1.金纳米棒的金纳米棒的表征
1. 体外诊断:基于金纳米棒的表面等离子体共振性质而开发的生物传感器可被用于生物医学上的体外诊断。
详情参见下文“在传感器方面的应用”。 2. 体内成像:金纳米棒在近红外波段对光有强烈的散射,而生物体在这个波段的散射背景较弱,这使得金纳米棒可以作为基于光散射的生物成像对比剂。
由于金纳米棒的高稳定性、低毒性,并且其光散射效应没有荧光淬灭类似的失效途径,这些优良的性质使得金纳米棒成为优于传统的基于染料或半导体量子点的染色剂。 3. 体内治疗:金纳米棒总的消光包括散射和吸收两部分,对于直径小于10 nm的金纳米棒,光的吸收远大于散射,而吸收的这部分能量最终将通过晶格的弛豫转化为热能。
另一方面,对于生物体来说,近红外波段的辐射具有窗口效应,该频段的辐射能够以微弱的损失穿透生物体组织。因此可以利用金纳米棒在近红外波段较高的光吸收截面和优良的光热转换效率来制造光热疗法的试剂。
通过在金纳米棒表面包覆一层与体液相容性良好的聚合物分子,金纳米棒可以在生物活体内进行长达15小时的流通与传输。科学家已经证明,金纳米棒以及相关的纳米结构可以通过光热疗法,在较小的光照剂量下杀死癌细胞。
1. 表面增强拉曼散射:单分散、或是耦合的金纳米棒有极强的表面电场增强效应,在表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)的应用中能作为拉曼增强剂使用。金纳米棒拉曼增强剂比传统的银纳米颗粒拉曼增强剂具有更高的物理和化学稳定性,更长的储存时间和使用寿命。
这使金纳米棒在基于拉曼散射信号的传感器中拥有极佳的应用机会。2. 基于折射率敏感度的微量分子探测:金纳米棒周围几个纳米范围内的介质可以显著影响它的表面等离子体共振性质:随着介质折射率的增大,金纳米棒表面等离子体共振峰会随之红移。
红移的相对大小可用折射率敏感度来衡量。这一性质是的金纳米棒可被用于微量分子的检测。
3. 基于纳米颗粒组装的微量分子、离子探测:在某些特定分子或离子的作用下,裸露的或者具有表面修饰的金纳米棒会以有序的方式进行组装,或者以无序的方式发生团聚。金纳米棒的组装或团聚会引起其特征光谱的变化(某些情况下可凭肉眼直接观察其颜色变化),基于这种原理可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在,进而确定其含量。
4. 基于能级共振耦合效应的微量分子、离子探测:通过静电相互作用,带电荷的染料分子可被吸附在金纳米棒的表面。当金纳米棒的表面等离子体共振能级与吸附在其表面的染料分子的吸收能级简并时,这个系统会发生能级共振耦合效应,这种共振耦合会造成金纳米棒等离子体共振峰的大幅移动。
在溶液中一些其他特定分子或离子的作用下,表面静电吸附的染料分子会脱吸附而离开金纳米棒的表面,从而消除共振耦合效应,并引起等离子体共振峰的回移。基于这种原理,可以探测这些特定分子或离子在溶液中的存在。
1. 近红外滤光片:由于其在近红外波段强烈的吸收,金纳米棒可用于制作滤光片。2. 非线性光学元件:表面等离子体共振导致金纳米棒表面电场强度被极大的增强(高至10e7倍),这种电场增强效应降低了达到非线性效应所需的照射光强阈值,从而可被用于制造各种非线性光学元件。
3. 偏振片:金纳米棒拥有一个平行于长轴方向和两个简并的垂直于长轴方向的等离子体共振模式,分别被称为轴向表面等离子体共振模和径向表面等离子体共振模。其中径向表面等离子体共振模处于500 nm至 530 nm,调谐范围小,强度弱。
而长轴表面等离子体共振模随长径比变化可在可见(550 nm)至近红外波段(1550 nm)连续可调,强度远高于径向模式,并且为平行于长轴方向的线偏振模式。如果将金纳米棒按照一个方向排列起来,则偏振方向平行于这个方向的光场分量将被金纳米棒的轴向等离子体共振模吸收,而偏振方向垂直于这个方向的光场分量则不受影响的透过。
基于这个原理可以制成波长范围在550 nm到1550 nm的金纳米棒偏振片。 由于在制造纳米光子集成电路上的无限潜力,基于表面等离子体激元的纳米光子学,即表面等离子体激元学,受到了全球庞大的微电子工业的广泛关注。
传统光子学元件的尺寸往往限制在微米以上,但能工作在上百太赫兹(10^12 Hz)的频率,运行速度极快;而微电子元件的尺寸已能缩小到几十纳米,却最高只能工作在吉赫兹频率(10^9 Hz),运行速度相对较慢。如果能将光子线路整合到微电子线路中,将有可能大大提高传统微电子芯片的处理速度。
但是,光子学元件和微电子元件的尺寸差距极大地妨碍了它们的整合,从而阻碍了利用光子学元件提高微电子线路运行速度的可能。正因为此,基于表面等离子体激元的纳米光子集成线路成为解决这个尺寸匹配问题的关键因素。
为了实现表面等离子体激元纳米光子集成线路,我们需要那些与基本的微电子元件相对应的表面等离子体激元元件。到目前为止,这方面的突破性工作都集中在被动型表面等离子体激元元件,例如等离子体激元波导,谐振器和耦合器。
而关于主动型表面等离子体激元元件的研究却十分有限,例如表面等离子体激元调制器和。
2.纳米材料论文
经过最近十多年的研究与探索,现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展,研究成果日新月异,研究范围不断拓宽。
本文主要从材料科学与工程的角度,介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。 2纳米材料的制备与合成 材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。
这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。
制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等,其中,PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料,使其产生相或结构转变,直接制备出块体纳米材料。
诸如,非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。 目前,关于制备科学的研究主要集中于两个方面:l)纳米粉末制备技术、理论机制和模型。
目的是改进纳米材料的品质和产量;2)纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。
3纳米材料的奇异性能 1)原子的扩散行为 原子扩散行为影响材料的许多性能,诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14~16个量级,比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。
Wurshum等最近的工作表明:Fe在纳米晶N中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散,这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。
他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu(Finemete)晶化形成的复相纳米合金(由Fe3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成)中的扩散要比在非晶合金中快10~14倍,这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。
2)力学性能 目前,关于纳米材料的力学性能研究,包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。 所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。
研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有(或很少)孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷,早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。
样品制备技术的日臻成熟与发展,使人们对纳米材料本征力学性能的认识不断深入。 许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2~7倍。
随着晶粒的减小,硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为,纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。
例如,纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70%。然而,最近的研究发现,这完全是样品中的缺陷造成的,纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同,屈服强度是退火粗晶的10~15倍。
晶粒小子50nm的Cu韧性很低,总延伸率仅1%~4%,晶粒尺寸为 110nm的 Cu延伸率大于 8%。 从粗晶到 15urn,Cu的硬度测量值满足 HallPetch关系;小于15nm后,硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓,虽然硬度值很高,但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。
不过,纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值(Hv/3)非常吻合,高密度纳米晶 Cu牙D Pd的压缩屈服强度可达到 1GPa量级。 尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推,纳米材料应该既具有高强度,又有较高韧性。
但迄今为止,得到的纳米金属材料的韧性都很低。晶粒小于25nm时,其断裂应变仅为<5%,远低于相应粗晶材料。
主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu,其拉伸应变量可高达30%,说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。
纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。 纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明,随着晶粒的减小,在初始阶段(类似于纯金属盼情况)发生硬化,进一步减小晶粒,硬化的斜率减缓或者发生软化。
由硬化转变为软化的行为是相当复杂的,但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化,如晶界、致密性、相变、应力等,都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。
研究纳米晶金属间化合物的主要动机是探索改进金属间化合物的室温韧性的可能性。Bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在的优越性。
其中包括提高强度和韧性。Haubold及合作者研究了IGC法制备的NiAl的力学性能,但仅限于单一样品在不同温度退火后的硬度测量。
Smith通过球磨NiAl得到晶粒尺寸从微米级至纳米级的样品,进行了"微型盘弯曲试验",观察到含碳量低的材料略表现出韧性,而含碳多的材料没有韧性。最近Choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶NiAl,发现晶粒小于10nm时,屈服强度高干粗晶NiAl,且在室温下有韧性,对形变的贡献主要源于由扩散控制的晶界滑移。
室温压缩实验显示由球磨粉末固结成的纳米晶Fe-28Al-2Cr具有。
3.关于纳米技术的论文
浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用 摘要:主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用,并研 究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。
关键词:纳米技术;微机械;机械工业;发展前景 1纳米技术的内涵 纳米是长度单位,原称“毫微米”,就是 10-9(10亿分之一)米。纳米科学与技术,有 时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1~ 100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米 科技与众多学科密切相关,它是一门体现 多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对 象或工作性质来区分,纳米科技包括三个 研究领域:纳米材料、纳米器件、纳米尺度 的检测与表征。
其中纳米材料是纳米科技 的基础;纳米器件的研制水平和应用程度 是人类是否进入纳米科技时代的重要标 志;纳米尺度的检测与表征是纳米科技研 究必不可少的手段和理论与实验的重要基 础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为 起点,去设计制造具有特殊功能的产品。
2纳米技术的主要内容 (1)纳米材料包括制备和表征。在纳米 尺度下,物质中电子的放性(量子力学学性 质)和原子的相互作用将受到尺度大小的 影响,如能得到纳米尺度的结构,就可能控 制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至 颜色。
而不改变物质的化学成份。 (2)纳米动力学主要是微机械和微电 机,或总称为微型电动机械系统(MEMS), 用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断 仪器等。
MEMS使用的是一种类似于集成 电器设计和制造的新工艺。特点是部件很 小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米, 而宽度误差很小。
这种工艺还可用于制作 三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪 等。在研究方面还要相应地检测准原子尺 度的微变形和微摩擦等。
虽然它们目前尚 未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科 学价值和经济价值。 (3)纳米生物学和纳米药物学,如在云 母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA 的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做 生物分子间相互作用的试验,磷脂和脂肪 酸双层平面生物膜,DNA的精细结构等。
有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞 内放入零件或组件使构成新的材料。新的 药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半 数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微 粒子),则可溶于水。
(4)纳米电子学包括基于量子效应的 纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳 米电子材料的表征,以及原子操纵和原子 组装等。当前电子技术的趋势要求器件和 系统更小、更快、更冷。
“更快”是指响应速 度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。
但是“更小”并非没有限度。 3纳米技术在机械工业中的应用 3.1纳米技术在微机械领域中的应用 随着纳米技术应用途径的不断拓宽, 微机械的开发在全世界方兴未艾。
例如,进 入人体的医疗机械和管道自动检测装置所 需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路 等。制造这些具有特定功能的纳米产品,其 技术路线可分为两种:一是通过微加工和 固态技术,不断将产品微型化;二是以原 子、分子为基本单元,根据人们的意愿进行 设计和组装,从而构筑成具有特定功能的 产品。
3.1.1采用微加工技术制造纳米机械 (1)微细加工。日本发那科公司开发的 能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微 型精密加工车床(FANUCROBO nano Ui 型),可实现5轴控制,数控系统最小设定 单位是1nm(10-3μm)。
该机床设有编码器 半闭环控制,还有激光全息式直线移动的 全闭环控制。编码器与电机直联,具有每周 6 400万个脉冲的分辨率,每个脉冲相当于 坐标轴移动0.2 nm,编码器反馈单位为1/ 3 nm,故跟踪误差在±1/3 nm以内。
直线分 辨率为1 nm,跟踪误差在±3 nm以内。CNC 装置采用FANUC-16i,实现AInano轮廓控 制。
并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电 机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服 放大器,实现了微细加工。 (2)微型机器人。
在工业制造领域,微 型机器人可以适应精密微细操作,尤其在 电子元器件的制造方面。美国迈特公司的 研究人员最近设计出一种用于组装纳米制 造系统的微型机器人,这种机器人的长度 约为5mm。
研究人员称,假设能利用纳米 制造技术使这种机器人的体积不断缩小, 其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本 三菱公司也开发了一种微型工业机器人, 该机器人采用了5节闭式连杆机构,以实 现手臂的轻量化与高刚性,其动作速度及 精度完全可以赶上专用机器人。
往复上下 方向25 mm,水平方向100 mm的拾取动 作,所需时间缩短到0.28 s。另外,通过采 用闭式连杆机构与高刚性减速机,实现了 比以往机器人高10%的位置重复精度 (±5 nm),可适用于精密微细操作。
我国在微型机器人的研制方面也取得 了可喜的成绩。据媒体报道,由哈尔滨工业 大学研制的机器人,其操作精度达到了纳 米级,可以应用于分子生物学基因操作,能 够对细胞和染色体进行“手术”,并能在微 电子、精密加工等精度要求较高的领域一 显身手。
(3)微型电机。美国俄亥俄州克利夫西 卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实 验室,专门研究纳米技术及其超微机电系统。
美国。
4.关于纳米应用的论文1
纳米科技在土木工程中的应用 序言:纳米科技是一门崭新的,具有划时代意义的前沿性学科,是21世纪经济发展的发动机。
纳米科技的发展,不仅促进了经济的飞速发展,而且使土木工程事业遇到了前所未有的机遇。由于纳米材料无可比拟的特性,使得跨越性高层建筑,特大跨度桥梁,新型道路的建设成为可能。
纳米科技必将推动土木工程事业不断向前发展,也必将推动人类社会的飞速发展。 关键词:纳米复合材料,建筑材料,混凝土,跨度,荷载。
Abstract:Keywords: nano composite materials, construction materials, concrete, span, load。 引言 科学界普遍认为:纳米技术,信息技术与生物技术,是21世纪最有影响力的三大关键技术,不仅对人类社会的进步起到了重要的作用,而且对与促进各国经济、文化的发展起到了关键性的作用。
有专家曾经预言,21世纪是纳米的时代,在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”。 1 纳米科技的发展现状 著名科学家钱学森指出:“纳米科技是21世纪科技发展的重点,会是一次技术革命,而且还会是一次产业革命”。
随着世界发达国家对纳米研究的深入,我国对纳米材料和技术也非常重视 ,为推动我国纳米技术成果产业化.国家通过财政投资并带动社会投资.希望通过5—10年的努力.造就一批具有市场竞争力的纳米高科技骨干企业。 已先后安排了许多纳米科技的研究项目,并取得显著成绩,纳米技术在许多方面已达到国际领先水平。
2 纳米科技对土木工程的影响 纳米科技的快速发展,不仅带动了科技水平的不断提高而且也对土木工程事业产生了重大影响。近几年来由于纳米科技在土木工程上的应用,使得土木工程建筑与技术有了质的飞跃。
特大跨度的跨海大桥已不再是设想,高层建筑的建成已成为现实。纳米技术已开始遍及土木工程行业的各个方面。
比如:年5月1日晚正式通车的全长公里杭州湾跨海大桥的建成,就离不开纳米技术的应用;北京奥运会中的许多建筑都离不开纳米建筑材料发挥的巨大作用;高米的迪拜塔的建成也用到了许多纳米技术;更值得一提的是,纳米技术在最近正在举行的上海世博会中的许多国家馆以及地方馆中也大展身手。 因此,纳米科技在土木工程中的应用关系到未来土木工程的发展方向与命运。
3 纳米科技在土木工程中的应用 3。1 纳米科技在混凝土中的应用。
随着经济全球化的进一步发展以及我国经济建设的全面开展,混凝土作为建筑中应用量最大、使用范围最广的建筑材料,其产量和用量都在不断的增加。 而随着土木工程事业的不断发展与完善,许多土木工程领域,对水泥和涂料的要求也逐渐提高,不但要求它们具有传统的特性,还希望其能够发挥些特殊的功能特性,如希望其能够具有高强度,抗老化性,吸声、防冻、高硬度,高韧性等功能。
因此,对传统的水泥材料的改造任务已迫在眉睫。 纳米科技的不断发展,为传统混凝土的改造提供了前所未有的广阔前景。
应用纳米技术改造后的混凝土,不仅具有传统混凝土的特性,而且拥有了新的特性: ①高性能混凝土:采用纳米技术,开发硅酸盐系胶凝材料的超细粉碎技术和颗粒球形化技术等,可大幅度提高水泥熟料的水化率,在保证混凝土强度的前提下,能降低水泥用量—%,对降低资源负荷和环境负荷,为实现建材工业可持续发展做出重大贡献。 ②净化环境的混凝土:将纳米技术应用于混凝土,从而使得混凝土具备了净化环境的功能,不仅可以有效的分解有毒物质和某些微生物,净化空气和地表水等,还可在空间和地面同时起到保护环境的良好作用。
③智能预警混凝土和在线修复混凝土:利用纳米技术,使混凝土在产生破坏前具有报警功能,可以有效的避免事故的发生,具有非常广阔的发展前景。 ④弹性混凝土:利用纳米材料特性,可以提高混凝土的弹性和韧性,应用于建筑应用中可提高建筑物防震能力及其他相关性能。
⑤自我修复混凝土:当混凝土出现裂纹等缺陷时,通过纳米技术的机制,调动混凝土自身的原子微区反应,进行自我修复,延长工程寿命,提高建筑物安全性。 ⑥纳米结构型复合水泥 3。
2 纳米科技在陶瓷中的应用 陶瓷不仅广泛应用于日常生活和工业生产中,而且在建筑行业也起着举足轻重的作用。由于传统陶瓷材料存在质地脆,韧性强度差的先天性不足,使得其在土木工程中的应用受到了限制。
纳米科技的发展改变了这一不足,纳米陶瓷具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点,使它们具有像金属一样的柔韧性和可加工性,这使得使纳米陶瓷材料的应用前景更为广阔。 3。
2。1纳米材料在耐高温陶瓷中的应用。
近年来国内外对纳米陶瓷的研究表明,在微米级基体中引人纳米分散相进行复合,可使材料的断裂强度、断裂韧性大大提高2至4 倍,使最高使用温度提高400%一600%,同时还可使材料的硬度、弹性模量、抗蠕变性和抗疲劳破坏性能提高。 3。
2。2多孔陶瓷材料 利用纳米技术生产的多孔陶瓷材料,可对工业废气进行过滤分离。
多孔陶瓷具有很好的耐热、耐化学腐蚀等性能,具有寿命长、免维修的特点。利用纳米材料的光催化效应,可对汽车尾气催化。
5.金纳米粒子的制备方法
去百度文库,查看完整内容> 内容来自用户:流萤飞火a 金纳米粒子的制备方法由于不同状态的纳米粒子的性质有较大的差异,故人们已经尝试很多方法用简单和多样的合成方法制备特定形貌和大小的金纳米粒子,如纳米线、纳米棒、纳米球纳米片和纳米立方。
下面将介绍下目前合成金纳米粒子最常用的方法。1梓檬酸盐还原法目前在众多的合成金纳米粒子方法中,最方便的方法是还原Au的衍生物。
很长的一段时间最流行的方法是在1951年Turkevitch提出的水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4的方法,可得到20mn左右的金纳米粒子。金纳米粒子在水溶液中合成的方法主要分为三个步骤:第一,金的盐溶液在适当的溶液中分解;第二,在某种还原剂中还原金的盐溶液;最后,在稳定剂中合成稳定的金纳米粒子。
目前,最流行的制备金纳米粒子的方法是在加热的条件下,在水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4。对于这个方法,通过改变金的浓度和梓檬酸盐的浓度,可以制备出大量的平均粒度的金纳米粒子。
2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。
金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有不可逆的团聚或分解。作为有机分子化合物,它们能很容易的控制和功能化4。
6.关于纳米论文 要3000字左右的..
纳米科技发展态势和特点_(转) 科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机,其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌,纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。
因此,近几年来,纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐,并引发了越来越激烈的竞争。 一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划 由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以指导和推进本国纳米科技的发展。
目前,世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
(一) 发达国家和地区雄心勃勃 众所周知,为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。
之后,曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。 欧盟在2002~2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。
该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。
另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。 (二) 新兴工业化经济体瞄准先机 意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。
韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。 (三) 发展中大国奋力赶超 综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。
中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行指导与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。
鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
二、纳米科技研发投入一路攀升 纳米科技已在国际间形成研发热潮,现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家,都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金,而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称,在过去10年里,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。
私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明,全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内,联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元,2005年将增加到9.82亿美元。
更重要的是,根据《21世纪纳米技术研究开发法》,在2005~2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元,而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。 曰本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。
曰本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究,近年来纳米科技投入迅。
7.材料制备论文
一般情况下,我们将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径l~100nm的分散体系称为微乳液。
相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术(MET)。自从80年代以来,微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展,尤其是90年代以来,微乳应用研究发展更快,在许多技术领域:如三次采油,污水治理,萃取分离,催化,食品,生物医药,化妆品,材料制备,化学反应介质,涂料等领域均具有潜在的应用前景。
我国的微乳技术研究始于80年代初期,在理论和应用研究方面也取得了相当的成果。 1982年, Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒:用水合胼或者氢气还原在W/O型微乳液水核中的贵金属盐,得到了单分散的Pt,Pd,Ru,Ir金属颗粒(3~nm)。
从此以后,不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发,论述了微乳反应器的原理、形成与结构,并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。
1微乳反应器原理 在微乳体系中,用来制备纳米粒子的一般是W/O型体系,该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。
常用的有机溶剂多为C6~C8直链烃或环烷烃;表面活性剂一般有 AOT[2一乙基己基]磺基琥珀酸钠]。AOS、SDS(十二烷基硫酸钠)、SDBS(十六烷基磺酸钠)阴离子表面活性剂、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)阳离子表面活性剂、TritonX(聚氧乙烯醚类)非离子表面活性剂等;助表面活性剂一般为中等碳链C5~C8的脂肪酸。
W/O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器(Microreactor)或称为纳米反应器,反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系,若令W=[H2O/[表面活性剂],则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时,粒子形成一般有三种情况(可见图1、2、3所示)。
(l)将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合,此时由于胶团颗粒间的碰撞,发生了水核内物质的相互交换或物质传递,引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的,不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现,所以水核内粒子尺寸得到了控制,例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。
(2)一种反应物在增溶的水核内,另一种以水溶液形式(例如水含肼和硼氢化钠水溶液)与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长,产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。
例如,铁,镍,锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。 (3)一种反应物在增溶的水核内,另一种为气体(如 O2 、NH3,CO2),将气体通入液相中,充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒,例如,Matson等用超临界流体一反胶团方法在AOT一丙烷一H2O体系中制备用Al(OH)3胶体粒子时,采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细Al(OH)3粒子,在实际应用当中,可根据反应特点选用相应的模式。
2微乳反应器的形成及结构 和普通乳状液相比,尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处,即有O/W型和W/O型,其中W/O型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系,它的形成是自发的,不需要外界提供能量。
正是由于微乳液的形成技术要求不高,并且液滴粒度可控,实验装置简单且操作容易,所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。 2.1微乳液的形成机理 Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。
该机理认为:油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低,一般为l~10mN/m,但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂,由于产生混合吸附,油/水界面张力迅速降低达10-3~10-5 mN/m ,甚至瞬时负界面张力 Y0),一般中等碳链的醇具有这一性质,那么体系中液滴的表面张力进一步下降,甚至出现负界面张力现象,从而得到稳定的微乳液。
不过在实际应用中,对一些双链离子型表面活性剂如AOT和非离子表面活性剂则例外,它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系,这和它们的特殊结构有关。
8.纳米氧化铝的制备及其应用,3000字左右论文
低成本纳米氧化铝的合成工艺
摘要:以硝酸铝和碳酸氢氨为主要原料,在超声场中采用化学沉淀法制备纳米γ-氧化铝粉末。实验研究了反应物
的滴加顺序及方式对氧化铝粒径的影响,用正交试验法优化了制备工艺,并用扫描探针显微镜(SPM)、XRD、TEM技
术对粉末进行了表征。结果表明:硝酸铝溶液一次性加入到碳酸氢氨溶液中,可获得较小的纳米颗粒,体系中含有乙
醇可以减轻团聚现象的产生。900℃下,在硝酸铝与碳酸氢氨的物质的量之比为1/8,混合方式是硝酸铝一次性加入
碳酸氢氨溶液中,水与乙醇的体积比是1/1时,煅烧1.25小时可获得38.6 nm左右的纳米γ-氧化铝粉。
关键词:Al2O3;制备;合成
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