纳米效应与生物功能材料

　　《纳米效应与生物功能材料》从纳米效应、纳米材料与纳米技术、纳米生物功能材料的设计与应用等方面，结合编写人员的创新科研成果，深入浅出地介绍了纳米效应与生物功能材料的研究进展和应用技术。

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目录
1 绪论 1
1.1 纳米科技研究的尺度与纳米效应 1
1.1.1 量子尺寸效应 2
1.1.2 小尺寸效应 3
1.1.3 表面效应 3
1.1.4 宏观量子隧道效应 4
1.1.5 介电限域效应 4
1.2 纳米材料 4
1.2.1 零维纳米材料 4
1.2.2 一维纳米材料 4
1.2.3 二维纳米材料 5
1.3 纳米科技发展概况 5
参考文献 7
2 纳米粒子 8
2.1 纳米粒子的物理特性 8
2.1.1 纳米粒子的光学性能 8
2.1.2 纳米粒子的热学性能 10
2.1.3 纳米粒子的力学性能 10
2.1.4 纳米粒子的电学性能 11
2.1.5 纳米粒子的磁学性能 11
2.2 纳米粒子的化学特性 12
2.2.1 纳米粒子的吸附特性 12
2.2.2 纳米粒子的分散与团聚 13
2.2.3 纳米粒子的表面活性及敏感特性 13
2.2.4 纳米粒子的催化性能 13
2.3 纳米粒子的制备方法 13
2.4 纳米粒子的表面改性 15
2.4.1 纳米粒子团聚的原因 15
2.4.2 纳米粒子表面物理改性 16
2.4.3 纳米粒子表面化学改性 16
参考文献 18
3 一维纳米材料 19
3.1 一维纳米材料的分类与性质 19
3.1.1 纳米线 19
3.1.2 纳米管 21
3.1.3 纳米带 24
3.1.4 纳米棒/杆 25
3.1.5 纳米纤维 25
3.1.6 其他一维纳米材料 26
3.2 一维纳米材料的制备方法 26
3.2.1 溶剂热法 26
3.2.2 模板法 26
3.2.3 化学气相沉积法 28
3.2.4 模板辅助电化学沉积法 28
3.2.5 静电纺丝法 29
3.3 一维纳米材料的应用 32
3.3.1 药物缓释 32
3.3.2 生物传感器 33
3.3.3 其他方面应用 33
参考文献 34
4 纳米薄膜 38
4.1 纳米薄膜的特性 38
4.1.1 纳米薄膜的光学性能 38
4.1.2 纳米薄膜的电磁学性能及巨磁电阻效应 39
4.2 纳米薄膜的制备方法 40
4.3 纳米薄膜的应用 41
4.3.1 纳米薄膜在电子信息领域的应用 41
4.3.2 纳米薄膜在复合薄膜领域的应用 41
4.3.3 纳米薄膜在分离领域的应用 41
参考文献 41
5 纳米固体材料 42
5.1 纳米固体材料的性能 42
5.1.1 纳米固体材料的力学性能 42
5.1.2 纳米固体材料的热学性能 43
5.1.3 纳米固体材料的光学性能 43
5.1.4 纳米固体材料的磁学性能 43
5.1.5 纳米固体材料的电学性能 43
5.2 纳米固体材料的制备方法 44
5.2.1 纳米金属材料的制备方法 44
5.2.2 纳米陶瓷材料的制备方法 44
5.3 纳米固体材料的应用 44
6 纳米材料测试分析技术 46
6.1 透射电子显微镜 46
6.1.1 透射电子显微镜的构造 46
6.1.2 透射电子显微镜的成像原理 48
6.1.3 电子衍射 49
6.1.4 衍射衬度像 49
6.1.5 透射电子显微镜的样品制备 50
6.1.6 透射电子显微镜在纳米材料研究中的应用 51
6.2 扫描电子显微镜 53
6.2.1 扫描电子显微镜的基本结构 53
6.2.2 扫描电子显微镜的成像原理 56
6.2.3 扫描电子显微镜性能特点及其分辨率 57
6.2.4 能量分散谱仪 59
6.2.5 扫描电子显微镜的试样制备 60
6.2.6 扫描电子显微镜在纳米材料研究中的应用 61
6.3 扫描探针显微镜 65
6.3.1 扫描隧道显微镜 67
6.3.2 原子力显微镜 68
6.3.3 扫描隧道显微镜和原子力显微镜在纳米材料研究中的应用 70
6.4 X射线衍射仪 71
6.4.1 X衍射技术应用概述 72
6.4.2 X射线衍射仪工作原理 73
6.4.3 X射线衍射应用举例 74
6.5 X 射线光电子能谱仪 76
6.5.1 X射线光电子能谱仪的构造 76
6.5.2 X射线光电子能谱分析的基本原理 78
6.5.3 X射线光电子谱图定性和定量分析 79
6.5.4 X射线光电子能谱待测样品制备方法 80
6.5.5 X射线光电子能谱在纳米材料研究中的应用 80
6.6 氮气吸脱附分析仪 81
6.6.1 吸附平衡等温线 82
6.6.2 迟滞现象 82
6.6.3 孔径尺寸 84
6.6.4 孔体积（孔容） 85
6.6.5 BET表面积 85
6.6.6 t-曲线 86
6.6.7 氮气吸脱附分析在纳米材料研究中的应用 86
6.7 接触角测试分析仪 87
6.7.1 润湿性与接触角原理 87
6.7.2 接触角测试分析仪的原理和组成 91
6.7.3 接触角测试分析仪的应用 93
参考文献 95
7 纳米生物功能材料 99
7.1 自然界中的纳米功能材料 99
7.1.1 高机械强度的天然生物矿化材料 99
7.1.2 具有热绝缘功能的北极熊的毛 101
7.1.3 天然光子晶体——蝴蝶的翅膀 101
7.1.4 具有超疏水性能的微纳多级结构表面 102
7.1.5 具有脱附功能的臭蜣螂的表面结构 106
7.1.6 具有减阻功能的鲨鱼皮的沟槽结构 107
7.1.7 具有黏附功能的壁虎脚 107
7.2 纳米材料的生物效应与安全性 108
7.2.1 纳米剂量-毒理学效应关系 110
7.2.2 纳米尺寸-毒理学效应关系 112
7.2.3 纳米结构-毒理学效应关系 112
7.3 纳米材料在癌症诊断和治疗上的应用 113
7.3.1 纳米材料在癌症组织成像及早期诊断中的应用 114
7.3.2 纳米药物递送系统在癌症治疗上的应用 115
7.3.3 纳米材料作为非药物载体在癌症治疗中的作用 121
7.4 静电纺纳米纤维构建生物组织工程支架 121
7.4.1 细胞外基质与组织工程支架 121
7.4.2 静电纺丝纳米纤维支架 122
7.4.3 纳米纤维支架应用于组织工程 125
7.5 纳米二氧化钛光触媒杀菌特性 126
7.5.1 二氧化钛纳米材料 127
7.5.2 纳米二氧化钛的抗菌机制 129
7.5.3 影响纳米二氧化钛杀菌效果的主要因素 131
7.5.4 纳米二氧化钛的抗菌应用 131
7.6 表面微纳拓扑结构与海洋仿生防污 134
7.6.1 海洋防污 134
7.6.2 海洋防污表面微纳结构的仿生设计 134
7.6.3 防污表面微纳拓扑结构的制备 138
7.7 鲨鱼皮效应与减阻微纳非光滑表面的仿生设计 141
7.7.1 鲨鱼皮效应 141
7.7.2 鲨鱼皮盾鳞肋条结构的减阻机制 142
7.7.3 影响沟槽面减阻效果的因素 144
7.7.4 仿生减阻微纳非光滑表面的设计 145
7.8 荷花效应与纳米材料表面润湿性设计与应用 147
7.8.1 润湿性理论 148
7.8.2 接触角滞后现象 149
7.8.3 接触角滞后的理论 151
7.8.4 滚动各向异性 152
7.8.5 纳米材料表面润湿性的应用 153
7.9 壁虎仿生学效应及其应用 154
7.9.1 壁虎脚掌黏附机制 154
7.9.2 仿生壁虎刚毛的结构控制与性能 157
7.9.3 壁虎黏附能力的仿生研究与应用 160
参考文献 163