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第一章 纳米科学技术概论1

第一节 纳米科学技术基本概念1

1.1 纳米1

1.2 纳米科学3

1.3 纳米技术4

1.4 纳米科学技术5

1.5 纳米科学技术的发展历史7

第二节 纳米科学技术的社会实践性11

2.1 可持续的社会实践活动11

2.2 产业化实践活动12

2.3 纳米科学技术的幻想曲13

2.4 纳米科学技术发展的多重性16

2.5 纳米科学技术发展的社会关怀19

第三节 纳米科学技术发展的意义20

3.1 客体世界的认识尺度20

3.2 纳米科学技术发展的哲学意义21

3.3 引导新工业革命22

第四节 纳米科学技术的发展前景23

4.1 纳米科学技术的发展战略23

4.2 中国纳米科学技术发展规划24

4.3 美国纳米科学技术发展26

4.4 日本纳米科学技术发展31

4.5 韩国纳米科学技术发展32

4.6 欧盟纳米科学技术发展32

思考题35

第二章 纳米材料学36

第一节 纳米材料的概念36

第二节 纳米材料的分类37

2.1 依据纳米材料的属性分类37

2.2 依据纳米材料的功能分类39

2.3 依据纳米材料的形态分类39

2.4 依据纳米材料的来源分类42

第三节 纳米材料的性质43

3.1 纳米材料的基本性质43

3.2 纳米材料的特殊性质46

第四节 纳米材料的制备51

4.1 纳米材料的制备方法51

4.2 纳米材料的制备原理53

4.3 气相法制备纳米材料55

4.4 液相法制备纳米材料59

4.5 固相法制备纳米材料65

4.6 其它合成方法67

第五节 纳米粉体表面改性71

5.1 纳米粉体表面性质71

5.2 纳米粉体表面改性方法73

5.3 纳米微粒表面的改性物74

第六节 纳米材料的应用77

6.1 催化剂77

6.2 传感器78

6.3 光学防护材料78

6.4 纳米磁性材料80

6.5 光电转换材料80

6.6 纳米材料的发展81

第七节 纳米结构材料81

7.1 碳族新成员C6081

7.2 碳纳米管85

第八节 纳米粉体分散体系91

8.1 纳米粉体分散体系的概念91

8.2 纳米磁流体96

8.3 纳米润滑剂99

第九节 典型纳米粉体材料101

9.1 通用纳米粉体材料——纳米碳酸钙101

9.2 性能优良的光催化剂——纳米TiO2103

9.3 用途广泛的纳米SiO2107

思考题110

第三章 聚合物基纳米复合材料学112

第一节 纳米复合材料的定义112

第二节 纳米复合材料的命名与分类113

2.1 纳米复合材料的命名113

2.2 纳米复合材料的分类114

第三节 纳米复合材料的性能与特点115

3.1 纳米复合材料的基本性质115

3.2 纳米复合材料的特殊性质116

3.3 纳米复合材料的功能117

3.4 纳米复合材料设计原理118

第四节 纳米复合材料的制备121

4.1 纳米复合材料化学121

4.2 纳米微粒填充法121

4.3 纳米微粒原位合成法122

4.4 聚合物基体原位聚合法123

4.5 两相同步原位合成法126

4.6 插层技术合成纳米复合材料126

4.7 杂化复合材料的制备方法133

第五节 聚合物基纳米复合材料的发展137

5.1 聚合物基纳米复合材料的制造方法138

5.2 聚合物基纳米复合材料的结构表征138

5.3 聚合物基纳米复合材料的应用研究139

5.4 聚合物基纳米复合材料复合机理的研究140

5.5 聚合物基纳米复合材料增强增韧机理研究141

第六节 纳米复合橡胶144

6.1 纳米复合橡胶的复合技术145

6.2 纳米复合橡胶的性能147

6.3 纳米复合橡胶的发展148

第七节 纳米复合塑料149

7.1 纳米复合塑料的制备与性能149

7.2 热塑性纳米复合塑料150

7.3 热固性纳米复合塑料152

7.4 典型的黏土纳米复合塑料154

7.5 功能型纳米复合塑料及其应用157

第八节 纳米复合纤维157

8.1 纳米微粒及其复合母料158

8.2 纳米复合纤维的制造方法159

8.3 纳米复合纤维的类型160

第九节 纳米复合涂料163

9.1 纳米复合涂料的类型163

9.2 纳米复合涂料的制备164

9.3 纳米复合涂料中的纳米材料165

9.4 功能型纳米复合涂料167

9.5 纳米复合涂料的发展169

思考题170

第四章 无机基纳米复合材料学171

第一节 纳米陶瓷概况171

1.1 纳米陶瓷的概念171

1.2 纳米陶瓷的分类172

1.3 纳米陶瓷的用途174

1.4 纳米陶瓷的设计原则177

第二节 纳米陶瓷粉体的分散178

2.1 纳米陶瓷粉体材料178

2.2 纳米陶瓷粉体团聚的原因179

2.3 纳米陶瓷粉体的分散技术180

第三节 纳米陶瓷素坯成形183

3.1 纳米陶瓷的设计原则184

3.2 纳米陶瓷素坯成形技术184

第四节 纳米陶瓷的烧结技术187

4.1 无压烧结技术187

4.2 热压烧结技术188

4.3 煅压烧结技术188

4.4 快速烧结技术188

4.5 液相热压烧结技术189

4.6 热等静压烧结技术189

4.7 烧结工艺的发展189

第五节 纳米陶瓷的力学性质190

5.1 纳米陶瓷的增强增韧机理190

5.2 增强增韧机理分析191

5.3 纳米陶瓷的超塑性193

第六节 纳米陶瓷的发展194

6.1 研发特种纳米陶瓷194

6.2 纳米陶瓷制备技术195

6.3 纳米陶瓷理论研究196

6.4 纳米陶瓷的应用研究196

第七节 纳米金属材料性质196

7.1 纳米金属材料的基本性质197

7.2 纳米金属材料的力学性质199

7.3 纳米金属材料的化学反应特性202

7.4 纳米金属磁性203

7.5 纳米金属巨磁阻效应203

第八节 纳米金属材料的制备204

8.1 粉末冶金法205

8.2 原位合成技术205

8.3 强塑性变形法206

8.4 非晶晶化法206

8.5 自蔓延高温合成法207

8.6 组装法208

8.7 表面纳米化法208

8.8 纳米金属材料的发展210

第九节 典型的无机基纳米复合材料210

9.1 氧化铝陶瓷基纳米复合材料210

9.2 天然纳米复合材料——介孔组装体系213

9.3 金属基纳米异质复合材料214

思考题216

第五章 纳米电子学217

第一节 纳米电子学概念217

1.1 纳米电子学定义217

1.2 纳米电子学的物质基础218

1.3 纳米电子学的科学基础218

1.4 纳米电子学的研究任务218

1.5 纳米电子学的发展219

1.6 电子器件的发展历程220

第二节 纳米电子器件类型222

2.1 纳米电子器件与纳米器件222

2.2 纳米电子器件的属性分类类型222

2.3 纳米电子器件电子受限程度分类类型223

2.4 纳米电子器件尺寸分类类型223

2.5 纳米电子器件电子特征分类类型223

第三节 纳米电子器件224

3.1 四个基本现象224

3.2 纳米电子器件的信号载流子225

3.3 典型纳米电子器件226

3.4 纳米电子器件的加工技术231

第四节 纳米有机器件236

4.1 纳米有机器件的原理236

4.2 纳米有机分子开关237

4.3 有机薄膜存储器238

4.4 DNA器件238

4.5 有机超分子器件的自组装238

4.6 纳米电路与电缆239

第五节 纳米电子学的发展240

5.1 纳米电子学发展面临的问题240

5.2 纳米电子学发展的战略思想241

第六节 纳米加工技术242

6.1 纳米加工技术途径242

6.2 纳米加工方法243

6.3 纳米加工成就248

思考题251

第六章 纳米生物医学252

第一节 纳米生物医学概念252

1.1 纳米生物医学定义252

1.2 纳米生物医学的研究内容253

第二节 纳米药物255

2.1 纳米级药物256

2.2 纳米效应药物257

2.3 纳米中药258

第三节 纳米医用材料262

3.1 纳米医用材料的分类262

3.2 辅助性纳米医用材料262

3.3 功能性纳米医用材料264

3.4 纳米医用材料的特征265

第四节 纳米药物载体265

4.1 纳米药物载体的性质266

4.2 纳米药物载体种类267

4.3 纳米凝胶267

4.4 纳米高分子载体268

4.5 纳米脂质体269

4.6 固体脂质270

4.7 磁性材料270

4.8 树枝状大分子271

4.9 纳米药物载体的未来272

第五节 功能性纳米给药系统274

5.1 纳米给药系统的特点274

5.2 纳米给药系统的制备方法275

5.3 眼科药物给药系统275

5.4 免疫药物给药系统276

5.5 抗肿瘤药物给药系统277

第六节 纳米生物材料278

6.1 纳米生物材料类型278

6.2 典型的纳米生物材料279

6.3 纳米组织工程材料282

第七节 纳米生物器件283

7.1 分子电动机284

7.2 纳米生物传感器285

7.3 纳米机器人286

7.4 纳米生物器件应用中存在的问题286

第八节 纳米生物医学诊断与检测技术287

8.1 磁性纳米材料的临床诊断应用287

8.2 纳米生物芯片288

第九节 纳米生物医学的发展289

思考题291

第七章 纳米表征学292

第一节 纳米表征的概念292

1.1 纳米表征技术293

1.2 纳米测量／表征技术分类297

1.3 纳米测量／表征技术的发展299

1.4 纳米表征对象300

第二节 纳米表征仪器302

2.1 扫描隧道显微镜302

2.2 原子力显微镜305

2.3 透射电子显微镜307

2.4 扫描电子显微镜311

2.5 俄歇电子能谱仪313

2.6 X射线衍射分析仪315

2.7 示差扫描量热仪317

第三节 纳米材料的结构表征320

3.1 纳米材料的化学成分分析320

3.2 纳米材料表面分析321

3.3 纳米粉体粒度的表征321

3.4 单一纳米材料的结构表征327

第四节 纳米表征技术的标准化329

4.1 制定纳米测量／表征标准化的意义329

4.2 研制自己的纳米测量仪330

4.3 测量条件与样品的标准化330

4.4 建立标准化的纳米测量环境331

思考题332

第八章 纳米经济浪潮333

第一节 科学技术是第一生产力333

1.1 三次工业技术革命334

1.2 工业技术革命的启示341

1.3 科学技术发展的模式342

1.4 新工业技术革命的发展模式343

第二节 纳米科技经济化344

2.1 纳米技术是下一代信息技术的核心344

2.2 纳米技术推动生物技术的发展345

2.3 纳米技术向各个领域的渗透345

2.4 纳米技术是知识经济的核心技术346

2.5 纳米经济学347

第三节 纳米科技的基础研究349

3.1 基础研究的定义349

3.2 基础研究的类型349

3.3 纳米科技基础研究的特点350

3.4 纳米科技基础研究的推动作用352

第四节 纳米科技冲击波354

4.1 冲击波中的生产力354

4.2 冲击波中的政府职能357

4.3 冲击波中的产业结构359

第五节 纳米科技标准化361

5.1 纳米产品标准化362

5.2 建立纳米技术标准认证机构364

思考题365

参考书目366