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第一章 绪论 1

第一节 纳米科技的基本内涵 1

一、纳米科技的起源 1

二、纳米科技的研究内容 2

第二节 纳米科技的研究意义 4

一、引发生产方式的变革 5

二、引发人类认知的革命 5

第三节 纳米材料的研究历史 6

一、纳米材料的研究历程 6

二、纳米材料的发展阶段 7

第四节 纳米材料的研究范畴 8

一、纳米材料的研究对象 8

二、纳米材料的研究内容 8

第五节 纳米化的机遇与挑战 10

一、纳米化机遇 11

二、纳米安全性 11

三、纳米标准化 12

复习思考题 13

参考文献 14

第二章 纳米材料的基本效应 15

第一节 小尺寸效应 15

一、特殊的热力学性质 15

二、特殊的磁学性质 16

三、特殊的力学性质 16

第二节 表面效应 16

第三节 量子尺寸效应 17

一、光谱线频移 18

二、导电性能的转变 18

第四节 宏观量子隧道效应 18

第五节 库仑堵塞与量子隧穿效应 19

第六节 介电限域效应 20

第七节 量子限域效应 20

第八节 应用实例 21

复习思考题 22

参考文献 22

第三章 零维纳米结构单元 23

第一节 原子团簇 23

一、原子团簇分类 24

二、碳原子团簇 24

第二节 人造原子 26

一、人造原子的概念 26

二、人造原子的特征 26

第三节 纳米粒子 27

一、纳米粒子的制备 27

二、纳米粒子的表面修饰 29

三、纳米粒子的结构特征 31

四、纳米粒子的特性 34

五、研究与发展现状 42

第四节 纳米脂质体及其靶向制剂 43

一、脂质体的组成 43

二、月旨质体的形成原理 44

三、月旨质体的结构与载药系统 44

四、纳米脂质体靶向给药系统 45

复习思考题 45

参考文献 46

第四章 一维纳米结构单元 47

第一节 碳纳米管 47

一、碳纳米管结构 48

二、碳纳米管的合成 48

三、碳纳米管的纯化 50

四、碳纳米管的稳定性 52

五、碳纳米管的特性 55

六、碳纳米管的应用 59

第二节 纳米线 62

一、金属纳米线 62

二、半导体纳米线 63

三、陶瓷纳米线 64

第三节 同轴纳米电缆 65

一、同轴纳米电缆的制备 65

二、同轴纳米电缆的应用 68

第四节 纳米带 69

一、纳米带的制备方法 70

二、纳米带的特性 72

三、纳米带的应用 72

第五节 纳米环 73

一、氧化锌纳米环 73

二、金纳米环 74

三、钻纳米环 74

复习思考题 75

参考文献 75

第五章 二维纳米结构—纳米薄膜 76

第一节 纳米薄膜的分类 76

一、根据微结构划分 76

二、根据用途划分 76

三、根据层数划分 77

第二节 纳米薄膜的制备方法 77

一、物理法 77

二、化学法 84

三、分子组装方法 89

第三节 纳米薄膜的性能 99

一、力学性能 99

二、光学性能 100

三、电磁学特性 101

第四节 纳米薄膜的应用 102

一、纳米光学薄膜 102

二、纳米耐磨损膜与纳米润滑膜 102

三、纳米磁性薄膜 102

四、纳米气敏薄膜 102

五、纳米渗透薄膜 102

六、纳米绝缘薄膜 103

七、纳米光电转换薄膜 103

复习思考题 103

参考文献 103

第六章 三维纳米结构 105

第一节 纳米玻璃 105

一、纳米玻璃的研究层次 105

二、纳米玻璃的制备方法 106

三、纳米玻璃的应用 108

第二节 纳米陶瓷 109

一、纳米陶瓷的制备 109

二、纳米陶瓷的特性 111

三、纳米陶瓷的应用 112

第三节 纳米介孔材料 113

一、分类及结构特征 113

二、介孔材料的合成 113

三、介孔材料的应用 116

第四节 纳米金属 117

一、纳米晶化技术 118

二、尺度效应 119

三、纳米金属材料的应用 120

第五节 纳米高分子 121

一、螺旋结构高分子 122

二、嵌段共聚物 122

三、树枝状高分子 124

第六节 最新研究进展 126

复习思考题 127

参考文献 127

第七章 纳米复合材料 128

第一节 纳米复合材料的分类 128

第二节 纳米复合材料的设计 130

一、纳米复合材料的功能设计 130

二、纳米复合材料的合成设计 130

三、纳米复合材料的稳定化设计 131

第三节 陶瓷基纳米复合材料 131

一、陶瓷基纳米复合材料的制备 131

二、陶瓷基纳米复合材料的性能 134

三、纳米复合陶瓷的作用机制 135

第四节 金属基纳米复合材料 136

一、金属基纳米复合材料的制备 136

二、金属基纳米复合材料的性能 138

三、金属基纳米复合材料的应用 140

第五节 聚合物基纳米复合材料 141

一、插层型聚合物纳米复合材料 141

二、填充型聚合物纳米复合材料 147

第六节 聚合物/聚合物纳米复合材料 151

一、分子复合纳米聚合物材料 151

二、原位复合纳米聚合物材料 151

三、聚合物微纤/聚合物纳米复合材料 152

第七节 纳米复合材料的应用前景 152

复习思考题 152

参考文献 153

第八章 纳米组装体系 154

第一节 人工组装 155

一、原子操纵 156

二、分子操纵 159

第二节 纳米加工 162

一、利用STM和AFM的纳米加工技术 162

二、聚焦离子束技术 163

三、准分子激光直写 164

四、纳米压印 164

第三节 分子自组装 165

一、组装基本原理 166

二、组装工艺 169

第四节 分子器件 171

一、分子导线 171

二、分子开关 174

三、分子整流器 179

第五节 分子机器 180

一、DNA镊子 181

二、分子剪刀 181

三、分子刹车 182

四、分子马达 182

复习思考题 183

参考文献 183

第九章 纳米测量与表征 185

第一节 纳米测量技术 185

一、电子显微技术 186

二、衍射技术 189

三、谱学技术 190

四、热分析技术 191

第二节 纳米材料表征 192

一、纳米材料的粒度分析 192

二、纳米材料的形貌分析 194

三、成分分析 195

四、纳米材料的结构分析 195

五、纳米材料表面与界面分析 196

第三节 纳米测量技术的展望 197

复习思考题 197

参考文献 197

第十章 纳米材料的应用与展望 199

第一节 电子信息领域 199

一、纳米发电机 199

二、纳米马达 200

三、纳米计算机 201

第二节 生物医学领域 202

一、生物导弹 203

二、纳米医用机器人 205

三、生物芯片技术 206

第三节 能源与环境领域 207

一、纳米太阳能电池 207

二、纳米光催化 209

第四节 军事与航空领域 210

一、纳米卫星 210

二、隐身材料 211

三、太空梯 212

第五节 日常生活领域 214

一、超双疏界面材料 214

二、微胶囊相变材料 215

第六节 展望 215

参考文献 218