学期论文之纳米材料要点.doc

学期论文之纳米材料纳米材料的介绍纳米材料的最新成果纳米材料的应用纳米材料在中国的发展金材三班第四小组纳米材料的简单介绍纳米是英文 namometer 的译音,纳米是长度单位,大小为十亿分之一米( 10-9m ) ,当材料的微粒小到纳米尺寸时,材料的性能就会发显著著变化,出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。在纳米世界, 许多“异想天开”将可能成为现实。纳米机器人可注入人体血管进行全身检查; 运用碳纳米管制造太空升降机将是人类移民外星球最理想的工具;纳米卫星与微型飞船,原子精密度的计算机等,将像雨后春笋般的涌现。中国当然不甘人后, 1993 年, 中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字, 标志着我之地,并居于国际科技前沿。纳米材料的最新成果在充满生机的 21 世纪, 信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求, 元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来 10 年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域, 纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。举例华盛顿 1月 13 日电美国加州大学圣克鲁兹分校张劲( 音译) 教授领导的包括中国、美国和墨西哥三国研究人员之内的研究小组日前在《物理化学杂志》网站上发表文章表示, 他们成功研制出一种能高效率将太阳能转换成电能的纳米薄膜材料。该成果不仅能极大地提高太阳能电池光电转化率,而且可以用于其他能源技术中。 2008 年2 月,美国佐治亚理工学院发明可利用人体运动产生电能的新型纳米纤维。这种比头发丝还细 100 0 倍的纤维材料将应用于未来生活的方方面面。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室开发出一种高功能纳米材料, 可将核燃料及核反应产生的放射线直接转换成电能。 200 8年01月15日 10:52 科技日报美国佐治亚理工学院发明可利用人体运动产生电力的新型纳米纤维, 这种比发丝还细 1000 倍的纤维材料可用来设计、织造“智能布”,每平方米织物输出功率可达80 毫瓦, 足以驱动 iPod 播放器或者为手机电池充电, 生物医学领域以及环境监测使用的微型传感器也可靠它供电。记者毛黎本报华盛顿1月13 日电美国加州大学圣克鲁兹分校张劲( 音译) 教授领导的包括中国、美国和墨西哥三国研究人员之内的研究小组日前在《物理化学杂志》网站上发表文章表示, 他们成功研制出一种能高效率将太阳能转换成电能的纳米薄膜材料。该成果不仅能极大地提高太阳能电池光电转化率, 而且可以用于其他能源技术中。为开发高效且廉价的太阳能电池, 近来利用纳米结构的新材料成为重点研发方向。人们发现, 两种制造太阳能电池材料的纳米技术方法显示出了独特的前景。一是将其他元素( 如氮) 掺杂于金属氧化纳米颗粒( 例如二氧化钛) 形成的薄膜中;二是用能强吸收可见光的量子点( 纳米尺寸的晶体) 向金属氧化薄膜注入电子。掺杂和量子点利用的目的都是增强金属氧化材料对可见光的吸收能力。张劲领导研究小组将上述两种方法结合起来, 获得的太阳能电池材料的性能比单独使用任何一种方法产生的都要好。在测试中, 新的纳米复合材料的性能大于两种单独成分之和。他表示: “我们起初以为能实现的最好结果是达到两者之和。而且假如出现偏差, 我们可能得到更糟糕的结果。但是令人吃惊的是, 这些材料更为理想。”研究中, 张劲他们借助高技术仪器来了解新的纳米复合材料的特性, 其中有原子力显微镜(AFM) 、透射电子显微镜(TEM) 、拉曼光谱仪和光电化学技术。他们制作的二氧化钛金属膜的厚度在 150 纳米至 1100 纳米之间, 二氧化钛粒子的平均尺寸是 100 纳米。他们将二氧化钛晶格材料掺杂了氮原子, 同时用化学方式将硒化镉制成的量子点连接在其上,用于敏化。新的复合材料体现出了两种技术联合的优势。氮掺杂让新材料吸收广泛的光能, 包括电磁波谱中的可见光波段;量子点则增强可见光吸收,并增加光电转换。与仅掺杂了氮或者仅嵌入了硒化镉量子点的材料相比,新的纳米复合材料表现出了更高的“光电转化率(IPCE) ”。张劲表示, 这种纳米复合材料的 IPCE 是其他两种材料的 IPCE 之和的 3倍。其原因是电荷更易于在同时拥有量子点敏化和氮掺杂的纳米材料内跳跃。新的纳米复合材料不仅可以用于改进太阳能电池, 而且还可以作为其他能源技术的组成部分。张劲他们的长期目标之一就是让高效的太阳能电池与最先进的光电化学电池相结合, 这样的装置在理论上可能利用阳光产生的能量分解水生产氢燃料。此外, 新的