纳米材料基础与应用 节选

《纳米材料基础与应用》系统地介绍了纳米材料的基本效应和相关基础理论、纳米微粒的物理化学特性、纳米材料的研究分析方法、各类纳米材料特性与功能应用及其典型的制备技术，侧重介绍了纳米粉体的制备技术。所涉及的纳米材料的类型包括零维纳米粉体、一维纳米管（纳米棒、纳米丝和纳米带）、二维纳米薄膜、三维纳米块体及其纳米结构和纳米复合材料。《纳米材料基础与应用》内容丰富，条理清晰，采用典型纳米材料的实例来阐述纳米材料的特性、应用与制备，适合不同专业的学生进行学习。每章配有习题便于学生对重点内容进行回顾与把握，也为学生拓展知识面、锻炼综合运用能力提供帮助。《纳米材料基础与应用》可作为高等院校材料类、应用化学类专业的本科教材，也可作为纳米材料生产、检测与应用开发的工程技术人员和研究人员的参考用书。

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插图：6.1.1纳米薄膜的分类纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的颗粒（晶粒）构成的薄膜或者层厚在纳米量级的单层或多层薄膜，通常也称为纳米颗粒薄膜和纳米多层薄膜。纳米薄膜的性能强烈依赖于晶粒（颗粒）尺寸、膜的厚度、表面粗糙度及多层膜的结构，与普通薄膜相比，纳米薄膜具有许多独特的性能，如具有巨电导、巨磁电阻效应、巨霍尔效应、可见光发射等。例如，美国霍普金斯大学的科学家在SiO-Au的颗粒膜上观察到极强的巨电导现象，当金颗粒的体积百分比达到某个临界值时，电导增加了14个数量级；纳米氧化镁铟薄膜经氢离子注入后，电导增加了8个数量级。纳米薄膜可作为气体催化（如汽车尾气处理）材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示材料及超导材料等，其独特的光学、力学、电磁学与气敏特性在重工业、轻工业、军事、石化等领域表现出广泛的应用前景，因而越来越受到人们的重视。目前，纳米薄膜的结构、特性、应用研究还处于起步阶段，随着研究工作的发展，更多的结构新颖、性能独特的纳米薄膜必将出现，应用范围也将日益广阔。关于纳米薄膜的分类，目前有多种方法，大致可分为以下几种。1.按用途划分纳米薄膜可按用途分为纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。纳米功能薄膜是利用纳米微粒所具有的电、光、磁等方面的特性，通过复合的方法使新材料具有基体所不具备的特殊功能；而纳米结构薄膜主要是通过纳米微粒复合，对材料力学进行改性，以提高材料在机械方面的性能为主要目的。2.按层数划分按纳米薄膜的沉积层数，可分为纳米单层薄膜和纳米多层薄膜。其中，纳米多层薄膜包括我们平常所说的“超晶格”薄膜，它一般是由几种材料交替沉积而形成的结构组分交替变化的薄膜，隔层厚度均为nm级。组成纳米（单层）薄膜和纳米多层薄膜的材料可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子，也可以是它们的多种组合，如金属-半导体、金属-绝缘体、半导体-绝缘体、半导体-高分子材料等，而且每一种组合都可衍生出众多类型的复合薄膜。

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