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Gilbert_Shen

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[资源] 纳米材料的制备及应用

书名: 纳米材料的制备及应用
作　者：黄开金
出版社：冶金工业出版社
出版时间： 2009年04月
ISBN: 9787502448592

《纳米材料的制备及应用》着重介绍了国内外已经规模化生产纳米材料的各种制备技术的工艺和设备，同时对常见的纳米金属、纳米金属氧化物、纳米羟基磷灰石、碳纳米管等典型纳米材料的应用进行了较全面的介绍。

目录
1 纳米科技基础知识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
　　1．1 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1．2 纳米科学技术的发展史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1．3 纳米材料的特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1．4 纳米材料的分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
　　参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 纳米材料典型制备技术的工艺和设备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
　　2．1 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
　　2．2 等离子体法制备纳米材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
　　2．2．1 等离子体的概念、特性及分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
　　2．2．2 等离子体法制备纳米材料的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
　　2．2．3 等离子体加热物理气相合成法的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
　　2．2．4 氢电弧等离子体法制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . .14
　　2．3 丝电爆炸技术制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
　　2．3．1 丝电爆炸技术的原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
　　2．3．2 丝电爆炸技术的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
　　2．3．3 影响丝电爆炸技术纳米颗粒尺寸大小和分布的因素. . . . . . . . . . . .30
　　2．3．4 丝电爆炸技术的设备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
　　2．4 激光-感应复合技术制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
　　2．4．1 激光-感应复合加热技术的原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
　　2．4．2 激光-感应复合加热技术的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
　　2．4．3 激光-感应复合加热技术的温度场和技术特征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
　　2．4．4 影响激光-感应复合加热技术纳米颗粒尺寸大小和分布的因素. . . . . . .43
　　2．5 高能球磨法制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
　　2．5．1 高能球磨法的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
　　2．5．2 高能球磨法的反应机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
　　2．5．3 高能球磨法的影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
　　2．5．4 高能球磨法制备纳米晶体材料的机制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
　　2．5．5 高能球磨法制备纳米材料的工艺参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
　　2．5．6 高能球磨机的分类和工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
　　参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3 纳米材料典型制备技术的工艺和设备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
　　3．1 催化裂解法制备碳纳米管的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
　　3．1．1 催化裂解法制备碳纳米管的原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
　　3．1．2 催化裂解法制备碳纳米管的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
　　3．1．3 催化裂解法制备碳纳米管的分类和工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . .60
　　3．1．4 催化裂解法制备碳纳米管的影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
　　3．1．5 催化裂解法制备碳纳米管的机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
　　3．1．6 其他催化裂解法制备碳纳米管的设备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
　　3．2 激光诱导化学气相沉积法制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . .67
　　3．2．1 激光诱导化学气相沉积法的原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
　　3．2．2 激光诱导化学气相沉积法的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
　　3．2．3 激光诱导化学气相沉积法的影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
　　3．2．4 激光诱导化学气相沉积法的设备特征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
　　3．3 超重力法制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
　　3．3．1 超重力的概念及其实现方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
　　3．3．2 超重力法制备纳米材料的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
　　3．3．3 超重力法制备纳米材料的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
　　3．3．4 超重力法制备纳米材料的影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
　　3．3．5 超重力法制备纳米材料的设备特征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
　　3．4 燃烧火焰-化学气相冷凝法制备纳米材料的设备和工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . .81
　　3．4．1 燃烧火焰-化学气相冷凝法制备纳米材料的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . .81
　　3．4．2 燃烧火焰-化学气相冷凝法制备纳米材料的特点. . . . . . . . . . . . . . . . 82
　　3．4．3 燃烧火焰-化学气相冷凝法制备纳米材料的影响因素. . . . . . . . . . . .83
　　3．4．4 燃烧火焰-化学气相冷凝法制备纳米材料的设备特征. . . . . . . . . . . .83
　　3．5 溶胶-凝胶法制备纳米材料的工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
　　3．5．1 溶胶-凝胶法制备纳米材料的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
　　3．5．2 溶胶-凝胶法制备纳米材料的工艺过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
　　3．5．3 溶胶-凝胶法制备纳米材料的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
　　3．5．4 溶胶-凝胶法制备纳米材料的影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
　　3．6 化学沉淀法制备纳米材料的工艺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
　　3．6．1 化学沉淀法制备纳米材料的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
　　3．6．2 化学沉淀法制备纳米材料的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
　　3．6．3 化学沉淀法制备纳米材料的工艺过程和影响因素. . . . . . . . . . . . . . .94
　　参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4 纳米材料的典型应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
　　4．1 纳米铝粉在固体推进剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
　　4．1．1 推进剂的概念、分类及发展方向. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
　　4．1．2 固体火箭发动机尾烟产生的原因. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
　　4．1．3 金属燃烧剂在固体推进剂中的作用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
　　4．1．4 纳米铝在固体推进剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
　　4．2 纳米铝粉在高能炸药中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
　　4．2．1 炸药和含铝炸药的概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
　　4．2．2 含铝炸药的研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
　　4．2．3 纳米铝在高能炸药中的应用现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
　　4．3 纳米铜在宫内节育器中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
　　4．3．1宫内节育器IuD的概念和分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
　　4．3．2 宫内节育器IuD的避孕机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
　　4．3．3 含铜IuD腐蚀的研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
　　4．3．4 含铜IuD的优缺点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
　　4．3．5 开展新型宫内节育器IuD材料研制的意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
　　4．3．6 聚合物基纳米金属铜复合材料作为IuD材料的理论基础. . . . . . . . . . . . . . 120
　　4．3．7 纳米金属铜/聚合物复合材料的制备方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
　　4．3．8 纳米铜/低密度聚乙烯复合材料的表征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
　　4．3．9 纳米铜/低密度聚乙烯复合材料在模拟官腔液中的腐蚀行为. . . . . . . . . . .123
　　4．4 纳米铜在润滑油中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
　　4．4．1 润滑油及其添加剂的重要性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
　　4．4．2 纳米润滑油添加剂的优点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
　　4．4．3 纳米润滑油添加剂作用原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
　　4．4．4 纳米润滑油添加剂种类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
　　4．4．5 纳米铜颗粒在润滑油中的分散稳定性研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
　　4．4．6 纳米铜添加剂的摩擦学作用机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
　　4．4．7 纳米铜润滑油添加剂的摩擦学特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
　　4．4．8 纳米铜润滑油添加剂发展的新趋势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
　　4．4．9 纳米铜润滑油添加剂应用实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
　　4．5 纳米银在抗菌材料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
　　4．5．1 银用于抗菌杀菌的历史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
　　4．5．2 银应用于现代医学的形式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
　　4．5．3 纳米银的抗茵特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
　　4．5．4 纳米银的抗菌机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
　　4．5．5 含银无机抗菌材料的种类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
　　4．5．6 含银无机抗菌材料的发展方向. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
　　4．5．7 纳米银抗菌剂的应用情况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
　　4．6 纳米铁在磁记录材料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
　　4．6．1 物质磁性的本质. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
　　4．6．2 磁记录的过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
　　4．6．3 纳米磁性材料的介观磁性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
　　4．6．4 纳米铁磁性材料的特性和应用领域. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
　　4．7 纳米氧化锌在紫外屏蔽剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
　　4．7．1 太阳紫外线辐射及其生物效应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
　　4．7．2 紫外线的防护及紫外屏蔽剂的分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
　　4．7．3 紫外屏蔽原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
　　4．7．4 纳米氧化物的紫外屏蔽特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
　　4．7．5 影响纳米氧化物紫外屏蔽性能的因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
　　4．7．6 纳米氧化物紫外屏蔽的基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
　　4．7．7 纳米氧化锌在紫外屏蔽剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150
　　4．8 纳米二氧化钛在紫外屏蔽剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
　　4．8．1 纳米二氧化钛在化妆品中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
　　4．8．2 纳米二氧化钛在防紫外纺织品中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
　　4．8．3 纳米二氧化钛在抗紫外玻璃中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
　　4．9 纳米氧化锌在光催化剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
　　4．9．1 纳米氧化锌光催化机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
　　4．9．2 纳米氧化锌单一光催化剂的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
　　4．9．3 纳米氧化锌复合光催化剂的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167
　　4．10 纳米二氧化钛在光催化剂中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
　　4．10．1 纳米二氧化钛光催化机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171
　　4．10．2 纳米二氧化钛光催化剂存在的主要问题及改进措施. . . . . . . . . . . . . . . . .172
　　4．10．3 影响纳米二氧化钛光催化剂的因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..174
　　4．10．4 纳米二氧化钛光催化剂的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..174
　　4．11 纳米氧化锌在气敏传感器中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177
　　4．11．1 气体传感器的工作原理和分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..178
　　4．11．2 金属氧化物半导体气体传感器的气敏机理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
　　4．11．3 影响金属氧化物气体传感器灵敏度的因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
　　4．11．4 氧化锌气敏传感器的研究进展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182
　　4．11．5 纳米氧化锌气敏传感器的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
　　4．12 纳米二氧化硅在塑料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
　　4．12．1 塑料的定义与分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194
　　4．12．2 纳米二氧化硅在热固性塑料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .194
　　4．12．3 纳米二氧化硅在热塑性塑料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .197
　　4．13 纳米二氧化硅在阻燃材料中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .200
　　4．14 纳米羟基磷灰石在人工骨中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .204
　　4．14．1 骨的基础知识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .204
　　4．14．2 羟基磷灰石的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207
　　4．14．3 纳米羟基磷灰石的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . .208
　　4．14．4 纳米羟基磷灰石(nHA)复合材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .210
　　4．15 碳纳米管在场效应管中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .217
　　4．15．1 晶体管的定义和分类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .218
　　4．15．2 晶体管的发展历史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218
　　4．15．3 场效应晶体管. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219
　　4．15．4 碳纳米管场效应晶体管. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .220
　　参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232

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