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纳米材料基本特性,有没有大神给解释一下,谢谢

作者 gifted001
来源: 小木虫 3750 75 举报帖子
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看纳米材料基本特性,由于非科班出生发现这些特性很难理解,有没有大神给解释一下,谢谢

(1)表面与界面效应
主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。

---这条比较好理解,随着尺寸减小,表面原子比例增高,而表面原子又活性较高,造成这个表面效应,对吧?

(2)小尺寸效应
当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。

---这条比较难懂。为何纳米尺寸下降到这些物理尺寸相当或更小时,周期性边界被破坏,本质原因是什么? 这几个物理尺寸除了光波长知道,其它什么电子德布罗意波长,超导相干长度都不甚了解?

(3)量子尺寸效应
当粒子的尺寸达到纳米量级时,费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。

--基本可以理解但对于费米能级概念不甚清楚,费米能级是价带和导带中级平均能级吗? 既然说是量子效应,是不是指颗粒到纳米级,材料表现出类似光子那样的波粒二象性,经典力学已经不能用来解释它的一些性质,要用量子力学理论来解释了?

(4)宏观量子隧道效应
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应,它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

--这条勉强可以理解,也是纳米材料尺寸到纳米级时表现出的一种特性,也是量子力学才能解释的

另外3和4是材料要达到纳米量级才出现的特性,这个纳米量级是之100纳米以内还是多少? 小尺寸效应说和波长等想到是不是应该指至少几百纳米范围了?谢谢,生物背景看这些确实困惑,希望各位老师朋友能帮忙解释一下,谢谢 返回小木虫查看更多

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