第1章 基本概念
1.1 纳米材料导论
1.1.1 纳米材料的特性
纳米微粒是由有限数量的原子或分子组成的、保持原来物质的化学性质并处于亚稳状态的原子团或分子团。当物质的线度减小时,其表面原子数的相对比例增大,使单原子的表面能迅速增大。到纳米尺度时,此种形态的变化反馈到物质的结构和性能上,就会显示出奇异的效应,主要可分为以下4种*基本的特性。
1.小尺寸效应
纳米材料中的微粒尺寸小到与光波波长或德布罗意波波长、超导态的相干长度等物理特征相当或更小时,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,使得材料的声、光、电、磁、热、力学等性质出现改变而导致新的特性产生的现象,就叫作纳米材料的小尺寸效应。
例如,纳米材料的光吸收明显加大,并产生吸收峰的等离子共振频移;非导电材料的导电性出现;磁有序态向磁无序态转化,超导相向正常相转变;金属熔点明显降低。
这些特性的发现,使人们可利用它来改变以往的金属冶炼工艺,通过改变颗粒大小控制材料吸收波长的位移,以制得具有一定吸收频宽的纳米吸收材料,用于电磁波屏蔽、防射线辐射、隐形飞机等领域;还可以根据这一效应设计许多特性优越的器件。
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