图1-1 纳米结构图

(a) 零维纳米结构图 (b) 一维纳米结构图 (c) 二维纳米结构图

1。2。1 纳米科学与技术的定义

纳米科学技术问题最早由物理学家Richard Feynman提出。1959年，他在《底层有更多的空位》的演讲中首次提出了纳米科学技术问题。他说道：“如果我们能够在分子、原子这种小尺寸粒子上对材料进行设计和加工，材料科学领域将有很多新的发现。”但是，因为当时的科学技术水平和人们观点的局限，Richard Feynman的演讲并不能引起整个科学界的重视。直到1980年后,随着科学水平的进步，一些新型仪器如扫描穿隧式显微镜(STM)、原子力显微镜（AFM）的发明及应用，使纳米科技发展得更迅速。

纳米科技研究的对象是纳米尺度材料，纳米尺度是指尺度1-l00nm；研究的内容包括纳米材料的特性和交互作用,以及基于这些特性的多学科交叉技术。纳米科技主要包括下列的学科内容:材料学、加工学、力学、物理学、化学等。纳米材料作为新型材料，它与常规传统材料有着不一样的结构和性能特点。纳米材料的特性有表面效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等。由这些性质引起的技术性应用带动了许多高端领域的发展。而纳米科学技术的发展的首要技术是纳米材料的制备，材料制备技术是纳米科技发展的支柱[5]。

1。3  薄膜的概述

二维纳米材料最常见的就是薄膜材料。薄膜材料的研究涉及到许多领域的发展速度和深度。它不仅直接关系到信息技术、微电子技术、计算机科学等领域，而且还关系到由这些领域所涉及到的周边领域。薄膜与高新技术密切相关，薄膜领域的发展依赖于高新技术的发展。例如先进薄膜材料制备、薄膜结构的控制等，以及学者们对薄膜相关性能的深入研究。

1。3。1 薄膜材料的定义和分类

到此为止，学者们已经研究出了许多功能和结构各异的薄膜材料。研究出来的薄膜材料在诸多领域有着重要的应用价值和推广价值。所以，薄膜材料被公认为21世纪材料科学中的重要发展方向之一。迄今，学者们对薄膜材料的研究以多种类、高性能、新工艺为方向。学者对薄膜材料的基础研究，大家也在向更小的尺度方向深入。新型材料的研究与应用正备受人们的关注，而新型薄膜材料的应用范围正在迅速地扩大。当前薄膜科学与技术得到迅猛发展的主要原因是：薄膜材料作为一种新型材料，对它的研究总离不开高新设备与技术。在我国，应用较为广泛的薄膜材料有：纳米薄膜材料、塑料薄膜材料、金属薄膜材料、压电薄膜材料、电子薄膜材料等。近10年来，以下几种新型薄膜材料发展得更快：金刚石薄膜材料、铁电薄膜材料、氮化碳薄膜材料、半导体薄膜材料、超晶格薄膜材料和纳米复合薄膜材料等[6,7]。

纳米薄膜的发展是基于纳米材料的发展之上的。迄今，学者们对与纳米薄膜的研究已从单一的纳米薄膜发展为复合的纳米薄膜，研究薄膜的厚度也由数微米级发展到纳米级。纳米复合薄膜指在基体上维度尺寸为纳米级范围的组元进行组合而成的材料。有些学者们也会把多种组元组合成的多层膜如超晶格称为纳米复合薄膜。纳米复合薄膜材料既有传统复合材料的优越性能，也有现代纳米材料的良好性能。

纳米复合材料的分类方式有很多，依据不同类型的纳米基体可分为三种类型：

①  0-0复合：成分、相、种类不同的纳米粒子通过原位压块或者相转变等方法复合成的纳米固体。此类纳米复合材料的结构呈现聚集态，具有纳米非均匀性。