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纳米材料考试参考答案

纳米材料考试参考答案
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纳米材料考试参考答案

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100 nm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。

?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

3 巨磁电阻效应:1988年,法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现,微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化,其变化的幅度比通常高十几倍,他把这种效应命名为巨磁电阻效应

4 “自上而下”(top down) :是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。

5 “自下而上”(bottom up) :是指以原子分子为基本单元, 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产品,这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。

6 量子器件:利用量子效应而工作的电子器件称为量子器件

7 纳米材料与传统材料的主要差别:

第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。比如说纳米尺度的颗粒,或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。

第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等,使材料在物理和化学上表现出奇异现象。

8 纳米科技的分类

纳米科技从研究内容上可以分为三个方面:

?纳米材料纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度, 并且具有特殊性能的材料。是纳米科技发展的物质基础?纳米器件所谓纳米器件,就是指从纳米尺度上,设计和制造功能器件。纳米器件的研制和应用水平是进入纳米时代的重要标志。

?纳米尺度的检测和表征

9 纳米技术与微电子技术的主要区别是:

?纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能,是利用电子的波动性来工作的;

?而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能,是利用电子的粒子性来工作的。

?人们研究和开发纳米技术的目的,就是要实现对整个微观世界的有效控制。

第二页

1、了解纳米技术提出的背景及发展过程背景:1982年,科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用;

发展过程:1987年,Bell实验室的科学家发明了一种靠单电子作为电流开头的晶体管。世界上第一个单电子晶体管诞生。

1988年,Dupont公司的科研人员等无意中设计出一种新的蛋白质,世界上第一个人为设计的蛋白质诞生了。

1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生;

1993年,第一个致力于纳米技术研究的实验室在美国Rice大学诞生。

1999年,美国耶鲁大学的科学家创造了单分子有机开关。

2000年,美国政府启动了“国家纳米行动计划(NNI),NNI 的提出统一了对纳米技术的展望,并使这种展望得到普遍的接受。自此,全球掀起了纳米科技研究的热潮。

2、什么是纳米世界的“眼”和“手”

扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)

3、与纳米技术相关的诺贝尔奖有几个1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜

2010年:英国曼彻斯特大学科学家安德烈?盖姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获奖。4、世界上第一个单电子晶体管何年诞生(1987)5、世界上第一个人为设计的蛋白质何年诞生(1988)6、第一届国际纳米科技会议何年在哪召开

1990年7月,美国巴尔的摩

7、世界上第一个致力于纳米技术的实验室何年在哪诞生

1993年美国Rice大学8、首届纳米材料会议在哪召开1993年,第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开

团簇:原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体(粒径小于或等于l nm)。

纳米微粒:

纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒,它的尺度大于原子簇,小于通常的微粉。

量子点:是指载流子仅在一个方向上可以自由运动,而在另外两个方向上则受到约束。也叫一维量子线。

量子线:

是指载流子在三个方向上的运动都要受到约束的材料体系,即电子在三个维度上的能量都是量子化的。也叫零维量子点。

量子阱:

是指载流子在两个方向(如在X,Y平面内)上可以自由运动,而在另外一个方向(Z)则受到约束,即材料在这个方向上的特征尺寸与电子的德布罗意波长或电子的平均自由程相比拟或更小。有时也称为二维超晶格。

人造原子:

人造原子是由一定数量的实际原子组成的聚集体,它们的尺寸小于100 nm。

人造原子与真正原子的相似和不同之处:

1)人造原子含有一定数量的真正原子;

2)形状和对称性多种多样(形貌),真正原子可用球形或立方形描述。

3)电子间强交互作用比实际原子复杂得多(多电子交互作用)。

4)实际原子中电子受原子核吸引作轨道运动,而人造原子中电子是处于抛物线形的势阱中,具有向势阱底部下落的趋势。

富勒烯的结构、特性:

A、六元环的每个碳原子均以双键与其他碳原子结合,形成类似苯环的结构,它的σ键不同于石墨中sp2杂化轨道形成的σ键,也不同于金刚石中sp3杂化轨道形成的σ键,是以杂化轨道形成的σ键。单键键长为nm。

B、C60的л键垂直于球面,含有10%的s成分,90%的p成分,即为。双键键长为nm。

C、C60中两个σ键间的夹角为106o,σ键和л键的夹角为。

D、由于C60的共轭π键是非平面的,环电流较小,芳香性也较差,但显示不饱和双键的性质,易于发生加成、氧化等反应,现已合成了大量的C60衍生物。

富勒烯的应用:

分子本身不导电,它可能成为继Si、Ge、GaAs之后的又一种新型半导体材料。

2. C60和C70是一种良好的非线性光学材料。

3.合成金刚石的理想原料

4.富勒烯的氢化物由于含有大量的氢且性质稳定,有可能作为储氢材料或高能燃料。C60F60(特氟隆球)是一种超级耐高温和耐磨材料,被认为是比C60更好的润滑剂。

5. C60分子间在一定条件下还可以相互结合成聚合物,形成新的分子团簇。

6. 在生理医学方面,还可利用C60内部中空来包裹放射性元素,用于治疗癌症,以减轻放射性物质对健康组织的损害。

碳纳米管的结构:

多壁碳纳米管一般由几个到几十个单壁碳纳米管同轴构成。管间距为左右,这相当于石墨的面间距。碳纳米管的直径为零点几纳米至几十纳米,长度一般为几十纳米至微米级。每个单壁管侧面由碳原子六边形组成,两端由碳原子的五边形封顶。

碳纳米管的分类:

根据管壁可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

存在三种类型的结构:分别称为单臂纳米管、锯齿形纳米管和手性形纳米管。

碳纳米管的性质和应用:

1.性能

(1)电磁性能:碳纳米管具有螺旋、管状结构,预示其具有不同寻常的电磁性能。由于直径和螺旋性不同,碳纳米管可以是金属性的,也可以是半导体性的,因而不必掺杂就可以制成一维半导体-金属器件;(2)力学性能:具有低密度、高弹性模量、高强度;(3)热学性能:高的热传导率;(4)吸附性能:具有很强的毛细吸引力。

2 应用(1)场发射(2)修饰电极(3)分子电子器件(4)导电或抗静电塑料(5)探针显微镜(SPM)针尖(6)复合增强材料(7)储气(8)催化剂载体(9)作为模板合成其它纳米管

第二章

1.体积效应:纳米粒子体积极小,所包含的原子数很少。许多现象不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明,这种特殊的现象通常称之为体积效应

2.表面效应:纳米粒子的表面原子所处的位场环境及结合能与内部原子有所不同。存在许多悬空键,配位严重不足,具有不饱

和性质,因而极易与其它原子结合而趋于稳定。

3.量子尺寸效应:由尺寸减小,超微颗粒的能级间距变为分立能级,如果热能,电场能或磁场能比平均的能级间距还小时,超微颗粒就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性,称之为量子尺寸效应。

4.小尺寸效应:当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或与磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期性边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象---小尺寸效应

(1)久保理论的两个假设是什么

? A 简并液体费米假设——久保把超微粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子期,并进一步假设他

们的能级为准粒子态的不连续能级;B 超微粒子电中性假设:

对于一个超微粒子取走或放入一个电子都是十分困难的。

2、试推导久保公式:相邻电子能级间距δ和金属纳米粒子的直径d 的关系

? 设金属颗粒体积V 减小,电子密度n=N/V 不变,m 为电子质量,利用自由电子气模型,费米能量

EF ,3/222)3(2n m E F π?=η

? 只要电子密度恒定,不论颗粒大小, EF 不变。

? 态密度(density of state): 即单位能量的状态数 N(E), 对于能量低于E 的状态数有 状态密度为 在EF 处的状态密度为 在EF 处,能级间距δ,一个能级有两个自旋态即

所以

对比宏观固体V —N~1024, 趋于无穷,δ---0 。

当粒子为球形时,

31d ∝δ

3、电子能态密度从3维到0维是如何变化的

随着尺度的降低,准连续能带消失,在量子点出现完全分离的能级。

(4).表(界)面效应的主要影响:

1、表面化学反应活性(可参与反应)。

2、催化活性。

3、纳米材料的(不)稳定性。

4、铁磁质的居里温度降低。

5、熔点降低。

6、烧结温度降低。

7、晶化温度降低。

8、纳米材料的超塑性和超延展性。

9、介电材料的高介电常数(界面极化)。10、吸收光谱的红移现象。 (5)、小尺寸效应的主要影响:

1、金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象(电子平均自由程)动量

2、宽频带强吸收性质(光波波长)

3、激子增强吸收现象(激子半径)

4、磁有序态向磁无序态的转变(超顺磁性)(各向异性能)

5、超导相向正常相的转变(超导相干长度)

6、磁性纳米颗粒的高矫顽力(单畴临界尺寸)

(6) 纳米微粒表现出与宏观块体材料不同的的微观特性和宏观性质。

A 导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或绝缘体 。绝缘体氧化物相反。

B 磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关 。

C 比热亦会发生反常变化,与颗粒中电子是奇数还是偶数有关 。

D 光谱线会产生向短波长方向的移动 。

23

2223'??

? ??=ηmE V N πs t cons E N tan ln 23'ln +=E

dE N dN 23''=()E n VdE dN E N 23==()F F E n E N 23=()δ??=F E N V 2()N

E V E N

F F 342==δ

E 催化活性与原子数目有奇数的联系,多一个原子活性高,少一个原子活性很低。

第三章,第四章

1、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。

熔点和开始烧结温度比常规粉体的低得多,比热容增加

答:熔点和开始烧结温度比常规粉体的低得多,比热容增加

A熔点下降的原因:

由于颗粒小,纳米微粒的表面能高、表面原子数多,这些表面原子近邻配位不全,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。

B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

C 比热容增加:纳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

2、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。超顺磁状态的起源可归为以下原因:

A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)减小到与热运动能可相比拟,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。

B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。

3、试述纳米微粒的光学吸收带发生蓝移和红移的原因。

A.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。

Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释:已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大,这是产生蓝移的根本原因,这种解释对半导体和绝缘体都适用。

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。对纳米氧化物和氮化物微粒研究表明:第一近邻和第二近邻的距离变短,键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大,结果使红外光吸收带移向了高波数。

B吸收光谱的红移现象的原因

1)电子限域在小体积中运动;量子限域效应

2)粒径减小,内应力(P=2g/r,r为半径,g为表面能)增加,这种内应力的增加会导致能带结构的变化,电子波函数重叠加大,结果带隙、能级间距变窄,这就导致电子由低能级向高能级及半导体电子由价带到导带跃迁引起的光吸收带和吸收边发生红移;

3)能级中存在附加能级,如缺陷能级,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

光吸收带的位置是由影响蜂位的蓝移因素和红移因素共同作用的结果,如果前者的影响大于后者,吸收带蓝移,反之,红移。

4、简述纳米材料的硬度与尺寸关系中存在的三种情况。

1) 正Hall-Petch关系K>0:与常规晶粒一样,硬度随尺寸减小而增大。

2) 负Hall-Petch关系K<0,硬度随尺寸减小而下降,在常规多晶材料中未出现过。

3) 正-反Hall-Petch关系,K有一转折点,当平均晶粒直径d>dc时,K >0,正Hall-Petch关系;d

5、试述纳米材料的光致发光不同于常规材料的原因。

1)由于颗粒很小,出现量子限域效应,界面结构的无序性使激子、特别是表面激子很容易形成,因此容易产生激子发光带;

2)界面体积大,存在大量的缺陷,从而使能隙中产生许多附加能级;

3)平移周期被破坏,在K空间常规材料中电子跃迁的选择定则可能不适用。晶体场不对称

4)杂质能级---杂质发光带处于较低能量位置,发光带比较宽。

6、试述半导体催化剂的微粒尺寸减小,其光催化效率提高的原因。

A能隙变宽

(1)当半导体粒子的粒径小于某一临界值(一般约为10nm)时,量子尺寸效应变得显著,电荷载体就会显示出量子行为,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,这实际上增加了光生电子和空穴的氧化—还原能力,提高了半导体光催化氧化有机物的活性。

(2)量子尺寸效应

B 电子空穴分离效率高

(1)半导体纳米粒子粒径通常小于空间电荷层的厚度,在离开粒子中心的L距离处的势垒高度为:

(2)LD是半导体的德拜长度,空间电荷层的任何影响都可以忽略。

(3)光生载流子(电子、空穴)通过简单的扩散从粒子的内部迁移到粒子的表面与电子给体或受体发生氧化或还原反应。

(4) 在光催化剂中电子和空穴的俘获过程是很快的

?这意味着半径越小,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。

?提高电子空穴分离效率

C吸附能力强。

?纳米粒子的尺寸很小,处于表面的原子很多,比表面积很大,吸附有机污染物的能力提高,光催化降解有机污染物的能力提高。

?研究表明,在光催化体系中,反应物吸附在催化剂表面上是光催化反应的一个前置步骤,纳米半导体粒子强的吸附效应甚至允许光生载流子优先与吸附的物质反应,而不管溶液中其他物质的氧化还原电位的顺序。

?表面效应

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:从加热到高温的钨丝发射电子,在高电压作用下以极快的速度射出,聚光镜将电子聚成很细的电子束,射在试样上;电子束透过试样后进入物镜,由物镜、中间镜成像在投影镜的物平面上,这是中间像;然后再由投影镜将中间像放大,投影到荧光屏上,形成最终像。

扫描电子显微镜:入射电子与样品之间相互作用激发出二次电子。二次电子收集极将向各方向发射的二次电子汇集起来,再经加速极加速射到闪烁体上转变成光信号。经过光导管到达光电倍增管,使光倍号再转变成电信号。经视频放大器放大后输出送至显像管,调制显像管的亮度。在荧光屏上便呈现一幅亮暗程度不同的反映样品表面起伏程度(形貌)的二次电子像。

扫描隧道显微镜:在样品与探针之间加上小的探测电压,调节样品与探针间距控制系统,使针尖靠近样品表面,当针尖原子与样品表面原子距离≤10?时,由于隧道效应,探针和样品表面之间产生电子隧穿,在样品的表面针尖之间有一纳安级电流通过。电流强度对探针和样品表面间的距离非常敏感,距离变化1 ?,电流就变化一个数量级左右。移动探针或样品,使探针在样品上扫描。

原子力显微镜:将一个对微弱力极敏感的弹性微悬臂一端固定。另一端的针尖与样品表面轻轻接触。当针尖尖端原子与样品表面间存在极微弱的作用力(10-8--10-6N)时,微悬臂会发生微小的弹性形变,针尖和样品之间的作用力与距离有强烈的依赖关系(遵循胡克定律)

2、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—从距样品表面l00 ?左右深度范围内激发出来的低能电子。<50 eV---SEM

2)背散射电子—从距样品表面—1μm深度范围内散射回来的入射电子,其能量近似入射电子能量。

SEM、低能电子衍射

4原子核(连续波长X射线)和核外电子(二次电子和特征X射线)

5)俄歇电子—从距样品表面几?深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。Element

6)非弹性散射电子—入射电子受到原子核的吸引改变方向电子。能量损失谱。

3、TEM、SEM图像衬度原理分别是什么

TEM:由于穿过试样各点后电子波的相位差情况不同,在像平面上电子波发生干涉形成的合成波色不同,形成图像上的衬度。

SEM:背散射电子能量高,以直线轨迹溢出样品表面,背向检测器的表面无法收集电子变成阴影,可以分析凹面样品。

1、气相法制备纳米微粒的分类

气相法制备纳米微粒包括

化学气相反应法:气相分解法,气相合成法,气-固反应法

物理气相法:气体冷凝法,氢电弧等离子体法,溅射法,真空沉积法,加热蒸发法,混合等离子体法

2、液相法制备纳米微粒的分类

液相法制备纳米微粒分为:沉淀法,水热法,溶胶凝胶法,冷冻干燥法,喷雾法。

3、试述气体冷凝法制备纳米微粒的基本原理

定义: 此种制备方法是在低压的氩、氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发后形成超微粒(1~1000nm)或纳米微粒。

原理:整个过程是在超高真空室内进行。通过分子涡轮使其达到上的真空度,然后充入低压(约2KPa)的净惰性气体(He或Ar,纯度为~%)欲蒸的物质(例如,金属,CaF2,NaCl,FeF等离子化合物、过渡族金属氮化物及易升华的氧化物等)置于坩埚内,通过钨电阻加热器或石墨加热器等加热装置逐渐加热蒸发,产生原物质烟雾,由于惰性气体的对流,烟雾向上移动,并接近充液氦的冷却

棒(冷阱,77K)。在蒸发过程中,原物质发出的原子与惰性气体原子碰撞而迅速损失能量而冷却,在原物质蒸气中造成很高的局域过饱和,导致均匀的成核过程,在接近冷却棒的过程中,原物质蒸气首先形成原子簇,然后形成单个纳米微粒。在接近冷却棒表面的区域内,单个纳米微粒聚合长大,最后在冷却棒表面上积累起来。用聚四氟乙烯刮刀刻下并收集起来获得纳米粉。

4、溶胶凝胶法制备纳米微粒的基本原理

溶胶凝胶法的基本原理是:将金属醇盐或无机盐经水解,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、煅烧除去有机成分,最后得到无机材料。

注:有部分答案仅供参考,剩下的自己完善。

补充题翻译

透射电子显微镜:(TEM)transmission electron miroscope

扫描电子显微镜(SEM):Scanning electron microscope

扫描隧道显微镜Scanning Tunneling Microscope (STM)

原子力显微镜(AFM)Atomic Force Microscope (AFM)

纳米材料与技术思考题2016

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

纳米材料考试试题3

纳米材料考试试题3

判断和填空 1由纳米薄膜的特殊性质,可分为两类:a、含有那么颗粒与原子团簇——基质薄膜。b、纳米尺寸厚度的薄膜,其厚度接近于电子自由程和Debye长度,可以利用其显著的量子特性和统计特性组装成新型功能器件。 2、.增强相为纳米颗粒、纳米晶须、纳米晶片、纳米纤维的复合材料称为纳米复合材料;纳米复合材料包括金属基、陶瓷基和高分子基纳米复合材料;复合方式有:晶内型、晶间型、晶内-晶间混合型、纳米-纳米型等 3、宏观量子隧道效应微粒具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。微粒的磁化强度,量子相干器 件中的磁通量等,具有隧道效应、称为宏观的量子隧道效应。 4、纳米微粒反常现象原因:小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应。 举例:金属体为导体,但纳米金属微粒在低温由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性。化学惰性的金属铂制成纳米微粒(铂黑)后却成为活性极好的催化剂。 5、非晶纳米微粒的晶化温度低于常规粉体。 6、超顺磁性纳米微粒尺寸小到一定临界值进入超顺磁状态,例如a-Fe Fe3O4和a-Fe2O3 粒径分别为5nm 16nm和20nm时变成顺磁体这时磁化率X不再服从居里-外斯定律。 7、超顺磁状态的起源:在小尺寸下,当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时,磁化方向就不再固定一个易磁化方向,易磁化方向作无规律的变化,结果导致超顺磁性的出现。不同种类的纳米微粒显现的超顺的临界尺寸是不同的。 8纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力Hc 10矫顽力的起源两种解释一致转动模式和球链反转磁化模式。 11.居里温度Tc为物质磁性的重要参数与交换积分成正比,并与原子构型和间距有关。对于薄膜随着铁磁薄膜厚度的减小,居里温度下降。对于纳米微粒,由于小尺寸效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化,因此具有较低的居里温度。 12,大块金属具有不不同颜色的光泽,表明对可见光各种颜色的反射和吸收能力不同。当尺寸减小到纳米级时各种金属纳米微粒几乎都呈黑色,它们对可见光的反射率极低。反射率:Pt为1%,Au小于10%。对可见光低反射率、强吸收率导致粒子变黑。 13、当纳米微粒的尺寸小到一定值时可在一定波长的光激发下发光。 14、物理法制备纳米粒子:粉碎法和构筑法。前者以大块固体为原料,将块状物质粉碎、细化,从而得到不同粒径范围的纳米粒子;构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。 15、物料的基本粉碎方式:压碎、剪碎、冲击破碎和磨碎。 16、非晶纳米微粒的晶化温度低于常规粉体 17.原位复合法主要有:共晶定向凝固法、直接氧化法和反应合成法 18、纳米增强相和金属基体之间的界面类型三种:不反应不溶解;不反应但相互;相互反应生成界面反应物。界面结合方式有四种:机械结合;浸润与溶解结合;化学反应结合;混合结合。界面的溶解和析出是影响界面稳定性的物理因素,而界面反应是影响界面的化学因素。 19、使纳米增强相遇金属基体之间具有最佳界面结合状态的措施:应该使纳米增强相与金属基体之间具有良好的润湿后,互相间应发生一定程度的溶解;保持适当的界面结合力,提高复合材料的强韧性;并产生适当的界面反应,而界面反应产物层应质地均匀,无脆性异物,不能成为内部缺陷(裂纹源),界面反应可以控制等。措施:增强相表面改性(如涂覆);基体合金化(改性)。 20、原位复合法关键:在陶瓷基体中均匀加入可生成纳米第二相的元素或化合物,控制其反应生成条件,使其在陶瓷基体致密化过程中,在原位同时生长处纳米颗粒、晶须和纤维等,形成陶瓷基纳米复合材料。也可以利用陶瓷液相烧结时某些晶相生长成高长径比的习性,控制烧结工艺。也可以使基体中生长高长径比晶体,形成陶瓷基复合材料。优点:有利于制作形状复杂的结构件,成本低,同时还能有效地避免人体与晶须等地直接接触,减轻环境污染。 21、陶瓷基纳米复合材料的基体主要有:氧化铝、碳化硅、氮化硅和玻璃陶瓷。与纳米级第二相的界面粘结形式:机械粘结和化学粘结

【人教版】四年级上册数学期末考试试题及答案

人教版四年级上学期期末测试 数学试卷 学校________ 班级________ 姓名________ 成绩________ 一、填一填。(20分) 1、一个九位数,最高位上是 8,十万位上是5 ,其余各数位上都是 0,这个数写作 ( ),读作( ),改写成以“万”为单位的数是( ), 省略“亿”后面的尾数约是( )。 2、在数字“7”和“5”中间添加( )个0,就组成七千万零五。 3÷42,( ),( )。 4、8平方千米=( )公顷 14000000平方米=( )公顷 5、∠1+直角+35°=平角,则∠1=( )。 6、( )里最大能填整数几? ( )×69<510 233>38×( ) 7、( )时整时,时针和分针成平角,3时30分时,时针与分针成( )。(填“锐角”“直角”或“钝角”) 8、304÷52试商时可以把52看作( )来试商,这时商会( )。(“偏大”或“偏小”) 9、蜜蜂5分钟飞行2500米,蜜蜂的飞行速度可以写成( ),这只蜜蜂2小时可飞行( )千米。 10、一个六位数四舍五入到“万”位约是70万,这个六位数最大是( ),最小是

1、已知A÷B=40(B不为0),如果B除以20,A不变,那么商是( )。 A、800 B、2 C、40 2、下面各数中,最接近22万的是( )。 A、224500 B、219820 C、220099 3、两个完全一样的梯形不可能拼成一个( )。 A、平形四边形 B、三角形 C、梯形 4、如果同一平面内的两条直线和同一条直线垂直,那么这两条直线( )。 A、平行 B、垂直 C、相交 5、爸爸、妈妈和我每人一个鸡蛋,每次只能煎两个鸡蛋,两面都要煎,第一面要煎2 分钟,第二面只要煎1分钟,最少( )分钟三人都能吃到煎蛋。 A、7 B、3 C、5 三、判断题。(对的在括号里打“√”,错的打“×”,5分) 1、两个数相除,把被除数除以10,除数乘10,商不变。……………………………( ) 2、两个锐角的和比直角大。…………………………………………………………( ) 3、从直线外一点画已知直线的平行线可以画无数条。……………………………( ) 4、因为57÷4=14……1,所以570÷40=14……1。………………………………( ) 5、三位数乘两位数的积是四位数或五位数。………………………………………( ) 四、算一算。(24分) 1.直接写出得数。(10 分) 23×20= 120×5= 490÷70= 6300÷900= 250×40= 105×40= 910÷70= 59×61≈ 560÷82≈ 724÷89≈ 2.用竖式计算,带※的要验算。(14分) 208×55 314×28 728÷26 ※ 831÷58

小学四年级期末考试试卷(含答案)

四年级下册小学数学期末评价试卷 一.填空题。(每空1分,共20分) 1、一个数由7个十,6个十分之一,5个一百分之一组成,这个数写作(),读作(),把它精确到十分位是()。 2、350克=()千克2千米40米=()千米3元2角=()元 3、在5.63、5.06、5.19、5.029中,最大的数是(),最小的是()。 4、一个等腰三角形的一条腰长5厘米,底边长4厘米,围成这个等腰三角形至少需要()厘米的绳子。 5、把18570改写成“万”作单位的数是(),精确到万位是()。 6、一个等腰三角形的顶角是40°,这个三角形的一个底角是()。 7、在□里填上数,要使5□.□2最大,这个数是();使这个数最接近51,这个数是()。 8、一个圆形跑道长400米,如果每20米竖一个广告牌,一共可以竖()个。 9、把0.126的小数点向右移动两位是(),把()的小数点向左移动三位是0.0068。 10、如右图,一块三角形纸片被撕去了一个角。 这个角是()度,原来这块纸片的形状 是()三角形,也是()三角形。 二.判断题。(5分) 1、去掉小数末尾的“0”,小数的大小不变。() 2、73-73×2=(73-73)×2=0 ()

3、一个三角形的三条边分别是3厘米、5厘米、9厘米。 ( ) 4、0.3和0.30的大小相等,计数单位也相同。 ( ) 5、如果直角三角形的一个锐角是45°,这个三角形一定是等腰三角形。 ( ) 三.选择题。(5分) 1.下面三组小棒,不能围成三角形的是( )。 2、 50减去25的差,乘20加13的和,正确的算式是( ) A 、50-25×20+13 B 、(50-25)×20+13 25)×(20+13) 3、如右图被纸板遮住的三角形是( )。 A 直角三角形 B 锐角三角形 C 钝角三角形 D 以上三种都有可能 4、0.996保留两位小数是( )。 A 、0.99 B 、1.00 C 、1.0 5、已知在等腰三角形中,一个角是50°,那么另两个角的度数是( )。 A 、50°和80° B 、65°和65° C 、50°和80°或65°和65° 四.计算题(26分) 1、直接写得数(5分) 72×2= 120÷6= 1.2-1.0= 2500÷5= 40-30÷5= 2.3+0.8= 6-1.6= 4+1.7= 5.4-2.5= 8×5÷2= 2、脱式计算(9分) 3厘米 3厘米 5厘米 4厘米 4厘米 4厘米 3厘米 3厘米 6厘米 A 、 B 、 C 、

浅谈纳米材料与生活

浅谈纳米材料与生活 摘要:人类迈着欢快的步伐轻松地进入二十一世纪。二十世纪是计算机技术革命蓬勃发展的时期,计算机技术得到了卓越的发展。现在人类进入了又一世纪,在这个日新月异的新的世纪里,科学家通过运用的发达的计算机技术,为我们奏起了“纳米技术”发展的号角。“纳米技术”主要是围绕开发纳米材料为核心而发展的技术,它有着广阔的发展前景,随着纳米技术的发展纳米材料也不断有着新的开发。“纳米材料”的有效发掘及其利用必定会给人们的生活带来又一翻天覆地变化,给人们的衣、食、住、行、医疗卫生事业带来极大便利。本文主要是通过给大家说明纳米材料的本质这一基点,向大家普及纳米材料的特性,以使更多的人能对纳米材料有整体的认识。除此之外更重要的就是联系生活实际,向大家说明纳米材料是如何影响人们生活的。到目前为止,它的发展的确已经给我们生活带来了很多便利,我相信在纳米技术不断进步、发展的未来,纳米材料一定有更广阔的空间。 关键词:纳米、纳米技术、纳米材料、应用 现如今,科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的一台主要发动机,他将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”,并将成为最有前途的材料,它所见具有的独特物理和化学性质,可以节省资源、合理利用能源并且能够净化生存环境,它的发展研究会对化工行业带来新的机遇。 纳米材料的特性: 纳米材料是英文“napometer”的译音,是一个物理学上的长度单位。1纳米是1米的十亿分之一,用我们能看见的最小微粒院子来表示的话,相当于45个远在啊排列起来的长度。自然界只有生物具有纳米尺度,遗传基因DNA螺旋结构的半径约1纳米左右,一个典型的病毒大约100纳米长,相当于万分之一的头发丝的粗细。纳米科技就是一门以0.1至100纳米这样的尺度为研究对象的前沿科学。作为尺度单位的纳米,并没有物理内涵,当物质到纳米尺度后,

纳米技术考试题答案

纳米材料和纳米机构。。。。。。2 纳米材料分析。。。。。。。。。。。。1 一纳米技术的内容和定义(2-2) 纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等二纳米技术三个层面概念的理解 从迄今为止的研究来看,关于纳米技术分为三种概念: 第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,这是因为,如果把电路的线幅逐渐变小,将使构成电路的绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果。此外,还有发

热和晃动等问题。为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发,成为纳米生物技术的重要内容。 三纳米技术的发展史,起源和发展方向(2-9) 四我国的纳米发展史 1.“中国实验室国家认可委员会”是负责实验室和检查机构认可及相关工作的认可机构,为规范纳米产品市场、推动制定相关纳米材料及产品的标准,“国家纳米科学中心”和“中国实验室国家认可委员会”会商多次,联合成立“纳米技术专门委员会”,挂靠在“国家纳米科学中心”。 2. 中国政府透过中国科学院主导众多纳米科技研发计划,多数强调半导体制造技术和发展以纳米科技为基础的电子元件,另一是利用纳米材料保存考古文物。 已成功发展出的产品包括新式冷气机,其特点为利用创新的纳米材质。另估计约有两百家企业积极从事纳米科技产品的商业化。 五纳米材料的四大效应(2-59) 六纳米材料的制备方法(2-112) 按制备原理分为:物理和化学 按生成介质分为:固液气

石墨烯纳米材料及其应用

墨烯纳米材料及其应

二?一七年十二月

摘要 ................. 错误!未定义书签 1引言................ 错误!未定义书签 2石墨烯纳米材料介绍......... 错误!未定义书签 3石墨烯纳米材料吸附污染物...... 错误!未定义书签金属离子吸附........... 错误!未定义书签 有机化合物的吸附......... 错误!未定义书签 4石墨烯在膜及脱盐技术上的应用..… 错误!未定义书签石墨烯基膜............ 错误!未定义书签 采用石墨烯材料进行膜改进..... 错误!未定义书签 石墨烯基膜在脱盐技术的应用??… 错误!未定义书签5展望................ 错误!未定义书签

石墨烯因为其独特的物理化学方面的性质,特别是其拥有较高的比表面积、 较高的电导率、较好的机械强度和导热性,使其作为一种新颖的纳米材料赢得了越来越广泛的关注。 关键词:石墨烯;碳材料;环境问题;纳米材料 1引言 随着世界人口的增长,农业和工业生产出现大规模化的趋势。空气,土壤和水生生态系统受到严重的污染;全球气候变暖等环境问题正在成为政治和科学关注的重点。目前全球已经开始了解人类活动对环境的影响,并开发新技术来减轻相关的健康和环境影响。在这些新技术中,纳米技术的发展已经引起了广泛的关注。 纳米材料由于其在纳米级尺寸而具有独特的性质,可用于设计新技术或提高现有工艺的性能。纳米材料在水处理,能源生产和传感方面已经有了诸多应用,越来越多的文献描述了如何使用新型纳米材料来应对重大的环境挑战。 石墨烯引起了诸多研究人员的关注。石墨烯是以sp2杂化连接的碳原子层构成的二维材料,其厚度仅为一个碳原子层的厚度。这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”,被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、最有韧性的新型材料。石墨烯具有超高的强度,碳原子间的强大作用力使其成为目前已知力学强度最高的材料。石墨烯还具有特殊的电光热特性,包括室温下高速的电子迁移率、半整数量子霍尔效应、自旋轨道交互作用、高理论比表面积、高热导率和高模量、高强度, 被认为在单分子探测器、集成电路、场效应晶体管等量子器件、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面有广泛的应用前景。在环境领域,石墨烯已被应用于新型吸附剂或光催化材料,其作为下一代水处理膜的构件,常用作污染物监测。 2石墨烯纳米材料介绍 单层石墨烯属于单原子层紧密堆积的二维晶体结构()。在石墨烯平面内,碳原子以六兀环形式周期性排列,每个碳原子通过C键与临近的二个碳原子相连,S Px和Py三个杂化轨道形成强的共价键合,组成sp2杂化结构,具有120° 的键角。石墨烯可由石墨单层剥离而产生,最初是通过微机械剥离,使用胶带依次将石墨粘黏成石墨烯来实现。Geim和Novoselov

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

四年级期末考试答案

2011年北师大版四年级(上)期末考试数学模拟试卷(1) 一、我会填.(每题2分,共16分) 1. 从个位起,第五位是________位,第________位亿位,最大的六位数是________, 比最小的六位数大的数是________. 2. 读作________,其中在________位上,表示________.把这个数四舍五 入到万位大约是________. 3. 三十二亿零五十万七千零一,写作________.改作以“亿”作单位时,写作________. 4. 的积是________位数. 5. □,□能填________. 6. ________. 7. 如图:如果汽车向东行驶米记作米,那么汽车向西行驶米记作________, 一辆汽车先向西行驶米,又向东行驶米,这时汽车的位置记作________. 8. 元旦北京最高气温是零下,还可以表示为________. 二、我会选.(每题1分,共6分.) 9. 下面三个数中,一个也不读出来的是() A. B. C. 10. 要使□万,□里不能填() A. B. C. D. 11. 下列四个数中,最接近万的是() A. B. C. D. 12. 下列线中,________是直线,________射线,________是线段. 、 、 、 、

13. 北京到天津的公路长千米,货车要行小时,货车的速度是() A.时 B.千米/分 C.千米/时 D.千米/时 14. 下面图形中,有两组平行线的图形是________ . . . . 三、我会判断.对的打“√”,错的打“×”.(每题2分,共10分.) 15. 北京某一天的气温是,这一天的最高气温和最低气温是一样________. 16. 过一点只能画出一条直线.________.(判断对错) 17. 在乘法里,两个因数都扩大倍,积也扩大倍.________.(判断对错) 18. 要使□的商是两位数,□里最大能填.________.(判断对错) 19. 手电筒的光线中有无数条射线.________. 四、我会算:(共36分) 20. 直接写得数: 21. 用竖式计算: 22. 简便计算:. 23. 递等式计算:

纳米材料论文

纳米材料的特性与应用 摘要:纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚爱好。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学特性,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 关键词:纳米材料特性应用 1. 纳米发展简史 1959年,着名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品,这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年,美国科学家成功地合成了碳纳米管,并发现其质量仅为同体积钢的1/6,强度却是钢的10倍,因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年,纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.什么是纳米材料 纳米(nm)是长度单位,1纳米是10-9米(十亿分之一米),对宏观物质来说,纳米是一个很小的单位,不如,人的头发丝的直径一般为7000-8000nm,人体红细胞的直径一般为3000-5000nm,一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小,金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示,1埃相当于1个氢原子的直径,1纳米是10埃。 一般认为纳米材料应该包括两个基本条件:一是材料的特征尺寸在1-100nm之间,二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 3. 纳米材料的特性 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(1-100nm)或由他们作为基本单元构成的材料。 3.1表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表面原子占99%。主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。 3.2小尺寸效应

《科学与技术》期末考试试题与答案版

科学与技术复习试题 一、选择题(每题2分,共10分) 1.自然界中一切物体的相互作用,都可能归结为四种基本的相 互作用,即引力、弹力、电磁力和(C)相互作用。A.地磁力B.分子力C强力D.结合力 2.基因是含特定遗传信息的核苷酸序列,是(D)的最小功能单位。 A .细胞 B .蛋白质 C .氨基酸 D .遗传物质 3.1996年,世界上第一只克隆羊——多利面世,这 是世界上首次利用(A)技术而培养出的克隆动物。 A. 细胞核移植 B .细胞融合C.细胞培养 D .细胞膜嫁 接 4.由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为(A) 。 A.星系 B .星空 C .星云 D .星际 5.光纤通信利用光纤来传送(C),它是20世纪70年代发展起来的一种新的通信方式。 A.电 B .声 C .光 D .机械 二、填空题(每空2分,共10分) 6.科学是技术发展的__理论__基础,技术是科学发展的手段, 他们相互依存、相互渗透、相互转化。 7 .我国863计划中,被评选列入该纲要的8个技术群是生物技 术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能 源技术、新材料技术和海洋技术。 8 .新技术革命的兴起是以__信息技术为先导的。 9.板块构造说的理论是在__大陆漂移学说、海底扩张 学说的基础上发展起的。 10.1987年,世界环境与发展委员会发布了一份 题为《我们共同的未来》的报告,首次提出了“可持续 发展”的概念。 三、名词解释(每题5分,共20分) 11.核能是在原子核变化过程中,从变化前后原子核质量亏损的质量 差转化来的能量。 12. 纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级(lo-g 米),再用这种超细微粒子制造的材料。 13. 地球外部圈层结构指地球外部离地表平均800千米以内的圈 层,包括大气圈、水圈和生物圈。 14 .物质生产力一(劳动者十劳动资料十劳动对象十管理 +??) 高科技。四、简答题(每题15分.共30分) 15.简述科学认识发展的动因。 (1)科学认识发展的外部动因(8分) 恩格斯曾经指出:“经济上的需要曾经是,而且越来 越是对自然界的认识进展的主要动力”。 一般地说,在19世纪中叶以前,科学是落后于生产和技术的, 它的发展是在生产需要的推动下进行的。而从19世纪下半叶以后,科学理论研究不仅走在技术和生产的前面,还为技术和生产的发展开辟了各种可能的途径。进入二十世纪以后,现代科学产生了空前的先行作用,科学变成了超越一般技术进步的因素。 (2)科学认识发展的内部动因(7分) 科学作为系统化的理论知识体系,有其自身的矛盾运 动和继承积累关系。科学发展的内部矛盾运动是它的内部动力。它表现为:1)新事实和1日理论的矛盾。2)各种不同观点、假说和理论的矛盾。 16.简述新材料发展的方向。 随着社会的进步,人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以下几点: (1)结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能 上较为完美的结合。(3分) (2)智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具 有一定的 模仿生命体系的作用,既具有敏感又有驱动的双重的功能。(3 分) (3)少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过 程中,甚至废弃后,应尽可能少地对环境产生污染。 (3分) 18世纪中叶产 生

小学四年级数学上册期末考试试题及答案

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时限:60分钟满分:100分 班级姓名学号成绩 一、选择题。(每题1分,共6分。) 1、下面三个数中,一个0也不读出来的是:() A、 90000900 B、90090000 C、90009000 2、要使8 418≈8万,里不能填() A、5 B、3 C、2 D、1 3、下列四个数中,最接近8万的是:() A、80101 B、79989 C、79899 D、79979 4、下列线中,()是直线,()射线,()是线段。 A、 B、 C、 D、 5、北京到天津的公路长120千米,货车要行2小时,货车的速度是()。 A、 60时 B、 60千米/分 C、60千米/时 D、240千米/时 6、下面图形中,有两组平行线的图形是()。 A、 B、 C、 D、 二、计算题:(共36分) 1、直接写得数:(每题1分)

400×70= 320÷40= 15×60= 63÷7×8= 15×40= 1600÷80= 7200÷9= 640÷ 80÷4= 634÷70= 25×40= 100-67= 12×4÷2= 2、用竖式计算:(每题2分) 507×46= 265×68= 840÷35= 762÷19= 3、计算题: (每题2分) 8×72×125 102×36 49×99+49 900÷25 4、递等式计算::(每题2分) (160-48÷12)×4 336÷[(36-29)×6] 62×(300-145÷5) 三、填空题。(每题2分,共16分) 1、从个位起,第五位是 位,第 位亿位,最大的六位数是 ,比最小六位数大1的数是 。 2、297304851读作 ,其中7在 位上,表示 。把这个数四舍五入到万位大约是 。 3、三十二亿零五十万七千零一,写作 。改作以“亿”作单位时,写作 。 4、84×390的积是 位数。 验算

纳米材料及其应用前景

纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪,纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用,并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词:纳米材料;功能;应用; 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也正因为这样,纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题,可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。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。 2、热学性质 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。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用,从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 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。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管,表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性,成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展,已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

最新纳米结构与纳米材料25个题目+完整答案资料

1.什么是纳米材料?其内涵是什么?(从零、一、二、三维考虑) 2.纳米材料的四大效应是什么?对每一效应举例说明。 3.纳米材料的常用的表征方法有哪些? 4.用来直接观察材料形态的SEM、TEM、AFM对所测定的样品有哪些特定要求?从它们的图像中能够得到哪些基本信息? 5.纳米颗粒的高表面活性有何优缺点?如何利用? 6.在纳米颗粒的气相合成中涉及到哪些基本环节?气相合成大致可分为哪四种?气相成核理论的机制有哪两种? 7.溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本过程是怎样的? 8.用溶胶-凝胶技术结合碳纳米管的生长机理,可获得密度不同的碳纳米管阵列(也叫纳米森林),简要阐述其主要步骤及如何控制碳纳米管的分布密度? 9.改变条件可制备不同晶粒大小的二氧化钛,下图分别为两种晶粒尺寸不同的二氧化钛的XRD图与比表面积数据。请用Scherrer 方程、BET比表面积分别估算这两种二氧化钛的晶粒尺寸(XRD测试时所用的 = 1.5406?,锐钛矿相二氧化钛的密度是3.84 g/cm3)(默写出公式并根据图中的数据来计算)。 10.氧化物或者氮化物纳米材料具有许多特殊的功能,请以一种氧化物或者氮化物为例,举出其三种主要的制备方法(用到的原料、反应介质、主要的表征手段)、主要用途(与纳米效应有关的用途)、并介绍这种物质的至少两种晶相。 11.举出五种碳的纳米材料,阐述其一维材料与二维材料的结构特点、用途。 12.简述纳米材料的力学性能、热学性能与光学性能有怎样的变化? 13.什么叫化学气相沉积法,它与外场结合又可衍生出哪些方法?简述VLS机制。 14.纳米半导体颗粒具有光催化性能的主要原因是什么?光催化有哪些具体应用 15.利用机械球磨法制备纳米颗粒的主要机制是什么?有何优、缺点? 16 何为“自催化VLS生长”?怎样利用自催化VLS生长实现纳米线的掺杂? 17.液相合成金属纳米线,加入包络剂(capping reagent)的作用是什么? 18.何为纳米材料的模板法合成?它由哪些优点?合成一维纳米材料的模板有哪些? 19.试结合工艺流程图分别说明氧化铝模板的制备过程以及氧化铝模板合成纳米线阵列的过程 20.从力学特性、电学特性和化学特性来阐述碳纳米管的性质,它有哪些主要的应用前景? 21.如何提高传统光刻技术中曝光系统的分辩率? 22.试比较电子束刻蚀和离子束刻蚀技术的异同点和优缺点。 23.比较极紫外光刻技术和X射线光刻技术的异同。 24.何为纳米材料的自组装?用于制备纳米结构的微乳液体系一般有几个组成部分? 25 何谓“取向搭接Oriented attachment”“奥斯德瓦尔德熟化Ostwald ripening”?

四年级数学期末测试题 -及答案

乡镇 学校 班级 姓名 学号 ……………….密………………………封……………………………..线……………………………………. ……………………. …………………….. 四年级数学期末测试题 (满分 120分其中卷面分5分) 时间:90分钟 班级: 姓名: 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 一、填空题 1. 一个小数由6个十,8个十分之一,5个百分之一组成,这个小数是( )。 2. 9.46是由( )个1、( )个0.1、和( )0.01组成。 3. 用字母表示长方形的面积公式S=( ) 4. 一本书a 元,买40本这样的书需要( )元。 5. 一个工厂原有煤x 吨,烧了t 天,每天烧a 吨,还剩( )吨。 6. 三个连续自然数的平均数是n,另外两个数分别是( )和( )。 7. 一个直角三角形中的一个锐角是40度,另一个锐角是( )度。 8. 最小的三位数与最大的两位数的乘积( )。 9. 钟面上9时整,时针和分针所夹的角是( )度。从1点到2点,分针旋转的角度是( )度。 10. 甲数是乙数的7倍,甲数比乙数多360,乙数是( )。 11. 用字母表示乘法分配律是( )。 12. 一周角=( )直角 =( )平角 13. 25×49×4=(25×4)×49这一运算过程运用了( )律。 14. 用3根小棒来拼三角形,已知两根小棒的长度分别为10 厘米和5厘米,那么第三根小棒的长度最短是( )厘米。 15. 不用计算,在○填上<、>或= (40+4)×25○11×(4×25) 200-198○200-200+2 16. 小红用一根17厘米长的铁丝围成了一个三角形,它的边长可能是( )、( )、( )。 二、判断(在括号里对的打“√”,错的打“×”) 1. a 的平方一定大于2a ( ) 2. 一个三角形至少有两个角是锐角。 ( ) 3. 大的三角形比小的三角形内角和度数大。 ( ) 4. 小数点的末尾添上“0”或去掉“0”,小数的大小不变。 ( ) 5. m ×m 可以写成2 m 。 ( ) 6. 小于90度的角一定是锐角。 ( ) 7. 钝角三角形和直角三角形也有三条高。 ( ) 8. 在一道算式中添减括号,可以改变这道题的运算顺序。 ( ) 9.两个数的积一定比它们的和大。 ( ) 10.468×99+468=468×(99+1) ( ) 11. 等腰三角形一定是锐角三角形。 ( ) 12. 所有的等边三角形都是等腰三角形。 ( ) 三、选择(将正确答案的序号填在括号里) 1.一个三角形的两条边长分别是3分米、4分米,第三条边一定比( )分米短。 A. 3 B. 4 C. 7

纳米科学与微纳制造》复习材料.docx

《纳米科学与微纳制造》复习材料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。 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1nm~100nm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1-100nm 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

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