新材料概论.docx

1、新材料概论第1章 材料概论1. 能量：可为人类经济利用的成为能源。 知识：需要利用和传播的叫做信息。物质：可用于制造有用物品的叫做材料。20世纪70年代，信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱；20世纪80年代，新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志；20世纪90年代，材料、信息、能源和生物技术作为国民经济发展的四大支柱产业。2. 材料的定义:为人类社会所接受地、经济地制造有用器件的物质叫做材料。材料的判据：资源判据 能源判据 环保判据 质量判据 经济判据3. 新材料一般具有的特点： 具有一些优异性能或特定功能。新材料的发展与材料科学理论的关系比传统材料更为密切。新材料的制备生产

2、往往与新技术和新工艺紧密相关。更新换代快，样式多变。 新材料大多是知识密集、技术密集、附加值高的高技术材料，传统材料通常为资源型或劳动集约型材料。4. 材料结构的基本概念 组元：组成材料最基本、独立的物质，可以是纯元素，也可以是稳定的化合物。 相：材料中同一化学成分并且结构和性能相同的均匀连续部分称。组织：材料内部的微观形貌。5. （大题）固溶体：合金由液态结晶为固态时，一组元的晶格中溶入另一种或 多种其他组元而形成的均匀相称为固溶体。保留晶格的组元称为溶剂，溶入晶格的组元称为溶质。6. 硅酸盐结构分类 a 岛状硅酸盐：含有限Si-O团的硅酸盐，包括含孤立Si-O团和含成对或环状Si-O团两

3、类。 b 链状硅酸盐：Si-O团共顶连接成一维结构，又含单链和双链两类。 c 层状硅酸盐：Si-O团底面共顶连接成二维结构。 d 骨架状硅酸盐：Si-O团共顶连接成三维结构。7. 高分子材料化学稳定性好的原因：1.分子链上各原子是由共价键结合而成的，键能较高结合牢固; 2.高分子的特殊形态，使得大分子链上能够参加化学反应的集团在与化学反应介质的接触上比较困难; 3.高聚物大都是绝缘体，不会产生电化学腐蚀。8. 高分子材料的老化：1.由于大分子链之间产生交联，使其从线型结构或支链结构变为体型结构，变脆，失去弹性。2.由于大分子链的降解，使其链长度剪短，相对分子质量降低，变软、变粘、脱色、丧失机械

4、强度。9. （大题）材料科学与工程的四个基本要素：组成与结构、合成与生产过程、性质、使用效能。材料化学组成/成分对其性能有着重要的影响（例如铁碳合金，其性能与含碳量密切相关），结构也是导致材料性能差异的重要因素（例如金刚石与石墨都是与碳元素构成的，两者内部结构不同，即碳原子的排列方式不同，造成彼此性能上的差异）。只有理解和控制材料的结构，才能得到人们追求的材料性能。材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。（例如钢材通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能）使用效能通常指材料在最终使用过程中的行为和表现。使用效能取决于材料基

5、本性能。10. （大题）晶体缺陷（1）点缺陷：其特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸。 点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 （2）线缺陷：其特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。 位错密度 ：单位体积中位错线的总长度, 或单位面积上位错线的根数,单位cm-2。 晶体的强度和位错密度有对应关系, 当晶体中位错密度很低时,晶体强度很高；相反在晶体中位错密度很高时,其强度很高。（3）面缺陷:其特征是在一个方向上的尺寸很小， 另两个方向上的尺寸相对很大。 当相邻两晶粒位向差小于 10时，称为小角度晶界。 位向差大

6、于 10时，称为大角度晶界。补充 （大题） 炼钢的基本任务:（1）脱硫：硫是有害元素，常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上形成低熔点共晶(985)， 热加工时(11501200)，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。钢中的硫应控制在0.05%以下。Mn可消除硫的有害作用, FeS + Mn Fe + MnS，MnS熔点高(1600)。（2）脱磷：磷也是有害元素 能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。 P一般控制在0.045%以下。第2章 新型金属材料1. （大题）合金的基本概念 合金: 是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 合

7、金系：给定元素以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr2. （大题）各类型合金都有以下通性:a、多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点; b、硬度一般比其组分中任一金属的硬度大;(特例:钠钾合金是液态的，用于原子反应堆里的导热剂) c、合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。d、有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业3. 铜合金分类：按化学成分按制造方法4. 炼钢的基本任务可归纳为：a、脱碳并将其含量调整到一定范围。b、去除杂质，主要

8、包括：（1）脱磷、脱硫 （2）脱氧（3）去除气体和非金属夹杂物 c、调整钢液成分。5. 共晶转变 共析转变6. 防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织。 提高合金的电极电位。 使表面形成致密的钝化膜。7. 不锈钢中合金元素的作用 a、低碳：碳高，则降低耐蚀性。b、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜 Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。 提高基体电极电位c、Ni：获得单相奥氏体组织。d、Mo：耐有机酸腐蚀。e、Ti, Nb: 防止奥氏体钢晶间腐蚀.8. （大题）晶须为什有如此强大的抗拉强度？ 金属晶体内部，尽管总体上原子是规则排列的，但局部位置上不免会有一些缺

9、陷，如晶体内部有些晶格结点上形成空位或溶入异类原子，有些位置上出现间隙原子，有些部位甚至出现一列或几列原子有规律地错排而形成结构错位等缺陷。我们知道，金属晶体中的原子间是依靠“金属键”这种强作用紧密结合的。但由于一般金属晶体中各种结构缺陷的存在，在不大的外力作用下，只要使少数原子发生短距离移位，便可象“千里之堤，溃于蚁穴”而导致材料发生塑性变形而断裂。然而，金属晶须纤维是一种无任何结构缺陷的理想晶体，全部原子按一种晶型完美排列而形成坚不可摧的晶相结构，只有外力增加到大于晶体金属键力而使晶体原子作层状整体移位时，才能使材料发生塑性变形或断裂，故金属晶须的强度比一般金属材料要高出许多倍。9. 非晶

10、态形成条件: a、冷却速度：冷速足够大. b、化学成分：组元间电负性与原子尺寸相差越大(10% 20%),越容易形成非晶态。因而过渡族金属或贵金属与类金属 (B、C、N、Si、P)、稀土金属与过渡族金属、后过渡族金属与前过渡族金属组成的合金易于形成非晶. c、熔点和玻璃化温度之差T ：T =Tm-Tg，T越小，形成非晶倾向越大。因而，成分位于共晶点附近的合金易于形成非晶.10. 大部分合金是通过热弹性马氏体相变而呈现形状记忆效应。11.（大题）储氢机理 固态储氢的优势： 1) 体积储氢容量高 2) 无需高压及隔热容器 3) 安全性好，无爆炸危险 4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值12. 储氢合

11、金分类与特点 第3章 新型无机非金属材料1. 陶瓷材料的显微组织2. 胶凝材料的分类气硬性：拌水后只能在空气中硬化不能在水中硬化水硬性：拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化3. 石灰的种类：按石灰中的氧化镁含量的高低分4. （大题）石灰的硬化注意：硬化是由碳化和结晶析水两个过程完成的。而且两个过程都是在空气中进行的。A.结晶过程：水分蒸发引起Ca(OH)从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。B.碳化过程（慢）：Ca(OH)与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3,使石灰的强度逐渐提高 Ca(OH)+CO2+nH2O CaCO3+（n+1）H2O5. （大题）建筑石膏的凝结硬化建

12、筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：CaSO40.5H2O + 1.5 H2O = CaSO42H2O+Q 建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。6. 生产水玻璃的反应式如下： nSiO2+ Na2CO3=Na2OnSiO2+CO2 式中,n为水玻璃模数，即二氧化硅与氧化钠的摩尔数比。其溶解的难易程度与水玻璃模数n的大小有关。n值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强，越难溶解，但较易分解、硬

13、化。 建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8 之间。7. 硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺生产水泥的主要方法有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种。第3章陶瓷材料1. 新型功能陶瓷：陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔. 改善陶瓷的透明度的三项措施：（1）提高陶瓷原材料的纯度和细度，并且颗粒要均匀. （2）减慢陶瓷结晶过程中晶体长大的速度. （3）.减少烧制炉中的空气，尽量达到真空. 氧化铝陶瓷， 烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、砷化镓(GaAs)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、2. 氧化锆陶瓷 氧化锆的晶型转变：立方相 四方相 单斜相。四方相转变为单斜相非常迅速，引起

14、很大的体积变化，易使制品开裂。 在氧化锆中加入某些氧化物(如CaO、MgO、Y2O3等)能形成稳定立方固溶体，不再发生相变，具有这种结构的氧化锆称为完全稳定氧化锆(FSZ)，其力学性能低，抗热冲击性差。减少加入的氧化物数量，使部分氧化物以四方相的形式存在。由于这种材料只使一部分氧化锆稳定，所以称部分稳定氧化锆(PSZ)。 氧化锆中四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力作用时，这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。部分稳定氧化锆的导热率低，绝热性好；热膨胀系数大，接近于发动机中使用的金属，抗弯强度与断裂韧性高，除在常温下使用外，已

15、成为绝热柴油机的主要侯选材料，如发动机、汽缸内衬、推杆、活塞帽、阀座、凸轮、轴承等。 3. 压电陶瓷其实它是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。 正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。作为压电陶瓷的原材料，在晶体结构上一定是不具有对称中心的晶体，如氧化铅、氧化锆、氧化钛、碳酸钡、氧化铌、氧化镁、氧化锌等。 常用的压电陶瓷有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅以及三元系压电陶瓷等。4. （大题）玻璃物理钢化的原理 物理钢化的原理就是形成永久应力的过程。玻璃在加热炉内按一定升温速度加热到低于软化温度，然后将此玻璃迅速送入冷却装置，用低温高速气流进行淬冷，玻璃外层首先收缩硬化，由于玻璃的导热系数小，这时

16、内部仍处于高温状态，待到玻璃内部叶开始硬化时，已硬化的外层将阻止内层的收缩，从而使先硬化的外层产生压应力，后硬化的内层产生张应力。由于玻璃表面层存在压应力，当外力作用于该表面时，首先必须抵消这部分压应力，这就大大提高玻璃的机械强度，经过这样物理处理的玻璃制品就是钢化玻璃。5. （大题）玻璃化学钢化的机理 玻璃是非晶态固体物质，一般硅酸盐玻璃是由Si-O键形成的网络和进入网络中的碱金属、碱土金属等离子构成。此网络是由含氧离子的多面体（三面体或四面体）构成的，其中心被Si4+、Al3+或P5+离子所占据。其中碱金属离子较活泼，很易从玻璃内部析出。离子交换法就是基于碱金属离子自然扩散和相互扩散，以改

17、变玻璃表面层的成分，从而形成表面压应力层。6. （大题）化学钢化玻璃得以提高机械强度和热稳定性的原因：将玻璃浸入熔融的硝酸钾盐液内，玻璃与盐液便发生离子交换，玻璃表面附近的某些碱金属离子通过扩散而浸入熔盐内，它们的空位由熔盐的碱金属离子占据，结果改变了玻璃表面层的化学成分，降低了它的热膨胀系数，从而形成10200m的表面压应力层。由于玻璃里存在这种表面压应力层，当外力作用于此表面时，首先必须抵消这部分压应力，这样就提高了玻璃的机械强度；由于降低了玻璃的热膨胀系数，从而提高了其热稳定性。7. 微晶玻璃的定义：微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大

18、量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。8. 微晶玻璃与陶瓷区别：玻璃微晶化过程中产生的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料；而陶瓷中的晶相，除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外，大部分是在制备陶瓷是通过组分直接引入的。9. 微晶玻璃与玻璃的区别：微晶玻璃是微晶体（晶粒尺寸为0.1-0.5um）和残余玻璃相组成的复合材料，而玻璃则是非晶态固体。微晶玻璃可以是透明的或非透明的，而玻璃一般是透光率各异的透明体。10. 微晶玻璃的性能：当玻璃中充满微小晶体后（每立方厘米约十亿晶粒），玻璃固有的性质发生变化，即由非晶形变为具有金属内部晶体结构的玻璃结晶材料。它近似

19、于硬化后不脆不碎的凝胶，是一种新的透明或不透明的无机材料，即所谓的结晶玻璃、玻璃陶瓷或高温陶瓷。超导材料1. 基本概念：材科的电阻随着温度的降低会发生降低, 某些材料会出现当温度降低到某一程度时出现电阻突然消失的现象,我们称之为超导现象。将这种以零电阻为持征的材料称作为超导态。 超导体从正常状态(电阻态)过渡到超导态(零电阻态)的转变称作正常态超导态转变,转变时的温度Tc称作这种超导体的临界温度。零电阻和转变温度Tc是超导体的第一特征。2. 迈斯纳效应：把处于超导态的超导体置于一个不太强的磁场中，磁力线无法穿过超导体，超导体内的磁感应强度为零。这种现象称作超导体的完全抗磁性。这是超导体的第二特

20、征呢。（发现于1933年）3. 高温超导体：1987年，美国学者在钇、钡、氧化铜的基础上制成了高温超导体（Y-Ba2-Cu3-O7）Tk=90-100K,已经超过氮的沸点77K，我们称这种临界温度在液氮沸点以上的超导体为高温超导体。碳1. 富勒烯的结构：12个正五元环 20个正六元环 66键0.1388nm 65键0.1432nm2. 溶解性：富勒烯在脂肪烃中的溶解性随溶剂分子的碳原子数增大而增大，但一般溶解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解性，而在二硫化碳（CS2）中的溶解度很大。但是由于CS2的毒性较大，因此一般不使用。目前用于溶解C60最常用的溶剂为甲苯.3. 超导性： C60在室温下是分

21、子晶体，能谱计算表明，面心立方的固态C60是能隙为1.5eV 的半导体。经过适当的金属掺杂后，表现出良好的超导性。4. 富勒烯的光学性质：C60和C70的甲苯溶液能够透射相对低光强的光，但是能阻止通过超过某一临界光强的光，而且处于激发态的C60分子比处于基态的C60具有更好的吸光性。 5. 富勒烯的化学性质：一、具有芳香性，一般稠环芳香烃的反应，如烷基化反应、还原反应生成氢化物。 二、易于亲核试剂如NH3及金属反应，表现出缺电子化合物的反应。三、 C60的中空球形结构使得它能在内外表面都进行化学反应，从而得到各种功能化得C60衍生物。6. 石墨烯： C原子外层3个电子通过sp2杂 化形成强键(

22、蓝)，相邻两个键之间夹角约为120；第4个电子为公共，形成弱键(紫)，为平面结构。第4章 高分子材料聚合物单体名称商品名称符号名称结构式聚氯乙烯氯纶PVC氯乙烯CH2= CHCl 聚丙烯丙纶PP丙烯CH2 =CHCH3 聚甲基丙烯酸 甲酯 有机玻璃PMMA甲基丙烯酸甲 酯 CH2=CCOOCH3 CH3聚丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯 ABS树脂ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯CH2 =CHCN CH2=CHCH=CH21. 高分子化合物的命名A、按原料单体或聚合物的结构特征命名 在单体名称前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。 在单体名称后面加“树脂” ：酚醛树脂、

23、环氧树脂等。B、按商品名命名我国习惯以“纶”作为合成纤维商品名的后缀，如涤纶、氯纶、腈纶、锦纶、丙纶等。有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯。 尼龙或锦纶聚酰胺，如尼龙610。为解决聚合物读写不便，常采用国际通用的英文缩写符号，如PVC、ABS等。2. 高分子材料的两种老化情况：（判断）指在加工、储存和使用过程中受化学结构影响，在外界因素的综合作用下，使其失去原有性能而丧失使用价值的过程。A、由于大分子链之间产生交联，使其从线性结构或支链结构转变为体型结构，变脆，丧失弹性。B、由于大分子链的降解，使其链长度减短，相对分子质量降低，丧失机械强度.3. 塑料的分类：按塑料的物理化学性能分： A、热塑性塑料：指

24、在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化，具有可熔可溶性的塑料，其分子结构是线型或支链型结构（变化过程可逆）B、热固性塑料：在受热或其他条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构（变化过程不可逆）4. 橡胶的制作工艺流程塑炼又称素炼、轧炼，是指生胶在机械力、热和氧等作用下，从强韧的弹性状态转变为柔软且具有塑性的状态，亦即增加其可塑性(流动性)的工艺过程称为塑炼，塑炼的实质是降低分子量、降低粘度、降低粘流温度。塑炼过的生胶称为塑炼胶。混炼是将塑炼胶或具有一定可塑性的生胶与各种配合剂经机械作用使之均匀混合的工艺过程。混炼后得到的混炼胶的质量，对配制胶粘剂的性能有很大影响。硫化是橡

25、胶与硫磺和促进剂等在一定的温度、压力下，使橡胶大分子链发生交联反应的过程，也就是塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的过程。广义地说，硫化是指胶料经过化学或物理方法处理后，使橡胶大分子通过交联从线型转变为网状结构，从而改善橡胶的物理机械性能和化学性能的工艺过程。5. 乙丙橡胶性能：分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性好，使用温度高 6. 胶接机理7. 涂料A、涂料是一种可涂覆在固体物质表面并能形成连续性薄膜的液态或粉末状的物质B、主要功能：（1）保护表面 （2）产生特定的装饰作用（3）具有某些特殊功能C、组成：（1）成膜物质 （2）颜料（3 ） 溶剂，辅助材料8. 功能高分子材料功能高分子材料

26、一般指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子材料。9. （大题）官能团的性质与聚合物功能之间的关系（1）功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团（2）功能高分子材料的性质取决于聚合物骨架与官能团协同作用（3）官能团与聚合物骨架不能区分（4）官能团在功能高分子材料中仅起辅助作用10. 高分子骨架的机械支撑作用 “无限稀释”作用：功能基团之间无相互干扰。如固相法合成肽“高度浓缩”作用：邻位效应。高分子骨架的构象、构型、结晶度、高次结构等都因为其骨架支撑作用对功能基的活性和功能产生明显影响。11. 导电高分

27、子材料导电高分子材料根据其结构分为由普通高分子材料与导电材料复合构成的复合型导电高分子材料和分子本身具有导电性质的本征导电高分子材料。12. 光活性高分子材料在光照作用下发生交联、分解或官能团变化等光化学反应，从而引起材料的物理性质和化学性质变化的高分子材料。分类：1）光能转换材料 2）光刻用光敏树脂和光敏涂料 3）光致变色聚合材料 4）光导电 高分子材料13. 光致变色聚合材料在光照条件下聚合物内部结构发生变化，导致聚合物对光的最大吸收波长发生变化，产生颜色改变。主要类型：A.顺反异构变化B.开环或关环反应C.光氧化还原能力的聚合物14. 光导电高分子材料在无光照的条件下材料基本绝缘，而当被

28、光照射后，其导电能力则大幅度提高。原因：光照激发过程产生电子型载流子。该材料需要满足的条件：A.材料的最大吸收波长应该在可见光或者照射用光的波长范围内； B.生成的激发态电子应该有一定得稳定性和寿命； C.提供载流子定向移动的必要通道。第5章 复合材料1. 复合材料的定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。2. 复合材料的组成：复合材料由两部分组成：基体相(连续相)和增强相(分散相)。基体相是连续相材料，把改善性能的增强相材料粘结在一起，起粘结剂的作用。增强相大部分是高强物质，起提高强度或韧性的作用。

29、 3. 复合材料的分类：A、按基体相材料类型分类：金属基复合材料、非金属基复合材料、高分子基复合材料B、按增强相的形态分类：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、叠层增强复合材料4. 复合材料的命名： 根据增强材料和基体材料的名称来命名：A.以基体材料为主命名，如金属基复合材料、聚合物基复合材料。B. 以增强材料为主命名，如碳纤维增强复合材料、氧化铝纤维增强复合材料。C. 基体与增强材料并用，一般是将增强材料名称放在前面，基体材料名称放在后面，最后加“复合材料”。5. （大题）纤维增强的复合条件：1纤维的强度和弹性模量应远高于基体；2纤维与基体间应有一定的界面结合强度，以保证基体所承受的载荷能通

30、过界面传递给纤维，并防止脆性断裂； 3纤维的排列方向要与构件的受力方向一致； 4纤维与基体的热胀系数应匹配； 5纤维与基体不能发生使结合强度降低的化学反应； 6纤维所占体积分数、纤维长度和直径及长径比等 必须满足一定要求。 6. 玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）以树脂为基体，玻璃纤维为增强材料制成的复合材料。玻璃纤维是由熔融的玻璃经快速拉伸, 冷却所形成的纤维。玻璃纤维增强工程塑料即玻璃钢。 7. 热塑性玻璃钢：热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂为粘结剂制成的复合材料。热固性玻璃钢：热固性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘结剂制成的复合材料。纳米材料1. 纳米材料是指在三维

31、空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种组成形式。2. 纳米材料的种类：（1）纳米微粒（0维纳米材料）：纳米微粒是指线度处于1100nm之间的粒子的聚合体，它是处于该几何尺寸的各种粒子聚合体的总称。纳米微粒的形态并不限于球形、还有片形、棒状、针状、星状、网状等。一般认为，微观粒子聚合体的线度小于1nm时，称为簇，而通常所说的微粉的线度又在微米级。纳米微粒的线度恰好处于这两者之间，故又被称作超微粒。 （2）纳米纤维（1维纳米材料）：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。纳米管、纳米丝、纳米棒和同轴纳米电缆。（3）纳米薄膜材料（2维纳米材料）：纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的晶粒（或颗粒）构成的薄膜以及每层厚度