纳米材料基础(双语版)(第二版)

所属类别

教材 >> 本科 >> 本科材料

作者：张耀君 编着

出版日期：2015年9月 书号：978-7-122-24343-0

开本：16K　787×1092　1/16 装帧：平 版次：2版1次 页数：222页

全书共分为八章，第1章主要介绍了纳米材料的基本概念及分类，纳米科技的研究进展及最新成果。第2章为纳米效应的相关概念。第3章是关于纳米材料的力学、热学、磁学及光学性能。第4章重点介绍了“自上而下”和“自下而上”纳米材料的製备方法以及纳米材料的自组装。第5章对纳米材料的表征及纳米製造的常用仪器——扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基本原理及操作模式进行了简述。第6章是碳纳米材料的合成。第7章为纳米製造的光刻技术。第8章主要论述纳米技术用于太阳能制氢的新能源研究。

1.IntroductiontoNanoscaleMaterials1

1.1Introductiontothenanoworld1

1.2Definitionofnanoscalematerials1

1.2.1Nanometer1

1.2.2Definitionofnanoscalematerials2

1.3Classificationofnanoscalematerials3

1.3.1Accordingtothespatialdimensionofmaterials3

1.3.2Accordingtothequantumpropertiesofmaterials4

1.3.3Accordingtomaterialproperties12

1.3.4Accordingtotheshapeandchemicalcomposition12

1.4Nanoscalescienceandtechnology17

1.5Drivenbyindustrialrevolution17

1.6Fundamentallimitationsofpresenttechnologies18

1.7Molecularelectronics18

1.8Technicalchallengesinfuture18

1.9Applicationsofnanomaterials20

1.9.1Waterpurification20

1.9.2Nanocatalysts20

1.9.3Nanosensors20

1.9.4Energy21

1.9.5Medicalapplications21

References23

Reviewquestions25

Vocabulary25

1.纳米材料概论31

1.1纳米世界概述31

1.2纳米材料的定义31

1.2.1纳米31

1.2.2纳米材料的定义31

1.3纳米材料的分类32

1.3.1依据材料的空间维度分类32

1.3.2依据材料的量子性质分类32

1.3.3依据材料的性能分类37

1.3.4依据形态和化学组成分类37

1.4纳米科学与技术38

1.5工业革命的驱动39

1.6目前技术的基础性缺陷39

1.7分子电子学40

1.8未来的技术挑战40

1.9纳米材料的套用40

1.9.1水的净化41

1.9.2纳米催化剂41

1.9.3纳米感测器41

1.9.4能源41

1.9.5医药中的套用41

複习题43

2.NanometerEffectsofNanoscaleMaterials44

2.1Smallsizeeffect44

2.2Quantumsizeeffect45

2.2.1Relationshipbetweenenergygapandparticlesize45

2.2.2Application46

2.3Surfaceeffect47

2.4Macroscopicquantumtunneleffect48

2.4.1Ballistictransport48

2.4.2Tunneling48

2.4.3Resonancetunneling49

2.4.4Inelastictunneling50

2.4.5Tunneleffect50

2.4.6Macroscopicquantumtunneleffect50

References51

Reviewquestions51

Vocabulary52

2.纳米材料的纳米效应52

2.1小尺寸效应53

2.2量子尺寸效应53

2.2.1能隙与粒子尺寸的关係53

2.2.2套用54

2.3表面效应54

2.4巨观量子隧道效应55

2.4.1弹道传输55

2.4.2隧穿55

2.4.3共振隧穿55

2.4.4非弹性隧穿55

2.4.5隧道效应56

2.4.6巨观量子隧道效应56

複习题56

3.PropertiesofNanoscaleMaterials57

3.1Mechanicalproperties57

3.1.1PositiveHall-Petchslopes57

3.1.2NegativeHall-Petchslopes57

3.1.3PositiveandnegativeHall-Petchslopes58

3.2Thermalproperties59

3.3Magneticproperties59

3.4Electronicproperties60

3.5Opticalproperties62

3.5.1Photochemicalandphotophysicalprocessesofnanomaterials62

3.5.2Absorptionandluminescencespectra63

3.5.3Ultraviolet-visibleabsorptionspectroscopy63

References64

Reviewquestions65

Vocabulary65

3.纳米材料的性能66

3.1力学性能66

3.1.1正的Hall-Petch斜率关係67

3.1.2负的Hall-Petch斜率关係67

3.1.3正-负Hall-Petch斜率关係67

3.2热学性能67

3.3磁学性能68

3.4电学性能68

3.5光学性能69

3.5.1纳米材料的光化学和光物理过程69

3.5.2吸收光谱和发光光谱69

3.5.3紫外-可见吸收光谱70

複习题70

4.SynthesisofNanoscaleMaterials71

4.1“Top-down”and“bottom-up”approaches71

4.2Solidphasemethod72

4.2.1Mechanicallymilling72

4.2.2Solid-statereaction74

4.3Physicalvapordeposition(PVD)method75

4.3.1ThermalevaporationPVDmethod75

4.3.2Plasma-assistedPVDmethod77

4.3.3Laserablation80

4.4Chemicalvapordeposition(CVD)method80

4.5Liquidphasesynthesismethod82

4.5.1Precipitationmethod82

4.5.2Solvethermalmethod84

4.5.3Freeze-dryingmethod(Cryochemicalsynthesismethod)88

4.5.4Sol-gelmethod90

4.5.5Microemulsionsmethod93

4.5.6Microwave-assistedsynthesis96

4.5.7Ultrasonicwave-assistedsynthesis97

4.6Synthesisofbulkmaterialsbyconsolidationofnanopowders98

4.6.1Coldcompaction98

4.6.2Warmcompaction98

4.7Template-assistedself-assemblynanostructuredmaterials99

4.7.1Principlesofself-assembly99

4.7.2Self-assemblyofMCM-41100

4.8Self-assemblyofnanocrystals101

4.9Synthesisandassemblyofanisotropicnanoparticles102

4.9.1Anisotropicnanoparticleswithfeaturesize102

4.9.2Rod-likeparticles102

4.9.3PreparationofvariousshapedPtnanoparticles104

4.9.4PreparationofvariousshapedRhnanoparticles105

4.10Synthesisofpolymericonedimensionalnanostructures(ODNS)106

4.10.1ElectrospinningsynthesisofpolymerODNS106

4.10.2Membrane/template-basedsynthesisofpolymerODNS109

4.10.3Template-freesynthesisofpolymerODNS110

4.11Greennanosynthesis111

4.11.1Preventwastes111

4.11.2Atomeconomy112

4.11.3Usingsafersolvents112

4.11.4Enhanceenergyefficiency112

References112

Reviewquestions117

Vocabulary118

4.纳米材料製备123

4.1“自上而下”和“自下而上”的合成方法123

4.2固相方法124

4.2.1机械磨124

4.2.2固相反应124

4.3物理气相沉积法（PVD）125

4.3.1热蒸发PVD法125

4.3.2电浆辅助PVD法126

4.3.3雷射消融法127

4.4化学气相沉积法（CVD）127

4.5液相合成方法128

4.5.1沉澱法128

4.5.2溶剂热法129

4.5.3冷冻乾燥法（低温化学合成法）131

4.5.4溶胶-凝胶法132

4.5.5微乳液方法133

4.5.6微波辅助合成135

4.5.7超音波辅助合成135

4.6通过固化纳米粉合成块材136

4.6.1冷压136

4.6.2热压136

4.7模板辅助自组装纳米结构材料136