高三物理纳米材料及其应用内容摘要:

长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特性呈现新的变化,称为小尺寸效应。 例如,光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变等。 三、纳米材料的热学特性 纳米微粒的熔 点、烧结温度 和晶化温度均 比常规粉体低 得多。 这是纳 米微粒量子效 应造成的。 四、纳米材料的磁学特性 纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应,使其具有常规粗晶材料不具备的磁特性。 主要表现为:超顺磁性、矫顽力、居里温度和磁化率。 超顺磁状态的起因: 由于小尺寸下,当各向异性能减小到与热运动能可相比时,磁化方向就不再固定在一个易磁化方向,易磁化方向作无规律的变化,结果导致超顺磁性的出现。 例如,粒径为 85nm的纳米镍 Ni微粒,矫顽力很高,而当粒径小于 15nm时,其矫顽力 Hc→0 ,即进入了超顺磁状态。 五、纳米材料的光学特性 宽频带强吸收 当尺寸减小到纳米级时,各种金属纳米微粒几乎都呈黑色,它们对可见光的反射率极低。 这就是纳米材料的强吸收率、低反射率。 例如,铂金纳米粒子的反射率为 1%。 纳米氮化硅、碳化硅及三氧化二铝对红外有一个宽频带强吸收谱。 纳米微粒分散物系的光学性质和发光效应 纳米微粒分散于介质中形成分散物系(溶胶),纳米微粒称为胶体(或分散相)。
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