纳米材料的应用的研究综述.doc

纳米材料的应用的研究综述摘 要:纳米材料是当今材料学科发展领域最重要的前沿研究课题，本文简要介绍纳米材料的性能和实际应用以及纳米材料的发展前景。关键词：纳米材料应用 发展前景 纳米材料是用纳米这么小的微粒制成的粒径为1nm-100nm的纳米粉，直径为1nm-100nm的纳米线，厚度为1nm-100nm的纳米簿膜，并且出现纳米效应的材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。因此，本人根据众多学者对纳米材料的研究成果，借鉴他们的成功经验，就纳米材料各方面的性能在实际中的应用做一些简要介绍并浅谈纳米材料的发展前景。本文主要查阅近几年关于纳米材料相关研究的文献期刊。纳米材料的特殊性能纳米材料的特性既不同于原子，又不同于结晶体，可以说它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块体材料有明显差异，主要是由纳米材料的下列效应引起：小尺寸效应（体积效应）；表面与界面效应；量子尺寸效应（久保效应）；宏观量子隧道效应；库仑堵塞与量子隧穿；介电限域效应由于这些效应，纳米材料表现出许多优于同组分的晶态或非晶态的性能。如熔点下降、强烈的化学活性和催化活性及特殊的光学、电学、磁学和力学及烧结性能。纳米材料的应用下面简单介绍纳米材料在生活中的实际应用：1、 超微传感器 传感器是纳米微粒最有前途的应用领域之一。纳米微粒的特点如大比表面积、高活性特异物性、极微小性等与传感器所要求的多功能、微型化、高速化相互对应。、催化剂 在化学工业中，将纳米微粒用做催化剂，是纳米材料大显身手的又一方面。如超超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细的镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极可以增大与液相或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于小型化。、医学、生物工程 尺寸小于纳米的超细微粒可以在血管中自由移动，在目前的微型机器人世界里，最小的可以注入人的血管，它一步行走的距离仅为纳米，机器人进行全身健康检查和治疗，包括疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可以吞噬病毒，杀死癌细胞。4、“会呼吸”的纳米面料纳米是一种基于纳米材料的化学处理技术，纳米布料是用一种特殊的物理和化学处理技术将纳米原料融入面料纤维中，从而在普通面料上形成保护层，增加和提升面料的防水、防油、防污、透气、抑菌、环保、固色等功能，可广泛应用于服装、家用纺织品以及工业用纺织品。纳米材料的发展前景纳米材料的应用已经涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米材料对人类社会影响越来越起着举足轻重的作用，随着纳米材料的发展，有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。比如： （1） 信息产业：纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件。网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面。 （2） 环境产业：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。 （3） 能源环保：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。 （4） 纳米生物医药：这是我国进入WTO以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。 (5) 纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40，减少co2，排放40，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。参考文献1G.Pacheco-Malagon,etal.:J.Mater.Res.,10,1264(1995).2Z.L.Cui,etal.:NanostructuredMater.,5,82(1995).3Y.T.Qian.Mater.Res.Bull.,30,601(1995).4刘吉平，郝向东纳米科学与技术 ,9,128(2002).5 张立德.牟季美纳米材料学，5,78(1994).6 刘焕彬、陈小泉.纳米科学与技术导论，4,13,(2006).7Y.Y.Peng,Z.Y.Meng.Chem.Lett.,8,77(2001).8Y.Xie,Y.T.Qian,W.Z.Wang,et