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納米材料基本特性,有沒有大神給解釋一下,謝謝
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看納米材料基本特性,由于非科班出生發(fā)現(xiàn)這些特性很難理解,有沒有大神給解釋一下,謝謝 (1)表面與界面效應(yīng) 主要原因就在于直徑減少,表面原子數(shù)量增多。再例如,粒子直徑為10納米和5納米時,比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現(xiàn)一些極為奇特的現(xiàn)象,如金屬納米粒子在空中會燃燒,無機(jī)納米粒子會吸附氣體等等。 ---這條比較好理解,隨著尺寸減小,表面原子比例增高,而表面原子又活性較高,造成這個表面效應(yīng),對吧? (2)小尺寸效應(yīng) 當(dāng)納米微粒尺寸與光波波長,傳導(dǎo)電子的德布羅意波長及超導(dǎo)態(tài)的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時,它的周期性邊界被破壞,從而使其聲、光、電、磁,熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出“新奇”的現(xiàn)象。例如,銅顆粒達(dá)到納米尺寸時就變得不能導(dǎo)電;絕緣的二氧化硅顆粒在20納米時卻開始導(dǎo)電。再譬如,高分子材料加納米材料制成的刀具比金鋼石制品還要堅硬。利用這些特性,可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮、電能,此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等等。 ---這條比較難懂。為何納米尺寸下降到這些物理尺寸相當(dāng)或更小時,周期性邊界被破壞,本質(zhì)原因是什么? 這幾個物理尺寸除了光波長知道,其它什么電子德布羅意波長,超導(dǎo)相干長度都不甚了解? (3)量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級時,費米能級附近的電子能級由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級。當(dāng)能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時,會出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng),從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能變化。例如,有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強(qiáng),在1.1365千克水里只要放入千分之一這種粒子,水就會變得完全不透明。 --基本可以理解但對于費米能級概念不甚清楚,費米能級是價帶和導(dǎo)帶中級平均能級嗎? 既然說是量子效應(yīng),是不是指顆粒到納米級,材料表現(xiàn)出類似光子那樣的波粒二象性,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)不能用來解釋它的一些性質(zhì),要用量子力學(xué)理論來解釋了? (4)宏觀量子隧道效應(yīng) 微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道效應(yīng),它們可以穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化,這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。 --這條勉強(qiáng)可以理解,也是納米材料尺寸到納米級時表現(xiàn)出的一種特性,也是量子力學(xué)才能解釋的 另外3和4是材料要達(dá)到納米量級才出現(xiàn)的特性,這個納米量級是之100納米以內(nèi)還是多少? 小尺寸效應(yīng)說和波長等想到是不是應(yīng)該指至少幾百納米范圍了?謝謝,生物背景看這些確實困惑,希望各位老師朋友能幫忙解釋一下,謝謝 |
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