《圖解粉體和納米材料》是“名師講科技前沿系列”中的一本，內(nèi)容包括粉體及其性質(zhì)、粉體參數(shù)如何測量、粉體的制備與操作、粉體的應(yīng)用、納米材料和納米技術(shù)、碳納米管和石墨烯、納米材料的應(yīng)用7章。
針對入門者、應(yīng)用者、研究開發(fā)者、決策者等多方面的需求，本書采用每章之下 “節(jié)節(jié)清”的論述方式，圖文對照，并給出“本節(jié)重點(diǎn)”。力求做到深入淺出，通俗易懂；層次分明，思路清晰；內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出；選材新穎，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用。使粉體和納米材料的相關(guān)知識新起來、動起來、活起來。
本書可作為材料、機(jī)械、化工、物理、化學(xué)、能源、環(huán)境、建筑等專業(yè)學(xué)生參考書，對于相關(guān)行業(yè)的科技、工程技術(shù)人員，也有參考價值。
田民波，清華大學(xué)，材料學(xué)院，教授，博士生導(dǎo)師，長期從事材料學(xué)的教學(xué)預(yù)可研工作，在電子材料、封裝技術(shù)、磁性材料、粉體材料等領(lǐng)域取得了原創(chuàng)性成就。已經(jīng)和現(xiàn)承擔(dān)的課題有：(1)國家 科學(xué)基金重大項(xiàng)目“高密度封裝的應(yīng)用基礎(chǔ)研究”，(2)國際合作項(xiàng)目“零收縮率LTCC研究”，(3)“十五”軍工預(yù)研項(xiàng)目“新型疊層LCCC-3D MCM封裝技術(shù)研究”，(4)“863”項(xiàng)目“銀摻合型聚合物導(dǎo)體材料的研究和開發(fā)”，(5)“985”面上項(xiàng)目“低溫共燒陶瓷多層基板及高密度封裝研究”，(6)橫向課題“環(huán)保及高頻型復(fù)合材料基板及塑封料研究”，(7)橫向課題“應(yīng)用于微電子封裝的硅微粉研究”，(8)橫向課題“應(yīng)用于微電子封裝的各向異性導(dǎo)電膠、導(dǎo)電膜研究”。獲專利3項(xiàng)：(1)中國實(shí)用新型專利：電機(jī)用永磁轉(zhuǎn)子；(2)中國實(shí)用新型專利：永磁無刷直流電動機(jī)；(3)中國發(fā)明專利：一種制備零收縮率低溫共燒陶瓷多層基板的工藝。
第1章 粉體及其性質(zhì)
1.1 粉體及其特殊性能（1）——小粒徑和高比表面積 2
1.1.1 常見粉體的尺寸和大小 2
1.1.2 粉粒越小比表面積越大 4
1.1.3 涂料粒子使光（色）漫反射的原理 6
1.1.4 粉碎成粉體后成形加工變得容易 8
1.2 粉體及其特殊性能（2）——高分散性和易流動性 10
1.2.1 粉體的流動化 10
1.2.2 粉體的流動模式 12
1.2.3 粉體的浮游性——靠空氣浮起來輸運(yùn) 14
1.2.4 地震中因低級液態(tài)化而引起的災(zāi)害 16
1.3 粉體及其特殊性能（3）——低熔點(diǎn)和高化學(xué)活性 18
1.3.1 顆粒做細(xì)，變得易燃、易于溶解 18
1.3.2 禮花彈的構(gòu)造及粉體材料在其中的應(yīng)用 20
1.3.3 小麥筒倉發(fā)生粉塵爆炸的瞬間 22
1.3.4 電子復(fù)印裝置（復(fù)印機(jī)）的工作原理 24
1.3.5 臭氧層孔洞的擴(kuò)大與微粒子相關(guān)？ 26
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為什么夕陽是紅色的，而天空是蔚藍(lán)的？ 28
第2章 粉體參數(shù)如何測量
2.1 粉體的特性及測定（1）——粒徑和粒徑分布的測定 30
2.1.1 如何定義粉體的粒徑 30
2.1.2 不同的測定方法適應(yīng)不同的粒徑范圍 32
2.1.3 粉體粒徑及其計(jì)測方法 34
2.1.4 復(fù)雜的粒子形狀可由形狀指數(shù)表示 36
2.1.5 粒徑分布如何表示 38
2.1.6 納米粒子大小的測量——微分型電遷移率分析儀(DMA) 和動態(tài)光散射儀 40
2.2 粉體的特性及測定（2）——密度及比表面積的測定 42
2.2.1 粒子密度的測定——比重瓶法和貝克曼比重計(jì)法 42
2.2.2 比表面積的測定——透氣法和吸附法 44
2.3 粉體的特性及測定（3）——折射率和附著力的測定 46
2.3.1 粉體的折射率及其測定 46
2.3.2 粉體層的附著力和附著力的三個測試方法 48
2.3.3 粒子的親水性與疏水性及其測定 50
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微小水滴構(gòu)成的宏偉畫作——彩虹 52
第3章 粉體的制備與操作
3.1 從上到下(top-down) 制備工藝——破碎和粉碎 54
3.1.1 固體粉碎化技術(shù)的變遷——從石磨到氣流粉碎機(jī)（jet mill） 54
3.1.2 粉體越細(xì)繼續(xù)粉碎越難 56
3.1.3 介質(zhì)攪拌粉碎機(jī) 58
3.1.4 粉碎技術(shù)的分類及發(fā)展動態(tài) 60
3.1.5 新型粉碎技術(shù)簡介 62
3.2 分級和集塵——小粒徑和高比表面積 64
3.2.1 振動篩和移動篩 64
3.2.2 干式分級機(jī)的工作原理 66
3.2.3 集塵率的定義和代表性的集塵裝置 68
3.2.4 布袋集塵器和電氣集塵裝置 70
3.3 混料及造�！×胶透弑缺砻娣e 72
3.3.1 代表性的混料機(jī) 72
3.3.2 造粒及造粒的目的 74
3.3.3 自足造粒 76
3.3.4 強(qiáng)制造粒 78
3.4 輸送及供給——小粒徑和高比表面積 80
3.4.1 各種粉體輸送機(jī) 80
3.4.2 各種粉體供給（加料）機(jī) 82
3.4.3 各種干式分散機(jī) 84
3.4.4 粉體微細(xì)化所表現(xiàn)的性質(zhì) 86
3.5 從下到上(bottom-up)——非機(jī)械式粉體制作方法 88
3.5.1 PVD法制作粉體 88
3.5.2 CVD法制作粉體 90
3.5.3 液相化學(xué)反應(yīng)法制作粉體 92
3.5.4 界面活性劑法制作粉體 94
3.6 粉體精細(xì)化技術(shù)——粒度精細(xì)化及粒子形狀的改善 96
3.6.1 粉體的噴霧干燥 96
3.6.2 粉體顆粒附著、凝聚、固結(jié)的分類 98
3.6.3 利用界面反應(yīng)生成球形粒子的機(jī)制 100
3.6.4 復(fù)合粒子的分類及其制作 102
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沙塵暴和“核冬天” 104
第4章 粉體的應(yīng)用
4.1 日常生活用的粉體 106
4.1.1 主婦的一天——日常生活中的粉體 106
4.1.2 食品、調(diào)味品中的粉體——綿白糖與砂糖的對比 108
4.1.3 粉體粒子的附著現(xiàn)象 110
4.1.4 古人用沙子制作的防盜墓機(jī)構(gòu) 112
4.2 粉體在高新技術(shù)中的應(yīng)用 114
4.2.1 液晶顯示器中的隔離子 114
4.2.2 CMP用研磨劑 116
4.2.3 粉體技術(shù)用于緩釋性藥物 118
4.2.4 粉體技術(shù)用于癌細(xì)胞分離 120
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PM10和PM2.5 122
第5章 納米材料和納米技術(shù)
5.1 納米概念及相關(guān)技術(shù) 124
5.1.1 為什么“納米”范圍定義為1～100nm 124
5.1.2 納米材料應(yīng)用實(shí)例 126
5.1.3 如何用光窺視納米世界 128
5.1.4 對原子、分子進(jìn)行直接操作 130
5.1.5 集成電路芯片——高性能電子產(chǎn)品的心臟 132
5.1.6 納米材料的制備方法 134
5.2 納米世界和納米領(lǐng)域 136
5.2.1 納米世界 136
5.2.2 包羅萬象的納米領(lǐng)域 138
5.2.3 納米技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 140
5.2.4 納米技術(shù)之樹 142
5.3 納米技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 144
5.3.1 納米結(jié)構(gòu)與納米組織 144
5.3.2 半導(dǎo)體集成電路微細(xì)化有無極限？ 146
5.3.3 納米光合作用和染料敏化太陽能電池 148
5.3.4 在利用納米技術(shù)的環(huán)境中容易實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng) 150
5.3.5 干法成膜和濕法成膜技術(shù)（bottom-up方式） 152
5.3.6 干法刻蝕和濕法刻蝕加工技術(shù)（top-down方式） 154
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納米材料 156
第6章 碳納米管和石墨烯
6.1 碳納米管的結(jié)構(gòu) 158
6.1.1 最小的管狀物質(zhì) 158
6.1.2 單層石墨片、富勒烯、碳納米環(huán)和碳納米螺旋管 160
6.1.3 從單層石墨片卷成碳納米管 162
6.1.4 單層和多層碳納米管 164
6.2 碳納米管的制作 166
6.2.1 電弧法制作碳納米管 166
6.2.2 化學(xué)氣相沉積等制作碳納米管 168
6.3 碳納米管的性質(zhì) 170
6.3.1 碳納米管優(yōu)異的特性 170
6.3.2 需要解決的特異性問題——以碳納米管三極管為例 172
6.4 碳納米管的應(yīng)用 174
6.4.1 試探性應(yīng)用（1）——可能的應(yīng)用領(lǐng)域 174
6.4.2 試探性應(yīng)用（2）——場發(fā)射顯示器（FED） 176
6.4.3 試探性應(yīng)用（3）——碳納米管電子槍 178
6.4.4 試探性應(yīng)用（4）——使用碳納米管的顯示器 180
6.5 石墨烯的結(jié)構(gòu)和制作方法 182
6.5.1 何謂石墨烯 182
6.5.2 石墨烯的制作方法——“自上而下”的方式 184
6.5.3 石墨烯的制作方法——“自下而上”的方式 186
6.6 石墨烯的應(yīng)用 188
6.6.1 試探性應(yīng)用（1）——產(chǎn)品的潛在用途 188
6.6.2 試探性應(yīng)用（2）——柔性顯示 190
6.6.3 試探性應(yīng)用（3）——石墨烯超級電容器和鋰電池 192
6.6.4 試探性應(yīng)用（4）——石墨烯量子點(diǎn)光源 194
6.6.5 試探性應(yīng)用（5）——石墨烯3D 打印 196
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碳納米管天梯 198
第7章 納米材料的應(yīng)用
7.1 在微電子及IC芯片制作中的應(yīng)用 202
7.1.1 利用納米技術(shù)改變半導(dǎo)體的特性 202
7.1.2 MOS FET器件進(jìn)一步微細(xì)化 204
7.1.3 納米技術(shù)引入集成電路制程 206
7.1.4 光刻膠的光化學(xué)反應(yīng) 208
7.1.5 藉由STM探針預(yù)激活進(jìn)行自組織化 210
7.1.6 在晶圓表面制作納米結(jié)構(gòu) 212
7.1.7 單個離子注入法 214
7.2 納米生物自組裝和納米醫(yī)療 216
7.2.1 自然界是納米技術(shù)的寶庫 216
7.2.2 納米技術(shù)為生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)插上騰飛的翅膀 218
7.2.3 生物體中發(fā)揮重要作用的分子機(jī)械 220
7.2.4 在金剛石表面制作生物分子 222
7.2.5 未來有可能利用生物納米技術(shù)制作雞蛋和雛雞 224
7.2.6 藉由分子集合改變結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 226
7.2.7 作為藥物輸送載體的高分子納米膠態(tài)粒子 228
7.2.8 利用高分子納米膠態(tài)粒子實(shí)現(xiàn)DDS 230
7.3 在新材料和新能源領(lǐng)域的應(yīng)用 232
7.3.1 原子和分子尺度的自組裝 232
7.3.2 介孔多孔體納米材料設(shè)計(jì) 234
7.3.3 納米間隙的活用 236
7.3.4 對分子進(jìn)行分離的色譜管 238
7.3.5 燃料電池提供清潔能源 240
7.3.6 儲氫合金——利用氫能的關(guān)鍵 242
7.4 納米技術(shù)用于量子計(jì)算機(jī) 244
7.4.1 電子通道中也有“行車線”——基于電子波動性的新現(xiàn)象 244
7.4.2 納米技術(shù)在量子計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 246
7.4.3 功能更強(qiáng)的量子計(jì)算機(jī) 248
7.4.4 量子通信確保信息安全 250
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以納米技術(shù)為基礎(chǔ)的量子計(jì)算機(jī) 252
參考文獻(xiàn) 253
作者簡介 254
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