上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 纳米技术最新进展及思考 2016-11-20 强 LAMAMMMAMNAMA SHANG 1日日
纳米技术最新进展及思考 2016-11-20
上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 纳米材料 2 纳米生物医学 3 纳米电子学 4 纳米动力学 5 纳米技术发展的思考
纳米材料 纳米生物医学 纳米电子学 纳米动力学 纳米技术发展的思考
上浒充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 纳米材料 © 物质到纳米尺度以后，大约是在0.1一100纳米这个范围 空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种 既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物 质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 国 过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略 这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界， 只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。近些年来随 着碳纳米管、石墨烯等纳米纳米材料的发现和应用，科 学领域掀起了一股“纳米热”，新成果层出不穷
纳米材料 物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围 空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。 这种 既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物 质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略 这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界， 只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。近些年来随 着碳纳米管、石墨烯等纳米纳米材料的发现和应用，科 学领域掀起了一股“纳米热” ，新成果层出不穷
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 单原子层纳米金属材料研制成功 自石墨烯发现以来，科学界对含离域大P键的单层材料的 研究集中在具有层状结构相关材料体系方面。由于金属 键无方向性而易于形成三维的紧密堆积结构，迄今为止 具有离域电子特性的单原子层的金属结构未见报道。 清华大学李亚栋院士团队利用弱配体聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)稳定的甲醛还原金属铑，成功制备出世界上第一例 单原子层厚度的纳米金属铑片，球差电镜和同步辐射研 究均证实了这一新颖的单原子层金属结构
纳米材料 单原子层纳米金属材料研制成功 自石墨烯发现以来，科学界对含离域大P键的单层材料的 研究集中在具有层状结构相关材料体系方面。由于金属 键无方向性而易于形成三维的紧密堆积结构，迄今为止 具有离域电子特性的单原子层的金属结构未见报道。 清华大学李亚栋院士团队利用弱配体聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)稳定的甲醛还原金属铑，成功制备出世界上第一例 单原子层厚度的纳米金属铑片，球差电镜和同步辐射研 究均证实了这一新颖的单原子层金属结构
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY a b d Experment sn6句or(周 Double tayers (AB) Triple layers (ABA) Triple layers (ABC] 10 01 单原子纳米金属材料 ----成果2014年2月发表于权威期刊《自然一通讯》
纳米材料 -----成果2014年2月发表于权威期刊《自然－通讯》 单原子纳米金属材料
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 北大破解碳纳米管制备难题 国单壁碳纳米管可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的 空心圆柱体，根据卷曲方式（通常称为“手性”)的不 同，可以是金属性导体或带隙不同的半导体。 这是碳纳米管的一个独特而优异的性质，但也为碳纳米 管的制备带来了巨大的挑战，用一般方法合成的样品均 为不同结构的碳纳米管组成的混合物，单一手性单壁碳 纳米管的选择性生长成为一个难题，经过国际上20余年 的努力仍悬而未决，这已经成为碳纳米管研究和应用发 展的瓶颈
纳米材料 北大破解碳纳米管制备难题 单壁碳纳米管可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的 空心圆柱体，根据卷曲方式（通常称为“手性”）的不 同，可以是金属性导体或带隙不同的半导体。 这是碳纳米管的一个独特而优异的性质，但也为碳纳米 管的制备带来了巨大的挑战，用一般方法合成的样品均 为不同结构的碳纳米管组成的混合物，单一手性单壁碳 纳米管的选择性生长成为一个难题，经过国际上20余年 的努力仍悬而未决，这已经成为碳纳米管研究和应用发 展的瓶颈
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Templated growth Reconstruction Ethanol CVD (1)02(2)H2 Nanocrystal Molecular cluster ●w●coec Interface (n,m)SWNT 李彦教授课题组基于对碳纳米管生长催化剂性能的深入了解 ，他们提出了一种利用具有固定结构的催化剂来调控生成的 单壁碳纳米管结构的方案。他们发展了一类钨基合金催化剂 这种催化剂纳米粒子具有非常高的熔点，能够在单壁碳纳 米管生长的高温环境下保持其晶态结构和形貌。同时，这类 催化剂本身具有独特的结构。利用这种钨基合金纳米晶为催 化剂，就能够生长出具有特定结构的单壁碳纳米管。 2014年6月26日发表于《自然》杂志
纳米材料 李彦教授课题组基于对碳纳米管生长催化剂性能的深入了解 ，他们提出了一种利用具有固定结构的催化剂来调控生成的 单壁碳纳米管结构的方案。他们发展了一类钨基合金催化剂 ，这种催化剂纳米粒子具有非常高的熔点，能够在单壁碳纳 米管生长的高温环境下保持其晶态结构和形貌。同时，这类 催化剂本身具有独特的结构。利用这种钨基合金纳米晶为催 化剂，就能够生长出具有特定结构的单壁碳纳米管。 -----2014年6月26日发表于《自然》杂志
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 华东理工在高强度碳纳米管纤维方面获重大进展 ©碳纳米管自1991年被发现以来，一直被公认为是人们所能制 造出来的最强、最刚、最韧的分子，是最好的热和电的分子导 体。在场效应晶体管、透明电极、纳米结构及功能复合材料、 锂离子电池、超级电容器等诸多领域具有广阔的应用前景。但 是为了更好地实现碳纳米管的优良性能和诸多实际应用，必须 将碳纳米管组装成宏观材料，如纤维。因此如何连续制备碳纳 米管纤维并保持单根碳纳米管的优良性能成为了科学界和产业 界的共同梦想
纳米材料 华东理工在高强度碳纳米管纤维方面获重大进展 碳纳米管自1991年被发现以来，一直被公认为是人们所能制 造出来的最强、最刚、最韧的分子，是最好的热和电的分子导 体。在场效应晶体管、透明电极、纳米结构及功能复合材料、 锂离子电池、超级电容器等诸多领域具有广阔的应用前景。但 是为了更好地实现碳纳米管的优良性能和诸多实际应用，必须 将碳纳米管组装成宏观材料，如纤维。因此如何连续制备碳纳 米管纤维并保持单根碳纳米管的优良性能成为了科学界和产业 界的共同梦想
上游充通大学 纳米材料 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 王健农课题组创新性地利用浮 动化学气相沉积法，连续制备 3 出碳纳米管宏观筒状物，并在 开放大气环境中将筒状物直接 602468边43 Elongation(% 过水收缩成纤维，然后采用机 械辊压工艺提高纤维致密性， 从而成功制备出高强度、高延 3 伸率和高导电率的碳纳米管纤 维材料。 Fectric duivity (Sm 一一 2014年6月26日发表于《自然-通讯》
纳米材料 王健农课题组创新性地利用浮 动化学气相沉积法，连续制备 出碳纳米管宏观筒状物，并在 开放大气环境中将筒状物直接 过水收缩成纤维，然后采用机 械辊压工艺提高纤维致密性， 从而成功制备出高强度、高延 伸率和高导电率的碳纳米管纤 维材料。 ----2014年6月26日发表于《自然-通讯》
上浒充通大学 纳米材料 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 超长二氧化钛纳米管：高倍率超长循环寿命储能材料 目前，市场上销售的锂离子电池主要以石墨作为负极和 LC0O2作为正极，材料本身限制了其快速充放电的性能， 尤其在便携式电子设备（如手机、电脑灯）和电动汽车 领域仍难以满足供电需求。一般情况下锂电池完全充电 耗时长达数小时，因此如果能够实现短时间内（如几分 钟)快速完成充电，将会有非常大的市场前景与应用空 间。但一般的锂离子电池在快速充电时，电容量和循环 寿命都会大幅下降。 新加坡南洋理工大学的Chen Xiaodong教授课题组在传统 水热反应中加入机械力搅拌，成功合成长度达几十微米 的钛酸盐纳米管，这比通过传统水热法合成的纳米管长 度增加大约100倍
超长二氧化钛纳米管：高倍率超长循环寿命储能材料 目前，市场上销售的锂离子电池主要以石墨作为负极和 LiCoO2作为正极，材料本身限制了其快速充放电的性能， 尤其在便携式电子设备（如手机、电脑灯）和电动汽车 领域仍难以满足供电需求。一般情况下锂电池完全充电 耗时长达数小时，因此如果能够实现短时间内（如几分 钟）快速完成充电，将会有非常大的市场前景与应用空 间。但一般的锂离子电池在快速充电时，电容量和循环 寿命都会大幅下降。 新加坡南洋理工大学的Chen Xiaodong教授课题组在传统 水热反应中加入机械力搅拌，成功合成长度达几十微米 的钛酸盐纳米管，这比通过传统水热法合成的纳米管长 度增加大约100倍。 纳米材料