『壹』 納米復合材料有哪幾種類型如何進行穩定化設計
納米復合材料是由兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級大小(1-100
nm)復合而成的復合材料。這些固相可以是非晶質、半晶質、晶質或者兼而有之,而且可以是無機物、有機物或二者兼有。納米復合材料也可以是指分散相尺寸有一維小於100nm的復合材料,分散相的組成可以是無機化合物,也可以是有機化合物,無機化合物通常是指陶瓷、金屬等,有機化合物通常是指有機高分子材料。當納米材料為分散相,有機聚合物為連續相時,就是聚合物基納米復合材料。
『貳』 Ag/CuFe2Fe4復合納米材料如何計算含銀量
這種演算法是有一個專門用的公式,你可以按照公式來計算它的准確的含銀量。
『叄』 什麼是貴金屬納米材料
貴金屬指一些稀有昂貴的金屬材料,如金、釕、銠、鈀、鉑等昂貴金屬
納米材料指材專料在一維或者多維尺屬度上在納米級別的材料,如納米線、納米顆粒等
貴金屬納米材料就是由這些貴金屬組成的納米材料,如納米金顆粒、納米鉑線等
『肆』 凹凸棒石-銀納米復合抗菌材料及其制備方法
陳天虎
(合肥工業大學資源與環境學院,安徽合肥 230009)
一、內容簡介
隨著人民生活水平的日益提高,各種生活用品健康化已成為當今社會發展的趨勢。目前包括家電、日常生活用品等很多領域的產品都在應用抗菌材料作為添加劑製成各類具有抗菌功能的消費品,如抗菌冰箱、抗菌塑料包裝、抗菌紡織品等。目前在國外,載銀抗菌劑是應用最廣泛的抗菌劑。
通過納米尺度的研究發現,凹凸棒石是天然一維納米材料,具有很大的比表面積、吸附性能和化學反應活性等納米效應。在適當的條件下,硝酸銀與凹凸棒石及有機還原劑發生化學反應,銀以可交換離子和納米銀顆粒兩種形式負載在凹凸棒石納米棒狀晶體表面,形成的顆粒銀直徑僅幾個納米,這種銀顆粒有很大的活性,可以不斷緩慢釋放出抗菌必需的銀離子,納米銀顆粒與凹凸棒石結合牢固,具有優良的抗菌性能。
發明制備的抗菌材料屬於凹凸棒石-銀納米復合材料。由於銀顆粒粒徑小,減少了貴金屬的消耗量,增加了抗菌材料的活性和耐久性,提高抗菌材料的性能。所用主要原料凹凸棒石粘土是我國特色非金屬礦產,在蘇皖交界地帶有廣泛分布,來源豐富,價格低廉。與其他抗菌材料相比,凹凸棒石-銀納米復合抗菌材料生產成本低,既具有市場競爭的價格優勢,又具有廣闊的市場前景。
主要原料:凹凸棒石粘土、硝酸銀、助劑(一種有機化合物)。生產無廢水、廢氣排放,無環境污染。
凹凸棒石-納米銀復合材料透射電鏡圖像,顯示凹凸棒石表面負載的銀顆粒只有2~5nm。
二、推廣應用
尚未技術轉讓。
三、鑒定、獲獎、專利情況
鑒定時間2005年5月;專利號:ZL03131757.X。
獲全國高等學校科學技術獎,自然科學獎2等獎;安徽省高校科學技術獎1等獎。
『伍』 1.什麼是納米復合材料與復合材料相比有何主要差別
復合材料由於其優良的綜合性能,特別是其性能的可設計性被廣泛應用於航空航天、國防、交通、體育等領域,納米復合材料則是其中最具吸引力的部分,近年來發展很快,世界發達國家新材料發展的戰略都把納米復合材料的發展放到重要的位置。該研究方向主要包括納米聚合物基復合材料、納米碳管功能復合材料、納米鎢銅復合材料。
在納米聚合物基復合材料方面,主要採用同向雙螺桿擠出方法分散納米粉體,分散水平達到納米級,得到了性能符合設計要求的納米復合材料。我們制備的納米蒙脫土/PA6復合材料中,納米蒙脫土的層間距為1.96nm,處於國內同類材料的領先水平(中國科學院為1.5~1.7nm),蒙脫土復合到尼龍基體中後完全剝離成為厚度1~1.5nm的納米微粒,其復合材料的耐溫性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常優秀,此材料已經實現了產業化;正在開發的納米 TiO2/聚丙烯復合材料具有優良的抗菌效果,納米TiO2粉體在聚丙烯中分散達到60nm以下,此項技術正在申報發明專利。由於納米聚合物復合材料的成型工藝不同於普通的聚合物,本方向還積極開展新的成型方法研究,以促進納米復合材料產業化的進行。
碳納米管是上個世紀九十年代初發現的一種新型的碳團簇類纖維材料,具有許多特別優秀的性能。我們在碳納米管取得的研究成果主要包括:
1)大規模生產多壁碳納米管的技術,生產出的碳納米管的質量處於世界先進水平,生產成本也很低,為碳納米管的工業應用創造了條件。
2)開發了製造碳納米管為電極材料的雙電層大容量電容器的技術。
3)開發了製造具有軟基底定向碳納米管膜的技術。
鎢銅復合材料具有良好的導電導熱性、低的熱膨脹系數而被廣泛地用作電接觸材料、電子封裝和熱沉材料。採用納米粉末制備的納米鎢銅復合材料具有非常優越的物理力學性能,我們採用國際前沿的金屬復合鹽溶液霧化乾燥還原技術成功制備了納米鎢銅復合粉體和納米氮化鎢-銅復合粉體,目前正在加緊其產業化應用研究。
『陸』 納米材料的特性是什麼
假如給你一塊橡皮,你把它切成兩半,那麼它就會增加露在外面的表面,假如你不斷地分割下去,那麼這些小橡皮總的表面積就會不斷增大,表面積增大,那麼露在外面的原子也會增加。如果我們把一塊物體切到只有幾納米的大小,那麼一克這樣的物質所擁有的表面積就有幾百平方米,就像一個籃球場那麼大。隨著粒子的減小,有更多的原子分布到了表面,據估算當粒子的直徑為10納米時,約有20%的原子裸露在表面。而平常我們接觸到的物體表面,原子所佔比例還不到萬分之一。當粒子的直徑繼續減小時,表面原子所佔的分數還會繼續增大。如此看來,納米粒子真是敞開了胸懷,不像我們所看到的宏觀物體那樣,把大部分原子都包裹在內部。
正是由於納米粒子敞開了胸懷,才使得它具有了各種各樣的特殊性質。我們知道原子之間相互連接靠的是化學鍵,表面的原子由於沒能和足夠的原子連接,所以它們很不穩定,具有很高的活性。用高倍率電子顯微鏡對金的納米粒子進行電視攝像,觀察發現這些顆粒沒有固定的形態,隨著時間的變化會自動形成各種形狀,它既不同於一般固體,也不同於液體;在電子顯微鏡的電子束照射下,表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態,尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性,這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性,在空氣中金屬顆粒會迅速氧化和燃燒。如果要防止自燃,可採用表麵包覆或者有意識地控制氧化速率,使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層。
概括一下,納米顆粒具有如下一些的特殊性質:
光學性質
納米粒子的粒徑(10~100納米)小於光波的波長,因此將與入射光產生復雜的交互作用。納米材料因其光吸收率大的特點,可應用於紅外線感測材料。當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時,即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上,所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小,顏色愈黑,銀白色的鉑(白金)變成鉑黑,金屬鉻變成鉻黑。由此可見,金屬超微顆粒對光的反射率很低,通常可低於1%,大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性,可以將納米粒子製成光熱、光電等轉換材料,從而高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外,又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時,其熔點往往是固定的,超細微化後,卻發現其熔點將顯著降低,當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如,金的常規熔點為1064℃,當顆粒尺寸減小到10納米時,熔點則降低27℃,2納米時的熔點僅為327℃左右;銀的常規熔點為670℃,而超微銀顆粒的熔點則可低於100℃。因此,超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結,此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料,甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料,可使膜厚均勻,覆蓋面積大,既省料又具有高質量。日本川崎制鐵公司採用0.1~1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如,在鎢顆粒中附加0.1%~0.5%重量比的超微鎳顆粒後,可使燒結溫度從3000℃降低到1200~1300℃,以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。
磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒,使這類生物在地磁場導航下能辨別方向,具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤,生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明,在趨磁細菌體內通常含有直徑約為2納米的磁性氧化物顆粒。這些納米磁性顆粒的磁性要比普通的磁鐵強很多。生物學家研究指出,現在只能「橫行」的螃蟹,在很多年前也是可以前後運動的。億萬年前螃蟹的祖先就是靠著體內的幾顆磁性納米微粒走南闖北、前進後退、行走自如,後來地球的磁極發生了多次倒轉,使螃蟹體內的小磁粒失去了正常的定向作用,使它失去了前後進退的功能,螃蟹就只能橫行了。
力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性,然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面,界面的原子排列是相當混亂的,原子在外力變形的條件下很容易遷移,因此納米陶瓷材料能表現出甚佳的韌性與一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明,人的牙齒之所以具有很高的強度,是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。至於金屬一陶瓷等復合納米材料,則可在更大的范圍內改變材料的力學性質,其應用前景十分寬廣。
『柒』 納米復合材料分哪幾種類型
納米復合材料大致包括三種類型 :納米微粒與納米微粒復合(0-0復合),納米微粒與常規塊體復合(0-3復合)及復合納米薄膜(0-2復合)。此外,有人把納米層狀結構也歸結為納米材料,由不同材質構成的多層膜也稱為納米復合材料。這一類材料在性能上比傳統材料也有極大改善,已在有些方面獲得了應用。
(1)復合塗層材料:市場上大力宣傳的「納米洗衣機」、「納米冰箱」等,實際上是採用了納米塗層材料,這種材料具有高強、高韌、高硬度的特點,在材料表面防護和改性上有著廣泛的應用前景。如MoSi2/SiC復合納米塗層,經500℃,1小時熱處理,塗層硬度可達20.8Gpa,比碳鋼提高了幾十倍。
(2)超塑性陶瓷:用粒徑30nm的被Y2O3穩定化的四方ZrO2,並加入20% Al2O3,製成的陶瓷材延伸率可達200%,具有超塑性。甚至有人做到了延伸率800% 。這是由於納米材料燒結溫度低,燒結過程中速度快和有良好的界面延展性。
(3)高分子基納米復合材料:將經高能球磨製成的納米晶FexCu100-x粉體與環氧樹脂混合製成了具有極高硬度的類金剛石刀片。日本松下電器公司已研製成功樹脂基納米氧化物復合材料,其靜電屏蔽性能優於常規樹脂基碳黑復合材料,而且可以根據氧化物類型改變顏色,在電器外殼塗料方面有廣闊的應用前景。利用納米TiO2粉體的紫外吸收特性可以制防曬膏和化妝品。
(4)磁性材料:由納米四方Fe14Nd2B顆粒和10~15nm 的α-Fe粒子組成的復合材料具有高的矯頑力和高的剩餘磁化強度。高矯頑力來源於Fe14Nd2B相很強的磁-晶各向異性和納米粒子的單磁疇特性。
(5)光學材料:純的Al2O3和純的Fe2O3納米材料在可見光范圍是不發光的,但如果把納米Al2O3和納米Fe2O3摻和到一起 ,獲得的納米粉體或塊體在可見光范圍藍綠光波段出現了一個較寬的光致發光帶,發光的原因是Fe3+離子在納米復合材料中所提供的大量低有序度界面所致。
(6)仿生材料:研究表明,動物的骨骼是由膠質的基體與納米或亞微米的羥基磷灰石組成的一種復合體。納米或亞微米的羥基磷灰石起增強作用。科學家們已按照這樣的思路在實驗室中製造出了人造骨。以上只列舉了一些簡單的例子,目前納米復合材料的研究仍方興未艾。
『捌』 貴金屬納米技術有啥好處
納米材料有很好的發展。
『玖』 黃金納米顆粒是什麼顏色
納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性,如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電,原來絕緣的二氧化硅、晶體等,在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點,以及其特有的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。
表面效應
球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比,其體積與直徑的立方成正比,故其比表面積(表面積/體積)與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小,比表面積將會顯著增大,說明表面原子所佔的百分數將會顯著地增加。對直徑大於 0.1微米的顆粒表面效應可忽略不計,當尺寸小於 0.1微米時,其表面原子百分數激劇增長,甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達100米2,這時的表面效應將不容忽略。
超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的,若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒(直徑為 2*10-3微米)進行電視攝像,實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態,隨著時間的變化會自動形成各種形狀(如立方八面體,十面體,二十面體多李晶等),它既不同於一般固體,又不同於液體,是一種准固體。在電子顯微鏡的電子束照射下,表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態,尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性,這時微顆粒具有穩定的結構狀態。
超微顆粒的表面具有很高的活性,在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃,可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率,使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層,確保表面穩定化。利用表面活性,金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。
小尺寸效應
隨著顆粒尺寸的量變,在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言,尺寸變小,同時其比表面積亦顯著增加,從而產生如下一系列新奇的性質。
(1)特殊的光學性質
當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時,即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上,所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小,顏色愈黑,銀白色的鉑(白金)變成鉑黑,金屬鉻變成鉻黑。由此可見,金屬超微顆粒對光的反射率很低,通常可低於l%,大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉換材料,可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
(2)特殊的熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時,其熔點是固定的,超細微化後卻發現其熔點將顯著降低,當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如,金的常規熔點為1064C℃,當顆粒尺寸減小到10納米尺寸時,則降低27℃,2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右;銀的常規熔點為670℃,而超微銀顆粒的熔點可低於100℃。因此,超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結,此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料,甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料,可使膜厚均勻,覆蓋面積大,既省料又具高質量。日本川崎制鐵公司採用0.1~1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如,在鎢顆粒中附加0.1%~0.5%重量比的超微鎳顆粒後,可使燒結溫度從3000℃降低到1200~1300℃,以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。
(3)特殊的磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒,使這類生物在地磁場導航下能辨別方向,具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤,生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明,在趨磁細菌體內通常含有直徑約為 2′10-2微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同,大塊的純鐵矯頑力約為 80安/米,而當顆粒尺寸減小到 2′10-2微米以下時,其矯頑力可增加1千倍,若進一步減小其尺寸,大約小於 6′10-3微米時,其矯頑力反而降低到零,呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性,已作成高貯存密度的磁記錄磁粉,大量應用於磁帶、磁碟、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性,人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。
(4)特殊的力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性,然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面,界面的原子排列是相當混亂的,原子在外力變形的條件下很容易遷移,因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明,人的牙齒之所以具有很高的強度,是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3~5倍。至於金屬一陶瓷等復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質,其應用前景十分寬廣。
超微顆粒的小尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。
宏觀量子隧道效應
各種元素的原子具有特定的光譜線,如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋,由無數的原子構成固體時,單獨原子的能級就並合成能帶,由於電子數目很多,能帶中能級的間距很小,因此可以看作是連續的,從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別,對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言,大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級;能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時,就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性,稱之為量子尺寸效應。例如,導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體,磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關,比熱亦會反常變化,光譜線會產生向短波長方向的移動,這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此,對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應,原有宏觀規律已不再成立。
電子具有粒子性又具有波動性,因此存在隧道效應。近年來,人們發現一些宏觀物理量,如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應,稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎,或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限,當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如,在製造半導體集成電路時,當電路的尺寸接近電子波長時,電子就通過隧道效應而溢出器件,使器件無法正常工作,經典電路的極限尺寸大概在微米。目前研製的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。
『拾』 復合納米材料與納米復合材料有什麼區別
感覺差別不大……