納米材料與器件既是高科技領(lǐng)域的前沿技術(shù), 又與人們的生活息息相關(guān)。本書(shū)在介紹納米材料基本概念和特征的基礎(chǔ)上, 重點(diǎn)介紹了納米信息材料、納米能源材料、納米生物醫(yī)用材料、納米氣敏材料及納米器件在各領(lǐng)域的應(yīng)用; 此外, 還詳細(xì)說(shuō)明了納米加工技術(shù)與納米器件制備, 以及納米器件在智能生活、清潔生活、健康生活中的各種應(yīng)用。全書(shū)內(nèi)容既貼近生活, 又反映了納米高科技領(lǐng)域的技術(shù)前沿, 幫助讀者全面了解納米材料與器件的各項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。
本書(shū)可供納米材料、新材料領(lǐng)域的研發(fā)人員、技術(shù)人員閱讀, 也可供相關(guān)專業(yè)的院校師生參考。
王榮明，北京科技大學(xué)教授，數(shù)理學(xué)院院長(zhǎng)。1991年和1994年畢業(yè)于北京大學(xué)物理學(xué)系，獲學(xué)士和碩士學(xué)位，1997年在北京航空材料研究院獲博士學(xué)位后留院工作，2002年3月起任北京大學(xué)物理學(xué)院副教授，2005年10月任北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，2014年起任北京科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。
長(zhǎng)期從事航空航天材料、納米材料等先進(jìn)材料的微結(jié)構(gòu)與性能的相互關(guān)系研究，近年來(lái)主要從事磁性納米材料的可控合成、微結(jié)構(gòu)和特性研究。
承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、高等學(xué)校博士點(diǎn)基金、國(guó)防科技預(yù)研基金、國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大課題、973、863等20多項(xiàng)科研課題的研究工作。
在Phys. Rev. Lett.、Nano Lett .、Adv. Mater.、J. Mater. Chem.、Appl. Phys. Lett.、Nanoscale、J. Phys. Chem.、New J. Phys等刊物發(fā)表SCI論文100余篇，EI論文近百篇，被SCI論文他引2500多次，論文引用H因子為29；合著2部，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)。
曾獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、航空科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng)。
第1章 納米材料與納米技術(shù)概述 1
1.1 納米材料與納米技術(shù) 1
1.1.1 納米材料的定義 2
1.1.2 納米材料的發(fā)展史 4
1.1.3 納米技術(shù)的定義 6
1.1.4 納米技術(shù)的發(fā)展歷程 7
1.2 常見(jiàn)的納米材料、納米技術(shù) 8
1.2.1 典型結(jié)構(gòu)納米材料 8
1.2.2 不同功能納米材料 11
1.2.3 典型納米技術(shù) 13
1.3 納米材料的特殊效應(yīng) 15
1.3.1 量子尺寸效應(yīng) 15
1.3.2 小尺寸效應(yīng) 17
1.3.3 表面效應(yīng) 17
1.3.4 宏觀量子隧道效應(yīng) 18
參考文獻(xiàn) 19
第2章 納米材料的合成與表征 21
2.1 納米材料的常見(jiàn)合成方法 21
2.1.1 “自上而下”與“自下而上” 21
2.1.2 機(jī)械加工法 22
2.1.3 氣相法 25
2.1.4 液相法 34
2.1.5 分子束外延法 49
2.1.6 納米材料的表面修飾 50
2.1.7 自組裝法 53
2.2 納米材料的常見(jiàn)表征方法 58
2.2.1 X射線衍射分析 58
2.2.2 掃描電子顯微分析 59
2.2.3 透射電子顯微分析 62
2.2.4 掃描探針顯微分析 66
2.2.5 拉曼光譜分析 67
2.2.6 電子能量損失譜分析 69
2.2.7 原子力顯微分析 70
2.2.8 激光粒度分析 73
參考文獻(xiàn) 75
第3章 納米信息材料 77
3.1 半導(dǎo)體納米材料 77
3.1.1 半導(dǎo)體納米材料簡(jiǎn)介 77
3.1.2 半導(dǎo)體納米材料的特性 78
3.1.3 常見(jiàn)的半導(dǎo)體納米材料 80
3.1.4 半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用 84
3.2 納米光電轉(zhuǎn)換材料 85
3.2.1 光電轉(zhuǎn)換特性 85
3.2.2 納米結(jié)構(gòu)與光吸收 87
3.2.3 納米結(jié)構(gòu)與電子傳輸 89
3.2.4 常見(jiàn)的納米光電轉(zhuǎn)換材料 89
3.2.5 納米光電轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用 96
3.3 納米信息存儲(chǔ)材料 100
3.3.1 高密度電信息存儲(chǔ) 100
3.3.2 高密度光信息存儲(chǔ) 101
3.3.3 多功能存儲(chǔ) 103
3.3.4 納米材料與光電高密度信息存儲(chǔ) 103
3.4 有機(jī)光電納米材料 106
3.4.1 有機(jī)光電納米材料簡(jiǎn)介 106
3.4.2 有機(jī)光電納米材料的優(yōu)勢(shì) 107
3.4.3 有機(jī)光電納米材料的應(yīng)用 107
3.5 新型納米材料 108
3.5.1 碳基納米材料 108
3.5.2 量子點(diǎn)材料 113
3.5.3 新型二維納米材料 117
參考文獻(xiàn) 127
第4章 納米能源材料 132
4.1 納米材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì) 132
4.2 氫能源納米材料 132
4.2.1 活性炭?jī)?chǔ)氫材料 133
4.2.2 合金儲(chǔ)氫材料 134
4.2.3 配位氫化物儲(chǔ)氫材料 135
4.2.4 有機(jī)液體氫化物儲(chǔ)氫材料 136
4.3 電化學(xué)能源納米材料 136
4.3.1 鋰離子電池材料 137
4.3.2 超級(jí)電容器材料 138
4.4 太陽(yáng)能電池納米材料 140
4.4.1 納米減反射薄膜 141
4.4.2 納米硅薄膜太陽(yáng)能電池材料 142
參考文獻(xiàn) 143
第5章 納米能源器件 144
5.1 納米能源器件概述 144
5.2 納米發(fā)電機(jī) 146
5.2.1 納米發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 146
5.2.2 壓電納米發(fā)電機(jī) 147
5.2.3 摩擦納米發(fā)電機(jī) 160
5.3 納米儲(chǔ)能器件 172
5.3.1 納米儲(chǔ)能器件簡(jiǎn)介 172
5.3.2 納米材料電池 173
5.3.3 超級(jí)電容器 175
5.4 納米能源器件集成與應(yīng)用 177
5.4.1 納米能源儲(chǔ)存與管理系統(tǒng) 177
5.4.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)在自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用 178
5.4.3 摩擦納米發(fā)電機(jī)與藍(lán)色能源 181
參考文獻(xiàn) 185
第6章 納米生物醫(yī)用材料 187
6.1 生物醫(yī)用材料概述 187
6.2 生物醫(yī)用材料的分類與應(yīng)用 187
6.3 納米生物醫(yī)用材料的分類與應(yīng)用 188
6.3.1 納米生物醫(yī)用材料的分類 188
6.3.2 納米生物醫(yī)用材料的應(yīng)用 188
6.4 納米生物醫(yī)用材料的發(fā)展趨勢(shì) 193
參考文獻(xiàn) 194
第7章 納米加工技術(shù)與納米器件制備 196
7.1 納米加工技術(shù) 196
7.1.1 光刻技術(shù) 196
7.1.2 直寫(xiě)技術(shù) 199
7.1.3 納米壓印技術(shù) 202
7.1.4 噴墨打印技術(shù) 205
7.1.5 聚焦離子束加工技術(shù) 208
7.2 納米器件制備工藝 212
7.2.1 磁控濺射 212
7.2.2 真空蒸鍍 215
7.2.3 微納刻蝕 219
7.2.4 脈沖激光沉積 224
7.2.5 自組裝納米材料加工 227
7.3 納米材料在器件制備領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì) 231
7.3.1 摩爾定律與器件集成 232
7.3.2 量子效應(yīng)與新型器件 236
7.3.3 表面效應(yīng)與傳感器 241
7.3.4 納米器件生物兼容性 243
參考文獻(xiàn) 247
第8章 納米氣敏材料與納米氣敏傳感器 253
8.1 納米氣敏傳感器的分類 253
8.2 納米氣敏材料 254
8.2.1 金屬氧化物 254
8.2.2 石墨烯 273
8.2.3 有機(jī)高分子 279
8.2.4 貴金屬 283
8.2.5 新型二維材料 287
8.2.6 納米氣敏傳感器的應(yīng)用 291
參考文獻(xiàn) 297
第9章 納米器件與智慧生活 305
9.1 智慧生活 305
9.1.1 納米器件與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 305
9.1.2 納米器件與機(jī)器人 309
9.2 清潔生活 314
9.2.1 納米自清潔材料簡(jiǎn)介 314
9.2.2 自清潔原理 315
9.2.3 提高自清潔活性 316
9.2.4 納米自清潔材料的應(yīng)用 317
9.2.5 納米自清潔材料的制備方法 318
9.3 健康生活 319
9.3.1 納米器件與精準(zhǔn)醫(yī)療 319
9.3.2 納米器件與電子皮膚 323
參考文獻(xiàn) 328
索引 332
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