納米效應與生物功能材料（簡體書）

《納米效應與生物功能材料》從納米效應、納米材料與納米技術、納米生物功能材料的設計與應用等方面，結合編寫人員的創新科研成果，深入淺出地介紹了納米效應與生物功能材料的研究進展和應用技術。

目錄



1 緒論 1



1.1 納米科技研究的尺度與納米效應 1



1.1.1 量子尺寸效應 2



1.1.2 小尺寸效應 3



1.1.3 表面效應 3



1.1.4 宏觀量子隧道效應 4



1.1.5 介電限域效應 4



1.2 納米材料 4



1.2.1 零維納米材料 4



1.2.2 一維納米材料 4



1.2.3 二維納米材料 5



1.3 納米科技發展概況 5



參考文獻 7



2 納米粒子 8



2.1 納米粒子的物理特性 8



2.1.1 納米粒子的光學性能 8



2.1.2 納米粒子的熱學性能 10



2.1.3 納米粒子的力學性能 10



2.1.4 納米粒子的電學性能 11



2.1.5 納米粒子的磁學性能 11



2.2 納米粒子的化學特性 12



2.2.1 納米粒子的吸附特性 12



2.2.2 納米粒子的分散與團聚 13



2.2.3 納米粒子的表面活性及敏感特性 13



2.2.4 納米粒子的催化性能 13



2.3 納米粒子的製備方法 13



2.4 納米粒子的表面改性 15



2.4.1 納米粒子團聚的原因 15



2.4.2 納米粒子表面物理改性 16



2.4.3 納米粒子表面化學改性 16



參考文獻 18



3 一維納米材料 19



3.1 一維納米材料的分類與性質 19



3.1.1 納米線 19



3.1.2 納米管 21



3.1.3 納米帶 24



3.1.4 納米棒/杆 25



3.1.5 納米纖維 25



3.1.6 其他一維納米材料 26



3.2 一維納米材料的製備方法 26



3.2.1 溶劑熱法 26



3.2.2 模板法 26



3.2.3 化學氣相沉積法 28



3.2.4 模板輔助電化學沉積法 28



3.2.5 靜電紡絲法 29



3.3 一維納米材料的應用 32



3.3.1 藥物緩釋 32



3.3.2 生物傳感器 33



3.3.3 其他方面應用 33



參考文獻 34



4 納米薄膜 38



4.1 納米薄膜的特性 38



4.1.1 納米薄膜的光學性能 38



4.1.2 納米薄膜的電磁學性能及巨磁電阻效應 39



4.2 納米薄膜的製備方法 40



4.3 納米薄膜的應用 41



4.3.1 納米薄膜在電子信息領域的應用 41



4.3.2 納米薄膜在複合薄膜領域的應用 41



4.3.3 納米薄膜在分離領域的應用 41



參考文獻 41



5 納米固體材料 42



5.1 納米固體材料的性能 42



5.1.1 納米固體材料的力學性能 42



5.1.2 納米固體材料的熱學性能 43



5.1.3 納米固體材料的光學性能 43



5.1.4 納米固體材料的磁學性能 43



5.1.5 納米固體材料的電學性能 43



5.2 納米固體材料的製備方法 44



5.2.1 納米金屬材料的製備方法 44



5.2.2 納米陶瓷材料的製備方法 44



5.3 納米固體材料的應用 44



6 納米材料測試分析技術 46



6.1 透射電子顯微鏡 46



6.1.1 透射電子顯微鏡的構造 46



6.1.2 透射電子顯微鏡的成像原理 48



6.1.3 電子衍射 49



6.1.4 衍射襯度像 49



6.1.5 透射電子顯微鏡的樣品製備 50



6.1.6 透射電子顯微鏡在納米材料研究中的應用 51



6.2 掃描電子顯微鏡 53



6.2.1 掃描電子顯微鏡的基本結構 53



6.2.2 掃描電子顯微鏡的成像原理 56



6.2.3 掃描電子顯微鏡性能特點及其分辨率 57



6.2.4 能量分散譜儀 59



6.2.5 掃描電子顯微鏡的試樣製備 60



6.2.6 掃描電子顯微鏡在納米材料研究中的應用 61



6.3 掃描探針顯微鏡 65



6.3.1 掃描隧道顯微鏡 67



6.3.2 原子力顯微鏡 68



6.3.3 掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡在納米材料研究中的應用 70



6.4 X射線衍射儀 71



6.4.1 X衍射技術應用概述 72



6.4.2 X射線衍射儀工作原理 73



6.4.3 X射線衍射應用舉例 74



6.5 X 射線光電子能譜儀 76



6.5.1 X射線光電子能譜儀的構造 76



6.5.2 X射線光電子能譜分析的基本原理 78



6.5.3 X射線光電子譜圖定性和定量分析 79



6.5.4 X射線光電子能譜待測樣品製備方法 80



6.5.5 X射線光電子能譜在納米材料研究中的應用 80



6.6 氮氣吸脫附分析儀 81



6.6.1 吸附平衡等溫線 82



6.6.2 遲滯現象 82



6.6.3 孔徑尺寸 84



6.6.4 孔體積（孔容） 85



6.6.5 BET表面積 85



6.6.6 t-曲線 86



6.6.7 氮氣吸脫附分析在納米材料研究中的應用 86



6.7 接觸角測試分析儀 87



6.7.1 潤濕性與接觸角原理 87



6.7.2 接觸角測試分析儀的原理和組成 91



6.7.3 接觸角測試分析儀的應用 93



參考文獻 95



7 納米生物功能材料 99



7.1 自然界中的納米功能材料 99



7.1.1 高機械強度的天然生物礦化材料 99



7.1.2 具有熱絕緣功能的北極熊的毛 101



7.1.3 天然光子晶體――蝴蝶的翅膀 101



7.1.4 具有超疏水性能的微納多級結構表面 102



7.1.5 具有脫附功能的臭蜣螂的表面結構 106



7.1.6 具有減阻功能的鯊魚皮的溝槽結構 107



7.1.7 具有黏附功能的壁虎腳 107



7.2 納米材料的生物效應與安全性 108



7.2.1 納米劑量-毒理學效應關係 110



7.2.2 納米尺寸-毒理學效應關係 112



7.2.3 納米結構-毒理學效應關係 112



7.3 納米材料在癌症診斷和治療上的應用 113



7.3.1 納米材料在癌症組織成像及早期診斷中的應用 114



7.3.2 納米藥物遞送系統在癌症治療上的應用 115



7.3.3 納米材料作為非藥物載體在癌症治療中的作用 121



7.4 靜電紡納米纖維構建生物組織工程支架 121



7.4.1 細胞外基質與組織工程支架 121



7.4.2 靜電紡絲納米纖維支架 122



7.4.3 納米纖維支架應用於組織工程 125



7.5 納米二氧化鈦光觸媒殺菌特性 126



7.5.1 二氧化鈦納米材料 127



7.5.2 納米二氧化鈦的抗菌機制 129



7.5.3 影響納米二氧化鈦殺菌效果的主要因素 131



7.5.4 納米二氧化鈦的抗菌應用 131



7.6 表面微納拓撲結構與海洋仿生防汙 134



7.6.1 海洋防汙 134



7.6.2 海洋防汙表面微納結構的仿生設計 134



7.6.3 防汙表面微納拓撲結構的製備 138



7.7 鯊魚皮效應與減阻微納非光滑表面的仿生設計 141



7.7.1 鯊魚皮效應 141



7.7.2 鯊魚皮盾鱗肋條結構的減阻機制 142



7.7.3 影響溝槽面減阻效果的因素 144



7.7.4 仿生減阻微納非光滑表面的設計 145



7.8 荷花效應與納米材料表面潤濕性設計與應用 147



7.8.1 潤濕性理論 148



7.8.2 接觸角滯後現象 149



7.8.3 接觸角滯後的理論 151



7.8.4 滾動各向異性 152



7.8.5 納米材料表面潤濕性的應用 153



7.9 壁虎仿生學效應及其應用 154



7.9.1 壁虎腳掌黏附機制 154



7.9.2 仿生壁虎剛毛的結構控制與性能 157



7.9.3 壁虎黏附能力的仿生研究與應用 160



參考文獻 163