三维纳米材料
三维纳米材料的定义
由尺寸为1-100nm的粒子为主体形成的块状材料。
它包括：
(1) 纳米玻璃
(2) 纳米陶瓷
(3) 纳米介孔材料
(4) 纳米金属
(5) 纳米高分子
一、纳米玻璃
• 定义
纳米玻璃属于无机非晶质材料，它是指在透明玻璃连续相中周期排列着纳米尺寸的第2相(微粒子、分相、结晶或气孔)。
• 研究层次：
(1) 原子、分子级控制技术(1nm左右)：通过组成控制和引入结构缺陷等，控制局部配位场，发现新的光、电功能。
(2) 超微粒子结构控制技术(1～数10nm)：利用气相法、溶液法等加工技术和超短脉冲激光、超高压、附加高电压等外来能源，对微粒子、分相和结晶、气孔的周期排列进行控制，创造超高亮度发光体、环境激素分离元件、光集成元件等基础材料。
(3) 高次结构控制技术(数10nm以上)：利用无机、有机复合 析出各向异性的晶体和控制其界面状态等，进行高次异型结构、周期规则结构形成技术的研究，进一步研究可能用于太阳电池、运输机械、oa(办公自动化)器械等的超轻质、高强度玻璃基板材料。
纳米玻璃的应用前景
• 不受温度影响的玻璃
• 超高亮度发光玻璃
• 高性能过滤器用玻璃。
• 光开光非线性玻璃
• 三维光玻导(实现每根光纤芯有10tb／s·10000km的传输能力(现在小于1tb／s·1000km)
• 宽带域、GX率光放大元件
• 大容量光存储用材料
二、纳米陶瓷
• 定义
由于纳米陶瓷粉体制备、成型、烧结而得的一种具有特殊性质的固体材料。
特性：
(1) 低烧结温度
(2) 有良好的硬度和断裂韧度和低温延展性
(3) 防雾和自清洁能力
纳米陶瓷的应用前景
• 陶瓷改性
• 外墙建筑材料
• 储氢材料
• 热交换器
• 微孔过滤器
• 检测温度气体的传感器
三、纳米介孔材料
• 定义
孔径在2-50nm间的多孔纳米材料
• 特性：
比表面积大，吸附容量大，具有特殊的催化性能
纳米介孔材料的应用前景
• 应用于石油化工方面的催化加氢、裂解和重整
• 有机合成
• 新一代的聚合催化剂
• 应用于多种碳化学反应，提高其转化率
• 环保
四、纳米金属
• 定义
纳米尺寸的金属材料
• 特性：
高温强度、可塑性、耐磨性和韧性都优于一般金属。
纳米金属材料的应用前景
• 金属改性应用
• 高密度磁性材料 如纳米钴
• 用于表面导电涂层微电子技术 如纳米铜
• 高性能磁性材料 如纳米铁
• GX催化剂、助燃剂、导电浆料 如纳米镍
五、纳米高分子复合材料
• 定义
高分子材料分散相尺寸中至少有一维小于100nm的复合材料。
特性：
把无机纳米材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性、可加工性和介电性wan美的结合起来
(1) 阻隔性能 阻氧 (2) 生物功能 细菌培养 (3) 电学磁学性能 充当锂电池的电解质 (4) 光学性能 发光电子元件 (5) 催化性能
高分子纳米复合材料的应用前景
(1) 磁性材料 可提高记录密度， 信噪比。
(2) 介电材料 利用纳米颗粒的电学性质，可以制成导 电涂料，导电胶，绝缘糊，介电糊等。
(3) 静电屏蔽材料 解决静电问题，提高安全性。
(4)光学材料 如光吸收材料，隐身材料，光通讯材料，非线性光学材料和光电材料等。
(5)敏感材料 如气体传感器，红外线传感器，压电传感器，温度传感器和光传感器等。
纳米组装
一、原子操纵
二、电子束诱导沉积
在较高电压下，金属探针成为微小发射源，原子或纳米颗粒从探针沉积到样品表面
三、刻蚀
化学分解，局部熔化
四、纳米压印
纳米压印术是软刻印术的发展，它采用绘有纳米图案的刚性压模将基片上的聚合物薄膜压出纳米级图形，再对压印件进行常规的刻蚀、剥离等加工，Z终制成纳米结构和器件 。
五、准分子激光直写
六、聚焦离子束技术
利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺
寸的显微切割仪器。
应用：
1. 定点切割-利用离子的物理碰撞来达到切割之目的。 广泛应用于集成电路(IC)和LCD的Cross Section加工和分析。
2. 选择性的材料蒸镀-以离子束的能量分解有机金属蒸气或气相绝缘材料，在局部区域作导体或非导体的沉积。
3. 强化性蚀刻或选择性蚀刻-辅以腐蚀性气体，加速切割的效率或作选择性的材料去除。
4. 蚀刻终点侦测-侦测二次离子的讯号，藉以了解切割或蚀刻的进行状况。
七、自组装纳米结构
• 自组装 为系统之构成元素（如分子)在?受人类外?之介入下，自?聚集、组织成规则结构的现象
• 纳米结构的自组装体系是指通过弱的和较小方向性的非共价键，如氢键、范德瓦耳斯键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样(pattern).
• 自组装过程的关键不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而一种整体的、复杂的协同作用.
• 纳米结构的自组装体系的形成有两个重要的条件：一是有足够数量的非共价键或氢键存在；二是自组装体系能量较低，否则很难形成稳定的自组装体系.
八、分子器件
分子导线 分子开关 分子整流器
分子机器：分子镊子，分子剪刀， 分子马达等
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歧眸 
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