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| 內容簡介： |
本书是高等学校教材。全书介绍了纳米材料的结构和性能以及制备方法，并讲述了纳米材料的应用和纳米材料与技术的新进展。本书主要任务是使材料专业本科生对纳米材料有一个比较广泛的了解。通过本课程的学习可了解到纳米材料和技术的发展趋势，掌握纳米材料的基本知识和基本理论，包括纳米颗粒，纳米管线，纳米薄膜，纳米固体材料，纳米结构的概念、特点、性能和制备方法等。全书共分9章，第1章综述了纳米材料与纳米技术的发展历程；第2章讲述了纳米材料的分类、概念及其特性；第3章讲解了纳米粉体材料的制备技术及其特点；第4章到第6章分别介绍了一维纳米碳管、纳米固体材料、介孔材料的特点及其制备方法；第7章是纳米材料的分析表征技术；第8章叙述了纳米材料的应用；第9章为有关纳米材料的潜在危害。
本书适合从事或有兴趣于纳米材料与纳米技术研究或教学的教师、研究生、本科生等人员阅读，另外，有些章节也可作为科普读物。
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| 目錄：
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第1章绪论1
11纳米材料与纳米技术发展历史1
111纳米材料与纳米技术的诞生1
112纳米材料与纳米技术的发展1
12中国纳米材料与技术发展概况3
13纳米材料热点领域的新进展6
131纳米组装体系的设计和研究6
132高性能纳米结构材料的合成7
133纳米添加使传统材料改性7
134纳米涂层材料的设计与合成7
135纳米颗粒表面修饰和包覆的研究8
参考文献8
第2章纳米材料9
21纳米材料的分类9
211纳米微粒9
212纳米固体10
213纳米组装体系11
22纳米材料的性质11
221纳米材料的表面效应12
222纳米材料的小尺寸效应12
2221特殊的光学性质13
2222特殊的热学性质13
2223特殊的磁学性质14
2224特殊的力学性质14
2225电学性质14
223纳米材料的宏观量子隧道效应14
23纳米材料的团聚与分散15
231纳米材料的团聚15
232纳米颗粒在液体介质中的团聚机理16
233纳米颗粒在气体介质中的团聚机理18
234纳米颗粒的分散19
235气体介质中纳米粉体分散技术与机理19
236液体介质中纳米粉体分散技术与机理20
24纳米颗粒表面修饰21
241表面物理改性21
242表面化学改性21
参考文献23
第3章纳米粉体制备25
31纳米粉体材料的物理法制备25
311蒸发冷凝法25
3111电阻加热法26
3112高频感应法26
3113溅射法26
3114流动液面真空蒸镀法26
3115通电加热蒸发法27
3116混合等离子体法27
3117激光诱导化学气相沉积LICVD28
3118化学蒸发凝聚法CVC29
3119爆炸丝法29
312机械合金化MA29
3121MA物理过程29
3122MA工艺过程30
3123MA工艺特点30
3124MA工艺的主要影响因素31
3125MA工艺中的理论研究33
32纳米粉体材料的湿化学法制备37
321液相中生成固相微粒的机理37
322溶胶凝胶法SolGel39
3221溶胶凝胶技术的原理39
3222溶胶凝胶技术的前驱体分析40
3223溶胶凝胶技术的应用举例41
323微乳液技术44
3231微乳反应器原理45
3232微乳反应器的形成及结构45
3233微乳液法的应用举例47
324喷雾热分解SP法48
3241喷雾技术48
3242喷雾热分解合成步骤49
3243喷雾热分解应用举例51
325水热法52
3251水热法原理及特点53
3252水热法的装置——高压釜54
3253水热法的分类54
3254水热法应用举例55
326沉淀法56
3261沉淀法的原理56
3262沉淀法原料选择及溶液配制57
3263沉淀法的应用举例57
33纳米粉体材料的湿声化学法制备59
331湿声化学法简介59
332湿声化学法工艺过程与特点60
333湿声化学法的机理61
334湿声化学法的应用举例61
3341PZT粉体合成61
3342SBT粉体合成61
参考文献62
第4章一维纳米材料——纳米碳管67
41纳米碳管的性质及其应用67
411纳米碳管的结构67
412纳米碳管的性质68
413纳米碳管的应用69
4131纳米电子学方面69
4132复合材料领域70
4133能源方面71
4134医疗领域及生物工程71
4135化学领域72
42纳米碳管的制备73
421电弧法73
422催化裂解法CVD74
423激光蒸发法75
424化学气相沉积法76
425热解聚合物法76
参考文献77
第5章纳米固体材料79
51纳米固体材料的分类79
52纳米固体材料的微结构及其特性81
521类气态模型82
522扩展结构82
523短程有序82
524界面缺陷态模型82
525界面可变结构模型82
53纳米陶瓷83
531纳米陶瓷的性质与应用83
5311力学性能及应用83
5312电学性能及应用83
5313光学性能及应用83
5314磁学性能及应用84
5315催化性能及应用84
5316敏感性能及应用84
5317其他性能及应用84
532纳米陶瓷的制备84
5321纳米陶瓷的成型84
5322纳米陶瓷的烧结85
54纳米薄膜86
541纳米薄膜的分类86
542纳米薄膜的特性87
5421机械力学性能87
5422电磁学性能87
5423光学性能88
5424气敏特性88
543纳米薄膜的制备88
5431薄膜的形成过程与影响因素88
5432纳米薄膜的制备技术简介89
544纳米薄膜的研究进展93
5441纳米磁性膜93
5442纳米光学膜93
5443纳米气敏膜94
5444纳米润滑膜94
55纳米复合材料94
551纳米复合材料的分类95
5511按基体材料分类95
5512按纳米改性剂分类95
5513按制备方法分类95
552纳米复合材料的性能与特点95
5521纳米复合材料的基本性能95
5522纳米复合材料的特殊性质96
553纳米复合材料的制备方法96
554纳米复合材料的研究举例98
5541高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料98
5542模板法合成含镧的层状无机有机纳米复合材料99
555纳米固体材料的发展99
参考文献99
第6章介孔材料103
61介孔材料的分类及特性103
62介孔材料的合成机理104
621液晶模板机理104
622棒状自组装模型106
623电荷密度匹配机理106
624协同作用机理106
625层状折叠机理107
63介孔材料的制备108
631模板剂109
6311模板剂的作用109
6312模板剂的分类及发展110
6313模板剂的脱除111
632无机介孔材料的制备112
633无机有机杂化介孔材料的制备112
64介孔材料的应用研究112
641应用研究113
6411择形吸附与分离113
6412催化113
6413光催化反应113
6414在气体检测传感器方面的应用研究113
6415电容、电极、储氢材料114
6416信息储运114
642有序介孔材料的应用领域114
6421化工领域114
6422生物医药领域115
6423环境和能源领域115
65介孔材料研究热点及未来趋势116
参考文献116
第7章纳米材料的表征120
71粒度表征120
711颗粒及颗粒粒度120
712粒度分析的意义122
713粒度分析方法122
7131显微镜法123
7132电镜观察粒度分析123
7133激光粒度分析123
7134沉降法124
7135X射线衍射线宽法125
7136粒度分析的新进展125
72形貌表征125
73成分分析127
74热分析技术及宏观性质129
75纳米测试技术的发展130
参考文献131
第8章纳米材料与纳米技术的应用132
81纳米技术在陶瓷领域方面的应用132
811纳米技术在普通陶瓷中的应用132
812纳米技术在特种陶瓷中的应用133
8121结构陶瓷中的应用133
8122功能陶瓷中的应用134
813纳米技术在陶瓷应用中的问题135
82纳米技术在陶瓷工业环保领域的应用136
821纳米材料对大气污染的治理136
822纳米材料对废水的治理137
823纳米材料对噪声的治理138
83纳米技术在微电子学上的应用与前景138
831纳米技术在微电子学上的应用138
832纳米技术在微电子学上的应用前景139
84纳米材料在化工生产中的应用140
841纳米材料在催化方面的应用140
842纳米材料在涂料方面的应用140
843纳米材料在其他精细化工方面的应用141
85纳米技术在生物工程及医学上的应用141
851纳米材料在生物学领域的应用142
852纳米生物医学材料的应用142
853纳米技术在临床诊断与检测中的应用143
854纳米技术在临床治疗中的应用144
855纳米技术在基础医学中的应用145
86纳米技术在军事领域上的应用146
861纳米电子技术在军事领域的应用146
8611纳米计算机系统147
8612纳米航天及航空技术147
8613微机电系统、“纳米武器”和“纳米军队”148
862纳米技术将改变战争形态149
863纳米技术在装备上的应用149
8631纳米技术将使发动机产生质的飞跃150
8632纳米技术在润滑油中的应用150
8633纳米技术在燃油上的应用150
8634纳米技术在车辆轮胎上的应用150
8635纳米技术改善车辆尾气150
8636未来纳米装备的轮廓素描151
87纳米技术在其他领域上的应用151
871纳米技术在光电领域的应用151
872纳米技术在分子组装方面的应用152
873纳米技术在能源方面的应用153
88纳米材料与纳米技术的应用前景153
参考文献154
第9章纳米材料的潜在危害157
参考文献158
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纳米材料与纳米技术的灵感，来自于诺贝尔奖获得者Richard Feynman于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲。他以“由下而上的方法”bottom up 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大地扩充我们获得物性的范围。”
预言至今，纳米材料与纳米技术研究领域迅速拓宽，内涵不断扩展。目前，普遍接受的定义为基本单元的颗粒或晶粒尺寸至少在一维上小于100nm，且必须具有与常规材料截然不同的光、电、热、化学或力学性能的一类材料体系。纳米材料的奇异性是由于其构成基本单元的尺寸及其特殊的界面、表面结构所决定的。
纳米科技是面向尺寸在1~100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及在应用中实现特有功能和智能作用的技术问题，发展纳米尺度的探测和操纵。它从思维方式的概念表明生产和科研的对象将向更小的尺寸、更深的层次发展，将从微米层次深入至纳米层次。纳米技术未来的目标是按照需要，操纵原子、分子构建纳米级的具有一定功能的器件或产品。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学、纳米测量学八个相对独立又相互渗透的学科。纳米科学与技术又分为纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。扫描隧道显微镜STM在纳米科技中占有重要的地位，它贯穿到七个分支领域中，以其为分析和加工手段所做的工作占一半以上。
纳米材料与纳米技术的发展为新材料开发开拓了一条全新的途径，并注入了新的活力，必将推动信息、能源、环境、生物、农业、国防等领域的技术创新，称为继工业革命以来三次主导技术引发的产业革命之后的第四次浪潮的基础。为了让大学生、硕士生了解和认识纳米材料与纳米技术的基本知识、方法、概念和发展趋势，我们为大学高年级本科生和硕士生开设了纳米材料与纳米技术选修课，本书就是在这门选修课讲义的基础上编写而成的。通过本课程的学习，让学生能够基本了解和认识到纳米材料与纳米技术的方方面面，掌握相关内容的原理，为其奠定一定的纳米材料与纳米技术的理论基础，有利于以后开展相关工作。
书中编著者自己的研究成果是在国家自然科学基金（50602021）“钛酸钡单晶超高压电性能与机理的研究”与国家高技术研究发展计划（“863”计划，2006AA03Z437）“高使用温度无铅PTCR半导体陶瓷及其多层片式器件制备技术”支持下取得的，正是由于这两项基金的支持，才得以使本书顺利完成，在此致以诚挚的谢意。
本书的编著过程中，参考了很多同纳米材料与纳米技术相关的著作、学术论文以及互联网上的文章。这些都给予了本书编著者很大的启迪、参考以及支撑作用，在此对辛勤工作的专家、学者表示由衷的感谢。
本书适合于从事或有兴趣于纳米材料与纳米技术研究或教学的教师、硕士生、本科生等人员阅读，有些章节也可作为科普读物。但纳米材料与纳米技术的研究发展十分迅速，新的成果不断涌现，文献资料浩瀚无边、日新月异，由于编著者的水平有限，书中难免有疏漏与不妥之处，恳请专家、学者和读者批评指正！
徐志军
2010年1月
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