上海交通大学：《走进纳米科学》课程教学资源（专题讲稿）专题2 纳米科学与人类的认知

上浒充通大 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 走进纳米科学 授课教师：程先华 强 机械与动力工程学”、 E-mail:13311879398@189.cn SHANC

走进纳米科学 授课教师： 程先华 E-mail:13311879398@189.cn 机械与动力工程学院

上游充通大粤 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 课程内容安排 专题1：认识纳米科学 ©专题2：纳米科学与人类的认知 专题3：纳米技术与生活 专题4：纳米技术在军事、航天领域的应用 ©专题5：纳米技术在生物、医疗领域的应用 ©专题6：纳米技术在交通、能源及MEMS系统中的应用

课程内容安排 专题1：认识纳米科学 专题2：纳米科学与人类的认知 专题3：纳米技术与生活 专题4：纳米技术在军事、航天领域的应用 专题5：纳米技术在生物、医疗领域的应用 专题6：纳米技术在交通、能源及MEMS系统中的应用

上游充通大粤 主要内容 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 2.1纳米材料的定义及分类 2.2纳米材料四大效应 2.3纳米材料的制备及表征

主要内容 2.1 纳米材料的定义及分类 2.2 纳米材料四大效应 2.3 纳米材料的制备及表征

上游充通大学 2.1纳米材料的定义及分类 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 2.1.1纳米材料的定义 0.1nm 100nm μm 微观 团簇 纳米 介观 宏观 microsconic cluster nanoscopicmesoscopic macroseopic 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。如果按维数，纳米材料的基本单元可以分为 三类： (1)在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇等（零维） (2)在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等（一维） (3)在三维空间中有一维在纳米尺度，如纳米薄膜、纳米涂层等（二维）

2.1 纳米材料的定义及分类 2.1.1 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 为基本单元构成的材料。如果按维数，纳米材料的基本单元可以分为 三类: (1)在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇等(零维) (2)在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等(一维) (3)在三维空间中有一维在纳米尺度，如纳米薄膜、纳米涂层等(二维)

上游充通大学 2.1纳米材料的定义及分类 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 2.1.2纳米材料分类 零维：纳米颗粒、原子团簇 00050e8 50m 100y4B92 200nm 200nm 1205m 50￥h3BD 155+9 50￥。394 400nm 400nm

10 nm 30nm 50 nm 2.1.2 纳米材料分类 零维:纳米颗粒、原子团簇 2.1 纳米材料的定义及分类

上游充通大学 2.1纳米材料的定义及分类 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 一维：纳米丝、纳米棒、纳米带、纳米管以及纳米纤维 纳米棒蒲公英 铋多层纳米带 200mm 二 二微 t600 t1o.t0 npte avelength (nm) 纳米Zn0 纳米纤维与碳纳米管

一维：纳米丝、纳米棒、纳米带、纳米管以及纳米纤维 纳米ZnO 纳米棒-蒲公英 纳米纤维与碳纳米管 铋多层纳米带 2.1 纳米材料的定义及分类

上游充通大学 2.1纳米材料的定义及分类 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 二维：纳米片、纳米薄膜 www.coldstones.co 250nm 有的 银纳米片 二氧化钛有序纳米膜

二维: 纳米片、纳米薄膜 银纳米片 二氧化钛有序纳米膜 2.1 纳米材料的定义及分类

上游充通大学 2.1纳米材料的定义及分类 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 三维：指由零维，一维和二维材料为基本单元构成的块体材料， 其空间尺度均不在纳米尺度. 中科院物理所先进 材料与结构分析实验室 李超荣副研究员、张晓 娜、表面物理国家重点 实验室曹则贤研究员通 过应力自组装在无机体 系Ag/SiOx微米级的内核 /壳层结构上成功地获得 了三角格子铺排和斐波 纳契数花样。 10m

三维：指由零维,一维和二维材料为基本单元构成的块体材料, 其空间尺度均不在纳米尺度. 中科院物理所先进 材料与结构分析实验室 李超荣副研究员、张晓 娜、表面物理国家重点 实验室曹则贤研究员通 过应力自组装在无机体 系Ag/SiOx微米级的内核 /壳层结构上成功地获得 了三角格子铺排和斐波 纳契数花样。 2.1 纳米材料的定义及分类

上游充通大学 2.2纳米材料四大效应 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 纳米材料的四大效应 表面效应 小尺寸效应 量子尺寸效应 宏观量子隧道效应

纳米材料的四大效应 2.2 纳米材料四大效应 表面效应 小尺寸效应 量子尺寸效应 宏观量子隧道效应

上游充通大学 品 2.2纳米材料四大效应 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY (1)表面效应 指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着 粒子尺寸的减小而大幅度的增加，粒子的表面能及表面张力也 随着增加，从而引起纳米粒子物理、化学性质的变化。 100纳米 10纳米 1纳米 0.1纳米 随着尺寸的减小，比表面积迅速增大

→ → → （1）表面效应 指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着 粒子尺寸的减小而大幅度的增加，粒子的表面能及表面张力也 随着增加，从而引起纳米粒子物理、化学性质的变化。 随着尺寸的减小，比表面积迅速增大 2.2 纳米材料四大效应