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ISBN：0450250165155

商品编码：26142818567

 

书名:纳米材料学概论

：29.00元

作者:徐云龙

出版社：华东理工大学出版社

出版日期：2008年10月1日

ISBN：9787562823797

字数：

页码：219

版次：第1版

装帧：平装

开本：16

 

       《纳米材料学概论》以纳米材料的制备、结构及性能和应用为主线,从零维纳米结构单元到纳米组装体系,较系统地介绍了纳米材料的基础知识和科技成果。全书内容分为十章,其中章介绍了纳米材料的基本概念;第二章介绍了纳米材料的基本特性;第三章至第五章分别介绍了零维、一维和二维纳米结构单元的制备、结构特征及性能与应用;第六章介绍了纳米玻璃、纳米陶瓷、纳米金属和纳米高分子等三维纳米结构的制备、结构特点及性能与应用;第七章简要介绍了几种主要的三维纳米复合材料;第八章介绍了纳米结构的人工组装和分子自组装技术,以及分子器件与分子机器的类型和工作原理;第九章介绍了纳米材料的测量技术和表征方法,第十章介绍了纳米材料的应用现状和发展前景。

章 绪论
节 纳米科技的基本内涵
一、纳米科技的起源
二、纳米科技的研究内容
第二节 纳米科技的研究意义
一、引发生产方式的变革
二、引发人类认知的革命
第三节 纳米材料的研究历史
一、纳米材料的研究历程
二、纳米材料的发展阶段
第四节 纳米材料的研究范畴
一、纳米材料的研究对象
二、纳米材料的研究内容
第五节 纳米化的机遇与挑战
一、纳米化机遇
二、纳米安全性
三、纳米标准化
复习思考题
参考文献

第二章 纳米材料的基本效应
节 小尺寸效应
一、特殊的热力学性质
二、特殊的磁学性质
三、特殊的力学性质
第二节 表面效应
第三节 量子尺寸效应
一、光谱线频移
二、导电性能的转变
第四节 宏观量子隧道效应
第五节 库仑堵塞与量子隧穿效应
第六节 介电限域效应
第七节 量子限域效应
第八节 应用实例
复习思考题
参考文献

第三章 零维纳米结构单元
节 原子团簇
一、原子团簇分类
二、碳原子团簇
第二节 人造原子
一、人造原子的概念
二、人造原子的特征
第三节 纳米粒子
一、纳米粒子的制备
二、纳米粒子的表面修饰
三、纳米粒子的结构特征
四、纳米粒子的特性
五、研究与发展现状
第四节 纳米脂质体及其靶向制剂
一、脂质体的组成
二、脂质体的形成原理
三、脂质体的结构与载药系统
四、纳米脂质体靶向给药系统
复习思考题
参考文献

第四章 一维纳米结构单元
节 碳纳米管
一、碳纳米管结构
二、碳纳米管的
三、碳纳米管的纯化
四、碳纳米管的稳定性
五、碳纳米管的特性
六、碳纳米管的应用
第二节 纳米线
一、金属纳米线
二、半导体纳米线
三、陶瓷纳米线
第三节 同轴纳米电缆
一、同轴纳米电缆的制备
二、同轴纳米电缆的应用
第四节 纳米带
一、纳米带的制备方法
二、纳米带的特性
三、纳米带的应用
第五节 纳米环
一、氧化锌纳米环
二、金纳米环
三、钴纳米环
复习思考题
参考文献

第五章 二维纳米结构——纳米薄膜
节 纳米薄膜的分类
一、根据微结构划分
二、根据用途划分
三、根据层数划分
第二节 纳米薄膜的制备方法
一、物理法
二、化学法
三、分子组装方法
第三节 纳米薄膜的性能
一、力学性能
二、光学性能
三、电磁学特性
第四节 纳米薄膜的应用
一、纳米光学薄膜
二、纳米耐磨损膜与纳米润滑膜
三、纳米磁性薄膜
四、纳米气敏薄膜
五、纳米渗透薄膜
六、纳米绝缘薄膜
七、纳米光电转换薄膜
复习思考题
参考文献

第六章 三维纳米结构
节 纳米玻璃
一、纳米玻璃的研究层次
二、纳米玻璃的制备方法
三、纳米玻璃的应用
第二节 纳米陶瓷
一、纳米陶瓷的制备
二、纳米陶瓷的特性
三、纳米陶瓷的应用
第三节 纳米介孔材料
一、分类及结构特征
二、介孔材料的
三、介孔材料的应用
第四节 纳米金属
一、纳米晶化技术
二、尺度效应
三、纳米金属材料的应用
第五节 纳米高分子
一、螺旋结构高分子
二、嵌段共聚物
三、树枝状高分子
第六节 研究进展
复习思考题
参考文献

第七章 纳米复合材料
节 纳米复合材料的分类
第二节 纳米复合材料的设计
一、纳米复合材料的功能设计
二、纳米复合材料的设计
三、纳米复合材料的稳定化设计
第三节 陶瓷基纳米复合材料
一、陶瓷基纳米复合材料的制备
二、陶瓷基纳米复合材料的性能
三、纳米复合陶瓷的作用机制
第四节 金属基纳米复合材料
一、金属基纳米复合材料的制备
二、金属基纳米复合材料的性能
三、金属基纳米复合材料的应用
第五节 聚合物基纳米复合材料
一、插层型聚合物纳米复合材料
二、填充型聚合物纳米复合材料
第六节 聚合物/聚合物纳米复合材料
一、分子复合纳米聚合物材料
二、原位复合纳米聚合物材料
三、聚合物微纤/聚合物纳米复合材料
第七节 纳米复合材料的应用前景
复习思考题
参考文献

第八章 纳米组装体系
节 人工组装
一、原子操纵
二、分子操纵
第二节 纳米加工
一、利用STM和AFM的纳米加工技术
二、聚焦离子束技术
三、准分子激光直写
四、纳米压印
第三节 分子自组装
一、组装基本原理
二、组装工艺
第四节 分子器件
一、分子导线
二、分子开关
三、分子整流器
第五节 分子机器
一、DNA镊子
二、分子剪刀
三、分子刹车
四、分子马达
复习思考题
参考文献

第九章 纳米测量与表征
节 纳米测量技术
一、电子显微技术
二、衍射技术
三、谱学技术
四、热分析技术
第二节 纳米材料表征
一、纳米材料的粒度分析
二、纳米材料的形貌分析
三、成分分析
四、纳米材料的结构分析
五、纳米材料表面与界面分析
第三节 纳米测量技术的展望
复习思考题
参考文献

第十章 纳米材料的应用与展望
节 电子信息领域
一、纳米发电机
二、纳米马达
三、纳米计算机
第二节 生物医学领域
一、生物导弹
二、纳米机器人
三、生物芯片技术
第三节 能源与环境领域
一、纳米太阳能电池
二、纳米光催化
第四节 军事与航空领域
一、纳米卫星
二、隐身材料
三、太空梯
第五节 日常生活领域
一、超双疏界面材料
二、微胶囊相变材料
第六节 展望
参考文献

材料科学前沿：解锁纳米世界的奥秘 在这个日新月异的时代，科技的进步与人类对物质世界的探索密不可分。从宏观世界的奇观到微观世界的精妙，我们对材料的理解和运用，不断突破着想象的边界。而在这场探索的浪潮中，纳米材料学无疑是最为激动人心、潜力最为巨大的领域之一。它不仅是理解物质本质的关键，更是驱动未来科技革命的核心动力。 纳米尺寸的魅力：颠覆认知的物理与化学 “纳米”（nano）一词，源自希腊语，意为“矮小”，在科学语境下，它代表着长度单位的十亿分之一米。当物质的尺寸缩小到纳米尺度时，其物理和化学性质会发生翻天覆地的变化。这并非简单的“变小”，而是量子效应、表面效应等一系列前所未有的现象开始显现，从而赋予了材料全新的特性。 想象一下，一块金，在宏观世界里是耀眼的金黄色，具有良好的导电导热性。然而，当它被分割成纳米颗粒时，它的颜色可以呈现出深红、紫、蓝等多种色彩，其催化活性也可能提高数万倍。这种神奇的转变，源于纳米颗粒极高的比表面积和独特的电子结构。表面原子数量的急剧增加，使得纳米材料的反应活性远超块体材料，这在催化、传感等领域具有革命性的应用前景。 同样，半导体材料在纳米尺度下，其带隙会发生尺寸依赖性的变化。这意味着我们可以通过精确控制纳米结构的尺寸，来调节材料的光学和电学性能。例如，量子点，一种尺寸在纳米级别的半导体晶体，能够发出特定颜色的光，其发光颜色完全由其尺寸决定。这种特性使得量子点在显示技术、生物成像、太阳能电池等领域拥有广阔的应用前景。 纳米材料的大家族：功能各异，应用广泛 纳米材料并非单一的存在，而是一个庞大的家族，其中包含着无数种结构、成分和功能的材料。它们如同乐高积木，通过不同的组合和排列，可以构建出满足各种需求的先进材料。 碳基纳米材料： 碳，这一最基本的元素，在纳米尺度下展现出令人惊叹的多样性。 碳纳米管（CNTs）： 顾名思义，碳纳米管是由单层或多层石墨烯卷曲而成的管状结构。它们因其极高的强度（比钢强百倍）、优异的导电导热性以及巨大的比表面积而闻名。在复合材料、传感器、储能设备、电子器件等领域，碳纳米管被视为“超级材料”的有力竞争者。其力学性能可与碳纤维媲美，且易于实现三维网络结构的构建，为提升材料的整体性能提供了可能。 石墨烯（Graphene）： 石墨烯是单层碳原子构成的二维材料，具有原子级厚度，却展现出诸多非凡的性能。它拥有极高的电导率和热导率，比铜还要好，并且具有极高的机械强度和柔韧性。石墨烯的应用前景涵盖了电子学、能源、生物医药、复合材料等多个领域。例如，在柔性电子设备领域，石墨烯可以制造出可弯曲的显示器和传感器；在能源领域，它可以作为高性能电池和超级电容器的电极材料。 富勒烯（Fullerenes）： 富勒烯是碳原子形成的中空笼状或椭球状分子，最著名的有C60（巴克球）。它们具有独特的电子结构和良好的氧化还原活性，在催化、药物传递、光电材料等领域具有潜力。其独特的球状或笼状结构，使其能够在内部或表面进行修饰，从而调控其性质。 金属纳米材料： 金属纳米颗粒，如金纳米颗粒、银纳米颗粒、铂纳米颗粒等，因其独特的表面等离子体共振效应（SPR）而备受关注。这种效应使得金属纳米颗粒能够选择性地吸收和散射特定波长的光，从而在传感、成像、药物递送、抗菌等领域发挥重要作用。例如，金纳米颗粒在近红外区域的强吸收特性，使其成为光动力治疗和光热治疗的理想材料；银纳米颗粒则因其显著的抗菌性能，被广泛应用于医疗器械和纺织品中。 氧化物纳米材料： 氧化物纳米材料，如氧化锌纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒等，因其易于制备、成本较低且性能稳定而应用广泛。 二氧化钛纳米颗粒（TiO2）： TiO2是一种常见的半导体纳米材料，具有良好的光催化活性。在紫外光照射下，TiO2能够产生强氧化性的自由基，从而分解有机污染物，在环境治理、自洁表面、空气净化等领域发挥重要作用。同时，其光催化特性也使其在太阳能电池、光致变色材料等领域有应用。 氧化锌纳米颗粒（ZnO）： ZnO具有良好的压电效应、半导体特性和紫外光吸收能力，因此在传感器、透明导电薄膜、紫外防护材料、压电能量收集等领域具有广泛应用。其压电性能使其能够将机械能转化为电能，为自供电传感器和物联网设备提供了可能。 量子点（Quantum Dots）： 量子点是由III-V族或II-VI族化合物半导体组成的纳米晶体，尺寸在2-10纳米之间。如前所述，其发光颜色与其尺寸密切相关，并且具有高荧光量子产率、窄的发射谱宽以及良好的光稳定性和化学稳定性。这使得量子点在LED显示屏、生物医学成像、荧光标记、激光器等领域展现出巨大的应用潜力。 纳米材料的制备与表征：挑战与机遇并存 纳米材料的独特性能，源于其精确的尺寸和结构。因此，如何精确可控地制备出具有特定尺寸、形貌和结构的纳米材料，是纳米材料学研究的核心挑战之一。目前，主要的制备方法可以分为两大类： 自下而上法（Bottom-Up）： 这种方法通过化学反应或物理过程，将原子、分子等基本单元组装成纳米结构。例如，溶胶-凝胶法、化学气相沉积法（CVD）、水热法、模板法等。这种方法能够精确控制纳米结构的形成过程，从而获得高质量的纳米材料。 自上而下法（Top-Down）： 这种方法是将宏观材料通过机械、物理或化学手段进行粉碎、刻蚀或研磨，从而获得纳米尺寸的颗粒或结构。例如，球磨法、激光烧蚀法、光刻法等。这种方法相对简单易行，但可能难以获得高纯度和高均匀性的纳米材料。 表征是理解和优化纳米材料性能的关键。由于纳米材料尺寸的微小，传统的表征方法往往难以满足需求。扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等高分辨率显微技术，能够直观地观察纳米材料的形貌、尺寸和结构。X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等技术，则能提供纳米材料的晶体结构、化学组成和表面信息。 纳米材料的应用前景：驱动未来科技进步的引擎 纳米材料的独特性能，使其在各个领域都展现出巨大的应用潜力，正在深刻地改变着我们的生活和未来的发展方向。 电子信息领域： 纳米材料为下一代电子器件提供了无限可能。超高密度存储器、更快的晶体管、柔性显示器、高效传感器等，都离不开纳米材料的贡献。例如，石墨烯和碳纳米管有望取代硅，成为制造更小、更快、更节能的电子器件的关键材料。 能源领域： 纳米材料在能源的产生、储存和利用方面发挥着至关重要的作用。 太阳能电池： 量子点和纳米结构的氧化物材料能够提高太阳能电池的光电转换效率，降低生产成本，推动清洁能源的发展。 储能设备： 纳米材料的高比表面积和优异的导电性，使其成为制造高性能锂离子电池、超级电容器等储能设备的理想材料，能够显著提升能量密度和充放电速率。 催化技术： 纳米催化剂能够显著提高化学反应的效率和选择性，在工业生产、环境保护等领域具有重要应用。 生物医药领域： 纳米材料为疾病的诊断、治疗和药物递送带来了革命性的突破。 药物递送： 纳米载体能够精确地将药物输送到病灶部位，减少副作用，提高治疗效果。例如，纳米粒子的表面可以进行功能化修饰，使其能够靶向特定的细胞或组织。 生物成像： 量子点等纳米荧光探针具有高灵敏度和高分辨率，能够用于细胞、组织甚至单个分子的成像，为疾病的早期诊断提供可能。 抗菌材料： 银纳米颗粒等具有优异的抗菌性能，可用于开发新型抗菌涂层、敷料等。 环境科学领域： 纳米材料在水处理、空气净化、污染物降解等方面展现出强大的能力。TiO2等纳米光催化剂能够分解水中的有机污染物，净化水质。纳米吸附剂能够高效去除水中的重金属离子和有机污染物。 航空航天与国防： 纳米材料能够制造出更轻、更强、更耐用的复合材料，提升航空器的性能。纳米涂层可以提高材料的耐磨损、耐腐蚀性能。 展望未来：挑战与希望并存 尽管纳米材料学取得了辉煌的成就，但仍面临诸多挑战。如何实现纳米材料的大规模、低成本、高效率制备，如何解决纳米材料在生物体内的安全性和环境影响问题，如何建立完善的纳米材料性能评价体系，都是需要我们持续探索的课题。 然而，正是这些挑战，激发着科学家们不断前行。纳米材料学的研究，不仅是对物质世界微观奥秘的探索，更是对人类未来福祉的追求。随着科学技术的不断发展，我们有理由相信，纳米材料将继续扮演着驱动未来科技革命的关键角色，为人类创造一个更加美好、更加智能、更加可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，很多科技的飞速发展都离不开基础科学的支撑，而材料科学无疑是其中非常重要的一环。我不太了解具体的学术背景，但隐约感觉纳米材料这个方向是非常前沿的。我一直对那些能够带来颠覆性改变的技术很感兴趣，比如人工智能、基因编辑，而纳米材料似乎也是其中一个潜力巨大的领域。我希望这本书能够系统地介绍纳米材料学的基本概念和研究方法，让我能够对这个领域有一个初步的、宏观的认识。我想知道，什么是纳米尺度？在这个尺度下，材料的性质会发生哪些奇特的改变？它会涉及到哪些重要的研究方向，比如纳米复合材料、纳米电子学等等？我希望这本书能够成为我进入这个领域的入门砖，让我能够站在巨人的肩膀上，去理解更深层次的科学问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对未来科技发展充满好奇的普通读者，我一直在关注那些能够塑造我们生活方式的新技术。最近几年，“纳米”这个词出现的频率越来越高，从各种科技新闻到产品介绍，似乎都离不开它。我很好奇，为什么“纳米”如此重要？它到底代表着什么？这本书的标题“纳米材料学概论”正好击中了我的兴趣点。我希望能通过这本书，了解到纳米材料在日常生活中的应用，比如更轻更强的建筑材料、更高效的能源储存设备，或者更环保的污染物处理技术。我不想看那些过于晦涩的理论，更希望看到一些生动形象的例子，能够让我直观地感受到纳米材料的魅力，并且理解它为什么能够带来如此巨大的改变。

评分☆☆☆☆☆

我对一些能够改变世界的科学理论和技术一直有着莫名的兴奋感。最近几年，我经常在一些科技访谈或者科普纪录片中听到关于纳米技术和纳米材料的讨论，感觉这个领域蕴含着巨大的能量，能够彻底改变我们对物质世界的认知。虽然我对其中的具体科学原理可能不太了解，但这种探索未知、突破极限的精神非常吸引我。我希望这本书能够为我提供一个清晰的框架，让我能够理解纳米材料学的核心概念，比如纳米结构、纳米制备方法，以及它们在不同领域，如能源、环境、生物医药等方面的潜在应用。我尤其期待它能介绍一些具有代表性的纳米材料，并解释它们为何能够展现出如此独特的性能。

评分☆☆☆☆☆

我个人对材料科学一直抱有浓厚的兴趣，尤其是在看到一些关于新型材料的报道时，总会觉得非常震撼。就拿前段时间很火的石墨烯来说，那种轻薄却又异常坚固的特性，简直颠覆了我对材料的认知。我一直在想，像这样的“神奇材料”究竟是如何被发现和研究的？它们背后的科学原理是什么？这本书的标题“纳米材料学概论”让我觉得它可能就是我寻找答案的钥匙。我希望它不仅仅是罗列一些概念和公式，更能讲述一些纳米材料的发现故事，或者一些在实际应用中取得突破的案例。比如，是不是有某个科学家通过偶然的机会发现了某种特殊的纳米结构？或者，某个团队是如何克服重重困难，将实验室里的理论转化为现实中的产品的？我喜欢有故事性的科普，这样更容易理解和记住。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很高大上，“纳米材料学概论”，一下子就把我拉到了一个全新的领域。我一直对那些微观世界的奥秘充满好奇，总觉得在这个看不见的尺度上，隐藏着改变世界的巨大潜力。比如，前段时间看新闻，说纳米技术在医疗领域有了突破，可以精准地靶向癌细胞，这简直太神奇了！还有在电子产品上的应用，听说未来的芯片会越来越小，性能却越来越强，这背后肯定有纳米材料的功劳。所以，当我在书店看到这本书的时候，就像发现了宝藏一样，虽然我目前对这个领域知之甚少，但名字本身就激起了我强烈的学习欲望。我想了解，到底什么是纳米材料？它们有什么特别之处？又是如何被制造出来的？这本书会不会涉及到这些基础性的问题呢？我非常期待它能为我打开一扇通往新知识的大门。