200 nm in diameter. (Daniel Heuclin

200 nm in diameter. (Daniel Heuclin, above and middle; Andrew
Syred/Photo Researchers Inc, top.)
17

19







Mayan wall painting from Cacaxtla, Mexico. The intense blue results from an amorphous silicate substrate with embedded metal nanoparticles and oxide
nanoparticles on the surface. (Courtesy of Barbara Fash, Peabody Museum, Harvard University.) 25

1.3.1 Materials in Design

The Kurakuen house in Nishinomya City, Japan, designed by Akira Sakamoto Architect and Associates, uses a photocatalytic self-cleaning paint—one of the many architectural products based on nanomaterials. (Courtesy of Japan Architect.) 27


designers to explore new shapes. 29












39



41


43



47



Impact trends in technologically complex products as a consequence of introducing nanomaterials and nanotechnologies. Some products are expected to become very small, whereas others will have size limitations due to functionalities or interfaces.
49



2.3.1 Material Property Charts

A bar chart of modulus. The chart reveals the difference in stiffness between the families.53


The modulus–relative cost chart. (The CES software contains material prices, regularly updated.)55



contours show the thermal distortion parameter λ/α. 57




61




3.1 Classification of Nanomaterials



67



The nanoparticle is classified as a 0-D nanomaterial because all its dimensions are at the nanoscale. (Courtesy of P. J. Ferreira, University of Texas at Austin; L. F. Allard, Oak Ridge
National Laboratory; and Y. Shao-Horn, MIT.) 69


nanocoating of Platinum (Pt), which be classified as a 2-D nanomaterial because one of its dimensions (the thickness) is at the nanoscale and the other two dimensions are not. (Courtesy of Jin An and P. J. Ferreira, University of Texas at Austin.) 71

Figure 3.6
Three-dimensional space showing the relationships among 0-D, 1-D, 2-D, and 3-D nanomaterials.
73


75






Basic types of large-scale nanomaterials bulk forms. The filler materials, whether 0-
81 D, 1-D, or 2-D nanomaterials are used to make film and bulk nanocomposites.
83
3.2 Size Effects
Figure 3.18
Surface-to-volume ratios for a sphere, cube,and cylinder as a function of critical dimensions. Nanoscale materials have extremely high surface-to-area ratios as
compared to larger-scale materials. 85
87 89

(Courtesy of Michael Asoro, University of Texas at Austin; Larry F. Allard, Oak Ridge
National Laboratory; and P. J. Ferreira, University of Texas at Austin.) 91 Figure 3.27
Lattice parameter of Al (aluminum) as a function of particle size. (Adapted from J.
Woltersdorf, A.S.Nepijko, and E. Pippel, Surface Science, 106, pp.64–69, 1981.)93
4.1 Mechanical Properties
Figure 4.1
(a) Most materials are made up of ordered crystals that meet at disordered boundaries; the crystals in nanomaterials are only 100–10,000 atoms across. 95 Figure 4.2
(a) Many polymers are made up of crystallites separated by regions of disorder. They are translucent or opaque because the crystallites scatter light.
97


particles. Hardening by nanoscale particles, the oldest and most successful
mechanical application of controlled nanoscale structuring. 99

Figure 4.5 The increase in strength of copper as the grain size is reduced to nanodimensions (top); the same data plotted on logarithmic scales (below). (Data from
Goldstein, 1997.)
101




(b) A chart for modulus and density of nanomaterials. The envelopes for engineering
materials are shown as shadows in the background. 105 engineering materials are shown as shadows in the background. 107 (b) A chart for tensile strength and density for nanomaterials. The envelopes for
engineering materials are shown as shadows in the background. 109
4.2 Thermal Properties of Nanomaterials

111

113


films. (Courtesy of S. Uma et al., Int. J. Thermophys., 22, 605, 2001; A. D. McConnell et
al., J. Microelectrochem. Sys., 10, 360, 2001.) 115

117


119 121
Figure 4.25 Coercivity field versus particle or grain size. The vertical lines represent the critical diameter (Dcrit) and the superparamagnetic diameter (Dsp). In addition, the single domain (SD) and the multidomain (MD) regimes can also be seen.
123

Figure 4.27
(a) Giant magnetoresistance by antiferromagnetic coupling in multilayered structures consisting of alternating magnetic and nonmagnetic materials. In the absence of an applied field, the layers are antiparallel (high resistance), whereas in the presence of a magnetic field the layers are
parallel (low resistance). 125

Figure 4.27
127
129

131
Figure 7.32
Emission spectra of CdSe-ZnS quantum dots with different sizes. (Adapted from H. Mattoussi, L. H.Radzilowski, B. O. Dabbousi, E. L. Thomas,
M. G. Bawendi, M. F. Rubner, 1998, J. Applied Physics 83, 7965.) 133
135
7.7 Special Cases Carbon Nanotubes

137
139
Figure 7.39 Graphene sheet rolled into a cylinder described

Kết quả (Việt) 1:

200 nm đường kính. (Daniel Heuclin, ở trên và giữa; Andrew Các nhà nghiên cứu Syred/Photo Inc, đầu.)17 19 Maya sơn tường từ Cacaxtla, Mexico. Các kết quả xanh dữ dội từ một bo mạch vô định hình silicat với nhúng các hạt Nano kim loại và oxit hạt nano trên bề mặt. (Lịch sự của Barbara Fash, bảo tàng Peabody, đại học Harvard.) 25 1.3.1 vật liệu trong thiết kế Nhà Kurakuen, Nishinomya City, Nhật bản, được thiết kế bởi kiến trúc sư công cụ Akira Sakamoto và cộng sự, sử dụng một photocatalytic tự làm sạch sơn — một trong nhiều sản phẩm kiến trúc dựa trên vật liệu nano. (Đúng trách nhiệm của kiến trúc sư người Nhật bản.) 27 nhà thiết kế để khám phá các hình dạng mới. 29 39 41 43 47 Tác động đến các xu hướng trong các sản phẩm công nghệ phức tạp do hậu quả của việc giới thiệu vật liệu nano và mug. Một số sản phẩm dự kiến sẽ trở nên rất nhỏ, trong khi những người khác sẽ có giới hạn kích thước do chức năng hoặc giao diện.49 2.3.1 bảng xếp hạng bất động sản tài liệu Một biểu đồ bar của mô đun. Biểu đồ cho thấy sự khác biệt trong độ cứng giữa families.53 Biểu đồ mô đun-tương đối chi phí. (Phần mềm CES chứa giá vật liệu, Cập Nhật thường xuyên.) 55 đường nét Hiển thị nhiệt biến dạng tham số λ / α. 57 61 3.1 phân loại vật liệu nano 67 Trong đó được phân loại là nanomaterial 0-D bởi vì tất cả các kích thước của nó là lúc Nano. (Lịch sự của P. J. Ferreira, đại học Texas tại Austin; L. F. Allard, Oak Ridge Phòng thí nghiệm quốc gia; và Y. Shao-Horn, MIT.) 69 nanocoating bạch kim (Pt), mà được phân loại như là một nanomaterial 2-D bởi vì một trong (độ dày), kích thước của nó là lúc nano và hai chiều không. (Lịch sự của Jin một và P. J. Ferreira, đại học Texas tại Austin.) 71 Hình 3.6Ba chiều không gian hiển thị các mối quan hệ giữa các vật liệu nano 0-D, 1 D, 2-D và 3-D.73 75 Các loại hình cơ bản của vật liệu nano quy mô lớn số lượng lớn các hình thức. Các vật liệu phụ, cho dù 0-81 D, 1-D, hoặc các vật liệu nano 2-D được sử dụng để làm cho bộ phim và số lượng lớn nanocomposites.833,2 hiệu ứng kích thướcCon số 3,18 Bề mặt và khối lượng các tỷ lệ hình cầu, khối lập phương và xi lanh là một hàm của các kích thước quan trọng. Vật liệu nano có tỷ lệ diện tích bề mặt rất cao như so sánh với quy mô lớn hơn vật liệu. 8587 89 (Biếu không của Michael Asoro, đại học Texas tại Austin; Larry F. Allard, Oak Ridge Phòng thí nghiệm quốc gia; và P. J. Ferreira, đại học Texas tại Austin.) 91 hình 3,27 Lưới các tham số của Al (nhôm) như là một chức năng của kích thước hạt. (Chuyển thể từ J. Woltersdorf, A.S.Nepijko, và E. Pippel, bề mặt khoa học, 106, pp.64–69, 1981.) 934.1 tính chất cơ họcHình 4.1 (a) hầu hết tài liệu được làm bởi những tinh thể ra lệnh cho gặp nhau tại ranh giới không trật tự; Các tinh thể trong vật liệu nano là chỉ 100-10.000 nguyên tử trên. 95 hình 4.2(a) nhiều polyme được tạo thành từ crystallites ngăn cách bởi các khu vực của rối loạn. Họ là mờ hay đục vì crystallites các phân tán ánh sáng. 97 hạt. Cứng của các hạt nano, lâu đời nhất và thành công nhất cơ học ứng dụng của cơ cấu kiểm soát Nano. 99 Hình 4.5 sự gia tăng sức mạnh của đồng như kích thước hạt được giảm xuống nanodimensions (top); cùng một dữ liệu vẽ trên lôgarít vảy (bên dưới). (Dữ liệu từ Goldstein, năm 1997.)101 (b) biểu mô đun và mật độ của vật liệu nano. Phong bì cho kỹ thuật vật liệu được thể hiện như là bóng ở phía sau. 105 các tài liệu kỹ thuật được hiển thị như bóng tối trong nền. 107 (b) một biểu đồ cho bền và mật cho vật liệu nano. Các túi đựng kỹ thuật vật liệu được thể hiện như là bóng ở phía sau. 1094.2 nhiệt đặc tính của vật liệu nano 111 113 bộ phim. (Courtesy of S. Uma et al., Int. J. Thermophys., 22, 605, 2001; A. mất McConnell et Al., J. Microelectrochem. Sys., 10, 360, 2001.) 115 117 119 121Lĩnh vực vật liệu từ mềm hình 4,25 so với kích thước hạt hoặc hạt. Dọc đường đại diện cho đường kính trọng (Dcrit) và đường kính superparamagnetic (Dsp). Ngoài ra, tên miền duy nhất (SD) và multidomain (MD) các chế độ có thể cũng được nhìn thấy.123 Con số 4,27(a) khổng lồ làm bằng các khớp nối phản sắt từ trong multilayered cấu trúc bao gồm xen kẽ các vật liệu từ tính và không. Trong sự vắng mặt của một lĩnh vực áp dụng, các lớp được trao (sức đề kháng cao), trong khi sự hiện diện của từ trường các lớp song song (kháng thấp). 125 Con số 4,27127129 131Con số 7.32Khí thải spectra CdSe-ZnS chấm lượng tử với kích cỡ khác nhau. (Chuyển thể từ H. Mattoussi, L. H.Radzilowski, B. O. Dabbousi, E. L. Thomas,M. G. Bawendi, M. F. Rubner, 1998, J. đã áp dụng cho vật lý 83, 7965 người.) 1331357.7 trường hợp đặc biệt ống nano cacbon 137139Con số 7.39 Graphene tấm cuộn thành một hình trụ mô tả