88.3纳米材料的特性1.纳米材料的表面效应指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化当颗粒的粒径在10nm以下时，将迅速增加表面原子的比例。当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。如：粒径10nm，比表面积为90m2/g，粒径为5nm，比表面积猛增到450m2/g。由于纳米粒子表面原子数增多，比表面积增大，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。例如，金属纳米粒子在空气中会迅速氧化而燃烧，无机纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。材料科学与工程学院
1. 纳米材料的表面效应 指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后 所引起的性质上的变化。 当颗粒的粒径在10nm以下时，将迅速增加表面原子的比例。当粒径 降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳 米粒子的表面。如：粒径10nm，比表面积为90m2 /g，粒径为5nm，比 表面积猛增到450m2 /g 。 由于纳米粒子表面原子数增多，比表面积增大，表面原子配位数 不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具 有很高的化学活性。例如，金属纳米粒子在空气中会迅速氧化而燃烧， 无机纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。 §8.3 纳米材料的特性 材料科学与工程学院
88.3纳米材料的特性2.纳米材料的量子尺寸效应当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级：并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料的量子尺寸效应。材料科学与工程学院
当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附 近电子能级由准连续变为离散能级；并且纳米半导体微粒 存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据 的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料 的量子尺寸效应。 2. 纳米材料的量子尺寸效应 §8.3 纳米材料的特性 材料科学与工程学院
88.3纳米材料的特性3.纳米材料的体积效应由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应。材料科学与工程学院
由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的 质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的 块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体 积效应。 3. 纳米材料的体积效应 §8.3 纳米材料的特性 材料科学与工程学院
88.3纳米材料的特性4.宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近来年，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化。材料科学与工程学院
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。 近来年，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、 量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它 们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化。 4. 宏观量子隧道效应 §8.3 纳米材料的特性 材料科学与工程学院
88.3纳米材料的特性5.界面相关效应由于纳米结构材料中有大量的界面，与单晶材料相比，纳米结构材料具有反常高的扩散率，它对蠕变、超塑性等力学性能有显著影响；可以在较低的温度对材料进行有效的掺杂，并可使不混溶金属形成新的合金相；出现超强度、超硬度、超塑性等。材料科学与工程学院
由于纳米结构材料中有大量的界面，与单晶材料相比， 纳米结构材料具有反常高的扩散率，它对蠕变、超塑性 等力学性能有显著影响；可以在较低的温度对材料进行 有效的掺杂，并可使不混溶金属形成新的合金相；出现 超强度、超硬度、超塑性等。 5. 界面相关效应 §8.3 纳米材料的特性 材料科学与工程学院