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第一章 功能材料与纳米技术的发展概况 1

第一节 功能材料和纳米技术 1

第二节 纳米材料的特性 3

一、小尺寸效应 3

二、表面效应 4

三、量子尺寸效应 4

四、宏观量子隧道效应 5

第三节 功能材料和纳米材料的分类 5

一、功能材料的分类 5

二、纳米材料的分类 7

第四节 纳米科技的发展状况 10

一、国外纳米技术的发展现状 10

二、我国纳米技术的发展现状 12

第五节 功能材料和纳米技术的发展趋势与应用前景 13

一、纳米科技的发展前景 13

二、我国纳米科技的研究与进展 13

三、纳米材料的应用 15

四、纳米科技的发展趋势 17

参考文献 17

第二章 材料结构基础 19

第一节 固体结构 19

一、晶体结构 19

二、无定型结构 20

三、液晶结构 21

第二节 高分子材料结构 24

一、高分子结构特点 24

二、高分子的链结构和聚集态结构 25

第三节 高分子结构与性能 32

一、力学性能 32

二、热学性能 33

三、高分子电学性能 36

第四节 材料的显微结构 37

一、显微结构的范围 37

二、观察显微结构的工具 38

三、立体显微技术 39

参考文献 39

第三章 纳米材料制备技术 41

第一节 纳米材料制备技术分类 42

第二节 纳米材料制备技术 44

一、纳米粉体制备方法 44

二、纳米膜的制备方法 52

三、纳米块材的制备方法 53

四、高分子纳米材料制备方法（无机-有机杂化技术） 53

五、纳米微囊制备技术 55

六、纳米碳管制备技术 57

第三节 纳米材料表面修饰和改性 59

一、纳米粉体表面结构及状态 59

二、纳米粉体的表面及其形貌 60

三、纳米粉体材料的制造方法及其对表面状态的影响 60

四、纳米颗粒表面修饰和改性方法 61

五、纳米粒子的性能与应用 62

六、纳米粉体材料表面研究进展 62

第四节 纳米结构材料制备技术 63

一、纳米结构材料自组装和分子自组装合成 64

二、厚膜模板合成纳米阵列 65

参考文献 65

第四章 纳米材料测试技术 66

第一节 纳米测试技术的起源和分类 66

第二节 纳米材料测试主要仪器简介 67

一、X射线光电子能谱仪 67

二、俄歇电子能谱仪 68

三、激光散射 69

四、透射电子显微镜 69

五、扫描电子显微镜 69

六、扫描隧道显微镜 70

七、原子力显微镜 70

八、近场光学显微镜 71

第三节 纳米材料表征方法 71

一、化学成分表征 71

二、纳米颗粒的表征 72

三、纳米颗粒表面分析 73

四、晶态的表征 76

五、复合材料和自组装材料的表征 77

六、纳米测试技术的发展 77

参考文献 77

第五章 电功能材料 78

一、能带理论简介 78

二、材料导电行为的能带理论解释 78

第一节 金属导电材料 79

第二节 高分子导电材料 81

一、导电高分子材料结构特点 81

二、导电高分子材料类型 82

三、导电高分子的应用 83

第三节 其他电功能材料 84

一、离子导电和快离子导体材料 84

二、电阻材料 85

三、电热材料和热电材料 86

第四节 电功能材料的研究进展 87

一、超高纯度铜（UHPC） 87

二、高电导率高强度合金 88

三、导电性MoSi2材料 88

四、光透明导电膜材料 89

五、巨磁电阻（CMR）材料 89

六、纳米导电聚合物 90

参考文献 92

第六章 磁功能材料 93

第一节 磁学基本概念和磁性分类 93

一、磁场及其特征参量 93

二、磁性的分类 94

第二节 典型磁性材料 96

一、软磁性材料 96

二、硬磁性材料（永磁材料） 99

三、矩磁性材料 99

四、压磁材料 99

五、旋磁材料 100

六、磁记录介质和磁头材料 100

七、磁泡材料和磁光材料 101

八、复合功能磁性材料 102

第三节 纳米技术在磁功能材料中的应用 103

一、纳米药物磁粒子 103

二、纳米磁记录材料 103

三、纳米巨阻材料 103

四、纳米磁流变液 104

五、纳米微晶软磁材料 104

六、纳米微晶稀土永磁材料 105

七、纳米磁致冷工质 106

参考文献 106

第七章 光功能材料 108

第一节 激光材料 108

一、激光产生的机理简介 108

二、激光材料 109

第二节 发光材料 112

一、发光原理 113

二、发光的特征 113

三、发光类型 114

第三节 光纤材料 117

一、光纤的结构及分类 117

二、光在光纤中传输的基本原理 119

三、主要光纤材料 120

第四节 其他光功能材料 121

一、红外材料 121

二、电光材料 122

三、磁光材料 123

四、声光材料 124

五、光致色变材料 126

第五节 纳米技术在光功能材料上的应用 127

一、纳米晶太阳能电池 127

二、纳米发光功能材料 130

三、纳米碳管在发光显示技术中的应用 132

参考文献 132

第八章 超导材料 134

第一节 超导电性和超导机理 134

一、超导电性产生机理 134

二、超导电性的隧道效应 134

第二节 超导材料的基本性质 135

一、零电阻现象 135

二、完全抗磁性（迈斯纳效应） 136

三、库柏电子对 136

四、BCS理论 137

第三节 超导体的三个临界参数 137

一、临界温度Tc 137

二、临界磁场Hc 138

三、临界电流Ic 138

第四节 超导材料类型 139

一、常规超导体 139

二、高温超导体 140

三、其他超导体简介 142

第五节 超导材料的应用 143

一、低温超导材料的应用 143

二、高温超导材料的应用 145

第六节 超导材料的研究进展 147

参考文献 150

第九章 智能材料 151

第一节 形状记忆合金 151

一、形状记忆合金的特性 152

二、形状记忆合金的应用 153

第二节 电流变液和磁流变液 155

一、电流变液 155

二、电流变液材料 155

三、磁流变液 158

第三节 智能药物释放体系 160

一、化学刺激响应体系 161

二、物理刺激响应体系 162

三、生物信号响应体系 164

四、靶向药物释放体系 164

第四节 新型智能材料 165

一、智能皮肤 165

二、生物传感器 165

三、仿生陶瓷 166

四、智能窗户 167

五、智能纤维 167

六、化学组装纳米计算机 168

七、自愈合组织工程材料 169

参考文献 170

第十章 储氢材料 172

第一节 储氢材料的定义和分类 172

一、储氢材料的定义 172

二、储氢材料的分类 173

第二节 储氢原理 174

一、金属储氢原理 174

二、纳米碳管储氢原理 176

第三节 典型储氢材料 178

一、金属储氢材料 178

二、纳米碳管 182

第四节 储氢材料的应用 183

一、氢化物-镍电池 183

二、氢燃料发动机 184

三、热-压传感和热液激励器 184

四、氢同位素分离和核反应堆中的应用 185

五、储氢合金氢化物热泵 185

第五节 储氢材料的研究进展 186

一、新型催化剂 186

二、新电极材料 186

三、纳米技术在储氢材料中的应用 188

参考文献 188

第十一章 生物医学材料 190

第一节 生物医学材料的定义和分类 190

一、生物医学材料的定义和研究内容 190

二、生物医学材料的分类 190

第二节 生物医学材料的表征和评价 191

一、生物相容性 191

二、生物医学材料的评价 195

第三节 人工器官与生物医学材料 196

一、人工心脏与人工心脏瓣膜 196

二、人工肺 198

三、人工膀胱 198

四、人工皮肤 200

五、人工肾 204

六、人工骨 210

第四节 生物医学材料的发展趋势 211

一、生物医学材料向仿生材料发展 211

二、生物医学材料向智能材料发展 211

三、生物材料评价体系更加完善 212

第五节 纳米技术在生物材料中的应用 212

一、纳米技术用于制备骨组织工程材料 212

二、纳米技术用于合成活性人工皮肤 213

三、纳米材料用于合成仿生材料 213

参考文献 213

第十二章 组织工程材料 215

第一节 组织工程研究内容 215

一、种子细胞研究 216

二、细胞外基质的研究 217

三、组织和器官的构建 218

四、组织工程临床应用 220

第二节 组织工程支架材料 220

一、骨组织工程支架材料 221

二、神经组织工程支架材料 222

三、血管组织工程支架材料 223

四、肌腱组织工程支架材料 224

五、皮肤组织工程支架材料 225

六、眼角膜组织工程支架材料 225

七、肝、胰、肾、泌尿系统组织工程支架材料 225

第三节 组织工程支架材料类型和发展趋势 225

一、天然生物大分子 225

二、人工合成仿天然生物大分子 226

三、天然和人工合成材料杂化 226

四、合成制备方法的改进和创新 226

五、组织工程支架材料的发展方向 226

参考文献 227

第十三章 纳米药物载体 229

第一节 纳米药的应用现状 229

第二节 纳米药物载体类型 231

一、纳米磁性颗粒 232

二、高分子纳米药物载体 232

三、纳米脂质体 233

四、纳米智能药物载体 234

五、纳米药物载体的制备方法 235

第三节 纳米药物载体的应用 236

一、癌症治疗 236

二、基因载体 237

三、疫苗辅剂 238

四、细胞内靶向给药 238

五、定量给药 239

六、口服用药 240

七、眼科用药 240

八、定位显影剂 241

九、纳米药物载体的未来 241

参考文献 242

第十四章 功能膜 244

第一节 功能膜材料的特点 244

一、薄膜材料的特点 244

二、制备过程决定薄膜性能 245

三、薄膜制备方法能够实现设计性能 246

第二节 典型功能膜 247

一、敏感薄膜 247

二、信息记录用薄膜 248

三、光记录元件材料 251

四、光学薄膜 253

五、半导体薄膜 255

六、电学薄膜 257

参考文献 260

第十五章 功能陶瓷 262

第一节 电功能陶瓷 262

一、绝缘陶瓷 263

二、半导体陶瓷 266

三、超导陶瓷 266

四、压电陶瓷 267

第二节 其他功能陶瓷 268

一、磁性陶瓷 268

二、热释电陶瓷 269

第三节 纳米技术在功能陶瓷中的应用 270

一、纳米陶瓷制备技术 270

二、纳米陶瓷的表征 273

参考文献 274

第十六章 纳米塑料 276

第一节 纳米塑料的性能 277

一、高强度和高耐热性 277

二、高阻透性 277

三、高阻燃窒息性 278

四、良好的热稳定性 278

五、良好的导电性 278

六、纳米塑料的各向异性 279

七、纳米塑料的热力学原理及性能 280

八、纳米塑料的加工性能 280

第二节 典型的纳米塑料 282

一、纳米通用塑料 282

二、纳米工程塑料 283

三、纳米特种工程塑料 283

四、纳米功能塑料 284

五、纳米纤维增强塑料 286

第三节 纳米塑料研究进展 286

一、无机纳米塑料研究进展 287

二、有机纳米塑料研究进展 288

三、金属纳米塑料研究进展 289

四、纳米塑料材料加工方法研究方向 289

参考文献 289

第十七章 功能纤维 291

第一节 吸水吸湿纤维 293

一、改善吸水吸湿性的方法 294

二、几种典型的吸水吸湿纤维 294

第二节 抗静电及导电纤维 296

第三节 蓄热保暖纤维 299

一、蓬松保暖纤维 299

二、蓄热保暖纤维 300

第四节 抗菌防臭和保健纤维 301

一、抗菌防臭纤维 301

二、保健纤维 304

第五节 防紫外线纤维 305

参考文献 306