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第1章 概述1

1.1 纳米材料技术的发展历史1

1.1.1 纳米材料技术的发展历程1

1.1.2 纳米材料技术研究方法的转变3

1.1.3 纳米科技在20世纪末的发展概况3

1.2 纳米材料与结构的奇异特性5

1.2.1 尺寸效应5

1.2.2 表面与界面效应5

1.2.3 体积效应6

1.2.4 量子尺寸效应6

1.2.5 宏观量子隧道效应7

1.3 中国纳米科技研究概况与创新成果7

1.3.1 中国纳米科技基金研究项目范畴7

1.3.2 中国纳米材料技术研究取得的创新成果9

1.4 纳米科技发展的特点及社会影响10

1.4.1 纳米科技发展的特点10

1.4.2 纳米科技发展的社会影响11

1.5 纳米科学技术发展趋向13

1.5.1 美国“国家纳米技术倡议”13

1.5.2 美国2001年投入与分配14

1.5.3 中国纳米科技发展趋向14

1.5.4 开发纳米技术产业的规模预测14

1.5.5 需求牵引，市场驱动发展趋向15

1.5.6 重点开发领域、应用方向与竞争态势16

参考文献17

第2章 纳米材料性质与显微组织表征18

2.1 纳米材料性质18

2.1.1 纳米粉体材料的性质18

2.1.2 纳米固体材料的性质24

2.2 纳米材料的显微组织表征34

2.2.1 纳米粒子的表征36

2.2.2 纳米材料化学成分表征37

2.2.3 纳米材料表面分析38

2.2.4 纳米材料热分析43

2.2.5 高分辨电子显微镜（HREM）分析45

参考文献46

第3章 薄膜材料的性能表征48

3.1 薄膜材料的力学性能48

3.1.1 薄膜的附着性能——界面结合强度48

3.1.2 薄膜的硬度59

3.1.3 薄膜的弹性模量63

3.1.4 薄膜韧性65

3.1.5 薄膜强度68

3.1.6 薄膜内应力及其测试方法70

3.2 金属薄膜材料的电学性质76

3.2.1 连续金属薄膜的导电性质76

3.2.2 不连续金属薄膜的导电性质82

3.3 介质薄膜的电学性质87

3.3.1 介质薄膜的绝缘性能87

3.3.2 介质薄膜的介电性能90

3.3.3 介质薄膜的压电性质94

3.3.4 介质薄膜的热释电性质97

3.3.5 介质薄膜的铁电性质99

3.4 半导体薄膜的性质101

3.4.1 单晶半导体薄膜的性质101

3.4.2 多晶半导体薄膜的性质104

3.4.3 非晶半导体薄膜的性质106

3.4.4 氧化物半导体薄膜的性质108

3.5 特种新型薄膜材料的性能111

3.5.1 超导薄膜的性能111

3.5.2 磁性薄膜的性质113

3.5.3 金刚石薄膜的性质117

参考文献119

第4章 纳米材料制备技术121

4.1 纳米粉体制备技术122

4.1.1 金属粉体制备技术122

4.1.2 陶瓷粉体制备技术127

4.1.3 模拟生物矿化制备技术143

4.2 纳米薄膜制备技术151

4.2.1 真空蒸发镀膜方法151

4.2.2 溅射镀膜方法154

4.2.3 离子镀膜方法160

4.2.4 化学气相沉积法（CVD）制膜166

4.2.5 溶液镀膜方法171

4.3 聚合物纳米材料制备技术176

4.3.1 超声辐照制备方法177

4.3.2 力化学粉碎制备法178

4.3.3 辐照制备法180

4.3.4 微乳液制备方法180

4.4 纳米复合材料制备技术186

4.4.1 纳米复合Si3N4/SiC陶瓷制备186

4.4.2 纳米无机、有机复合材料的制备189

4.5 半导体纳米材料的合成方法194

4.5.1 溶液生成法195

4.5.2 溶胶—凝胶法198

4.5.3 模板生成法200

4.6 仿生制备与分子自组装合成技术201

4.6.1 仿生制备技术探索201

4.6.2 分子自组装合成技术204

参考文献210

第5章 纳米粉体材料212

5.1 纳米金属粉体材料212

5.1.1 Fe-Si纳米粉体材料212

5.1.2 Ni-Cu-Zn纳米粉体材料215

5.1.3 钨合金纳米粉体材料217

5.1.4 碳包覆金属纳米粉体材料219

5.1.5 非溶混体系纳米粉体材料220

5.2 纳米陶瓷粉体材料223

5.2.1 纳米氧化物粉体材料223

5.2.2 等离子体制备纳米粉体232

5.2.3 纳米Si/C/N系陶瓷粉体材料237

5.3 纳米功能陶瓷粉体材料241

5.3.1 改性PbTiO3纳米粉体材料241

5.3.2 BaTiO3纳米粉体材料242

5.3.3 BiFeO3纳米粉体材料246

5.3.4 纳米复合压敏陶瓷粉体材料249

参考文献252

第6章 纳米薄膜与涂层材料254

6.1 纳米多层膜材料254

6.1.1 Fe/TiC纳米多层膜材料254

6.1.2 Fe-N/Ti-N纳米多层膜材料257

6.1.3 Fe/FeN纳米多层膜材料259

6.1.4 Fe/RE纳米多层膜材料261

6.1.5 Fe/Cu和Fe/Ag纳米多层膜材料263

6.1.6 YBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7纳米多层膜材料265

6.2 纳米晶薄膜材料268

6.2.1 PZT纳米晶薄膜材料268

6.2.2 PLT纳米晶薄膜材料270

6.2.3 TiO2纳米晶薄膜材料273

6.2.4 纳米金属颗粒薄膜材料274

6.3 纳米复合薄膜材料278

6.3.1 纳米颗粒Cu/SiO2复合薄膜材料278

6.3.2 Cu-TiC纳米晶复合薄膜材料280

6.3.3 TiO2-Fe2O3纳米复合薄膜材料282

6.3.4 纳米CaCO3／聚乙烯复合（土工膜）材料285

6.3.5 纳米复合镶嵌薄膜材料288

6.3.6 Fe-Si-B纳米晶软磁材料291

6.3.7 Ag-C60纳米结构薄膜材料293

6.4 纳米晶硅薄膜材料294

6.4.1 纳米晶硅薄膜的特性294

6.4.2 纳米晶硅薄膜阻光层材料297

6.5 纳米晶涂层材料300

6.5.1 Ni-Cr-Al系纳米晶涂层材料300

6.5.2 纳米晶与组分对氧化特性的影响302

参考文献303

第7章 纳米晶材料305

7.1 金属纳米晶材料305

7.1.1 铜纳米晶材料306

7.1.2 FeCuNbSiB纳米晶合金308

7.2 陶瓷纳米晶材料310

7.2.1 氧化物陶瓷纳米晶材料310

7.2.2 非氧化物陶瓷纳米晶材料325

7.2.3 复合金属氧化物纳米晶材料331

参考文献349

第8章 纳米复合材料350

8.1 纳米碳复合材料350

8.1.1 纳米碳粉吸波复合材料350

8.1.2 纳米Cf波导复合材料352

8.1.3 含纳米碳粉的碳／酚醛防热层材料354

8.1.4 聚氨酯／纳米碳复合材料357

8.2 纳米增强、增韧结构型复合材料359

8.2.1 纳米增强、增韧金属基复合材料359

8.2.2 纳米增强、增韧陶瓷基复合材料362

8.2.3 纳米增强、增韧聚合物基复合材料370

8.3 纳米功能型复合和自组装合成材料378

8.3.1 纳米功能型复合材料378

8.3.2 纳米自组装合成材料385

参考文献390

第9章 纳米电子材料392

9.1 纳米线材料392

9.1.1 纳米碳纤维材料392

9.1.2 碳纳米管材料394

9.1.3 硅、硼纳米线材料397

9.1.4 Ag纳米线材料398

9.2 纳米导电材料400

9.2.1 无机导电胶材料400

9.2.2 纳米导电复合材料403

9.3 纳米颗粒膜材料406

9.3.1 掺SnC60纳米半导体薄膜材料406

9.3.2 Co-C纳米颗粒膜磁记录介质材料408

9.3.3 GaAs/SiO2纳米颗粒膜材料410

9.4 半导体量子材料415

9.4.1 半导体量子点材料415

9.4.2 半导体量子线材料419

参考文献423

第10章 纳米材料的开发应用425

10.1 纳米材料应用领域与产品发展趋势425

10.1.1 世界各国纳米科学技术发展概况425

10.1.2 纳米材料应用的领域425

10.1.3 纳米材料高技术产品发展趋势426

10.2 纳米粉体材料的应用427

10.2.1 纳米粉体材料应用概述427

10.2.2 纳米SiO2-x粉体材料的应用431

10.2.3 纳米ZnO粉体及nm-ZnO／乙二醇悬浮液合成与应用435

10.3 纳米润滑材料438

10.3.1 超细金属粉末润滑剂438

10.3.2 含纳米稀土化合物润滑材料440

10.3.3 含纳米金刚石润滑油445

10.4 纳米增强橡胶复合材料447

10.4.1 纳米ZnO／橡胶复合材料447

10.4.2 硅橡胶／黏土纳米复合材料449

10.4.3 纳米增强橡胶—金属粘接复合材料450

10.5 纳米催化材料452

10.5.1 纳米材料催化剂的应用452

10.5.2 纳米TiO2光催化剂材料453

10.6 纳米环境保护和建筑材料462

10.6.1 纳米抗菌材料462

10.6.2 纳米复合涂料464

10.6.3 纳米塑料469

10.6.4 纳米彩色防水卷材474

10.7 纳米电池材料476

10.7.1 纳米氢氧化镍在电池中的应用476

10.7.2 锂离子电池中纳米碳管的应用477

10.7.3 敏化TiO2纳米晶太阳能电池480

10.8 纳米材料技术用于纺织材料485

10.8.1 纳米微粒在纺织材料中应用的技术基础485

10.8.2 纳米微粒在纺织品中的应用487

10.8.3 二元协同纳米界面技术489

10.9 纳米生物医学材料490

10.9.1 纳米羟晶／胶原仿生骨491

10.9.2 纳米类骨磷灰石晶体492

10.9.3 β-HPAT/NVP共聚纳米凝胶496

10.9.4 氢化泼尼松／羟基丁酸酯—羟基戊酸酯共聚物毫微球498

参考文献501