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簡述納米材料世界的0維1維和2維

來源:廣州宏武材料科技有限公司     發布時間:2019-11-19瀏覽量:

    一維空間,可以比作是直線,生活在一條直線上,人生只有前進和后退,沒有左右的概念。
    二維空間,可以比作X,Y軸所構成的一個平面,這個平面上我們可以前進后退向左向右,有了面積的概念。
    三維空間,除了X,Y軸,還有Z軸,有了體積的概念。

    隨著技術的積累與發展,人類不再滿足于對材料單一的特性需求,希望材料能在“構型“基礎之上具有更多的性能,比如金屬更耐腐蝕,更絕熱, 于是科學家就試著控制材料中各種元素組分,才有了我們今天的不銹鋼,有了不燙嘴的勺子。有沒有發現,吃火鍋的時候,撈菜勺子怎么煮都不燙手但是去一般小攤吃的話,那個勺子稍微放鍋里就會燙手,同樣是金屬勺子,差別為啥這么大?那這個不燙手就是”特殊需求” 。

    秘密在于勺子是材料做成的,平常我們接觸的多是鐵或者鋁做的勺子,這兩種材料熱導率都非常高。但是如果給鐵中摻入其他導熱率不高的元素后,表面上看起來還是金屬,但導熱性能卻遠遠降低。 

    19世紀,隨著光電技術的飛躍發展,人們逐漸對微觀世界有了新的認識,X光,紫外光,可見光,電磁波的發現,大大拓展了人了的視野。但是遺憾的是人類能夠看到的波長僅僅380nm~680nm。于是科學家思考到,如果將塊材的某一個維度削減到這個尺度的話,材料會變成什么樣子?于是2維材料誕生了。 

    2維材料 簡單理解就是將3維材料的一個維度進行削減(此處并非實質性的削減,而是通過某種科技的手段讓材料在生長過程就自然形成這種形態),使它遠遠小于另外2維的尺寸,當我們將這個維度削減到納米級,新型功能材料,比如石墨烯,讓電只在一個平面運動,讓熱量在一個方向流動,使超導在高溫下成為可能。 
2二維納米材料石墨烯
    將3維材料的2個維度削減到遠遠小于另外一個維度的就變成了1維度,比如納米銀線納米碳管碳化硅晶須,等。


1一維納米材料金屬納米線

    0維度材料 相當于3維材料的縮小版本,在3個維度都到達極小的尺度。 
0零維納米材料-納米顆粒粉體
    不管是哪個維度的材料,進入納米級時,它們的比面積都會大大增加,材料的活性會大大增加。這在催化劑,化學吸附等方面的應用具有極大的優勢。超細粉體材料最終會引起表面原子活性增大,從而不但引起納米粒子表面原子輸送和構型的變化,同時也引起表面電子自旋構象和電子能譜的變化。更小缺陷密度,同強度下可材料可更輕 (省材料)。量子效應,納米尺度材料激發可以發光,而且效率還更高(省能源) 

    綜上所述,當我們控制的材料對象越小時,我們能夠獲得更多的材料特性。



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