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纳米的基本涵义是什么？简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性？

题目
问答题
纳米的基本涵义是什么？简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性？
参考答案和解析
正确答案： 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级（10-9米）的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分：
一是直径为几个或几十个纳米的粒子。
二是粒子间的界面。
前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。即纳米材料显现出纳米效应，具体表现为三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
由于纳米效应，纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
解析： 暂无解析
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第1题：

关于 纳米材料的说法，不正确的是（ ）

A、纳米材料中的“纳米”是一个表示长度的计量单位

B、纳米材料具有奇特的光、电、磁、热、力和化学方面的性质

C、用纳米级颗粒组成的材料就叫纳米材料

D、纳米材料的主要成分是从某种谷物中提取的


答案：D
解析：
纳米是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一。当物质到纳米尺度以后，大约是在1~100纳米这个范围之间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具有不同于原来组 成的原子、分子的功能，也不同于宏观物质的特殊性能的材料，即为纳米材料。故D项符合题意。

第2题：

纳米科技的研究领域分为（）。

  • A、纳米分析
  • B、纳米材料
  • C、纳米装置
  • D、纳米区域的探测和研究

正确答案:B,C,D

第3题：

何谓纳米材料?纳米材料通常可分为哪些类型?目前有哪些常用的制备方法?纳米材料有何特性?有哪些应用前景?


参考答案：纳米材料是指显微结构中的物相具有纳米级尺寸的材料;可分为：纳米粒子;纳米固体;纳米组装系统;制备方法主要有：沉淀法，浸渍法，水热法，微波辐射法，超声波辐射合成法等;特性：小尺寸效应，表面效应，量子尺寸效应，宏观隧道效应等;在光学材料，催化材料，贮氢材料，磁性材料等领域有广泛的应用。

第4题：

简述纳米材料的构建方法。


正确答案: 两种，一种是自上而下的方法（Top-Down），另一种是自下而上的方法（Bottom-Up）。
自上而下，通过微加工等技术手段，不断在尺寸上将功能材料器件微型化，比如粉碎法、激光加工、光影印、光刻；自下而上，以原子分子为基本单元进行设计和组装，构筑具有特定功能、性能的材料器件，比如化学气相沉积、物理气相沉积、模板法、溶胶凝胶法、自组装法、电沉积、化学还原法、水热法或溶剂热法等。

第5题：

什么是纳米材料？纳米材料有哪些主要的特性？


正确答案: 纳米是一个长度计量单位，一纳米相当于十亿分之一米。当物质颗粒小到纳米级后，这种物质就可称为纳米材料。
由于纳米颗粒在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性，因此在陶瓷增韧、磁性材料、电子材料和光学材料等领域具有广泛的应用前景。
添加纳米粉体的材料与相同组成的普通粉体材料相比，材料的万分本身虽然并未改变，但活性增强，主要表现为高抗菌、防污、耐磨、强度加大，材料重量只是钢的十分之一，但是它的强度却是钢的100倍。人们通过改变塑料、石油、纺织物的原子、分子排列，使它们具有透气、耐热、高强度和良好的弹性等特征。例如被称为纳米材料中的“乌金“的碳纳米管具有非常奇异的物理化学性能。它的尺寸只有头发丝的十万分之一，但是它的导电率是铜的1万倍；它的强度是钢的100倍，而重量只有钢的六分之一，由于其强度是其他纤维的20倍，具有经受10万Mpa而不被破碎的奇异效果。

第6题：

碳纳米管的直径通常为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅几纳米。碳纳米管的韧性高，导电性强，兼具金属和半导体的特性，是超微元件的理想材料。


正确答案:正确

第7题：

简述纳米载药系统的特性和优点。


正确答案:1.具有较高的载药量和包封率。
2.有适宜的制备及提纯方法。
3.载体材料可生物降解，毒性低或无毒性。
4.具有适当的粒径、粒形及表面电荷。
5.具有较长的体内循环时间。纳米控释系统中的药物释放机理，可以是通过囊壁渗透、扩散，也可以是由于基质本身的降解而将药物释放出来。

第8题：

关于纳米材料的说法，正确的是：


A. 纳米材料中的“纳米”是一个表示长度的计量单位
B. 纳米材料具有奇特的逛、点、磁、热、力和化学方面的性质
C. 用纳米级的颗粒组成的材料就叫纳米材料
D. 纳米材料的主要成分是从某种谷物中提取

答案：A,B,C
解析：
解题指导： 纳米级的颗粒组成的材料叫做超微颗粒材料。一纳米相当于十亿分之一米。根据以上信息分析材料，故答案为ABC。

第9题：

简述碳纳米材料（C60、碳纳米管）的结构、合成方法、性能。


正确答案: 一、C60：
结构：C60分子中每个碳原子与周围3个碳原子形成2个单键和1个双键。
合成方法：电弧放电法、苯火焰燃烧法、高频加热蒸发石墨法
性能：物理性质：
①黑色粉末，密度1.65g/cm3±0.05g/cm3，熔点>700℃；
②易溶于CS2、甲苯等，在脂肪烃中溶解度随溶剂碳原子数的增加而增大；
③能在不裂解情况下升华；
④抗冲击能力强；
⑤具有非线性光学性能，室温下是分子晶体，适当的金属掺杂后的C60表现出良好的导电性和超导性。化学性质：芳香性，倾向于得到电子，易于与亲核试剂反应。
二、碳纳米管：
①单壁碳纳米管：由一层石墨烯片组成。典型的直径和长度分别为0.75～3nm和1～50μm。
②多壁碳纳米管：含有多层石墨烯片。形状象个同轴电缆。其层数从2～50不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距（0.34nm）相当。典型直径和长度分别为2～30nm和0.1～50μm。

第10题：

简述纳米材料的四大效应。


正确答案: 小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。
①小尺寸效应，当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
②表面效应
颗粒比表面积：颗粒表面积与体积之比，S/V=6/D随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。
③量子尺寸效应，指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象（粒子尺寸越小，能级间距越大）。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同的现象。
④宏观量子隧道效应
即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。

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