納米材料與納米技術(shù)

前言

　　納米材料與納米技術(shù)的靈感，來自于諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Richard Feynman于1959年所作的《在底部還有很大空間》的演講。他以“由下而上的方法”（bottom up）出發(fā)，提出從單個(gè)分子甚至原子開始進(jìn)行組裝，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。他說道，“至少依我看來，物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子一個(gè)原子地制造物品的可能性?！辈㈩A(yù)言，“當(dāng)我們對(duì)細(xì)微尺寸的物體加以控制的話，將極大地?cái)U(kuò)充我們獲得物性的范圍?！薄　☆A(yù)言至今，納米材料與納米技術(shù)研究領(lǐng)域迅速拓寬，內(nèi)涵不斷擴(kuò)展。目前，普遍接受的定義為基本單元的顆粒或晶粒尺寸至少在一維上小于100nm，且必須具有與常規(guī)材料截然不同的光、電、熱、化學(xué)或力學(xué)性能的一類材料體系。納米材料的奇異性是由于其構(gòu)成基本單元的尺寸及其特殊的界面、表面結(jié)構(gòu)所決定的。納米科技是面向尺寸在1~100nm之間的物質(zhì)組成的體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用以及在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)特有功能和智能作用的技術(shù)問題，發(fā)展納米尺度的探測(cè)和操縱。它從思維方式的概念表明生產(chǎn)和科研的對(duì)象將向更小的尺寸、更深的層次發(fā)展，將從微米層次深入至納米層次。納米技術(shù)未來的目標(biāo)是按照需要，操縱原子、分子構(gòu)建納米級(jí)的具有一定功能的器件或產(chǎn)品。納米科學(xué)與技術(shù)主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)、納米測(cè)量學(xué)八個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互滲透的學(xué)科。納米科學(xué)與技術(shù)又分為納米材料、納米器件、納米尺度的檢測(cè)與表征三個(gè)研究領(lǐng)域。納米材料的制備和研究是整個(gè)納米科技的基礎(chǔ)。掃描隧道顯微鏡（STM）在納米科技中占有重要的地位，它貫穿到七個(gè)分支領(lǐng)域中，以其為分析和加工手段所做的工作占一半以上。　　納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展為新材料開發(fā)開拓了一條全新的途徑，并注入了新的活力，必將推動(dòng)信息、能源、環(huán)境、生物、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，稱為繼工業(yè)革命以來三次主導(dǎo)技術(shù)引發(fā)的產(chǎn)業(yè)革命之后的第四次浪潮的基礎(chǔ)。為了讓大學(xué)生、碩士生了解和認(rèn)識(shí)納米材料與納米技術(shù)的基本知識(shí)、方法、概念和發(fā)展趨勢(shì)，我們?yōu)榇髮W(xué)高年級(jí)本科生和碩士生開設(shè)了納米材料與納米技術(shù)選修課，本書就是在這門選修課講義的基礎(chǔ)上編寫而成的。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠基本了解和認(rèn)識(shí)到納米材料與納米技術(shù)的方方面面，掌握相關(guān)內(nèi)容的原理，為其奠定一定的納米材料與納米技術(shù)的理論基礎(chǔ)，有利于以后開展相關(guān)工作。

內(nèi)容概要

本書是高等學(xué)校教材。全書介紹了納米材料的結(jié)構(gòu)和性能以及制備方法，并講述了納米材料的應(yīng)用和納米材料與技術(shù)的新進(jìn)展。本書主要任務(wù)是使材料專業(yè)本科生對(duì)納米材料有一個(gè)比較廣泛的了解。通過本課程的學(xué)習(xí)可了解到納米材料和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，掌握納米材料的基本知識(shí)和基本理論，包括納米顆粒，納米管線，納米薄膜，納米固體材料，納米結(jié)構(gòu)的概念、特點(diǎn)、性能和制備方法等。全書共分9章，第1章綜述了納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展歷程；第2章講述了納米材料的分類、概念及其特性；第3章講解了納米粉體材料的制備技術(shù)及其特點(diǎn)；第4章到第6章分別介紹了一維納米碳管、納米固體材料、介孔材料的特點(diǎn)及其制備方法；第7章是納米材料的分析表征技術(shù)；第8章敘述了納米材料的應(yīng)用；第9章為有關(guān)納米材料的潛在危害。    本書適合從事或有興趣于納米材料與納米技術(shù)研究或教學(xué)的教師、研究生、本科生等人員閱讀，另外，有些章節(jié)也可作為科普讀物。

書籍目錄

第1章  緒論第2章  納米材料第3章  納米粉體制備第4章  一維納米材料——納米碳管第5章  納米固體材料第6章  介孔材料第7章  納米材料的表征第8章  納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用第9章  納米材料的潛在危害

章節(jié)摘錄

　　在充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防的高速發(fā)展必然對(duì)材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來越??；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)、新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國(guó)力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼在美國(guó)加州理工學(xué)院召開的美國(guó)物理年會(huì)上預(yù)言：“如果人們能夠在原子、分子的尺度上來加工材料，制造裝置，將會(huì)有許多激動(dòng)人心的新發(fā)現(xiàn)，人們將會(huì)打開一個(gè)嶄新的世界?！边@是關(guān)于納米材料和納米技術(shù)最早的夢(mèng)想?？茖W(xué)發(fā)展至今，驗(yàn)證了費(fèi)曼的預(yù)言和夢(mèng)想并非空穴來風(fēng)，納米材料和納米技術(shù)正如火如荼地向前發(fā)展。不少科學(xué)家認(rèn)為，納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用在未來會(huì)超過計(jì)算機(jī)，成為信息時(shí)代的核心。

圖書封面

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