《机械制造基础》课程教学课件（PPT讲稿）神奇的纳米材料

神奇的纳米材料

神奇的纳米材料

金纳米棒ZnO纳ZSM-5纳米带米星

金纳米棒 ZSM-5纳 米星 ZnO纳 米带

物质性质随尺寸的演变块体纳米材料领域纳米粒子分团鸽子

1厘米 1微米 100纳米 10纳米 1纳米 0.1纳米 团 簇 微 晶 纳米粒子 块体 分 子 纳米材料领域 物质性质随尺寸的演变

纳米材料的热学性质1、熔点显著降低金的熔点：1064C；2nm的金粒子的熔点为327°C。银的熔点：960.5℃：银纳米粒子在低于100°C开始熔化铅的熔点：327.4C；20nm球形铅粒子的熔点降低至39°C铜的熔点：1053°C；平均粒径为40nm的铜粒子，750c

纳米材料的热学性质 • 金的熔点：1064oC；2nm的金粒 子的熔点为327oC。 • 银的熔点：960.5oC；银纳米 粒子在低于100oC开始熔化。 • 铅的熔点：327.4oC；20nm 球形铅粒子的熔点降低至39oC。 • 铜的熔点：1053oC；平均粒径为 40nm的铜粒子，750oC。 1、熔点显著降低

纳米材料的表（界）面效应随着尺寸的减小，表面积迅速增大

100纳米 10纳米 1纳米 0.1纳米 纳米材料的表（界）面效应 随着尺寸的减小，表面积迅速增大

表（界）面效应的主要影响表面化学反应活性1.二2催化活性13纳米材料的（不）稳定性A4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

表（界）面效应的主要影响： 1、表面化学反应活性 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

纳米材料的电学性质1纳米金属与合金的电阻特性10nm6012nm5013nm4322nm25nm0粗晶0不同晶粒尺寸Pd材料的比电阻C随温度的变化。50100150200250300010nm812nm;温度的升高而上升：X13nm; +22nm;25nm;口粗晶

不同晶粒尺寸Pd材料的比电阻 随温度的变化。 ■ —10nm；▲—12nm; X —13nm; + —22nm; —25nm; □ —粗晶。 1、纳米金属与合金的电阻特性 10nm 粗晶 ▲ 25nm 13nm 3）比电阻随温度的升高而上升； 纳米材料的电学性质 22nm 12nm

量子尺寸效应导带3/21/22mEN(E)=-h2元叫块体价带EFEocV-18=4LF3N8 ~kBT自由电子气能量示意图

量子尺寸效应 Au 块 体 EF  ～kBT 自由电子气能量示意图 

纳米材料的光学性质宽频带强吸收性1

宽频带强吸收性 大块金属具有不同的金属光泽，表明它们对可见光中各种 波长的光的反射和吸收能力不同。 当尺寸减小到纳米级时，各种金属纳米粒子几乎都呈黑色。 它们对可见光的反射率极低，而吸收率相当高。例如，Pt纳 米粒子的反射率为1％，Au纳米粒子的反射率小于10％。 hv 纳米材料的光学性质