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第1章 绪论1

1.1 纳米材料时代1

1.2 什么是纳米材料3

1.3 纳米材料发展史4

1.3.1 萌芽发生阶段4

1.3.2 初步准备阶段5

1.3.3 迅速发展阶段6

1.3.4 工业和商业实用化阶段8

1.4 纳米材料的重要性8

1.4.1 世界各主要国家国家级纳米科技计划8

1.4.2 世界各主要国家纳米科技投资9

1.4.3 纳米科技重要性原因分析10

1.5 纳米材料可能的问题11

1.6 纳米材料物理基础主要研究内容13

参考文献14

第2章 气相制备纳米材料的原理、方法、形成机理和结构15

2.1 气相淀积物理原理15

2.1.1 成核16

2.1.2 长大17

2.2 物理气相淀积20

2.2.1 电阻加热法20

2.2.2 等离子体加热法22

2.2.3 激光加热法24

2.3 化学气相淀积28

2.3.1 CVD的热力学和动力学29

2.3.2 制备纳米材料的CVD工艺31

2.3.3 催化CVD与CNT35

2.4 过滤阴极真空电弧淀积42

2.4.1 磁过滤与fcva设备43

2.4.2 fcva淀积膜的实例44

2.5 各类气相淀积方法的比较47

参考文献48

第3章 液相制备纳米材料的原理、方法、形成机理和结构53

3.1 沉淀法53

3.1.1 共沉淀和分步沉淀53

3.1.2 均匀沉淀55

3.2 溶胶-凝胶法59

3.2.1 sol-gel法的工艺流程60

3.2.2 sol-gel反应机理60

3.2.3 sol-gel法制备纳米材料实例61

3.3 化学还原法68

3.3.1 化学还原法制备工艺68

3.3.2 化学还原法的反应机理72

3.3.3 化学还原法制备晶态纳米材料73

3.4 几种液相制备方法的比较77

参考文献77

第4章 固相制备纳米材料的原理、方法、形成机理和结构81

4.1 机械合金法81

4.1.1 球磨机82

4.1.2 MA的工艺参数82

4.1.3 MA制备纳米粉末的形成机理86

4.1.4 MA制备纳米材料实例87

4.2 纳米体材料的固相制备90

4.2.1 纳米粉末压制成体纳米材料91

4.2.2 非晶纳米晶化98

4.3 体纳米材料的微观结构和缺陷108

4.3.1 体纳米材料的晶粒108

4.3.2 体纳米材料的晶界110

4.3.3 体纳米材料的缺陷114

参考文献120

第5章 纳米材料的自组装制备原理、方法、形成机理和结构127

5.1 什么是自组装127

5.2 自组装的种类和共同特点128

5.2.1 自组装的种类128

5.2.2 自组装的共同特点130

5.3 自组装制备各种纳米材料131

5.3.1 金属和合金组分131

5.3.2 半导体组分134

5.3.3 聚合物超分子和生物分子组分137

5.4 纳米材料的模板制备144

5.4.1 纳米有序孔洞模板的制备144

5.4.2 模板自组装金属和合金纳米材料145

5.4.3 模板自组装半导体纳米材料147

参考文献148

第6章 纳米材料的力学性能151

6.1 纳米材料的弹性152

6.2 纳米材料的强度硬度与Hall-Petch关系154

6.2.1 强度的实验资料155

6.2.2 硬度与Hall-Petch关系159

6.3 纳米材料的断裂和疲劳160

6.3.1 断裂强度和韧性160

6.3.2 疲劳162

6.4 纳米材料的蠕变和超塑性164

6.4.1 蠕变164

6.4.2 超塑性170

6.5 纳米材料的形变和断裂机理174

6.5.1 纳米材料的形变机构174

6.5.2 纳米材料的断裂机构176

参考文献177

第7章 纳米材料的热学性能181

7.1 熔点181

7.1.1 纳米材料熔点的降低和升高181

7.1.2 纳米晶材料熔点的模拟182

7.1.3 纳米材料熔化焓和熔化熵185

7.1.4 纳米合金相图186

7.2 热导188

7.2.1 纳米材料热导率的实验测定188

7.2.2 纳米材料热导的理论模拟192

7.3 比热194

7.3.1 纳米材料的Debye温度194

7.3.2 纳米材料的比热容199

7.4 热膨胀202

参考文献206

第8章 纳米材料的光学性能209

8.1 纳米材料的光吸收209

8.1.1 纳米材料光吸收实例209

8.1.2 光吸收中的红移和蓝移现象211

8.2 纳米材料的颜色213

8.3 纳米材料的光发射215

8.3.1 量子产额216

8.3.2 纳米材料的光致发光218

8.3.3 纳米材料的电致发光221

8.4 纳米材料的磁光性能228

8.4.1 磁光效应228

8.4.2 金属纳米粒子和纳米粒子薄膜的磁光效应230

8.4.3 氧化物纳米粒子的磁光效应233

8.4.4 非晶磁性纳米粒子复合结构的磁光效应234

参考文献236

第9章 纳米材料的电学性能239

9.1 纳米材料的电阻率239

9.1.1 金属纳米材料的电阻率239

9.1.2 合金纳米材料的电阻率243

9.1.3 半导体纳米材料的电阻率245

9.1.4 氧化物纳米材料的电阻率246

9.2 纳米材料电阻率的理论模拟248

9.2.1 FS和MS电阻率理论248

9.2.2 金属纳米丝电阻率的理论计算249

9.2.3 纳米材料电阻率的经验公式250

9.3 纳米材料的热电转换效率250

9.3.1 热电转换效率和相关参数251

9.3.2 纳米材料的热电转换效率254

9.3.3 纳米材料热电转换效率的理论计算255

9.4 纳米材料的超导电性258

9.4.1 纳米粒子的超导电性258

9.4.2 纳米薄膜的超导电性258

9.4.3 纳米丝的超导电性262

参考文献268

第10章 纳米材料的磁学性能273

10.1 纳米磁性材料的磁矩273

10.1.1 3d铁磁金属原子团的磁矩273

10.1.2 超晶格中3d铁磁金属原子团的磁矩276

10.1.3 非3d铁磁金属原子团的磁矩278

10.2 纳米磁性材料的Curie温度279

10.2.1 Curie温度的降低279

10.2.2 超晶格Curie温度的振荡282

10.3 纳米磁性材料的磁化强度和矫顽力284

10.3.1 磁化强度284

10.3.2 矫顽力289

10.4 纳米磁性材料的磁电阻和巨磁电阻296

10.4.1 MR和AMR296

10.4.2 纳米钙钛矿锰化物的MR298

10.4.3 BMR300

10.4.4 GMR306

参考文献312