内容简介

随着纳米材料研究的深入，计量学和标准化体系逐步被引入，促进了纳米材料的研究和应用更加规范化和标准化，进而助力纳米材料领域的健康有序发展。本书介绍了纳米材料在各个领域的应用，重点介绍了单分散纳米材料的合成、表征、组装加工和应用，以及纳米材料研究中的计量问题和纳米标准化。本书可供大专院校材料专业广大师生、相关企业实验人员，以及对纳米科技感兴趣的人员阅读参考。本书可供大专院校材料专业广大师生、相关企业实验人员，以及对纳米科技感兴趣的人员阅读参考。

前言概述

本书第1章“概述”介绍了纳米材料的定义、分类、发展、特性及应用等。应用纳米材料的基础在于制备得到具有所需尺寸、形貌、结构和功能的纳米材料，故在第2章中主要介绍“纳米材料的制备”，按照纳米材料的分类介绍了纳米材料常用的制备方法、原理及特点。应用纳米材料的关键在于将纳米材料引入宏观材料中，所采用的方法必须保证引入宏观材料中的低维纳米材料（纳米颗粒、纳米线等）不发生团聚或生长等过程，保持纳米级结构进而维持相应的特殊性能。常用的方法有自组装、纳米复合制备纳米复合材料及纳米加工，这些构成了第3章“纳米组装、复合及加工”
的内容。纳米材料的制备、复合等过程中，材料的不同尺寸、成分、结构都会对宏观材料的性能产生影响。由于纳米材料尺度小，需要一些不同于宏观材料的表征方法，使研究人员有能力了解纳米材料的尺寸、成分、结构及性能。第4章“纳米材料的分析与表征”介绍了纳米材料的常用表征测量方法，包括尺寸形貌分析、成分分析、结构分析以及通常用于纳米材料性能测量的分析工具。新型材料的研制生产和发展应用都需要标准化，纳米材料作为一种新型材料，纳米尺度的计量技术和标准化还处于非常初级的阶段。本书第5章和第6章尽量系统地介绍了纳米材料的计量和标准化研究。第5章“纳米材料研究中的计量问题”，首先介绍了计量学的基本概念、发展历史、内容分类以及新挑战，然后针对纳米材料的计量，以石墨烯为例，详细介绍了石墨烯的计量方法和技术，以及它们与基础科学研究和工业生产之间的关系。第6章“纳米标准化”则从纳米标准化的涵义、纳米标准化组织结构和纳米标准化的主要内容三个方面来介绍国际和国内纳米标准化的发展。

作者介绍

赖宇明，女，博士，工程师。2014毕业于中国科学院国家纳米科学中心，2012年9月~2013年9月在德国奥斯纳布吕克大学做访问学者，自2014年就职于北京科技大学。已发表学术论文11篇（6篇SCI），综述类文章1篇，其他论文若干，引用200余次。主持3项基金项目，参与多项国内外基金项目。孟海凤，女，博士，副研究员。2010年毕业于中国科学院国家纳米科学中心，自2010年就职于中国计量科学研究院。共发表学术论文20余篇，其中期刊论文8篇（6篇SCI），综述类文章1篇，会议论文和专利若干，他引220余次；参与编写专著1项；获省部级奖励1项。陈春英，女，博士，研究员。1996年在华中科技大学获得博士学位,
之后在中科院高能物理研究所、瑞典卡罗林斯卡大学诺贝尔医学生物化学研究所从事博士后研究工作。2002年在中科院高能所纳米生物效应与安全实验室，任课题组长。2006年6月加入国家纳米科学中心。先后主持科技部973项目课题、国家重大科学仪器设备开发专项课题、国家重点研究计划“纳米科技”专项、欧盟第六、第七框架计划(EU-FP6&FP7)、欧盟“地平线2020”计划、国际原子能机构协调研究计划(IAEA)等多项国内与国际合作项目。担任ScienceBulletin与NanoImpact副主编，担任Metallomics,
Nanotoxicology,ParticleandFibreToxicology和CurrentDrugMetabolism等杂志编委。2012年获国家自然科学二等奖(第二完成人)；2011年被评为“中国标准化杰出人物-创新人物”；2014年获“中国十大青年女科学家奖”，入选“国家百千万人才工程”，获得“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，入选ThomsonReuters公布的“全球高引用科学家”；2016年入选英国皇家化学会会士；2017年获中科院第五届“十大杰出妇女”；入选ClarivateAnalytics公布的“全球高引用科学家”。

目录

1概述1

1.1纳米材料的定义、发展和研究意义1

1.1.1纳米材料的定义1

1.1.2纳米材料的发展1

1.1.3纳米材料的研究意义3

1.1.4纳米科学的机遇与挑战4

1.2纳米材料的特性及其应用5

1.2.1纳米材料的特性5

1.2.2纳米材料的应用6

1.3纳米材料的分类10

1.3.1零维纳米材料10

1.3.2一维纳米材料10

1.3.3二维纳米材料10

1.3.4三维纳米材料11

参考文献11

2纳米材料的制备12

2.1纳米材料的制备方法12

2.2零维纳米材料的制备方法12

2.2.1气相法12

2.2.2液相法15

2.2.3固相法16

2.3一维纳米材料的制备方法18

2.4二维薄膜材料的制备方法19

2.5三维块体纳米材料的制备方法20

2.5.1金属纳米晶块体材料的制备21

2.5.2纳米陶瓷的制备22

参考文献23

3纳米组装、复合及加工24

3.1纳米自组装24

3.1.1自组装的基本原理24

3.1.2自组装的特点25

3.1.3自组装体系与相互作用力大小及作用距离的关系26

3.1.4自组装驱动力及其理论分析工具27

3.1.5纳米自组装技术40

3.1.6纳米自组装技术的应用42

3.2纳米复合材料44

3.2.1纳米复合材料的定义44

3.2.2纳米复合材料的分类46

3.2.3纳米复合材料的性能与特点46

3.2.4纳米材料在纳米复合材料中的作用47

3.2.5纳米复合材料的制备方法48

3.2.6纳米复合材料的设计50

3.2.7聚合物基纳米复合材料52

3.2.8非聚合物基纳米复合材料53

3.3纳米加工54

3.3.1光学曝光技术55

3.3.2电子束曝光技术55

3.3.3聚焦离子束技术56

3.3.4基于STM和AFM的纳米加工技术59

3.3.5纳米压印技术62

3.3.6纳米加工技术的应用67

参考文献68

4纳米材料的分析与表征73

4.1尺寸和形貌分析73

4.1.1激光粒度仪73

4.1.2电子显微镜75

4.1.3扫描探针显微镜81

4.1.4消光光谱84

4.1.5椭圆偏振仪86

4.1.6BET氮吸附法88

4.2成分分析89

4.2.1X射线光电子能谱仪89

4.2.2X射线荧光光谱仪90

4.2.3电感耦合等离子体发射光谱仪92

4.2.4辉光放电光谱仪94

4.3结构分析95

4.3.1X射线衍射96

4.3.2拉曼光谱97

4.4性能分析99

4.4.1磁性分析99

4.4.2太阳能电池光电性能测试101

参考文献104