纳米复合资料 一、纳米资料的功能 1、纳米资料的根本物理效应 当小粒子标准进入纳米量级(1—100nm)时,其自身具 有量子标准效应、小标准效应、外表效应和微观量子地道 效应,因而展现出许多特有的性质,在催化、滤光、光吸 收、医药、磁介质及新资料等方面有宽广的使用远景,同 时也将推进基础研讨的开展。 ppt课件 1 1)、小标准效应 当超细微粒的标准与光波波长、德布罗 意波长以及超导态的相干长度或透射深度等 物理特征标准适当或更小时,晶体周期性的 边界条件将被损坏;非晶态纳米微粒的颗粒 外表层邻近原子密度减小.导致声、光、电 磁、热力学等物性出现新的小标准效应。 ppt课件 2 纳米标准的强磁性颗粒(Fe—Co合金,氧 化铁等),当颗粒标准为单磁畴临界标准时, 具有甚高的矫顽力,可制成磁性信用卡、磁 性钥匙、磁性车票等,还能够制成磁性液体 ,广泛地用于电声器材、阻尼器材、旋转密 封、光滑、选矿等范畴。 ppt课件 3 纳米微粒的熔点可远低于块状金属。例如 2nm的金颗粒熔点为600K.随粒径添加,熔 点敏捷上升,块状金为1337K;纳米银粉熔 点可下降刮373K。此特性为粉末冶金工业提 供了新—工艺。 ppt课件 4 使用等离了共振频率随颗粒标准改动的性 质,能够改动颗粒标准,操控吸收边的位移 ,制作具有必定频宽的微波吸收纳米资料, 可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等. ppt课件 5 2)、外表效应 纳米微粒标准小,外表能高,坐落外表 的原子占适当大的份额。跟着粒径减小,表 面原子数敏捷添加.这是因为粒径小,外表 积急 剧变大所造成的。 ppt课件 6 例如,粒径为10nm时,比外表积为90m2/g,粒径 为5nm时,比外表积为180m2/g,粒径下降到2nm ,比外表积猛增到450m2/g。这样高的比外表,使 处于表而的原子数越来越多,一起外表能敏捷添加。 因为外表原子数增多,原子配位缺乏及高的外表能, 使这些外表原子具有高的活性,极不安稳,很容易与 其他原子结合。例如金属的纳米粒子在空气中会焚烧 ,无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体,并与气 体进行反响。 ppt课件 7 3)、量子标准效应 当粒子标准下降到某一值时,金属费米 能级邻近的电子能级由准接连变为离散能级 的现象以及纳米半导体微粒存在不接连的最 高被占有分子轨迹和最低未被占有的分子轨 道能级而使能隙变宽现象均称为量子标准效 应。 ppt课件 8 4)、微观量子地道效应 微观粒子具有的贯穿势垒的才能称为地道 效应。近年来,人们发现某些微观量也具有 地道效应,称为微观量子地道效应 ppt课件 9 2、独特的物性 因为纳米微粒具有大的比外表积、外表原 子数、外表能和外表张力跟着粒径的下降急 剧添加,表现出小标准效应、外表效应、量 子标准效应及微观量子地道效应等特色,从 而导致纳米微粒的热、磁、光、灵敏特性和 外表安稳性等不同于正常粒子。如,纳米金 属在低温下出现绝缘性 ppt课件 10 3、分散及烧结功能 因为纳米结构资猜中有很多的界面,这 些界面为原子供给了短程分散途径,因而纳 米资料具有较高的分散率,这对蠕变、超塑 性等力学功能有明显影响,一起能够在较低 的温度下对资料进行有用掺杂,可在较低温 度使不混溶金属构成新的合金相。 增强分散力发生的另一个结果是可经以 使纳米结构资料的烧结温度大大下降 ppt课件 11 4、力学功能 与传统资料比较,纳米资料的力学功能有明显 的改动,一些资料的强度和硬度成倍进步经。 如14nm的Pd试样,其0.2%的屈从强度为 250MPa,而50u的粗晶资料为52MPa,粒径 为6nm的Cu的硬度是粗晶试样的5倍。 整体来说,硬度跟着粒径的减小而添加。 当晶粒标准很小时,硬度跟着粒径的减小而 添加。 ppt课件 12 5、超塑性 超塑性是指资料在开裂前发生很大的伸 长量,这种现象一般发生在受中温(0.5Tm)、 中比及较低应变速率(10-6~10-2S-1)条件下的 细晶资猜中。 一般以为陶瓷具有超塑性应该具有两个 条件:1)较小的粒径,2)快速的分散途径 (增强的晶格、晶界分散才能)。 ppt课件 13 6、光电功能及纳半导体。 ppt课件 14 二、纳米复合资料 1、概述 纳米资料是指标准为1 nm一100 nm的 超微粒经限制,烧结或溅射而成的凝集态固 体。它具有开裂强度高、耐性好,耐高温等 特性。 ppt课件 15 自从德国Gleiter等开展了惰性气体凝集法,即在高真 空超纯条件下将超微金属粉末的制备和成型结合在一 起原位限制成固体资料,并对其功能和结构进行研讨 以来,世界各国先后对这种新式纳米资料给予极大关 注。近年来更是对纳米资料的结构与功能及使用远景 进行了广泛而深化的研讨。据美国贤料显现,纳米结 构资料在美国商场将从1996年的4,130万美元增至 2001年的14,860万美元,年添加速率将超越29%。 纳米资料已成为当时资料科学和凝集态物理范畴中的 研讨热门,被视为“21世纪最有出路的资料” 其中就 包含纳米复合资料 ppt课件 16 ?纳米复合资料(nanocomposites)是 指分散相标准至少有一维小于100 nm 的复合资料(含有纳米单元相的复合材 料 )。从基体与分散相的粒径巨细联系 ,复合可分为微米一微米、微米一纳 米、纳米一纳米的复合 ppt课件 17 ?依据Hall—Perch方程,资料的屈从强度与晶 粒标准平方根成反比。这表明,随晶粒的细化 资料强度将明显添加。此外,大体积的晶区将 供给满足的晶界滑移时机,导致形变添加, 纳 米晶陶瓷因巨大的外表能,其烧结温度可大幅 下降。如用纳米ZrO2细粉制备陶瓷比用惯例的 微米级粉时,烧结温度下降400℃左右, 即从 1600℃下降到1200℃左右即可烧结细密化。 ppt课件 18 2、纳米粉
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