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1、1、纳米材料的定义粒径为 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称为纳米材料。2、纳米材料的分类A、按维数或结构来分,纳米材料的基本单元可以分为四类:零维纳米材料;一维纳米材料;二维纳米材料;三维纳米材料。B、按材料物性划分,纳米材料可分为:纳米半导体;纳米磁性材料;纳米非线性光学材料;纳米铁电体;纳米热电材料;纳米光电材料;纳米超导材料。C、按应用划分,纳米材料又可分为:纳米电子材料;纳米光电子材料;纳米生物医药材料;纳米敏感材料;纳米储能材料。D 、按应用划分,纳米材料又可分为:纳米电子材料;纳米光电
2、子材料;纳米生物医药材料;纳米敏感材料;储能材料。E 、按化学组分划分,纳米材料可划分为:纳米金属;纳米晶体;纳米陶瓷;纳米玻璃;纳米高分子;纳米复合材料。3、纳米材料的性质: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。主要表现在:纳米材料性能表现出强烈的尺寸依赖性当粒子尺寸减小到纳米级的某一尺寸时,则材料的物性会发生突变,与同组分的常规材料的性能完全不同,且同类材料的不同性能有不同的临界尺寸,对同一性能, 不同材料相应的临界尺寸也有差异,所以当物质的粒子尺寸达到纳米数量级时,将会表现出优于同组分的晶态或非晶态的性质。如
3、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。这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。4、纳米材料的应用纳米材料各方面的性能在实际中的应用归纳如下:性能用途力学性能超硬、高强、高韧、超塑性材料,特别是陶瓷增韧和高韧高硬涂层光学性能光学纤维、光反射材料、吸波隐身材料、光过滤材料、光存贮、光开关、光导电体发光材料、光学非线性元件、红外线传感器、光折变材料磁性磁流体、磁记录、永磁材料、磁存储器、磁光元件、磁探测器、遨制冷材料、吸波材料、细胞分离、智能药物电学性
4、能导电浆料、电极、超导体、量子器件、压敏电阻、非线性电阻、和电屏敝催化性能催化剂热学性能耐热材料、热变换材料、低温烧结材料敏感特性湿敏、温敏、气敏等传感器、热释电材料其他医学(细胞分离,细胞染色,医疗诊断,消毒杀菌,药物载体)、能源(电池材料,贮氢材料)、环保(污水处理,废物料处理,空气消毒)、助燃剂、阻燃剂、抛光液、印刷油墨、润滑剂5、纳米材料的前景纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21 世纪将是纳米技术的时代。纳米材料的应用涉及到各个领域,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。纳米科学技术的诞生,将对
5、人类社会产生深远的影响,并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。(1)信息产业中的纳米技术: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,这方面我国还很落后,但是这些原器件转为商品进入市场也还要10 年时间,所以,中国要超前15 年到 20 年对这些方面进行研究。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)环境产业中的纳米技术: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
6、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)能源环保中的纳米技术:合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和
7、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
8、,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。