納米材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景.

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1、納米材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景摘要：文章總結(jié)了納米粉體材料、納米纖維材料、納米薄膜材料、納米塊體材料、納米復(fù)合材料和納米結(jié)構(gòu)的制備方法，綜述了納米材料的性能和目前主要應(yīng)用領(lǐng)域，并簡(jiǎn)單展望了納米科技在未來(lái)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：納米材料；納米材料制備；納米材料性能；應(yīng)用0引言自從1984年德國(guó)科學(xué)家Gleiter等人首次用惰性氣體凝聚法成功地制得鐵納米微粒以來(lái)，納米材料的制備、性能和應(yīng)用等各方面的研究取得了重大進(jìn)展。納米材料的研究已從最初的單相金屬發(fā)展到了合金、化合物、金屬無(wú)機(jī)載體、金屬有機(jī)載體和化合物無(wú)機(jī)載體、化合物有機(jī)載體等復(fù)合材料

2、以及納米管、納米絲等一維材料，制備方法及應(yīng)用領(lǐng)域日新月異。納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，包括納米粉體(零維納米材料，又稱納米粉末、納米微粒、納米顆粒、納米粒子等)、納米纖維(一維納米材料)、納米薄膜(二維納米材料)、納米塊體(三維納米材料)、納米復(fù)合材料和納米結(jié)構(gòu)等。納米粉體是一種介于原子、分子與宏觀物體之間的、處于中間物態(tài)的固體顆粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。納米粉體研究開發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟，是制備其他納米材料的基礎(chǔ)。納米粉體可用于：高密度磁記錄材料、吸

3、波隱身材料、磁流體材料、防輻射材料、單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料、微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料、微電子封裝材料、光電子材料、先進(jìn)的電池電極材料、太陽(yáng)能電池材料、高效催化劑、高效助燃劑、敏感元件、高韌性陶瓷材料、人體修復(fù)材料、抗癌制劑等。納米纖維指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的線狀材料，如納米碳管，可用于微導(dǎo)線、微光纖(未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件)材料、新型激光或發(fā)光二極管材料等。納米薄膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒薄膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小的間隙的薄膜；致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜?？捎糜跉怏w催化材料

4、、過(guò)濾器材料、高密度磁記錄材料、光敏材料、平面顯示器材料、超導(dǎo)材料等。納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料，主要用途為超高強(qiáng)度材料、智能金屬材料等。納米復(fù)合材料包括納米微粒與納米微粒復(fù)合(0-0復(fù)合)、納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合(0-3復(fù)合)、納米微粒與薄膜復(fù)合(0-2復(fù)合)、不同材質(zhì)納米薄膜層狀復(fù)合(2-2復(fù)合)等。納米復(fù)合材料可利用已知納米材料奇特的物理、化學(xué)性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有優(yōu)良的綜合性能，可應(yīng)用于航空、航天及人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑

5、或營(yíng)造的一種新體系。這些物質(zhì)單元包括納米微粒、穩(wěn)定的團(tuán)簇或人造原子、納米管、納米棒、納米絲以及納米尺寸的孔洞等。我國(guó)于20世紀(jì)80年代末開始進(jìn)行納米材料的研究，近年來(lái)，在納米材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，取得了重大的進(jìn)展，已能采用多種方法制備金屬與合金氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，研制了相應(yīng)的設(shè)備，做到了納米微粒的尺寸可控，并研制了納米薄膜和納米塊體。在納米材料的表征、團(tuán)聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復(fù)合等許多方面有所創(chuàng)新。成功地研制出致密度高、形狀復(fù)雜、性能優(yōu)越的納米陶瓷；在世界上首次發(fā)現(xiàn)納米氧化鋯晶粒在拉伸疲勞中

6、應(yīng)力集中區(qū)出現(xiàn)超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應(yīng)、磁光效應(yīng)和自旋波共振等方面做出了創(chuàng)新性的成果；在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁熵變超過(guò)金屬Gd；發(fā)展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發(fā)現(xiàn)全致密納米合金中的反常Hall-Petch效應(yīng)等。1納米材料制備技術(shù)現(xiàn)狀納米粉體、納米纖維、納米薄膜、納米塊體、納米復(fù)合材料和納米結(jié)構(gòu)等納米材料的制備方法有的相同，有的不相同，有的原理上相同，但工藝上有顯著的差異。關(guān)于納米材料的制備方法方面的文獻(xiàn)較多，各種制備方法的工藝過(guò)程、特點(diǎn)及適用范圍在相關(guān)的文獻(xiàn)中均有較詳細(xì)的介紹[1]-

7、[9]，限于篇幅，此處不再贅述，僅將各類納米材料的制備方法分類歸納于表1至表6中。表1納米粉體材料的制備方法氣相法液相法固相法電阻加熱法霧化水解法熱分解法高頻感應(yīng)加熱法共沉淀法固體反應(yīng)法等離子體合成法均相沉淀法火花放電法電子束加熱法無(wú)機(jī)鹽水解法溶出法激光合成法金屬醇鹽水解法高能球磨法通電加熱蒸發(fā)法噴霧干燥法表2納米纖維材料的制備方法納米纖維材料類型制備方法電弧法、碳?xì)浠衔锎呋纸夥?、等離子體法、激光法、等離子體增強(qiáng)熱流體化學(xué)蒸氣納米碳管分解沉積法、固體酸催化裂解法、微孔模板法、液氮放電法、熱解聚合物法、火焰法激光燒蝕法、

8、激光沉積法、蒸發(fā)冷凝法、氣?固生長(zhǎng)法、溶液液相固相法、選擇電沉納米棒、絲、線積法、模板法、聚合法、金屬有機(jī)化合物氣相外延與晶體氣液固生長(zhǎng)法相結(jié)合、溶膠凝膠與碳熱還原法、納米尺度液滴外延法電弧放電法、激光燒蝕法、氣液固共晶同軸納米電纜外延法、多孔氧化鋁模板法、溶膠凝膠與碳熱還原及蒸發(fā)凝聚法表3納米薄膜材料