4OH在金属盐的溶液中分布均匀，浓度低，使 得沉淀物均匀地生成。由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控 制，因此可以使尿素分解速度降得相低。有人采用低的尿素分解速度来 制得单晶微粒，用此种方法可制备多种盐的均匀沉淀。
气相分解法
又称单一化合物热分解法。一般是将待分解的化合物 或经前期预处理的中间化合物进行加热、蒸发、分解，得 到目标物质的纳米粒子。一般的反应形式为：
A(气) → B(固)＋ C(气)↑
气相分解法的原料 通常是容易挥发、 蒸汽压高、反应性 好的有机硅、金属 氯化物或其它化合 物，如图所示。
气相合成法
冷冻干燥法
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后 在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，就可 以得到相应物质的纳米粒子。如果从水溶液出发 制备纳米粒子，冻结后将冰升华除去，直接可获 得纳米粒子。如果从熔融盐出发，冻结后需要进 行热分解，最后得到相应纳米粒子。冷冻干燥法 用途比较广泛，特别是以大规模成套设备来生产 微细粉末时，其相应成本较低，具有实用性。

环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净 化，去除空气中的有害物质和异
味，改善室内空气质量。
水处理
纳米材料可以用于水过滤和消毒， 去除水中的细菌、病毒和有害物
质，提供清洁的饮用水。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复和治 理，吸附和固定重金属和有害物
质，降低土壤污染风险。
其他领域
电子信息
纳米材料可以用于制造高性能的 电子器件和集成电路，促进电子 信息产业的发展。
体积效应
纳米材料的比表面积较大，导致材料的热学、磁学、光学等性质发生 变化。
量子效应
在纳米尺度下，量子效应显著，使纳米材料表现出不同于宏观材料的 电学、磁学等性质。
纳米材料的分类
01
02
03
零维纳米材料
如纳米颗粒、原子团簇等， 具有很高的比表面积和良 好的催化性能。
一维纳米材料
如纳米线、纳米管等，具 有优异的力学、电学和热 学性能。
纳米技术及材料ppt课件
• 纳米技术简介 • 纳米材料的特点与分类 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用 • 纳米材料的安全与环保问题 • 未来展望与挑战
01
纳米技术简介
纳米技术的定义
纳米技术是指在纳米级别（1-100纳米）上操作、控制和制造材料、结构、设备 的一种技术。这个尺度远小于人类的头发丝直径，是原子、分子的世界。