納米材料與納米技術(shù)（楊維清）

第1章納米材料的結(jié)構(gòu)單元
1.1納米材料的定義與分類 1
1.1.1納米材料的定義 1
1.1.2納米材料的分類 2
1.1.3納米材料的新特性 3
1.2納米材料的基本結(jié)構(gòu)單元 5
1.2.1零維單元 5
1.2.2一維納米結(jié)構(gòu) 11
1.2.3二維納米結(jié)構(gòu) 13
習(xí)題 15
參考文獻(xiàn) 15

第2章納米材料的基本理論
2.1納米材料的能帶理論 17
2.1.1固體能帶理論簡介 17
2.1.2納米材料的能帶理論 20
2.2表面與界面效應(yīng) 21
2.2.1納米材料的表面原子 22
2.2.2納米材料的表面能 23
2.2.3表面重構(gòu)與表面態(tài) 24
2.3小尺寸效應(yīng) 26
2.3.1小尺寸效應(yīng)定義 27
2.3.2小尺寸效應(yīng)對納米材料性質(zhì)的影響 27
2.4量子尺寸效應(yīng) 31
2.4.1量子概念與能級 31
2.4.2量子尺寸效應(yīng)對納米材料性質(zhì)的影響 32
2.5宏觀量子隧道效應(yīng) 33
2.5.1宏觀量子隧道效應(yīng)的定義 33
2.5.2彈道傳輸 33
2.5.3非彈性隧穿 34
2.6納米材料的其他效應(yīng) 35
2.6.1庫侖堵塞效應(yīng) 35
2.6.2介電限域效應(yīng) 35
2.6.3量子限域效應(yīng) 36
習(xí)題 36
參考文獻(xiàn) 37

第3章納米材料的物理特性
3.1納米材料的力學(xué)性能 38
3.1.1納米材料的彈性 39
3.1.2納米材料的強度與硬度 40
3.1.3納米材料的塑性 42
3.1.4納米材料的超塑性 43
3.1.5納米金屬材料的強度與塑性 44
3.2納米材料的熱學(xué)性能 46
3.2.1納米材料的熔點 46
3.2.2納米材料的熱導(dǎo)率 47
3.2.3納米材料的比熱容 48
3.2.4納米材料的熱膨脹 50
3.3納米材料的光學(xué)性能 51
3.3.1納米材料的光吸收 51
3.3.2納米材料的顏色 53
3.3.3納米材料的發(fā)光 54
3.3.4納米材料的磁光效應(yīng) 57
3.4納米材料的電學(xué)性能 60
3.4.1納米材料的電阻率 61
3.4.2納米材料的熱電性能 64
3.4.3納米材料的超導(dǎo)性能 65
3.4.4納米材料的介電性能 66
3.4.5納米材料的壓電性能 67
3.5納米材料的磁學(xué)性能 68
3.5.1納米磁性材料的磁矩 68
3.5.2納米磁性材料的居里溫度 69
3.5.3納米磁性材料的飽和磁化強度與矯頑力 69
3.5.4納米磁性材料的巨磁阻效應(yīng) 71
習(xí)題 72
參考文獻(xiàn) 72

第4章納米材料的化學(xué)特性
4.1納米材料的自組裝 76
4.1.1自組裝特性 77
4.1.2自組裝機理 78
4.1.3自組裝實例 80
4.2納米材料的吸附特性 83
4.2.1非電解質(zhì)吸附 83
4.2.2電解質(zhì)吸附 84
4.3納米材料的催化特性 85
4.3.1納米金屬催化 85
4.3.2半導(dǎo)體納米顆粒的光催化 86
4.3.3納米金屬和半導(dǎo)體粒子的熱催化 87
4.4納米材料的晶體特性 87
4.5納米材料的表面缺陷特性 89
4.6納米材料的團(tuán)聚特性 93
4.6.1團(tuán)聚特性簡介 93
4.6.2團(tuán)聚動力學(xué)模型 96
習(xí)題 98
參考文獻(xiàn) 99

第5章納米材料的制備
5.1零維納米材料的制備 101
5.1.1零維納米材料制備概述 101
5.1.2典型零維納米材料的制備 102
5.1.3微孔和介孔納米材料的制備 108
5.2一維納米材料的制備 112
5.2.1一維納米材料概述 112
5.2.2典型一維碳納米管的制備 112
5.2.3模板合成 113
5.3二維納米薄膜的制備 115
5.3.1二維納米薄膜概述 115
5.3.2二維納米薄膜生長的原理 116
5.3.3二維納米薄膜的制備方法 117
5.4納米復(fù)合材料的制備 123
5.4.1納米復(fù)合材料概述 123
5.4.2核殼結(jié)構(gòu)材料的制備 123
5.4.3插層納米復(fù)合材料的制備 125
5.4.4陶瓷基納米復(fù)合材料的制備 125
5.4.5金屬基納米復(fù)合材料的制備 126
5.4.6聚合物納米復(fù)合材料的制備 127
習(xí)題 129
參考文獻(xiàn) 129

第6章納米材料的分析表征
6.1納米材料的結(jié)構(gòu)分析 131
6.1.1納米材料的有序度分析 131
6.1.2納米材料的分子結(jié)構(gòu)解析 136
6.2納米材料的粒度分析 140
6.2.1粒度分析的概念 140
6.2.2粒度分析的意義 141
6.2.3粒度分析方法 141
6.3納米材料的形貌分析 143
6.3.1形貌分析的重要性與種類 143
6.3.2掃描電子顯微鏡形貌分析 144
6.3.3透射電子顯微鏡形貌分析 144
6.3.4掃描隧道顯微鏡形貌分析 147
6.4納米材料的成分分析 149
6.4.1成分分析的重要性與種類 149
6.4.2表面與微區(qū)成分分析 149
6.4.3體相元素成分分析 151
6.5納米材料表面電子結(jié)構(gòu)的分析 153
6.5.1X射線光電子能譜 153
6.5.2紫外光電子能譜 156
6.5.3X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu) 157
習(xí)題 161
參考文獻(xiàn) 161

第7章先進(jìn)納米加工技術(shù)
7.1納米減材制造技術(shù) 165
7.1.1光學(xué)曝光技術(shù) 165
7.1.2短波長曝光技術(shù) 173
7.1.3激光加工技術(shù) 176
7.1.4納米壓印技術(shù) 179
7.1.5刻蝕技術(shù) 183
7.1.6聚焦離子束技術(shù) 188
7.2納米增材制造技術(shù) 189
7.2.1薄膜沉積技術(shù) 189
7.2.2薄膜剝離技術(shù) 196
7.2.3噴墨打印技術(shù) 199
7.2.43D打印技術(shù) 200
習(xí)題 201
參考文獻(xiàn) 201

第8章納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用
8.1納米材料與納米技術(shù)在能量收集領(lǐng)域的應(yīng)用 204
8.1.1納米發(fā)電機概述 205
8.1.2納米發(fā)電機的理論基礎(chǔ) 205
8.1.3納米發(fā)電機的工作機理 208
8.1.4納米材料和納米技術(shù)在納米發(fā)電機中的應(yīng)用 208
8.2納米材料和納米技術(shù)在電化學(xué)能源領(lǐng)域的應(yīng)用 215
8.2.1納米材料和納米技術(shù)在鋰離子電池中的應(yīng)用 216
8.2.2納米材料和納米技術(shù)在超級電容器中的應(yīng)用 219
8.2.3納米材料和納米技術(shù)在燃料電池中的應(yīng)用 228
8.3納米材料與納米技術(shù)在信息領(lǐng)域的應(yīng)用 231
8.3.1納米信息探測材料 232
8.3.2納米信息傳輸材料 234
8.3.3納米信息存儲材料 235
8.4納米材料和納米技術(shù)在無線傳感領(lǐng)域的應(yīng)用 237
8.4.1納米材料與無線傳感 237
8.4.2納米技術(shù)與多功能傳感集成系統(tǒng) 240
8.5納米材料和納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 243
8.5.1納米生物材料簡介 243
8.5.2納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 247
習(xí)題 249
參考文獻(xiàn) 250