纳米材料

纳米材料

    纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。包括纳米微粒与纳米固体。纳米微粒通常>lnm，需用电子显微镜才能看到。纳米固体系纳米结构材料，尺寸为1～100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。又分为晶态、准晶态和非晶态三类。
    
    纳米材料技术(包括纳米相材料技术和纳米复合改性技术)是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学、催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域。我国的纳米材料（技术）基础研究和国际同步发展，有些研究领域处于国际先进水平，但纳米材料应用技术开发，与发达国家相比多数领域还存在不小差距。
    纳米材料有三大效应
    
    （1）表面效应。比表面积（表面积/体积）与直径成反比，直径越小，比表面积将显著增大，当直径小于0.1微米时，其表面原子百分数剧烈增长，如一克纳米材料表面积之和可达100平方米。纳米材料没有固定的形态，不同于一般固体，也不同于液体是一个准固体，随着时间的改变会自动形成各种状态，在电子显微镜的电子束照射下，表面原子好象火烧开一样的“沸腾”状态，似布朗运动。利用这种表面活性可望制成高效催化剂、贮气材料和低熔材料。例如金、钢材料到纳米级后在低温就能熔化。
    
    （2）小尺效应。就是物质颗粒尺寸变得很小很小所引起的宏观物理性质的变化。如光学、热学、力学、导电性能化学性能的变化，在光学性质上，所有金属的纳米级大小时其颜色都呈黑色（尺寸越小，颜色越黑），因为对光的反射率很低（通常　1%）。镀上几微米厚度就可完成消光功能，把太阳能高可作高效光热、光电等转换材料，把太阳能高效转变成热能、电能，又可应用于红外敏感元件，红外隐身技术（隐形飞机等）。在热学性质上，固体物质金属熔点都是固定的，但到了纳米级后黄金熔点从10640C降至3720C，银熔点从6700C降至1000C以下，灯泡丝加入0.1－0.5%纳米镍后烧结温度从30000C降至1200-13000C，这种性质对节能降耗意义重大。在磁学性质上，超微磁性氧生物具有高密度储存特性，用它制作的磁盘一次可储20万部红楼梦资料。在力学性质上，硬面脆的陶瓷在用纳米陶瓷粉制作后的产品具有良好的韧性，还有一定的塑性，可用在汽车发动机等方面。纳米碳管，只有头发1/7粗，强度是钢的1000倍，这种又轻又柔软的材料可做成绳线索防弹背单等一系列新产品。在导电性能上，用纳米技术制造的计算机，动转能力可提高1000倍，而功率仅为目前的万分之一，并且体积大大减小。用碳纳米管作导体元件和导线，可制作微型电脑及超薄电视机。在化学性能方面，纳米级净水剂其吸附能力是普通净水剂的10-20倍，纳米孔径可滤去细菌病毒，纳米微粒有防紫外线，还有降低机器运转噪声、泄漏及气体污染等性能。
    
    （3）纳米材料还存在着宏观量子隧道效应。