纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料
纳米磁性材料的制备和研究进展综述
一．前言
纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。
司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学，
天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。
本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。
二、主题
1、纳米磁性材料的发展史
磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
1831年,英国科学家法拉第(Faraday)发现了电磁感应定律,并提出磁场的概念,为统一电磁理论打下了基础。1834年,俄国物理学家楞茨(Lenz),建立了感应电流方向和磁场变化关系的楞次定律.英国物理学家麦克斯韦(Maxwell)将电和磁现象联系起来,系统地提出了关于电磁场的麦克斯韦方程组,并预言了电磁波的存在。1888年德国物理学家赫兹(Hertz)证实了麦克斯韦的电磁场理论。十九世纪末随着铁磁性和抗磁性的发现,法国物理学家居里(Curie)深入考察了抗磁性和顺磁性与温度的关系,建立了顺磁磁化率与温度成反比的实验规律———居里定律。居里的研究成果推动了固体磁性理论的蓬勃发展。1905年朗之万(Langevin)将经典统计力学应用到一定大小的原子磁矩系统,推导出了居里定律。1907年,法国的物理学家外斯(Weiss)提出了铁磁体内部存在分子场和磁畴的假设,在理论上定性地解释了铁磁体的磁性。二十世纪20年代后,随着量子力学的发展,人们对物质磁性的认识进入了崭新的阶段。人们认识到磁性的本质是一种量子力学效应。运用量子力学,海森堡(Heisenberg)对氦原子,海脱勒和伦敦(Heitler and London)对氢分子进行了研究,他们发现了原子和分子中电子之间的静电相互作用所产生的交换效应。海森堡提出了关于绝缘磁性物质的局域自旋模型———海森堡模型,布洛赫(Bloch)和斯通纳(Stoner)提出了关于铁磁金属或合金的巡游电子模型。赫伯德(Hubbard)考虑电子间的关联效应,提出了Hubbard模型。朗道(Landau)和尼尔(Neel)预言了反铁磁现象,尼尔提出了关于亚铁磁体的理论。因此从20世纪后期延续至今，磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期，并融入到信息行业，成为信息时代重要的基础性材料之一．随着信息化发展的总趋势是向小、薄以及多功能方向发展，因而要求磁性材料向高性能、新方向发展。于是纳米磁性材料的研究和发展开始了进入到繁盛时期。在软磁材料的研究到中，要求尺寸竟可能的小已到达纳米量级，九十年代后，纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧化体得新的竞争对手，在性能上远优于铁氧体。
纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。纳米材料（纳米结构材料）是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料(1-100nm),或由它们作为基本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。因此,纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。颗粒的磁性，理论上始于20世纪初期发展起来的磁畴理论,理论与实验表明:当磁性微粒处于单畴尺寸时,矫顽力将呈现极大值。铁磁材料,如铁、镍、钻等磁性单畴临界尺寸大约处于l0 nm 量级,在应用上,可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。由于颗粒磁性与其尺寸有关,若尺寸进一步减小,颗粒将在一定的温度范围内将呈现出超顺磁性。利用微粒的超顺磁性,人们在50年代开始对镍纳米微粒的低温磁性进行了研究,提出了磁宏观量子隧道效应的概念,并在60年代末期研制成了磁性液体。60年代非晶态磁性材料的诞生为磁性材料增添了新的一页,也为80年代纳米微晶磁性材料(纳米微晶软磁材料、纳米复合永磁材料)的问世铺平了道路。80年代以后,在理论与实验二方面,开始对纳米磁性微粒的磁宏观量子隧道效应进行研究,现已成为基础研究的重要课题之一。如1988年首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应,叩开了新兴的磁电子学的大门,为纳米磁性材料的研究开拓了新的领域。
2、纳米磁性材料的分类和应用
3、纳米磁性材料的制备
一·纳米磁性材料的制备方法一般分为两类:
1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图
形等。
2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳
米膜或纳米粒子复合物等。
二·还有另一类分类法
1.气相法: 例如气相凝胶法;化学气相沉淀法等等。
2.液相法：例如共沉淀法；水热法等等。
3.固相法：例如高能球磨法；非晶晶化法等等
具体的方法说明：
·由上而下
<1> 机械破碎法
用高能球磨，超声波或气流粉碎等机械方法，可以将微粉制备成纳米粒子。对难熔金属或不能进行化学反应的材料，机械法较实用。缺点是粒度分级难，表面污染重。
用高能球橦击金属材料表面，可使表面纳米化，提高抗磨损，抗腐蚀能力。
此法机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错墙，将大晶粒切割成纳米晶。
<2> 刻蚀法。
将大面积的薄膜用化学，电子束，离子束刻蚀，甚至在扫描隧道显微镜等设备下用
原子搬运的方法制备纳米点，纳米线或其他纳米图形。
·由下到上，即从原子，分子开始生长。
如在制备过程中不产生化学反应，就称物理法。常用的有雾化法，溅射法，蒸
发法，非晶晶化法等。
如在制备过程中产生化学反应的就称为化学法，常用的有金属有机化学气相沉
积法(MOCVD)，溶胶-凝胶法(sol-gel)，水热法，共沉淀法等。
·气相凝聚法
在充有惰性气体的真空室，将金属加热蒸发成原子雾与惰性气体碰撞失去动能，
在液氮冷却的棒上沉淀，将此粉末刮下收集。
?蒸发法
蒸发法指在低压的惰性气体中加热金属，形成金属蒸汽。再将金属蒸汽凝固在冷冻的底板上形成纳米粒子，或在其他单晶，多晶底板上形成纳米薄膜。按加热金属的方法可分为：电子束加热（如分子束外延MBE），激光束加热PLD，电阻丝或电阻片加热等。
·雾化法
雾化法指真空中金属熔体流束在四周环形超声气流等的冲击下分散成雾化的，微小的液滴，再在冷却的底板或收集器上凝固成纳米粒子。这是规模生产金属纳米粒子的有效方法。超声喷嘴的设计是重要的
·溅射法
溅射法是目前制备纳米薄膜使用最普遍的方法之一。是在充氩的真空室中，以所需金属靶材为阴极，薄膜底板为阳极，，两极间辉光放电形成的氩离子在电场作用下冲击阴极靶材，将其溅射到底板上形成薄膜。
·溶胶凝胶法(sol sol-gel)
溶胶凝胶法是20世纪60年代发展起来的制备玻璃陶瓷的新工艺。现常用于制备纳米粒子。基本原理是将金属醇盐或无机盐在一定溶剂和条件下控制水解，不产生沉淀而形成溶胶。然后将溶质缩聚凝胶化，内部形成三位网络结构，再将凝胶干燥焙烧，去除有机成分，最后得到所需的纳米粉末材料，如将溶胶附著在底板上，则可得纳米薄膜。
金属醇盐是金属与乙醇反应生成的M-O-C键的有机金属化合物M(OR)n，M是金属，R是基或丙烯基易水解。
·化学共沉淀法
通过化学反应将溶液中的金属离子共同沉淀下来。先将金属盐类按比例配好，在溶液中均匀混合，再用强碱作沉淀剂，将多种金属离子共同沉淀下来。
·非晶晶化法
前提是先有非晶态薄带或薄膜，再控制退火条件，使其晶化成纳米尺度的纳米晶。如对非晶态软磁合金FeSiB中加入Nb,Cu,控制了晶化过程中的成核和晶粒长大，是易于大量生产纳米软磁的重要方法。
非晶态制备，是将熔态金属以每秒一百万度的速度快速降温，阻止其晶化而获得。
金属醇盐是金属与乙醇反应生成的M-O-C键的有机金属化合物M(OR)n，M是金属，R是基或丙烯基。易水解。
·金属有机化学气相淀积
将金属有机物汽化后混合引入真空反应室，在热的作用下诱发气相反应，有机物分解，形成金属纳米粒子或薄膜，如有氧气氛存在，则可形成金属氧化物。常用的金属有机物是M-(tmhd)2,3M-(thd) 等。
三．磁性纳米粒子制备磁性液体的方法
磁性液体制备充分利用了纳米粒子的表面效应，即表面成分的变异和吸附。将长链，如脂肪酸的亲水性羧基–COOH 吸附在磁性纳米粒子表面，而亲油性的烃基CnH2n+1与磁性液体的基液如聚苯醚连接，起到界面活性剂的作用。典型的界面活性剂有油酸，酰亚胺，聚胺等.
4、纳米磁性材料的进展
纳米磁性材料的应用前景
纳米磁性材料是20世纪70年代后逐步生产，发展，壮大而成为最富有生命力与广阔应用前景的新型磁性材料，它与信息化，自动化，机电一体化，国防等国民经济方方面面密切相关。
由于纳米磁性材料具有多种特别的纳米磁特性:,可制成纳米磁膜(包括磁多层膜)、纳米磁线、纳米磁粉(包括磁粉块体)和磁性液体等多种形态的磁性材料.
1. 在生物医学领域的应用
运用于生物医学领域的纳米材料也叫纳米生物材料，具有小尺效应，良好的磁向导性，生物相容性，生物降解性和活性功能基团等特点。磁性纳米材料经过表面改性等处理后,可作为超顺磁氧化铁纳米材料,在磁共振成像以及疾病诊断上有重要用途,也可用于磁性微球的制备。如用磁性微球制成的磁性液体,在外磁场作用下,其可向着磁化场方向运动。在均匀横向磁场中,磁性液体运动会出现紊流现象,在旋转磁场中会出现涡流现象。将磁性微粒作为载体制成微球药物制剂注入肿瘤供养动脉后,利用外磁场的诱导,载附抗癌药物的磁微球将被吸附且滞留于肿瘤区域,持续缓慢释放药物,使肿瘤及周围淋巴结组织内存在高浓度的化疗药物,而身体其它脏器药物浓度低,从而最大限度的降低药物的毒副作用,有选择性地杀伤或抑制肿瘤细胞]。
2. 在通信及计算机方面的应用
1.1在纳米软磁材料方面的应用
将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜。这种薄膜的电阻率高，被称为巨磁电阻效应材料，在100MHZ以上的超高频段显示出优良的软磁特性。1994年，IMB公司研究成功了巨磁效应的读
出磁头，将磁盘记录密度提高了17倍。1995年，宣布制成每平方英寸3GB硬盘密度所用的读出头，创下了世界纪录。硬盘的容量从4GB提升到了600GB或更高。目前，采用了SPIN-VALVE材料研制的新一代硬盘读出磁头，已经把存储密度提高到了560亿位/平方英寸。随着低电阻高信号的TMR的获得，存储密度达到了1000亿位/每平方英寸。2007年，全球最大硬盘厂商希捷科（SeagateTechnology)生产的第四代DB35系列硬盘，现已达到1TB（1000GB)容量。正是依靠巨磁材料，才使得存储密度在最近几年内每年的增长速度达到3-4倍。由于磁头是由多层不同的材料薄膜构成的结构。因而只要在巨磁阻效应依然起作用的尺度范围内，未来将能够进一步缩小硬盘体积，提高硬盘容量。
除读出磁头外，巨磁阻效应同样可应用于测量位移，角度等传感器中，可广泛的应用于数控机床，汽车导航，非接触开关和旋转编码器中，与光电等传感器相比，具有功耗小，可靠性高，体积小，能工作与恶劣的工作条件等优点。
软磁铁氧体在无线电通讯，广播电视。自动控制宇宙航行。雷达导航，测量仪表，计算机，印刷，家用电器等方面均得到了广泛应用。
1.2包覆了超顺纳米磁性微粒的磁性液体
也被广泛用在宇航和部分民用领域作为长寿命的动态旋转密封。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中村还磁与磁盘。，在旋转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器，无声快速的磁印刷，磁性液体发电机，医疗中的造影剂等等
1.4对于永磁材料
,要求磁性强,保持磁性的能力强,磁性稳定,即要求永磁材料具有高的最大磁
能积[ (BH)max]、高的剩余磁通密度(Br)和高的矫顽力( HO) ,同时要求这三个磁学量对温度等环境条件具有较高的的稳定性。在实际情况中,要求(BH) max ,Br和He三者都较高是困难的,所以只能根据不同的需要来选择适当的永磁材料。目前永磁材料研究较多的是稀土永磁材料,一些稀土元素具有高的原子磁矩、高的磁晶各向异性、高的磁致伸缩系数、高的磁光效应及低的磁转变点(居里点)。由高的原子磁矩可以得到高的剩磁,由高的磁晶各向异性可以得到高的矫顽力。钴和铁的居里点很高,分别为1 131℃和770 ℃,选取适当的稀土元素和Co或Fe的金属间化合物,可制得永磁性能良好的永磁材料。纳米磁性材料的特点之一是在一定条件下可得到单磁畴结构,因而可显著提高永磁材料的矫顽力和永磁性能。纳米级的永磁材料磁性能更优越,其永磁性能可以随合金的组元、含量和制造工艺等不同而有显著的变化。目前研究较多的主要有NdFeB系、FeCrCo。系和Fe2 CoV系。这些合金加少量其他元素如Ti, Cu, Co, W等还可进一步改善其永磁性或加工性。
纳米晶永磁性材料可开发成各种各样的磁性器件应用于电力电子技术领域，用作电力互感器，开关电源变压器，滤波器，漏电保护器，互感器及传感器等，可取得令人满意的经济效应。
1.7在纳米吸波材料领域的应用
随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米铁氧体具有复介质吸收特性,是微波吸收材料中较好的一种。其基本原理是当微波信号通过铁氧体材料时,将电磁波能量转化为其它形式能量(主要是热能)而被消耗掉。这种损耗主要是铁氧体的磁致损耗和介质电损耗所致。纳米磁性材料,特别是类似铁氧体的
纳米磁性材料放入涂料中,既有优良的吸波特性,又有良好的吸收和耗散红外线的性能加之密度小,在隐身方面的应用上有明显的优越性。
纳米粒子对红外和电子波友很好的吸收作用，它不仅用于国防隐形飞机，坦克等上面，在民用的领域也有很多用途，如可以做出吸收紫外线的防太阳晒用具，吸收红外的保暖布料，还可以防电子干扰，在手机的防辐射方面也有用武之地。对吸收红外线的材料，也可以做成防洪外探测器的衣服用到军事上，在夜行军的时候不易被发现。纳米磁性颗粒作为戏波材料的组成之一，亦备受重视。
三、总结
四、参考文献
纳米材料的制备方法
1化学气相沉积法 1.1化学气相沉积法的原理 化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition (CVD) )是通过气相或者在基板表面上的化学反应，在基板上形成薄膜。化学气相沉积方法实际上是化学反应方法，因此。用CVD方法可以制备各种物质的薄膜材料。通过反应气体的组合可以制备各种组成的薄膜，也可以制备具有完全新的结构和组成的薄膜材料，而且即使是高熔点物质也可以在很低的温度下制备。 用化学气相沉积法可以制备各种薄膜材料、包括单元素物、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。采用各种反应形式，选择适当的制备条件——基板温度、气体组成、浓度和压强、可以得到具有各种性质的薄膜构料。化学气相沉积的化学反应形式．主要有热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、基板还原反应、化学输运反应、氧化反应、加水分解反应、等离子体和激光激发反应等。 化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时通过其催化作用而直接生成。化学气相沉积法制备碳纳米管的工艺是基于气相生长碳纤维的制备工艺。在研究气相生长碳纤维早期工作中就己经发现有直径很细的空心管状碳纤维，但遗憾的是没有对其进行更详细的研究[4]。直到Iijima在高分辨透射电子显微镜发现产物中有纳米级碳管存在，才开始真正的以碳纳米管的名义进行广泛而深入的研究。 化学气相沉积法制备碳纳米管的原料气，国际上主要采用乙炔，但也采用许多别的碳源气体，如甲烷、一氧化碳、乙烯、丙烯、丁烯、甲醇、乙醇、二甲苯等。在过渡金属催化剂铁钴镍催化生成的碳纳米管时，使用含铁催化剂，多数得到多壁碳纳米管；使用含钴催化剂，大多数的实验得到多壁碳纳米管；过渡金属的混合物比单一金属合成碳纳米管更有效。铁镍合金多合成多壁碳纳米管，铁钴合金相比较更容易制得单壁碳纳米管。此外，两种金属的混合物作为催化剂可以大大促进碳纳米管的生长。许多文献证实铁、钴、镍任意两种的混合物或者其他金属与铁、钴、镍任何一种的混合物均对碳纳米管的生长具有显著的提高作用，不仅可以提高催化剂的性能，而且可以提高产物的质量或者降低反应温度。催化裂解二甲苯时，将适量金属铽与铁混合，可以提高多壁碳纳米管的纯度和规则度。因而，包括像烃及一氧化碳等可在催化剂上裂解或歧化生成碳的物料均有形成碳纳米管的可能。Lee Y T 等[5]讨论了以铁分散的二氧化硅为基体，乙炔为碳源所制备的垂直生长的碳纳米管阵列的生长机理，并提出了碳纳米管的生长模型。Mukhopdayya K等[6]提出了一种简单而新颖的低温制备碳纳米管阵列的方法。该法以沸石为基体，以钴和钒为催化剂，仍是以乙炔气体为碳源。Pna Z W等[7]以乙炔为碳源，铁畦纳米复合物为基体高效生长出开口的多壁碳纳米管阵列。 1.2评价 化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，化学反应活性高，工艺可控和连续，可对整个基体进行沉积等优点。此外，化学气相沉积法因其制备工艺简单，设备投入少，操作方便，适于大规模生产而显示出它的工业应用前景。因此，化学气相沉积法成为实现可控合成技术的一种有效途径。化学气相沉积法缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种工艺，广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。总之，随着纳米材料制备技术的不断完善，化学气相沉积法将会得到更广泛的应用。
3.1 信息加工概述 教案
3.1 信息加工概述 实习教师：洪华燕 一、教学内容分析 本课教学内容为第三章第一节信息加工概述中的§3.1.1信息加工的过程和方式以及 §3.1.2 计算机信息加工的过程和类型。信息加工是整个信息活动的重要环节之一，本节首先从整体上介绍了信息加工的一般过程和方式，再进一步介绍信息技术环境下利用计算机进行信息加工的一般过程和自动化，人性化，智能化的三种形态，重点是让学生用已有的知识分析身边的例子（如校运会比赛项目的成绩处理）总结出信息加工的一般过程，以及利用计算机加工的优势。难点是理解计算机信息加工的三种形态的特征，因为这些是对本章第二、三节和第四、五章的概括，是为后面的学习做铺垫。计算机信息加工的三种形态可以结合第一章中所学的信息技术的人性化，大众化发展趋势来帮助学生理解。学生在学习了信息加工的基础知识后，不但能用已学过的编程知识解决现实的问题，更激发了他们在未来进一步求知和创新的热情与欲望。 二、课程标准 （1）了解什么是信息加工及其重要性； （2）知道信息加工的一般过程并能举例说明； （3）掌握信息加工方式的变化并能举例分析； （4）掌握用计算机进行信息加工的一般过程并能举例分析； （5）理解用计算机进行信息加工的类型并能举例说明。 三、教学目标分析 知识与技能： （1）学生通过学习信息加工这一节内容，学会信息加工的一般过程和方式； （2）理解信息加工的含义和重要性，更有效地筛选信息的价值，更方便的使用。 （3）能够初步解决生活中的问题。 过程与方法： 本节通过一个例子引出加密是信息加工的一种表现形式，然后从信息加工的重要性出发，帮助同学们进一步理解信息加工的过程和不同方式。 情感态度与价值观： （1）通过有效地加工所获取的信息，锻炼学生的思维逻辑，处理信息的能力； （2）激发学生学习兴趣，形成积极主动的学习信息技术的态度； （3）通过结合学习生活的实际例子，进一步提高学生信息技术解决学习、生活问题的能力。 四、学习者特征分析
纳米材料的制备技术及其特点
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法
纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中
纳米材料科学与技术
聚合物基纳米复合材料的研究进展 摘要:本文总结了聚合物基纳米复合材料的研究进展，主要涉及纳米复合材料的制备方法、性能介绍和应用情况等方面，对聚合物基纳米复合材料的合成技术方法、不同的类型和相应性能特点进行了重点分析。对于聚合物基纳米复合材料，纳米填料的分散性、与聚合物基体的界面性能以及基体的性质都是影响其物理、热性能、机械等性能的重要参数。最后，简要介绍了目前在聚合物基纳米复合材料研究领域存在的问题，并对中国在该领域的未来发展以及纳米复材的产业化应用提出了相关建议。 关键词：纳米复合材料；聚合物；进展 Progress in Polymer Nanocomposites Development Abstract：This article summarizes some of the highlights of newest development in polymer nanocomposites research. It focuses on the preparation, properties and applications of polymer nanocomposites. The various manufacturing techniques, analysis of kinds of polymer nanocomposites and their applications have been described in detail. In the case of polymer nanocomposites, filler dispersion, intercalation/exfoliation, orientation and filler-matrix interaction are the main parameters that determine the physical, thermal, transport, mechanical and rheological properties of the nanocomposites. Finally, the recent situation of research in polymer nanocomposites was introduced and some constructive suggestions were proposed about the industrialization of polymer nanocomposites in China. Keywords：nanocomposites; polymer; progress
纳米材料的制备方法及其研究进展
纳米材料的制备方法及其研究进展纳米材料的制备及其研究进展 摘要:综述了纳米材料的结构、性能及发展历史;介绍了纳米材料的制备方法及最新进展;概述了纳米材料在各方面的应用状况和前景;讨论了目前纳米材料制备中存在的问题。 关键词:纳米材料;结构与性能;制备技术;应用前景;研究进展 1 引言 纳米微粒是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群，微粒具有壳层结构。由于微粒的表面层占很大比重，所以纳米材料实际是晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合，纳米材料具有大量的界面，晶界原子达15%-50%。 这些特殊的结构使得纳米材料具有独特的体积效应、表面效应，量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而使其具有奇异的力学、电学、磁学、热学、光学、化学活性、催化和超导性能等特性，使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值，美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划;日本在10年纳米微粒的制备方法 1 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法。制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 1.1 物理方法 1.1.1 蒸发冷凝法
又称为物理气相沉积法，是用真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或形成等离子体，然后在介质中骤冷使之凝结。特点:纯度高、结晶组织好、粒度可控;但技术设备要求高。根据加热源的不同有: (1)真空蒸发-冷凝法其原理是在高纯度惰性气氛(Ar,He)下，对蒸发物质进行真空加热蒸发，蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。1984年Leiter[2]等首次用惰性气体沉积和原位成型方法，研制成功了Pd、Cu、Fe 等纳米级金属材料。1987 年Siegles[3]采用该法又成功地制备了纳米级TiO2 陶瓷材料。这种方法是目前制备纳米微粒的主要方法。特点:粒径可控，纯度较高，可制得粒径为5~10nm的微粒。但仅适用于制备低熔点、成分单一的物质，在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米微粒时还存在局限性。 (2)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源，使气相反应物分子是利用高压气体雾化器将-20~-40OC的氦气和氩气以3倍于音速的速度射入熔融材料的液流是以高频线圈为热源，使坩埚是用等离子体将金属等的粉末熔融、蒸发和冷凝以获得纳米微粒。特点:微粒纯度较高，粒度均匀，是制备氧化物、氮化物、碳化物系列、金属系列和金属合金系列纳米微粒的最有效的方法，同时为高沸点金属纳米微粒的制备开辟了前景。但离子枪寿命短、功率小、热效率低。目前新开发出的电弧气化法和混合等离子体法有望克服以上缺点。 (6)电子束照射法1995年许并社等人[4]利用高能电子束照射母材，成功地获 得了表面非常洁净的纳米微粒，母材一般选用该金属的氧化物，如用电子束照射 Al2O3 后，表层的Al-O 键被高能电子“切断”，蒸发的Al原子通过瞬间冷凝，形核、长大，形成Al的纳米微粒，但目前该方法获得的纳米微粒限于金属纳 米微粒。 1.1.2 物理粉碎法
纳米材料的主要制备方法
本科毕业论文 学院物理电子工程学院 专业物理学 年级 2008级 姓名贾学伟 设计题目纳米材料的主要制备方法 指导教师闫海龙职称副教授 2012年4月28日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 引言 (1) 1.1纳米材料的定义 (1) 1.2纳米材料的研究意义 (2) 2 纳米材料的主要制备方法 (3) 2.1化学气相沉积法 (3) 2.2溶胶－凝胶法 (5) 2.3分子束外延法 (6) 2.4脉冲激光沉积法 (8) 2.5静电纺丝法 (9) 2.6磁控溅射法 (11) 2.7水热法 (12)
2.8其他制备纳米材料的方法 (13) 3 总结 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)
纳米材料的主要制备方法 学生姓名：贾学伟学号： 学院：物理电子工程学院专业：物理学 指导教师：闫海龙职称：副教授摘要：纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,其中包括化学气相沉积法、溶胶—凝胶法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、静电纺丝法、磁控溅射法、水热法等。在此基础上,分析了现代纳米材料制备方法的发展趋势。纳米技术对21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展有重要影响,对生产力的发展有重要作用。 关键词：纳米；纳米材料；纳米科技；制备方法 The preparation method of nanomaterials Abstract：Nanomaterials are attracting intense in recent years. With the development of nanotechnology, nanomaterials preparation method has been more and more mature. The preparation methods sush as, chemical vapor deposition method, molecular beam epitaxy, laser pulse precipitation, sintering, hydrothermal method, sol-gel method are introduced in this paper. New development trend of preparation methods are analysed. N anomaterials will promote the development of IT, medicine, environment, automation technology and energy science, and will have a great influenced on productive in the 21st century. Key words：nanometer；na nomaterials；nanotechnology；preparation 1 引言 1.1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或由它们作为基本单元构成的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度[1]。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切，当小粒子尺寸进入纳米量级时，其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值[2]。
3.1 信息加工概述(教案)
授课时间：第六周第1课时2017年10月13日科目信息技术课题 3.1 信息加工概述 课型青年教师展 示课 课时数1课时主备人 买买苏力 坦 辅备人张海燕 三维目标一、知识与技能： （1）学会信息加工的一般过程和方式； （2）理解信息加工的含义和重要性，更有效地筛选信息的价值，更方便的使用。（3）能够初步解决生活中的问题。 二、过程与方法： （1）本节通过一个例子引出加密是信息加工的一种表现形式，然后从信息加工的重要性出发，帮助同学们进一步理解信息加工的过程和不同方式。 三、情感态度与价值观： （1）通过有效地加工所获取的信息，锻炼学生的思维逻辑，处理信息的能力；（2）激发学生学习兴趣，形成积极主动的学习信息技术的态度； （3）通过结合学习生活的实际例子，进一步提高学生信息技术解决学习、生活问题的能力。 重、难点教学重点：信息加工方式的变化、用计算机进行信息加工的过程和类型。教学难点：用计算机进行信息加工的过程和类型。 授课方法问题情境教学法、讲授法、问答法 教学流程教学内容个案内容 课前三分钟 题目：食品安全与卫生 身体健康的两大杀手：垃圾食品、垃圾睡眠 生活中的食品安全隐患（一）：老鼠、苍蝇、蟑螂及其它害虫 生活中的食品安全隐患（二）：变质的食品、劣质的食材等 十大健康食品：大豆（豆浆、豆奶等）、十字花科蔬菜、牛奶（酸 奶）、海鱼、番茄、绿茶、菌菇类、胡萝卜、荞麦、禽蛋蛋白 十大垃圾食品：油炸食品、罐头类食品、腌制食品、加工的肉类 食品、奶油制品、方便面、烧烤类食品、冷冻甜点（冰淇淋、雪糕）、 果脯、话梅和蜜饯类。 日常生活中怎样注意饮食卫生呢？ 1．养成吃东西以前洗手的习惯。2．生吃瓜果要洗净。3．不随便吃 野菜、野果。4．不吃腐烂变质的食物。5．不随意购买、食用街头小 摊贩出售的劣质食品、饮料。6．不喝生水。 签字：
纳米材料的概述
“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
教科版高中信息技术基础信息加工概述教学设计
3.1 信息加工概述 【教学目标】 知识与技能：了解信息加工的基本知识，把握计算机信息加工的三种形态及其各自的适应范围。 过程与方法：知道信息加工的重要性，能够利用信息加工的知识分析生活和学习中的信息资源及其处理方法。 情感态度与价值观：通过有效地加工所获取的信息，锻炼学生的思维逻辑，处理信息的能力，激发学生学习兴趣。 【重点难点】 重点：总结出信息加工的一般过程 难点：计算机信息加工的三种形态的特征 【教学方法】讲授、实践 【教学过程】 一、故事导入 展示P42页故事 从这个简单的加密解密故事可以看出，当我们要有效的利用获取的信息时，免不了要对信息进行加工。 二、教学活动一：信息加工的过程和方式 1、信息加工及其重要性
①“信息加工”定义：信息加工是指通过判别，筛选，分类，排序，分析和研究等一系列过程，使收集到的信息成为能够满足我们需要的信息。 ②提问：为什么要进行信息加工？ 小组交流讨论，列举要对信息进行加工的原因并提交。 教师总结：避免真假混杂、有效地使用、提高信息的使用价值。 2、信息加工的一般过程 ①出示任务：信息加工是一个相对完整的工作流程，比如，我们学校每年都有一次演讲比赛，如果要你撰写一篇演讲稿，你会如何做？ ②集体讨论，确定流程 ③根据流程，分析信息加工的一般过程。 3、信息加工方式的变化 提问：平时接触过哪些信息加工方式？ 人工方式： 优势：所需工具较少、方法灵活、使用方便 不足：繁琐、容易出错、费时
计算机技术：节约大量时间，提高信息加工精度。 三、教学活动二：计算机信息加工的过程和类型 1、计算机信息加工一般过程 归纳总结：阅读教材P43-44，总结计算机信息加工一般过程。 ①根据信息类型和加工要求选择合适的计算机软件或者自编程序 ②信息录入③信息加工④信息输出⑤信息存储 实践：以撰写演讲稿为例，讨论其加工过程中哪些步骤可以通过计算机来完成，填写表3-1. 2、计算机信息加工的类型 学生尝试归纳、列举计算机信息加工的各种类型 ①基于程序设计的自动化信息加工 ②基于信息技术工具的人性化信息加工 ③基于人工智能技术的智能化信息加工 从日常生活中找出各类型计算机信息加工的实例 四、课外实践： 选择一种计算机信息加工实际应用场景，并与这种场景以前的手工方式进行对比，分析两种加工方式的异同。
纳米材料用在哪方面
纳米技术是新世纪一项重要的技术，为多个行业带来了深远影响。纳米技术包含几个方面：纳米电子学，纳米生物学，纳米药物学，纳米动力学，以及纳米材料。其中，纳米材料主要集中在纳米功能性材料的生产，性能的检测。其独特性使它应用很广，那么，纳米材料用在哪方面呢 1、特殊性能材料的生产 材料科学领域无疑会是纳米材料的重要应用领域。高熔点材料的烧结纳米材料的小尺寸效应（即体积效应）使得其在低温下烧结就可获得质地优异的烧结体（如SiC、WC、BC等），且不用添加剂仍能保持其良好的性能。另一方面，由于纳米材料具有烧结温度低、流动性大、渗透力强、烧结收缩大等烧结特性，所以它又可作为烧结过程的活化剂使用，以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。例如普通钨粉需在3 000℃高温时烧结，而当掺入%%的纳米镍粉后，烧结成形温度可降低到1200℃-1311℃。复合材料的烧结由于不同材料的熔点和相变温度各不相同，所以把它们烧结成复合材料是比较困难的。 纳米材料的小尺寸效应和表面效应，不仅使其熔点降低，且相变温度也降低了，从而在低温下就能进行固相反应，获得烧结性能好的复合材料。纳米陶瓷材料的制备通常的陶瓷是借助于高温高压使各种颗粒融合在一起制成的。由于纳米材料粒径非常小、熔点低、相变温度低，故在低温低压下就可用它们作原料生产出质地致密、性能优异的纳米陶瓷。纳米陶瓷具有塑性强、硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨的性能，它还具有高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩、低磁耗以及光吸收效应，这些都将成为材料开拓应用的一个崭新领域，并将会对高技术和新材料的开发产生重要作用。 2、生物医学中的纳米技术应用 从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，从而纳米结构也
三维纳米材料制备技术综述
三维纳米材料制备技术综述 摘要：纳米材料的制备方法甚多。目前，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集，并控制聚集微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。本文主要介绍纳米材料分类和性能，同时介绍了一些三维纳米材料的制备方法，如水热法、溶剂热法和微乳液法。 关键词：纳米材料；纳米器件；纳米阵列；水热法；溶剂热法；微乳液法 1.引言 随着信息科学技术的飞速发展，人们对物质世界认识随之也从宏观转移到了微观，也就是说从宏观的块体材料转移到了微观的纳米材料。所谓纳米材料，是材料尺寸在三维空间中，至少有一个维度处于纳米尺度范围的材料。如果按照维度的数量来划分，纳米材料的的种类基本可以分为四类：（1）零维，指在空间中三维都处在纳米尺度，如量子点，尺度在纳米级的颗粒等；（2）—维，指在空间中两个维度处于纳米尺度，还有一个处于宏观尺度的结构，例如纳米棒、纳米线、纳米管等；（3）二维，是指在空间中只有一个维度处于纳米尺度，其它两个维度具有宏观尺度的材料，典型的二维纳米材料具有层状结构，如多层膜结构、一维超晶格结构等；（4）三维，即在空间中三维都属于宏观尺度的纳米材料，如纳米花、纳米球等各种形貌[1]。 当物质进入纳米级别，其在催化、光、电和热力学等方面都出现特异性，这种现象被称为“纳米效应”。纳米材料具有普通材料所不具备的3大效应：（1）小尺寸效应——其光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化；（2）表面效应——在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；（3）宏观量子隧道效应，例如纳米微粒表现出令人难以置信的奇特的宏观物理特性，如高强度和高韧性，高热膨胀系数、高比热容和低熔点，异常的导电率和磁化率，极强的吸波性,高扩散性，以及高的物理、化学和生物活性等[2]。 纳米科学发展前期，人们更多关注于一维纳米材料，并研究其基本性能。随着纳米科学快速发展，当今研究热点开始转向以微纳结构和纳米结构器件为方向的对纳米阵列组装体系的研究。以特定尺寸和形貌的一维纳米材料为基本单元，采用物理和化学的方法在两维或三维空间内构筑纳米体系，可得到包括纳米阵
2019-2020年教科版高中信息技术必修《信息加工概述》优秀教案设计备课资料
2019-2020年教科版高中信息技术必修《信息加工概述》优 秀教案设计备课资料 一、教学目标： 1、知识与技能： A：理解信息加工的含义与重要性，了解信息加工的一般过程。 B：掌握人工加工与计算机加工的各自的特点及适用范围。 2、过程与方法： A：能从日常生活中发现和归纳信息加工的一般过程与目的。 B：能选择适当的信息加工方法及工具解决学习生活中遇到的问题。 3、情感与价值观： A：体验信息加工的一般过程，激发和保持对信息技术的求知欲，形成积极主动学习和使用信息技术、参与信息活动的态度。 B：能辩证的认识人工加工和计算机加工信息的特点，认识到信息加工在我们日常学习生活中的重要作用和影响。 二、知识结构图： 三、教具： 小黑板 四、教学重点： A：信息加工的重要性B：信息加工的一般过程 五、教学难点： 信息加工的一般过程
六、教学方法： 任务驱动，讲授，讨论合作
[板书] 3.1信息加工概述 一、信息加工及其重要性 过程：判别，筛选，分类，排序，分析和研究 目的：发掘信息的价值，使收集到的信息能满足我们的需要 重要性：是信息利用的基础 价值巨大：牵涉到我们的学习生活的每一处 二、信息加工的一般过程 三、信息的人工加工和计算机加工的特点比较 人工加工：工具简单，方法灵活，使用方便，但繁琐费时，易出错 计算机加工：设备要求高，受场合限制，但处理过程简单、快速、准确。
四、计算机信息加工的一般过程： （见第二点） 五、本课小结。 本课主要讲述了信息技术的两种加工方式：人工加工与计算机加工，其实，两者的加工根本区别在于工具的不同，从而决定了不同的特点 六、教学后记. 本节内容在七八班上的效果与五六班的效果有点不同,五六班比较活跃,而且对所举的例子都比较有兴趣,在以后教学中我将根据不同的班级举不同的例子,从而起到激发学生兴趣,活跃课堂气氛的作用. 总体而言,这几个班的掌握情况比较满意.
常见纳米材料的制备技术
东华大学研究生课程论文封面 教师填写： 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。
常见纳米材料的制备技术 1 概述 纳米材料是指材料的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，广义来讲，数百纳米的尺度亦可称为纳米材料。由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米材料的性能往往由量子力学决定。按照纳米材料的空间形态可以将其分为4类：三维尺寸均为纳米量级的纳米粒子或人造原子被称为零维纳米材料；纳米纤维为一维纳米材料；纳米膜（片、层）可以称为二维纳米材料；而有纳米结构的材料可以称为三维纳米材料。目前只有纳米粉末实现了工业化生产（如碳酸钙、氧化锌等），静电纺纳米纤维的产量能够满足实验的需求，其它纳米材料基本上还处于实验室研究阶段[1]。 2 常见的纳米材料 2.1 零维纳米材料 指空间中三个维度的尺寸均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。纳米球全称“原子自组装纳米球固体润滑剂”，是具有二十面体原子团簇结构的铝基合金，是一种新型纳米/非晶合金固体抗磨自修复剂，采用急冷方法制备抗磨剂粉体，在合金从液体到固体的凝固过程中，形成纳米晶/非晶的复合结构，利用粒度控制的方法对抗磨剂粉末进行超微细化处理而成。该材料具有高硬度、高强度，并具有一定的韧性等性能，在多种减摩自修复机制的综合作用下呈现优良的减摩和抗磨性能，可以起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。 2.2 一维纳米材料 一维纳米材料指空间中有二维处于纳米尺度的材料，如纳米纤维、纳米棒、碳纳米管等。 静电纺纳米纤维是目前唯一一种能够连续制备纳米纤维的技术，它是利用高压电场力将纤维从导电溶液中抽拔出来，在抽拔过程中纤维被拉伸变细、溶剂挥
信息加工概述教案
第三章第一节信息加工概述 【本章教学内容分析：】 在第二章讲了信息的获取，那么这章主要讲述将获取的原始信息按照应用需求对其进行判别、筛选、分类、排序、分析、研究、整理、编制和存储等处理的一系列过程及实现方法，使这些信息能够更好地实现其价值。本章教学内容的安排从实现这一处理的一般过程引申到信息加工方式的变化，然后引进用计算机进行信息加工的过程和类型，并且通过用VB进行实例编程解决具体问题，最后在此基础上展望信息的智能化加工。 【教学对象分析：】 学生在日常生活中对信息加工有一定了解，对学习的内容兴趣提高，但对于计算机信息加工类型了解不够，不能对信息加工进行归纳。 【教学安排：】 信息加工的概述一课时 第一节信息加工的概述 【教学内容：】 本课教学内容为第三章第一节信息加工概述 【教学目的和要求】 1、了解什么是信息加工及其重要性； 2、知道信息加工的一般过程并能举例说明； 3、掌握信息加工方式的变化并能举例分析； 4、理解手工加工与计算机信息加工方式的异同； 5、掌握用计算机进行信息加工的一般过程并能举例分析； 6、理解用计算机进行信息加工的类型并能举例说明； 【教学重点与难点】 教学重点：信息加工方式的变化、用计算机进行信息加工的过程和类型。 教学难点：用计算机进行信息加工的过程和类型。 【教学方法】： 利用任务驱动法，先提出问题让学生思考回答，教师再进行归纳总结。 【教学过程】 问：下面是某班半期考的各科的成绩： 1号语文75，2号数学86，3号英语89，1号数学85，4号数学76，8号数学67，38号数学96，1号数学90……你能不能快速地知道这个班级中语文最高分是多少，数学最高分是多少…… 答：不能。 问：为什么这些信息不能直接使用呢？ 请几位同学回答。
纳米科学与技术
深圳大学课程教学大纲 课程编号: 23200001 课程名称: 纳米科学与技术 开课院系: 材料学院 制订(修订)人: 曹培江 审核人: 批准人： 2007年9月3日制(修)订
课程名称:纳米材料与技术 英文名称: Nano science & technology 总学时: 36 其中：实验课0 学时 学分: 2 先修课程:大学物理、普通化学、材料科学基础 教材:《纳米材料和纳米结构》—张立德，牟季美著；科学出版社 参考教材:《纳米科学与技术》—白春礼著；云南科技出版社《纳米材料制备技术》—王世敏主编；化学工业出版社《纳米技术与纳米武器》—赵冬等编著；军事谊文出版社 授课对象：非材料专业大学本科生 课程性质: 综合选修（全校公选课） 教学目标: 1. 了解纳米科技的内涵、实用目的及其终极目标。 2. 简单了解用于纳米材料制备的各种仪器。纳米微粉的科学制备分类方法应该是气相法、液相法、固相法。其中气相法包括电阻加热法、高频感应加热法、等离子体加热法、电子束加热法、激光加热法、通电加热蒸发法、流动油面上真空沉积法、爆炸丝法、热管炉加热化学气相反应法、激光诱导化学气相反应法、等离子体加强化学气相反应、化学气相凝聚法、溅射法等。其中液相法包括沉淀法、水解法、喷雾法、溶剂热法(高温高压)、蒸发溶剂热解法、氧化还原法(常
压)、乳液法、辐射化学合成法、溶胶—凝胶法等。其中固相法包括热分解法、固相反应法、火花放电法、溶出法、球磨法等。 3. 了解用于纳米材料测试的各种仪器。其中了解扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和扫描隧道显微镜(STM)。 4. 了解纳米科技的国际环境及纳米材料的主要现实应用领域。 通过本门课程的学习，要求学生对纳米材料与技术所涉及的相关领域有初步认知。使学生开阔视野，拓宽知识面，改善知识结构，增强适应能力，激发学习兴趣，破除对高技术的神秘感，树立攀登科技高峰的信心。 课程简介: 纳米材料与技术是一门基础研究与应用研究紧密联系的新型学科。本课程紧跟当代纳米技术发展的最新成就和前沿，系统阐述纳米技术的有关概念、应用、国内外研究开发战略和中国的纳米产业，介绍国内外纳米行业研究开发的最新资料和信息，特别是当前国内外在纳米领域的新成果、新观点、新理论和产业化实例，具有最新实时的特点，为学生提供新思路和应用信息。 教学内容： 1.加深长度概念的理解。 （1）展示一组题为“无限”的图片(42张) （2）了解长度单位：光年、公里、米、毫米、微米、纳米、皮米、飞米等。 2. 碳纳米管
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法 一、前言 纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代，英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当粒子尺寸小至纳米级时，其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。 应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。 二、纳米材料的制备方法 （一）、机械法 机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部
一维纳米材料的制备概述
学年论文 ` 题目：一维纳米材料的制备方法概述 学院：化学学院 专业年级：材料化学2011级 学生姓名：龚佩斯学号：20110513457 指导教师：周晴职称：助教
2015年3月26日 成绩 一维纳米材料制备方法概述 --气相法、液相法、模板法制备一维纳米材料 材料化学专业2011级龚佩斯 指导教师周晴 摘要：一维纳米材料碳纳米棒、碳纳米线等因其独特的用途成为国内外材料科学家的研究热点。然而关于如何制备出高性能的一维纳米材料正是各国科学家所探究的问题。本文概述了一维纳米材料的制备方法：气相法、液相法、模板法等。 关键词：一维纳米材料；制备方法；气相法；液相法；模板法 Abstract: the nanoscale materials such as carbon nanorods and carbon nanowires have become the focus of intensive research owing to their unique applications. but the question that how to make up highqulity one-dimentional nanostructure is discussing by Scientists all around the world. This parper has reviewed the preparation of one dimention nanomaterials ,such as vapor-state method, liqulid -state method ，template method and so on. Key words: one-dimention nanomaterials ; preparatinal method ; vapor-state method liqulid-state method ; template method 纳米材料是基本结构单元在1nm ~100nm之间的材料，按其尺度分类包括零维、一维、二维纳米材料。自80年代以来，零维纳米材料不论在理论上和实践中均取得了很大的进展；二维纳米材料在微型传感器中也早有应用。[1]一维纳米材料因其特殊的结构效应在介观物理、纳米级结构方面具有广阔的应用前景，它的制备研究为器件的微型化提供了材料基础。本文主要概述了近年来文献关于一维纳米材料的制备方法。 1 一维纳米材料的制备方法 近几年来，文献报导了制备一维纳米材料的多种方法，如溶胶-凝胶法、气相-溶液-固相法、声波降解法、溶剂热法、模板法、化学气相沉积法等。然而不同制备方法的纳米晶体生长机制各异。本文按不同生长机制分类概述，主要介绍气相法、液相法、模板法三大类制备方法。 1.1 气相法 在合成一维纳米结构时,气相合成可能是用得最多的方法。气相法中的主要机
高中信息技术 3.1信息加工概述教案 教科版
3.1信息加工概述 教学目标： 要求学生从总体上了解信息加工的基本知识，理解手工加工和计算机信息加工方式的异同，把握信息加工三种形态及其各自的适用范围。 课时安排： 1课时 教学重点： 让学生从已有的经验中总结出信息加工的一般过程 教学难点： 理解计算机信息加工的三种形态的特征 教学方法： 讲授法 教学过程 导入：前面第二章我们学习了从因特网，从网络数据库中获取信息，当我们要有效的利用获取的信息时，必须对信息进行加工，大家把书翻到第40页，看一下开头的这则故事，引出信息的加工。 信息加工的定义：信息加工是指通过判别，筛选，分类，排序，分析和研究等一系列过程，使收集到的信息成为能够满足我们需要的信息。 2、为什么要进行信息加工？ ①、避免真假混杂 ②、有效地使用 ③、具有更高的使用价值 3、信息加工一般过程 4、信息加工方式的变化 人工加工方式的特点： 所需工具较少、方法灵活、使 用方便。 不足：繁琐、容易出错、费时 计算机技术的发展：大大缩短了信息加工的时间，提高了信息加工精度。 5、计算机信息加工一般过程 ①根据信息类型和加工要求选择合适的计算机软件或者自编程序 ②信息录入 ③信息加工 ④信息输出 ⑤信息存储 6、计算机信息加工类型 ①基于程序设计的自动化信息加工 ②基于信息技术工具的人性化信息加工 ③基于人工智能技术的智能化信息加工 总结：本节主要讲了信息加工的一些基础知识 教学反思：本节内柔多是一些概念性，记忆性的内容，比较枯燥，在讲解时在尽量结合实际生活中的例子加以解释，以求达到较好的效果。
知识梳理及达标练习 信息加工的概念 一、具体知识内容 1．信息加工是指对获取的信息进行判别、筛选、分类、排序、分析、计算和研究等一系列过程，使收集到的信息成为对我们有用的信息资源。信息加工是信息利用的基础，是信息成为有用资源的重要条件。 2．信息加工的目的在于发掘信息的价值，通过信息加工，创造出新的信息 二、达标训练习题 1．收集来的信思是初始的、零乱的、孤立的信息，对这些信息进行分类和排序，就是信息( B ) A、发布 B、加工 C、收集 D、获取 信息加工的基本方式 一、具体知识内容 1．计算机信息加工的基本方式：用大众化的计算机工具软件进行人性化加工；用程序设计进行自动化加工；用人工智能技术进行智能化加工。 2．信息加工的特点。用人工方式来加工信息：方法灵活，使用方便，但较繁琐，易出错，费时。用计算机进行信息加工：缩短了信息加工的时间，提高了信息加工的精度，增强了信息加工的能力。 二、达标训练习题 1．下列设备或工具称为处理信息机的是( B ) A．传真机 B．计算机 C．电视机 D．网络 计算机信息加工的一般过程 一、具体知识内容 1．信息加工的一般过程是：记录信息、分析和处理信息、发布信息、存储信息。 2．利用计算机进行信息加工的一般过程是：根据信息类型和加工要求，选择合适的信息加工软件或者自编程序，实现信息录人、信息处理、信息输出以及信息存储。 二、达标训练习题 1.对采集的数据信息进行加工处理时，排序是一种常用的处理方法。关于对数据的排序，以下说法中不正确的是（ B ）。 A．在Word中可以插入表格，Word提供了对表格中数据进行排序的功能。 B．在PowerPoint中也可以插入表格，并且也提供了对表格中数据进行排序的功能。C．利用Excel电子表格软件可以很方便地进行排序，并且Excel中还提供了自定义排序序列的功能。 D．用编程来解决排序问题也是一种常用的方法。