納米材料概論

《納米材料概論》結合國內外近年來納米材料的研究進展編寫而成。《納米材料概論》的主要特點是引用了大量實例，説明納米材料的製備、表徵、性能、應用。《納米材料概論》可作為大專院校有關材料類、化學類、物理類專業及其他相關專業的本科生及研究生的教學用書，也可供從事該領域研究的科研人員使用。 ^[1] 

第1章 納米和納米材料1

1.1 引言1

1.1.1 納米科學技術的興起1

1.1.2 納米材料的發展1

1.2 納米技術的學科領域3

1.2.1 納米材料學3

1.2.2 納米動力學4

1.2.3 納米生物學和納米藥物學4

1.2.4 納米電子學5

1.2.5 納米化學5

1.3 納米材料的研究內容5

1.4 納米材料的發展趨勢7

參考文獻8

第2章 納米材料製備方法9

2.1 概述9

2.1.1 納米材料製備技術的形成9

2.1.2 納米材料製備技術的種類和進展10

2.2 納米微粒的製備方法10

2.2.1 製備納米粒子的物理方法10

2.2.2 製備納米粒子的化學方法16

2.3 一維納米材料的製備方法19

2.3.1 氣相法20

2.3.2 液相法22

2.3.3 模板法22

2.4 納米薄膜的製備方法23

2.4.1 物理方法23

2.4.2 化學方法27

2.5 納米金屬材料的製備方法30

2.5.1 納米金屬粉末的製備30

2.5.2 納米金屬複合粉末的製備33

2.5.3 納米晶金屬塊體材料的製備33

參考文獻36

第3章 納米材料的表徵39

3.1 粒度分析39

3.1.1 概述39

3.1.2 粒度分析的方法39

3.1.3 粒度分析樣品的製備41

3.2 形貌分析42

3.2.1 概述42

3.2.2 透射電子顯微鏡42

3.2.3 掃描電子顯微鏡49

3.2.4 掃描隧道顯微鏡54

3.2.5 原子力顯微鏡56

3.3 結構分析57

3.3.1 概述57

3.3.2 X射線衍射分析57

3.3.3 紅外（IR）、激光拉曼(Raman)光譜66

3.4 成分分析68

3.4.1 概述68

3.4.2 X射線光電子能譜68

3.4.3 俄歇電子能譜71

3.4.4 電子探針X射線微區成分分析73

3.4.5 電子能量損失譜75

參考文獻75

第4章 納米材料的物理化學性能76

4.1 納米材料的基本效應76

4.1.1 尺寸效應76

4.1.2 表面與界面效應76

4.1.3 宏觀量子隧道效應78

4.2 電學性能78

4.2.1 介電常數和介電損耗78

4.2.2 納米氧化物的介電性能80

4.3 磁學性能81

4.3.1 矯頑力82

4.3.2 超順磁性83

4.3.3 飽和磁化強度、居里温度與磁化率84

4.4 光學性能85

4.4.1 基本概念85

4.4.2 納米材料的光吸收特性87

4.5 熱學性能90

4.5.1 納米材料的熱學性質及尺寸效應90

4.5.2 納米晶體的晶粒成長94

4.5.3 納米晶體的點陣熱力學性質98

4.5.4 納米晶體的界面熱力學99

4.6 化學性能102

4.6.1 吸附102

4.6.2 納米微粒的分散與凝聚104

4.6.3 流變學106

參考文獻110

第5章 納米晶材料的力學性能112

5.1 納米晶金屬和合金的力學性能112

5.1.1 屈服強度113

5.1.2 延展性116

5.1.3 應變硬化118

5.1.4 應變速率敏感性118

5.1.5 納米晶材料的蠕變122

5.1.6 納米晶材料的疲勞125

5.2 納米晶金屬和合金的變形機制128

5.2.1 堆積破壞（pile?upbreakdown）128

5.2.2 晶粒邊界滑動130

5.2.3 核?幔模型（coreandmantlemodels）134

5.2.4 晶粒邊界轉動/晶粒合併140

5.2.5 剪切帶的形成140

5.2.6 梯度模型142

5.2.7 孿晶143

5.2.8 晶粒邊界位錯的形成和湮滅147

5.3 納米晶金屬和合金的斷裂150

5.4 納米晶陶瓷及複合材料的力學性能152

參考文獻153

第6章 納米材料的應用160

6.1 納米陶瓷材料的應用160

6.1.1 納米陶瓷顆粒的應用160

6.1.2 納米陶瓷線的應用164

6.1.3 納米陶瓷薄膜的應用169

6.1.4 納米陶瓷的應用及展望172

6.2 納米金屬材料的應用174

6.2.1 納米金屬粉末材料的應用174

6.2.2 納米金屬薄膜材料的應用177

6.2.3 納米金屬塊體材料的應用178

6.3 納米高分子材料的應用179

6.3.1 納米橡膠179

6.3.2 納米塑料180

6.3.3 複合纖維182

6.3.4 納米塗料183

參考文獻185

第7章 納米碳材料186

7.1 碳材料基礎186

7.2 納米碳材料188

7.2.1 納米碳球189

7.2.2 納米碳管199

7.2.3 納米碳纖維207

7.3 碳納米複合材料217

7.3.1 GICs的分類218

7.3.2 GICs的製備方法219

7.3.3 GICs的性質與用途221

參考文獻224

第8章 納米材料最新研究進展231

8.1 納米材料製造工藝與結構材料研究發展232

8.1.1 磁性納米材料的製備及應用新進展232

8.1.2 納米二氧化硅複合材料的應用研究進展233

8.1.3 碳納米管及其複合材料的製備與性能研究進展234

8.1.4 納米複合塗層在航空航天材料中的研究進展235

8.1.5 納米分子236

8.2 納米材料在食品與農業的研究發展237

8.2.1 超細微粒和納米粒子的製備技術238

8.2.2 微乳化技術和納米膠囊製備技術238

8.2.3 分子自組裝技術238

8.2.4 納米科技在漁業農業和節能環保上的應用239

8.3 納米電子材料與計算設備研究發展240

8.3.1 稀土摻雜納米發光材料的應用前景和展望240

8.3.2 氧化鋅基納米發光材料的研究進展240

8.3.3 CdSe納米材料最新研究進展241

8.3.4 導電聚合物/無機納米複合材料的研究進展241

8.3.5 單電子存儲器242

8.3.6 納米芯片244

8.4 納米材料在衞生保健領域的研究發展245

8.4.1 納米高分子材料在生物醫學領域的研究與應用245

8.4.2 納米骨植入材料表面結構及作用機制研究進展246

8.4.3 金納米團簇功能化及其在生物醫學中的應用247

8.4.4 納米給藥系統250

8.5 納米材料在能源領域和環保領域的研究進展251

8.5.1 一維納米材料在鋰離子蓄電池中的應用進展251

8.5.2 納米結構太陽能電池材料的研究進展253

8.5.3 納米催化劑在直接甲醇燃料電池中的研究現狀257

8.5.4 納米材料在空氣淨化中的應用研究258

參考文獻260