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简述纳米材料世界的0维1维和2维

来源:广州宏武材料科技有限公司     发布时间:2019-11-19浏览量:

    一维空间,可以比作是直线,生活在一条直线上,人生只有前进和后退,没有左右的概念。
    二维空间,可以比作X,Y轴所构成的一个平面,这个平面上我们可以前进后退向左向右,有了面积的概念。
    三维空间,除了X,Y轴,还有Z轴,有了体积的概念。

    随着技术的积累与发展,人类不再满足于对材料单一的特性需求,希望材料能在“构型“基础之上具有更多的性能,比如金属更耐腐蚀,更绝热, 于是科学家就试着控制材料中各种元素组分,才有了我们今天的不锈钢,有了不烫嘴的勺子。有没有发现,吃火锅的时候,捞菜勺子怎么煮都不烫手但是去一般小摊吃的话,那个勺子稍微放锅里就会烫手,同样是金属勺子,差别为啥这么大?那这个不烫手就是”特殊需求” 。

    秘密在于勺子是材料做成的,平常我们接触的多是铁或者铝做的勺子,这两种材料热导率都非常高。但是如果给铁中掺入其他导热率不高的元素后,表面上看起来还是金属,但导热性能却远远降低。 

    19世纪,随着光电技术的飞跃发展,人们逐渐对微观世界有了新的认识,X光,紫外光,可见光,电磁波的发现,大大拓展了人了的视野。但是遗憾的是人类能够看到的波长仅仅380nm~680nm。于是科学家思考到,如果将块材的某一个维度削减到这个尺度的话,材料会变成什么样子?于是2维材料诞生了。 

    2维材料 简单理解就是将3维材料的一个维度进行削减(此处并非实质性的削减,而是通过某种科技的手段让材料在生长过程就自然形成这种形态),使它远远小于另外2维的尺寸,当我们将这个维度削减到纳米级,新型功能材料,比如石墨烯,让电只在一个平面运动,让热量在一个方向流动,使超导在高温下成为可能。 
2二维纳米材料石墨烯
    将3维材料的2个维度削减到远远小于另外一个维度的就变成了1维度,比如纳米银线纳米碳管碳化硅晶须,等。


1一维纳米材料金属纳米线

    0维度材料 相当于3维材料的缩小版本,在3个维度都到达极小的尺度。 
0零维纳米材料-纳米颗粒粉体
    不管是哪个维度的材料,进入纳米级时,它们的比面积都会大大增加,材料的活性会大大增加。这在催化剂,化学吸附等方面的应用具有极大的优势。超细粉体材料最终会引起表面原子活性增大,从而不但引起纳米粒子表面原子输送和构型的变化,同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。更小缺陷密度,同强度下可材料可更轻 (省材料)。量子效应,纳米尺度材料激发可以发光,而且效率还更高(省能源) 

    综上所述,当我们控制的材料对象越小时,我们能够获得更多的材料特性。



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