小尺寸效应的主要影响： (1)特殊的热学性质 固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低， 当颗粒尺寸小于10纳米量级时尤为显著。 如图所示，金、银、铜等材料纳米尺寸下的熔点显著低于常规尺寸下的熔点。 PPT21 在空气中纳米金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用该特性，金属超微颗粒可望成为新一代 的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末治金工业具有一定的吸引力。在钨颗粒中附加0.1%~0.5% 重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200~1300℃，以致可在较低的温 度下烧制成大功率半导体管的基片。 PPT22 (2)特殊的力学性质 陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好 的韧性。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。 呈纳米品粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3~一5倍。 左图所示碳纳米管具有良好的拉伸强度及柔韧性，右图所示纳米镍的硬度随粒径减小而 提高。 PPT23 (3)特殊的光学性质 当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有 的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。由此可见，金属超微颗粒对光 的反射率很低，通常可低于1%，大约几微米的厚度就能完全消光。 利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为 热能、电能。 PPT24 (4)特殊的磁学性质 纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态，这时磁化率不再符合居里外斯定律。纳 米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力。 超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为80安/米，而当颗粒尺 寸减小到2×102微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于6 ×103微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。 定义： 矫顽力(coercive force)是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强 度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零， 该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。 超顺磁性(superparamagnetism)是指铁磁物质的颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构， 在较高温度下表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料的大好 几十倍，称为超顺磁性。 PPT25 人们发现鸽子、海豚、瑚蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁 性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。在趋磁细菌体内通常含 有直径约为2×102微米的磁性氧化物颗粒。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生小尺寸效应的主要影响： （1）特殊的热学性质 固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低， 当颗粒尺寸小于 10 纳米量级时尤为显著。 如图所示，金、银、铜等材料纳米尺寸下的熔点显著低于常规尺寸下的熔点。 PPT21 在空气中纳米金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用该特性，金属超微颗粒可望成为新一代 的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。在钨颗粒中附加 0.1％～0.5％ 重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从 3000℃降低到 1200～1300℃，以致可在较低的温 度下烧制成大功率半导体管的基片。 PPT22 （2）特殊的力学性质 陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好 的韧性。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。 呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬 3～5 倍。 左图所示碳纳米管具有良好的拉伸强度及柔韧性，右图所示纳米镍的硬度随粒径减小而 提高。 PPT23 （3）特殊的光学性质 当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有 的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。由此可见，金属超微颗粒对光 的反射率很低，通常可低于 l％，大约几微米的厚度就能完全消光。 利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为 热能、电能。 PPT24 （4）特殊的磁学性质 纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态，这时磁化率不再符合居里-外斯定律。纳 米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力。 超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为 80 安／米，而当颗粒尺 寸减小到 2×10 -2微米以下时，其矫顽力可增加 1 千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6 ×10 -3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。 定义： 矫顽力（coercive force）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强 度 B 并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零， 该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。 超顺磁性（superparamagnetism）是指铁磁物质的颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构， 在较高温度下表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料的大好 几十倍，称为超顺磁性。 PPT25 人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁 性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。在趋磁细菌体内通常含 有直径约为 2 × 10 -2微米的磁性氧化物颗粒。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生