材料不同于常规材料的特殊性能；
第二阶段（1990~1994年），利用纳米材料已被挖掘出来的奇特的物理 、化学等性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合， 纳米微粒与常规块体复合以及发展复合纳米薄膜；
第三阶段（1994年到现在），纳米组装体系、人工组装合成的纳米阵 列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系等纳米结构材料体系。
（1）纳米颗粒
Materials Chemistry II
纳米颗粒一般指粒度在1~100 nm的颗粒或粉末，是一种介于 原子、分子与宏观物体之间的固体颗粒材料。纳米颗粒的形态 并不限于球形，还有板状、棒状、角状、海绵状等。
纳米颗粒材料在催化、滤波、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有广阔的 应用前景。 具体应用：磁带、导电纤维，隐形材料， 电池电极，药物靶向缓释，抗菌等
（5）纳米液体材料
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纳米液体是纳米材料分散在特定的液体介质中的悬浮介稳体系。在制备
纳米液体时，为了改善纳米材料与介质的相容性，一般需要对纳米材料进
行一些表面改性，选择适当的分散方法也是制备相对稳定的纳米液体的重
要手段。
磁性液体是由纳米磁性颗粒包覆一层长链的有机表面活性剂分散于一定介质中而 形成的稳定液体。它具有其他液体所没有的磁控特性，用途十分广泛。在扬声器音圈 部分填充磁性液体，由于液体的导热系数比空气高5~6倍，从而使得在相同结构的情 况下，可使扬声器的输出功率增加约一倍。在步进电机中滴加磁性液体，就可阻尼步 进电机的余振，使步进电机平滑转动。用磁性液体所构成的减震器可以消除极低频率 的振动，制成各种新型阻尼器件。
（4）纳米固体
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纳米固体材料通常指由尺寸小于15nm的超微颗粒在高压下压制成型，或再经 一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。纳米固体材料的主要特征是具有巨 大的颗粒间界面，如由5nm颗粒所构成的纳米面体，每立方厘米将含1019个晶界 ，原子的扩散系数约为大块材料的1000倍，从而使得纳米材料具有高韧性。通常 陶瓷具有高强度、耐磨、抗腐蚀等优点，但又具有脆性和难加工等缺点，纳米陶 瓷在一定程度上可增加韧性，改善脆性。如将纳米陶瓷退火使晶粒长大到微米量 级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利用纳米陶瓷的特性对陶瓷进行挤压与 轧制加工，随后进行热处理，使其转变为通常陶瓷，或进行表面热处理，使材料 内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。
（6）纳米复合材料
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纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒的复合（0/0）、纳米微粒与纳米薄膜的 复合（0/2）、纳米微粒与常规块体的复合（0/3）、不同材质纳米薄膜层状的复合 （2/2）。纳米复合材料兼有纳米材料与复合材料的许多优点。它们具有奇特的物理 、化学性能。如在合成纤维中分散金属纳米颗粒可防止其带电；把A12O3纳米微粒 分散在铝金属中可提高其强度；把纳米CaCO3与PVC等塑料复合可改善其性能指标 ；将纳米抗菌粉体与各种塑料复合可制成抗茵塑料等。

毫米（mm）=10-9米（m）=10埃。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或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米尺度一般是指1~100 nm。当一种材料的结构进入纳米尺度
特征范围时，其某个或某些性能会发生显著的变化。纳米科技则定
义为：在纳米尺度(1nm到数百纳米左右)范围内，研究物质的特
（2）纳米纤维
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纳米纤维是直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，归属于一维纳米材 料，用于微导线、微光纤材料以及新型激光或发光二极管材料等。碳纳米管 、纳米线等也是典型的一维纳米材料。
（3）纳米膜
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纳米膜归属于二维纳米材料，可分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗 粒排列在一起，颗粒之间有极为细小间隙的薄膜；致密膜是指膜层致密， 但晶粒尺寸为纳米级的薄膜，可用作催化材料（如用于汽车尾气处理）、 过滤器材、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等 。如金颗粒膜可作为红外线传感元件。铬-三氧化二铬颗粒膜可以有效地将 太阳能转变为热能；硅、磷、硼颗粒膜可以有效地将太阳能转变为电能； 氧化锡颗粒膜·可以用同一种膜有选择地检测多种气体。颗粒膜传感器的优 点是灵敏度高、响应速度快、精度高、能耗低和小型化。
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4、按基本单元维数：则可以分为三类：①零维纳米材 料，指其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗 粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的孔洞等；②一 维纳米材料，指在三维空间有二维处于纳米尺度，如纳 米丝、纳米棒、纳米管等；③二维纳米材料，指在三维 空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格 等。因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维 和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。
9.1.1.2 纳米材料的分类
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1、按材质：纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金 属料、纳米高分于材料和纳米复合材料；
2、按形态：纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体 材料(也称纳米块体材料)、纳米膜材料以及纳米液体材 料； 3、按功能：纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性 材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、 纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。
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郑州大学材料科学与工程学院 czm@
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第9章 纳米材料
第1节 纳米材料概述
9.1.1 纳米材料的概念
重点
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纳米是一个长度单位，1纳米（nm）=10-3微米（m）=10-6
性和相互作用，包括原子、分子操作，以及利用这些特性的、多
学科交叉的科学和技术。纳米科技主要包括：纳米材料学、纳米
化学、纳米物理学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学等。
9.1.1.1 纳米材料研究的3个阶段
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第—阶段（1990年以前），在实验室探索用各种手段合成纳米颗粒粉体 或块体等单一材料和单相材料，研究评价表征纳米材料的方法，探索纳米