目錄
1 緒論 1
1.1 納米科技研究的尺度與納米效應(yīng) 1
1.1.1 量子尺寸效應(yīng) 2
1.1.2 小尺寸效應(yīng) 3
1.1.3 表面效應(yīng) 3
1.1.4 宏觀量子隧道效應(yīng) 4
1.1.5 介電限域效應(yīng) 4
1.2 納米材料 4
1.2.1 零維納米材料 4
1.2.2 一維納米材料 4
1.2.3 二維納米材料 5
1.3 納米科技發(fā)展概況 5
參考文獻(xiàn) 7
2 納米粒子 8
2.1 納米粒子的物理特性 8
2.1.1 納米粒子的光學(xué)性能 8
2.1.2 納米粒子的熱學(xué)性能 10
2.1.3 納米粒子的力學(xué)性能 10
2.1.4 納米粒子的電學(xué)性能 11
2.1.5 納米粒子的磁學(xué)性能 11
2.2 納米粒子的化學(xué)特性 12
2.2.1 納米粒子的吸附特性 12
2.2.2 納米粒子的分散與團(tuán)聚 13
2.2.3 納米粒子的表面活性及敏感特性 13
2.2.4 納米粒子的催化性能 13
2.3 納米粒子的制備方法 13
2.4 納米粒子的表面改性 15
2.4.1 納米粒子團(tuán)聚的原因 15
2.4.2 納米粒子表面物理改性 16
2.4.3 納米粒子表面化學(xué)改性 16
參考文獻(xiàn) 18
3 一維納米材料 19
3.1 一維納米材料的分類與性質(zhì) 19
3.1.1 納米線 19
3.1.2 納米管 21
3.1.3 納米帶 24
3.1.4 納米棒/桿 25
3.1.5 納米纖維 25
3.1.6 其他一維納米材料 26
3.2 一維納米材料的制備方法 26
3.2.1 溶劑熱法 26
3.2.2 模板法 26
3.2.3 化學(xué)氣相沉積法 28
3.2.4 模板輔助電化學(xué)沉積法 28
3.2.5 靜電紡絲法 29
3.3 一維納米材料的應(yīng)用 32
3.3.1 藥物緩釋 32
3.3.2 生物傳感器 33
3.3.3 其他方面應(yīng)用 33
參考文獻(xiàn) 34
4 納米薄膜 38
4.1 納米薄膜的特性 38
4.1.1 納米薄膜的光學(xué)性能 38
4.1.2 納米薄膜的電磁學(xué)性能及巨磁電阻效應(yīng) 39
4.2 納米薄膜的制備方法 40
4.3 納米薄膜的應(yīng)用 41
4.3.1 納米薄膜在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用 41
4.3.2 納米薄膜在復(fù)合薄膜領(lǐng)域的應(yīng)用 41
4.3.3 納米薄膜在分離領(lǐng)域的應(yīng)用 41
參考文獻(xiàn) 41
5 納米固體材料 42
5.1 納米固體材料的性能 42
5.1.1 納米固體材料的力學(xué)性能 42
5.1.2 納米固體材料的熱學(xué)性能 43
5.1.3 納米固體材料的光學(xué)性能 43
5.1.4 納米固體材料的磁學(xué)性能 43
5.1.5 納米固體材料的電學(xué)性能 43
5.2 納米固體材料的制備方法 44
5.2.1 納米金屬材料的制備方法 44
5.2.2 納米陶瓷材料的制備方法 44
5.3 納米固體材料的應(yīng)用 44
6 納米材料測(cè)試分析技術(shù) 46
6.1 透射電子顯微鏡 46
6.1.1 透射電子顯微鏡的構(gòu)造 46
6.1.2 透射電子顯微鏡的成像原理 48
6.1.3 電子衍射 49
6.1.4 衍射襯度像 49
6.1.5 透射電子顯微鏡的樣品制備 50
6.1.6 透射電子顯微鏡在納米材料研究中的應(yīng)用 51
6.2 掃描電子顯微鏡 53
6.2.1 掃描電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu) 53
6.2.2 掃描電子顯微鏡的成像原理 56
6.2.3 掃描電子顯微鏡性能特點(diǎn)及其分辨率 57
6.2.4 能量分散譜儀 59
6.2.5 掃描電子顯微鏡的試樣制備 60
6.2.6 掃描電子顯微鏡在納米材料研究中的應(yīng)用 61
6.3 掃描探針顯微鏡 65
6.3.1 掃描隧道顯微鏡 67
6.3.2 原子力顯微鏡 68
6.3.3 掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡在納米材料研究中的應(yīng)用 70
6.4 X射線衍射儀 71
6.4.1 X衍射技術(shù)應(yīng)用概述 72
6.4.2 X射線衍射儀工作原理 73
6.4.3 X射線衍射應(yīng)用舉例 74
6.5 X 射線光電子能譜儀 76
6.5.1 X射線光電子能譜儀的構(gòu)造 76
6.5.2 X射線光電子能譜分析的基本原理 78
6.5.3 X射線光電子譜圖定性和定量分析 79
6.5.4 X射線光電子能譜待測(cè)樣品制備方法 80
6.5.5 X射線光電子能譜在納米材料研究中的應(yīng)用 80
6.6 氮?dú)馕�脫附分析儀 81
6.6.1 吸附平衡等溫線 82
6.6.2 遲滯現(xiàn)象 82
6.6.3 孔徑尺寸 84
6.6.4 孔體積（孔容） 85
6.6.5 BET表面積 85
6.6.6 t-曲線 86
6.6.7 氮?dú)馕�脫附分析在納米材料研究中的應(yīng)用 86
6.7 接觸角測(cè)試分析儀 87
6.7.1 潤(rùn)濕性與接觸角原理 87
6.7.2 接觸角測(cè)試分析儀的原理和組成 91
6.7.3 接觸角測(cè)試分析儀的應(yīng)用 93
參考文獻(xiàn) 95
7 納米生物功能材料 99
7.1 自然界中的納米功能材料 99
7.1.1 高機(jī)械強(qiáng)度的天然生物礦化材料 99
7.1.2 具有熱絕緣功能的北極熊的毛 101
7.1.3 天然光子晶體——蝴蝶的翅膀 101
7.1.4 具有超疏水性能的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)表面 102
7.1.5 具有脫附功能的臭蜣螂的表面結(jié)構(gòu) 106
7.1.6 具有減阻功能的鯊魚皮的溝槽結(jié)構(gòu) 107
7.1.7 具有黏附功能的壁虎腳 107
7.2 納米材料的生物效應(yīng)與安全性 108
7.2.1 納米劑量-毒理學(xué)效應(yīng)關(guān)系 110
7.2.2 納米尺寸-毒理學(xué)效應(yīng)關(guān)系 112
7.2.3 納米結(jié)構(gòu)-毒理學(xué)效應(yīng)關(guān)系 112
7.3 納米材料在癌癥診斷和治療上的應(yīng)用 113
7.3.1 納米材料在癌癥組織成像及早期診斷中的應(yīng)用 114
7.3.2 納米藥物遞送系統(tǒng)在癌癥治療上的應(yīng)用 115
7.3.3 納米材料作為非藥物載體在癌癥治療中的作用 121
7.4 靜電紡納米纖維構(gòu)建生物組織工程支架 121
7.4.1 細(xì)胞外基質(zhì)與組織工程支架 121
7.4.2 靜電紡絲納米纖維支架 122
7.4.3 納米纖維支架應(yīng)用于組織工程 125
7.5 納米二氧化鈦光觸媒殺菌特性 126
7.5.1 二氧化鈦納米材料 127
7.5.2 納米二氧化鈦的抗菌機(jī)制 129
7.5.3 影響納米二氧化鈦殺菌效果的主要因素 131
7.5.4 納米二氧化鈦的抗菌應(yīng)用 131
7.6 表面微納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與海洋仿生防污 134
7.6.1 海洋防污 134
7.6.2 海洋防污表面微納結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì) 134
7.6.3 防污表面微納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制備 138
7.7 鯊魚皮效應(yīng)與減阻微納非光滑表面的仿生設(shè)計(jì) 141
7.7.1 鯊魚皮效應(yīng) 141
7.7.2 鯊魚皮盾鱗肋條結(jié)構(gòu)的減阻機(jī)制 142
7.7.3 影響溝槽面減阻效果的因素 144
7.7.4 仿生減阻微納非光滑表面的設(shè)計(jì) 145
7.8 荷花效應(yīng)與納米材料表面潤(rùn)濕性設(shè)計(jì)與應(yīng)用 147
7.8.1 潤(rùn)濕性理論 148
7.8.2 接觸角滯后現(xiàn)象 149
7.8.3 接觸角滯后的理論 151
7.8.4 滾動(dòng)各向異性 152
7.8.5 納米材料表面潤(rùn)濕性的應(yīng)用 153
7.9 壁虎仿生學(xué)效應(yīng)及其應(yīng)用 154
7.9.1 壁虎腳掌黏附機(jī)制 154
7.9.2 仿生壁虎剛毛的結(jié)構(gòu)控制與性能 157
7.9.3 壁虎黏附能力的仿生研究與應(yīng)用 160
參考文獻(xiàn) 163