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《納米材料的應(yīng)用及發(fā)展前景》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、納米材料的應(yīng)用及發(fā)展前景摘要納米技術(shù)的誕生將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，可能許多問題的發(fā)展都與納米材料的發(fā)展息息相關(guān)。本文概要的論述了納米材料的發(fā)現(xiàn)發(fā)展過程，并簡述了納米材料在各方面的應(yīng)用及其在涂料和力學(xué)性能材料方面的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：納米材料、納米技術(shù)、應(yīng)用、發(fā)展前景一、前言從尺寸大小來說，通常產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)顯著變化的細(xì)小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000納米，1納米=10埃），即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。納米金屬材料是
2、20世紀(jì)80年代中期研制成功的，后來相繼問世的有納米半導(dǎo)體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫(yī)學(xué)材料等?！ 〖{米級結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料(nanometermaterial)，是指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因?yàn)閺?qiáng)相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性，例如熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)?！〖{米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)及納米加工技術(shù)、納米
3、測量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)。納米粒子異于大塊物質(zhì)的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)代表具有高表能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結(jié)，同時(shí)因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子?！〖{米技術(shù)在世界各國尚處于萌芽階段，美、日、德等少數(shù)國家，雖然已經(jīng)初具基礎(chǔ)，但是尚在研究之中，新理論和技術(shù)
4、的出現(xiàn)仍然方興未艾。我國已努力趕上先進(jìn)國家水平，研究隊(duì)伍也在日漸壯大。二、納米材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展1861年，隨著膠體化學(xué)的建立，科學(xué)家們開始了對直徑為1~100nm的粒子體系的研究工作。真正有意識的研究納米粒子可追溯到20世紀(jì)30年代的日本的為了軍事需要而開展的“沉煙試驗(yàn)”，但受到當(dāng)時(shí)試驗(yàn)水平和條件限制，雖用真空蒸發(fā)法制成了世界第一批超微鉛粉，但光吸收性能很不穩(wěn)定。到了20世紀(jì)60年代人們開始對分立的納米粒子進(jìn)行研究。1963年，Uyeda用氣體蒸發(fā)冷凝法制的了金屬納米微粒，并對其進(jìn)行了電鏡和電子衍射研究。1984年德國薩爾蘭大學(xué)（Sa
5、arlandUniversity)的Gleiter以及美國阿貢實(shí)驗(yàn)室的Siegal相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細(xì)粉。Gleiter在高真空的條件下將粒子直徑為6nm的鐵粒子原位加壓成形，燒結(jié)得到了納米微晶體塊，從而使得納米材料的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。1990年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術(shù)會議（InternationalConferenceonNanoscience&Technology)，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支?！ ∽?0世紀(jì)70年代納米顆粒材料問世以來，從研究內(nèi)涵和特點(diǎn)大致可劃分為三個(gè)階段： 第一階段
6、（1990年以前）：主要是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評估表征的方法，探索納米材料不同于普通材料的特殊性能；研究對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。 第二階段（1990~1994年）：人們關(guān)注的熱點(diǎn)是如何利用納米材料已發(fā)掘的物理和化學(xué)特性，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，復(fù)合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導(dǎo)方向。 第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)材料體系正在成為納米材料研究的新熱點(diǎn)。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者
7、納米尺度的圖案材料。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系。一、納米材料的應(yīng)用1、天然納米材料 海龜在美國佛羅里達(dá)州的海邊產(chǎn)卵，但出生后的幼小海龜為了尋找食物，卻要游到英國附近的海域，才能得以生存和長大。最后，長大的海龜還要再回到佛羅里達(dá)州的海邊產(chǎn)卵。如此來回約需5～6年，為什么海龜能夠進(jìn)行幾萬千米的長途跋涉呢？它們依靠的是頭部內(nèi)的納米磁性材料，為它們準(zhǔn)確無誤地導(dǎo)航。生物學(xué)家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什么從來不會迷失方向時(shí)，也發(fā)現(xiàn)這些生物體內(nèi)同樣存在著納
8、米材料為它們導(dǎo)航?！ ?、納米磁性材料 在實(shí)際中應(yīng)用的納米材料大多數(shù)都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學(xué)性質(zhì)，納米粒子尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)和矯頑力很高的特性，用它制成的磁記錄材料不僅音質(zhì)、圖像和信噪比好，而
