納米結(jié)構(gòu)和納米材料

內(nèi)容概要

新版本對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了改寫，包括重新措辭、重新安排段落順序，以提高本書的可讀性。更新主要體現(xiàn)在第3、4、6和9章中。第3章納入了關(guān)于納米粒子和核一殼納米結(jié)構(gòu)合成的信息。第4章添加了對(duì)無機(jī)納米管的合成和性質(zhì)(非碳納米管)的綜述。第6章同樣增加了更多關(guān)于介孔材料合成以及反轉(zhuǎn)蛋白石和生物誘導(dǎo)材料的信息。第9章的增改最為廣泛，添加了納米結(jié)構(gòu)和納米材料在鋰離子電池、儲(chǔ)氫、熱電器件、光子晶體以及等離子激元器件方面的應(yīng)用介紹。其他修訂包括對(duì)第1、5和8章中一些圖片的更換。

作者簡(jiǎn)介

作者：(美國(guó))曹國(guó)忠 (Guozhong Cao) (美國(guó))王穎 (Ying Wang) 譯者：董星龍曹國(guó)忠，美國(guó)華盛頓大學(xué)材料科學(xué)與工程系Boe-ing-Steiner終身講席教授，化學(xué)工程系和機(jī)械工程系兼職教授。1982年畢業(yè)于華東化工學(xué)院（現(xiàn)華東理工大學(xué)），隨后獲中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所碩士學(xué)位和荷蘭愛因霍芬科技大學(xué)博士學(xué)位。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，出版英文論著7本，會(huì)議論文集4集；在國(guó)際會(huì)議和大學(xué)作邀請(qǐng)報(bào)告及講座150余次。目前的研究集中于納米材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，涉及太陽能電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器和儲(chǔ)氫等。王穎，美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)機(jī)械工程系助理教授。畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（化學(xué)物理系學(xué)士）、哈佛大學(xué)（化學(xué)系碩士）和華盛頓大學(xué)（材料科學(xué)與工程系博士），博士研究師從曹國(guó)忠教授，并于2006-2008年在美國(guó)西北大學(xué)材料科學(xué)與工程系從事博士后工作。2008年8月加入路易斯安那州立大學(xué)。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文36篇，論著章節(jié)6篇，多次在國(guó)際會(huì)議和大學(xué)作報(bào)告與邀請(qǐng)講座。2010年獲Ralph E.Powe Junior Faculty Enhancement Award。當(dāng)前研究工作包括原子層沉積生長(zhǎng)納米薄膜、納米材料在新能源與清潔環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，如鋰離子電池、太陽能電池、清潔泄漏原油及殘余物等。譯者簡(jiǎn)介：董星龍，大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。1987年畢業(yè)于吉林大學(xué)物理系，隨后獲中國(guó)科學(xué)院金屬研究所碩士和博士學(xué)位。韓國(guó)機(jī)械與材料研究院（KIMM）、美國(guó)華盛頓大學(xué)訪問學(xué)者。獲得教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”、遼寧省“新世紀(jì)百千萬人才工程”計(jì)劃。目前研究方向包括“核一殼”型納米粒子制備與表征，金屬納米復(fù)合粒子電磁波吸收材料，金屬納米復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料，碳基納米電、光、化學(xué)電極及器件等。已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文100余篇。

書籍目錄

1 緒論
 1．1 引言
 1．2　納米技術(shù)的產(chǎn)生
 1．3 “自下而上”法和“自上而下”法
 1．4　納米技術(shù)的挑戰(zhàn)
 1．5　本書概況
 參考文獻(xiàn)
2　固態(tài)表面的物理化學(xué)
 2．1 引言
 2．2　表面能
 2．3　化學(xué)勢(shì)與表面曲率
 2．4　靜電穩(wěn)定化
 2．4．1　表面電荷密度
 2．4．2　固態(tài)表面附近電勢(shì)
 2．4．3　范德瓦耳斯吸引勢(shì)
 2．4．4　兩粒子間相互作用：DLVO理論
 2．5　空間穩(wěn)定化
 2．5．1　溶劑和聚合物
 2．5．2　聚合物層間相互作用
 2．5．3　空間和靜電復(fù)合相互作用
 2．6　總結(jié)
 參考文獻(xiàn)
3　零維納米結(jié)構(gòu)：納米粒子
 3．1 引言
 3．2　均勻成核形成納米粒子
 3．2．1　均勻成核基礎(chǔ)
 3．2．2　晶核的后續(xù)生長(zhǎng)
　 3．2．2．1　擴(kuò)散控制的生長(zhǎng)
 　 3．2．2．2　表面過程控制的生長(zhǎng)
　……
4　一維納米結(jié)構(gòu)：納米線和納米棒
5　二維納米結(jié)構(gòu)：薄膜
6　特殊納粹材料
7　物理法制備納米結(jié)構(gòu)
8　納米材料的表征和性能
9　納米材料的應(yīng)用
附錄
索引
中文版后記
作者和譯者簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：有兩種合成納米材料和制備納米結(jié)構(gòu)的方法：“自下而上”法和“自上而下”法。通過粉碎或者磨碎塊體材料而得到納米粒子的方法是典型的“自上而下”法，而膠質(zhì)分散體是很好的“自下而上”合成納米粒子的范例。光刻技術(shù)可以認(rèn)為是一種綜合的方法，因?yàn)槠渲械谋∧どL(zhǎng)是“自下而上”法，而刻蝕則是“自上而下”法。納米光刻技術(shù)和納米操縱通常是“自下而上”法。這兩種方法在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起到了非常重要的作用，對(duì)于納米技術(shù)也是如此。以下將簡(jiǎn)單討論這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。“自上而下”法的最大問題是表面結(jié)構(gòu)的不完整性。如在傳統(tǒng)的光刻技術(shù)中，“自上而下”法導(dǎo)致形成的圖案中出現(xiàn)明顯的晶體學(xué)缺陷”，甚至在刻蝕階段也會(huì)引入更多的缺陷”。例如，采用光刻技術(shù)制備的納米線不光滑，表面可能存在許多雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)缺陷。這種缺陷可對(duì)其表面物理化學(xué)性質(zhì)起到舉足輕重的作用，因?yàn)樵诩{米結(jié)構(gòu)和納米材料中表面原子在總體積中占據(jù)很大比例。例如，由于表面缺陷，的非彈性散射可導(dǎo)致材料電導(dǎo)下降，并引起過熱現(xiàn)象，這個(gè)問題已經(jīng)成為器件設(shè)計(jì)和制造中的又一挑戰(zhàn)?！白陨隙隆狈m然會(huì)產(chǎn)生表面缺陷和其他缺陷，但在納米結(jié)構(gòu)和納米材料的合成寫制備中仍將持續(xù)發(fā)揮重要作用?！白韵露稀狈m然不是材料合成的新方法，但在納米技術(shù)文獻(xiàn)中經(jīng)常被提及和強(qiáng)調(diào)。通過原子的不斷堆積而形成大尺寸材料的合成方法已經(jīng)在工業(yè)中使用了一個(gè)多世紀(jì)，如化學(xué)工業(yè)中鹽和氮化物的生產(chǎn)、電子工業(yè)中的單晶生長(zhǎng)和薄膜沉積。對(duì)于大多數(shù)材料，無論合成途徑如何，其相同化學(xué)成分、晶化程度和微結(jié)構(gòu)不會(huì)帶來材料物理性能上的差異。當(dāng)然，由于動(dòng)力學(xué)原因，不同的合成方法和處理技術(shù)通常會(huì)引起化學(xué)成分、晶化程度和微結(jié)構(gòu)的差異，從而導(dǎo)致不同的物理性能。

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