纳米材料发展综述

1、纳米材料发展综述原来绝缘的氧化物在纳米化后会呈现出一定的导电性;铁磁性材料在纳米级下，其矫顽力比宏观材料提高了 3 4个数量级，小于10nm时矫顽力变为零,成为顺磁性材料s;纳米相陶瓷在室温下有良好的韧性，二氧化铁陶瓷甚至于在18OC发生弯曲而不产生裂纹，而烧结温度降低几百度;纳米相的有微孔的陶瓷小球的吸附力是普通净化剂三氧化铝的20倍;掺有纳米粒子的有机材料耐磨性可提高35倍,介电性也大大增加;陶瓷中掺人氧化物的纳米粒子，可提高致密度困;金属纳米粒子掺人陶瓷中可提高陶瓷的力学性能;纳米级的碳管有导电性和半导体性，具有半导体异质结的作用和库仑阻塞效应，强度是钢的几百倍，比重只有钢的六分之一三、

2、纳米材料的应用随着纳米科技的发展，利用纳米材料特异的光尹电、磁、热、声、力、化学和生物学性能，纳米材料已被广泛应用于宇航、电子、化工、冶金、军事、核工业、医学和生物工程等国民经济发展的许多领域。不仅在高科技领域有不可替代的作用，也为传统产业带来生机和活力。4.1催化剂材料中的应用纳米粒子作为催化剂，有着许多优点。首先是粒径小，比表面积大，催化效率高。另外，纳米粒子生成的电子、空穴在到达表面之前，大部分不会重新结合，因此电子、空穴能够到达表面的数量多，则化学反应活性高。如纳米级镍、铜锌混合制成的加氢反应催化剂，在相同使用条件下，其选择性比现在使用的雷尼镍（RaneyNi）高5 10倍。纳米镍粉作

3、为火箭固体燃料反应催化剂，将使燃烧效率提高100倍。纳米铁粉可在几He气相热分解中起成核作用而制备出碳纤维。Fe（支Ni等纳米离子可取代贵金属作汽车尾气净化的催化剂。目前,工业上利用纳米二氧化钦一三氧化二铁作催化剂，用于废水处理（含3笼一或C几以一体系），取得了很好的效果。陶瓷材料中的应用陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是，由 于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差，因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。4.2.3磁性材料中的应用磁性纳米微粒由于尺

4、寸小，具有单磁畴结构、矫 顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信 噪比,改善图像质量，如日本松下电器公司已制成纳 米级微粉录像带,具有图像清晰、信噪比高、失真十 分小的优点。还可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性 车票等。将磁性纳米微粒通过界面活性剂均匀分散 于溶液中制成的磁流体在宇航、磁致冷、显示及医药 中已广泛应用。4.2.4光学材料中的应用纳米材料微粒由于小尺寸效应使它具有常规大块材料不具备的光学特性,如出现宽频带强吸收、吸 收带蓝移、发光现象和丁达尔效应等,因而在光学材 料中的应用十分广泛。如用纳米微粒制成的光纤材 料可以降低光导纤维的传输损耗;红外线反射膜材 料可用于节能方面的应用

5、等。纳米月203粉体对 25Onm以下的紫外光有很强的吸收能力，如把几个 米的A12q粉掺和到稀土荧光粉中可以利用纳米紫 外吸收的蓝移现象有可能吸收掉有害的紫外光，而 且不降低荧光粉的发光效率。4.2.5传感器材料中的应用纳米微粒随着粒径的减小，比表面积的增大，表面原子数增多及表面原子配位不饱和性导致大量的 悬键等，使得它表面积巨大、表面活性高、与气体相 互作用强、对周围环境敏感度高（温度气氛、光、温度 等）、同时检测范围扩大。这些特性使它满足了传感 器功能上所要求的灵敏度、响应速度以及检测范围 等指标。因而可望利用超微粒制成敏感度高的超小 型、低能耗、多功能传感器,如温度传感器、红外检测 传

6、感器、氧敏感传感器、汽车排气传感器等。4.2.6医学领城的应用随着纳米技术的发展，在医学上该技术也开始崭露头脚。研究人员发现，生物体内的RNA蛋白质复合体,其线度在巧一 20nm之间,并且生物体内 的多种病毒,也是纳米粒子。纳米微粒的尺寸一般 比生物体内的细胞、红血球小得多，直径小于ronm 的粒子可以在血管中自由流动。如果将对人体无害 的纳米粒子注人到血液中，颗粒随血液流到人体的 各个部位,既可用来探测病端,又可用于疾病的治疗。科研人员已经成功利用纳米siq微粒进 行了细胞分离,用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减 少副作用等。另外，利用纳米颗粒作为载体的病毒 诱导物已经取得了突破性进展，现

7、在已用于临床动 物实验，估计不久的将来即可服务于人类。研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的 关系,获取生命信息。如伦敦的儿科医院已利用磁 性超微粒子分离癌细胞的技术成功地进行了人体骨 髓液癌细胞的分离来治疗癌症患者。一些具有生物 活性的纳米材料如利用纳米经基酸钙为原料，还可 用于人造骨、人造牙齿等。科学家们还设想利用纳 米技术制造出分子机器人,在血液中循环，对身体各 部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗，疏通脑血管 中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物,甚至可以用其 吞噬病毒,杀死癌细胞。4.2.7波能吸收材料|吸收太阳能材料直径为10 一 3Onm的铬粉 吸收太阳能的效果好，已成功地用于太阳能接收器 上。吸收红外线材料纳米金属粒子吸收红外线的能力强，同时吸收率与热容量的比值大，已用于红 外线检测器和红外线传感器上。隐形材料纳米金属粒子被制成高性能毫米 波形隐形材料、可见光一红外线隐形材料和结构式 隐形材料，可使坦克、舰艇和飞机避开雷达、红外线 控测器的侦测。4,2.8防护、油墨方面的应用防护材料由于某些纳米具有优异的紫外线屏 蔽作用以及随角度变色的效应,而且透明性好，在产 品和材料中添加少量（一般不超过含量的2%）的纳 米材料，就会大大减弱紫外线对这些产品和材料的 损伤作用，使之