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第1章 纳米材料的大千世界1

1.1 历史与范围2

1.1.1 纳米材料并非新产物5

1.1.2 纳米技术的早期应用：纳米金6

1.1.3 纳米科学与纳米技术方面的出版物7

1.2 小物质能有大不同吗8

1.3 纳米结构材料的分类11

1.4 令人惊叹的纳米结构14

1.5 纳米材料的应用16

1.6 自然：最好的纳米科学家21

1.7 挑战与未来展望24

第2章 纳米材料的独特性能27

2.1 纳米晶体材料中的微结构和缺陷27

2.1.1 层错28

2.1.2 孪晶、堆垛缺陷和空隙29

2.1.3 晶界、三结和旋转位移31

2.2 材料的纳米尺寸效应33

2.2.1 弹性性能33

2.2.2 熔点34

2.2.3 扩散率36

2.2.4 晶粒生长特性37

2.2.5 固体溶解度的增大39

2.2.6 磁性能41

2.2.7 电学性能45

2.2.8 光学性能47

2.2.9 热学性能48

2.2.10 机械性能50

第3章 合成路线59

3.1 “自下而上”法59

3.1.1 物理气相沉积59

3.1.2 化学气相沉积62

3.1.3 喷雾转换处理66

3.1.4 溶胶-凝胶法67

3.1.5 湿化学合成法70

3.1.6 自组装72

3.2 “自上而下”的方法75

3.2.1 机械合金化75

3.2.2 等通道转角挤压法82

3.2.3 高压扭转83

3.2.4 累积叠轧焊85

3.2.5 纳米光刻86

3.2.6 蘸笔纳米光刻技术88

3.3 纳米粉末的固结成形88

3.3.1 冲击波固结成形89

3.3.2 热等静压成型和冷等静压成型90

3.3.3 放电等离子烧结91

第4章 纳米材料的应用95

4.1 纳米电子学96

4.1.1 半导体器件原理98

4.1.2 MOSFET99

4.1.3 固态量子效应器件100

4.1.4 混合微纳米电子RTT101

4.1.5 分子电子器件101

4.1.6 新型光电器件103

4.2 MEMS和NEMS105

4.3 纳米传感器105

4.3.1 碳纳米管传感器107

4.3.2 纳米线传感器108

4.3.3 聚合物纳米纤维和纳米复合物109

4.3.4 纳米粒子111

4.3.5 等离子基纳米探针111

4.3.6 光学纳米传感器112

4.3.7 半导体量子干扰器件磁性纳米传感器112

4.3.8 生物传感器113

4.3.9 基于微悬臂梁的传感器113

4.3.10 电子鼻115

4.3.11 电子舌115

4.4 纳米催化剂116

4.4.1 黄金纳米粒子117

4.4.2 磁性纳米粒子118

4.4.3 其他纳米催化剂118

4.5 食品工业和农产品业118

4.6 化妆品和消费品119

4.6.1 防晒霜120

4.6.2 个人护理产品120

4.6.3 抗衰老产品120

4.6.4 其他用途120

4.7 结构与工程121

4.8 汽车行业121

4.9 水处理与环境122

4.10 纳米医学应用123

4.11 纺织品124

4.12 涂料125

4.13 能源125

4.14 防御和空间应用127

4.15 结构应用129

第5章 纳米材料的表征手段131

5.1 XRD132

5.2 小角X射线散射133

5.3 SEM134

5.3.1 电子-物质的相互作用134

5.3.2 成像135

5.4 TEM137

5.4.1 先进的TEM技术137

5.4.2 利用TEM定量分析138

5.4.3 TEM的功能139

5.4.4 TEM的制样140

5.5 AFM141

5.5.1 AFM和其他成像技术的对比143

5.5.2 AFM的常见模式144

5.6 STM147

5.6.1 操作模式148

5.6.2 STM的构造149

5.7 场离子显微镜150

5.8 三维原子探针152

5.9 纳米压痕153

第6章 纳米技术的关注与挑战156

词汇表164

索引171