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2006.No.1
·8·陶瓷
纳米陶瓷的发展及研究现状
刘刚王铀
(哈尔滨工业大学材料学院150001)
摘要综述了纳米陶瓷材料近年来的发展与应用,重点论述了纳米陶瓷的制备、性能及应用现状,并对纳米陶瓷的未来
发展进行了展望。
关键词纳米陶瓷发展性能应用
材料、能源与信息被称为现代文明的三大支柱,可们把这种特殊效应称为表面效应[4～5]。由于表面原子
见材料对人类发展的重要性。材料不仅是人类进化的数量的增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面
标志,而且是现代化的物质基础与先导。新型材料的原子具有高的活性,极不稳定,容易与其他原子结合,
研究、开发与应用能够极大地推动社会生产力的发展,这是纳米具有强烈活性的根源。
提高国家的综合国力。1.2.2体积效应
当物质的体积减小时,可以改变物质本身的性质,
1纳米材料因为纳米粒子是由有限个原子或分子组成,改变了原
来无数个原子或分子组成的集体属性,如金属纳米微
1.1纳米材料的概念和发展粒的电子结构与大块金属截然不同,这就是纳米粒子
纳米材料是指晶粒尺寸小于100nm的单晶体或的体积效应。
多晶体,是介于宏观和微观之间的一种介观体系[1]。1.2.3量子尺寸效应
大约在1861年,随着胶体化学的建立,科学家提量子尺寸效应又称为小尺寸效应,当粒子尺寸降
出并对直径为1～100nm的粒子进行研究;直到20世低到纳米级别时,金属费米能级附近的电子能级由准
纪60年代科学家们才有意识地提出纳米粒子,并把纳连续变为离散能级的现象和半导体微粒存在不连续的
米粒子作为研究对象来探索其中的奥秘;在20世纪80最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能
年代末、90年代初掀起了纳米科技的热潮,1990年7级、能隙变宽现象均成为量子尺寸效应。从而导致了
月在美国巴尔的摩召开的全世界第一届纳米科学技术纳米微粒磁、光、声、热、电,以及超导电性与宏观特性
学术会议,标志着“纳米热潮”的到来。纳米材料被认有着显著的不同。
为是21世纪最有前途的材料[2～3]。1.2.4宏观量子隧道效应
1.2纳米粒子的特性微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应[6]。
(
纳米数量级的介观粒子具有许多微观和宏观物质近年来,人们发现一些宏观量如微颗粒的磁化强度和
)
所不具有的独特性质,主要包括表面效应、体积效应、量子相干器中的磁通量等也具有隧道效应,被称为宏
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、KUBO效应等。观量子隧道效应。对于纳米颗粒,这一特性的研究对
1.2.1表面效应发展微电子器件具有重要的理论与实际意义,它同量
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