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第1章 纳米科学与技术的基本概念 1

1.1 纳米科学与技术 1

1.2 纳米科学技术的发展史 6

1.3 纳米材料是纳米科技的重要组成部分 9

1.4 纳米材料的定义 10

参考文献 13

第2章 纳米材料的结构和优异性能 14

2.1 纳米材料的结构 15

2.1.1 纳米金属粒子的结晶形态和尺寸分布 15

2.1.2 富勒烯家族 20

2.1.3 纳米粒子尺寸分布的测定 26

2.2 纳米材料的结构相变 29

2.3 表面效应 33

2.4 纳米材料的结构缺陷 36

2.4.1 X射线衍射数据随晶粒尺寸、应变和缺陷量的改变 38

2.4.2 应用X射线衍射线形精炼方法和线形分析方法研究纳米Cu和Ag的缺陷 39

2.5 小尺寸效应 45

2.5.1 特殊的力学性质 45

2.5.2 特殊的热学性质 46

2.5.3 特殊的光学性质 48

2.5.4 特殊的磁性 59

2.5.5 引人注目的化学性质 65

2.6 纳米相块体材料 67

2.6.1 晶粒 67

2.6.2 原子缺陷和位错 69

2.6.3 微孔 71

2.6.4 晶界 72

2.6.6 纳米固体材料的力学性能 74

2.6.5 稳定性 74

2.7 纳米非晶态材料和纳米晶材料 79

2.8 量子效应 81

参考文献 82

第3章 纳米材料的制备 85

3.1 制备团簇和纳米粒子的物理法 85

3.1.1 团簇成核的经典理论 85

3.1.2 团簇或纳米粒子制备技术 89

3.1.3 使用团簇和纳米粒子装配材料 95

3.1.4 团簇的物理和化学性质 96

3.2 溅射、热蒸发方法与激光蒸发技术的比较 103

3.2.1 概述 103

3.2.2 实现过饱和的方法 105

3.2.3 粒子成核与生长 108

3.2.4 纳米粒子的形成和尺寸分布 109

3.2.5 纳米粒子制备工艺中对流的影响 111

3.2.6 纳米粒子的收集 112

3.3 氢电弧等离子体法制备纳米粒子 113

3.4 纳米粒子的化学合成 118

3.4.1 简述 118

3.4.2 纳米粒子的液相成核及长大 120

3.4.3 超细粒子的稳定性 120

3.4.4 纳米材料的制备 122

3.5 溶胶--凝胶法 131

3.5.1 简介 131

3.5.2 氧化物的合成 133

3.5.3 凝胶形成的无粉工艺 136

3.5.4 凝胶制备工艺中的时效和脱水 139

3.5.5 凝胶的烧结成型 140

3.5.6 可以制备纳米结构材料的基材 142

3.5.7 溶胶--凝胶方法的展望 144

3.6 球磨法 145

3.6.1 简述 145

3.6.2 机械合金化技术发展概况 147

3.6.3 机械合金化工艺过程分析 149

3.6.4 机械合金化技术在新材料开发上的应用 149

3.6.5 球磨法在制备纳米晶材料中的应用 153

参考文献 155

第4章 纳米材料的应用 160

4.1 在化工产品中的应用 160

4.2 在环保健康方面的应用 161

4.2.1 简述 162

4.2.2 半导体光催化 163

4.2.3 反应率、表面反应和量子效应 164

4.3 在医药卫生领域的应用 167

4.4 在电子工业产品中的应用 168

4.4.1 在电子功能材料中的应用 168

4.4.2 在微电子加工、生物分子器件和分子电子器件中的应用 169

4.5 纳米催化 170

4.5.1 物理法制备纳米金属催化剂 170

4.5.2 纳米金属催化剂的结构设计及制备表征 170

4.5.3 纳米催化剂的制备 172

4.5.4 纳米金属催化剂的反应特性评估 174

4.6 超细非晶态合金催化 193

参考文献 194

5.1 扫描隧道显微镜的基本原理 197

第5章 纳米结构的测试技术和仪器 197

5.2.1 原子力显微镜(AFM) 198

5.2 其他类似的检测仪器 198

5.2.2 激光检测原子力显微镜(AFM) 199

5.2.3 低温扫描隧道显微镜(STM) 199

5.2.4 真空扫描隧道显微镜(STM) 200

5.2.5 弹道电子发射显微镜(BEEM) 200

5.3 纳米结构检测技术的应用研究 201

5.3.1 实现原子操纵 201

5.3.2 实验和样品的准备 203

5.3.3 应用实例 209

参考文献 210

6.1 纳米催化剂制备新思路 211

6.1.1 真空喷镀法制备纳米催化剂 211

第6章 纳米科技应用的新结合点 211

6.1.2 高分子稳定金属簇催化剂 212

6.1.3 温控相转移催化剂 213

6.2 纳米组装和纳米微球 214

6.3 纳米电子器件 216

6.3.1 分子开关 216

6.3.2 使用固态工作物质的磁冰箱 217

6.4 纳米线生长的新机理 218

6.5 纳米技术发展动向 220

6.5.1 光刻技术将发生革命 220

6.5.2 改进和扩大硅芯片的应用 221

6.5.3 纳米技术促进配套技术发展 222

6.6 纳米科学与技术要在应用中求得发展 223

参考文献 225