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第一章 绪论1

第一节 纳米科技的基本内涵1

一、纳米科技的起源1

二、纳米科技的研究内容2

第二节 纳米科技的研究意义4

一、引发生产方式的变革5

二、引发人类认知的革命5

第三节 纳米材料的研究历史6

一、纳米材料的研究历程6

二、纳米材料的发展阶段7

第四节 纳米材料的研究范畴8

一、纳米材料的研究对象8

二、纳米材料的研究内容8

第五节 纳米化的机遇与挑战10

一、纳米化机遇11

二、纳米安全性11

三、纳米标准化12

复习思考题13

参考文献14

第二章 纳米材料的基本效应15

第一节 小尺寸效应15

一、特殊的热力学性质15

二、特殊的磁学性质16

三、特殊的力学性质16

第二节 表面效应16

第三节 量子尺寸效应17

一、光谱线频移18

二、导电性能的转变18

第四节 宏观量子隧道效应18

第五节 库仑堵塞与量子隧穿效应19

第六节 介电限域效应20

第七节 量子限域效应20

第八节 应用实例21

复习思考题22

参考文献22

第三章 零维纳米结构单元23

第一节 原子团簇23

一、原子团簇分类24

二、碳原子团簇24

第二节 人造原子26

一、人造原子的概念26

二、人造原子的特征26

第三节 纳米粒子27

一、纳米粒子的制备27

二、纳米粒子的表面修饰29

三、纳米粒子的结构特征31

四、纳米粒子的特性34

五、研究与发展现状42

第四节 纳米脂质体及其靶向制剂43

一、脂质体的组成43

二、月旨质体的形成原理44

三、月旨质体的结构与载药系统44

四、纳米脂质体靶向给药系统45

复习思考题45

参考文献46

第四章 一维纳米结构单元47

第一节 碳纳米管47

一、碳纳米管结构48

二、碳纳米管的合成48

三、碳纳米管的纯化50

四、碳纳米管的稳定性52

五、碳纳米管的特性55

六、碳纳米管的应用59

第二节 纳米线62

一、金属纳米线62

二、半导体纳米线63

三、陶瓷纳米线64

第三节 同轴纳米电缆65

一、同轴纳米电缆的制备65

二、同轴纳米电缆的应用68

第四节 纳米带69

一、纳米带的制备方法70

二、纳米带的特性72

三、纳米带的应用72

第五节 纳米环73

一、氧化锌纳米环73

二、金纳米环74

三、钻纳米环74

复习思考题75

参考文献75

第五章 二维纳米结构—纳米薄膜76

第一节 纳米薄膜的分类76

一、根据微结构划分76

二、根据用途划分76

三、根据层数划分77

第二节 纳米薄膜的制备方法77

一、物理法77

二、化学法84

三、分子组装方法89

第三节 纳米薄膜的性能99

一、力学性能99

二、光学性能100

三、电磁学特性101

第四节 纳米薄膜的应用102

一、纳米光学薄膜102

二、纳米耐磨损膜与纳米润滑膜102

三、纳米磁性薄膜102

四、纳米气敏薄膜102

五、纳米渗透薄膜102

六、纳米绝缘薄膜103

七、纳米光电转换薄膜103

复习思考题103

参考文献103

第六章 三维纳米结构105

第一节 纳米玻璃105

一、纳米玻璃的研究层次105

二、纳米玻璃的制备方法106

三、纳米玻璃的应用108

第二节 纳米陶瓷109

一、纳米陶瓷的制备109

二、纳米陶瓷的特性111

三、纳米陶瓷的应用112

第三节 纳米介孔材料113

一、分类及结构特征113

二、介孔材料的合成113

三、介孔材料的应用116

第四节 纳米金属117

一、纳米晶化技术118

二、尺度效应119

三、纳米金属材料的应用120

第五节 纳米高分子121

一、螺旋结构高分子122

二、嵌段共聚物122

三、树枝状高分子124

第六节 最新研究进展126

复习思考题127

参考文献127

第七章 纳米复合材料128

第一节 纳米复合材料的分类128

第二节 纳米复合材料的设计130

一、纳米复合材料的功能设计130

二、纳米复合材料的合成设计130

三、纳米复合材料的稳定化设计131

第三节 陶瓷基纳米复合材料131

一、陶瓷基纳米复合材料的制备131

二、陶瓷基纳米复合材料的性能134

三、纳米复合陶瓷的作用机制135

第四节 金属基纳米复合材料136

一、金属基纳米复合材料的制备136

二、金属基纳米复合材料的性能138

三、金属基纳米复合材料的应用140

第五节 聚合物基纳米复合材料141

一、插层型聚合物纳米复合材料141

二、填充型聚合物纳米复合材料147

第六节 聚合物/聚合物纳米复合材料151

一、分子复合纳米聚合物材料151

二、原位复合纳米聚合物材料151

三、聚合物微纤/聚合物纳米复合材料152

第七节 纳米复合材料的应用前景152

复习思考题152

参考文献153

第八章 纳米组装体系154

第一节 人工组装155

一、原子操纵156

二、分子操纵159

第二节 纳米加工162

一、利用STM和AFM的纳米加工技术162

二、聚焦离子束技术163

三、准分子激光直写164

四、纳米压印164

第三节 分子自组装165

一、组装基本原理166

二、组装工艺169

第四节 分子器件171

一、分子导线171

二、分子开关174

三、分子整流器179

第五节 分子机器180

一、DNA镊子181

二、分子剪刀181

三、分子刹车182

四、分子马达182

复习思考题183

参考文献183

第九章 纳米测量与表征185

第一节 纳米测量技术185

一、电子显微技术186

二、衍射技术189

三、谱学技术190

四、热分析技术191

第二节 纳米材料表征192

一、纳米材料的粒度分析192

二、纳米材料的形貌分析194

三、成分分析195

四、纳米材料的结构分析195

五、纳米材料表面与界面分析196

第三节 纳米测量技术的展望197

复习思考题197

参考文献197

第十章 纳米材料的应用与展望199

第一节 电子信息领域199

一、纳米发电机199

二、纳米马达200

三、纳米计算机201

第二节 生物医学领域202

一、生物导弹203

二、纳米医用机器人205

三、生物芯片技术206

第三节 能源与环境领域207

一、纳米太阳能电池207

二、纳米光催化209

第四节 军事与航空领域210

一、纳米卫星210

二、隐身材料211

三、太空梯212

第五节 日常生活领域214

一、超双疏界面材料214

二、微胶囊相变材料215

第六节 展望215

参考文献218