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1、走進(jìn)納米時(shí)代論文納米材料及其應(yīng)用摘要：21世紀(jì)，納米技術(shù)、納米材料在科技領(lǐng)域?qū)缪葜匾巧?。納米技術(shù)是當(dāng)今世界最冇前途的決定性技術(shù)之一。本文簡(jiǎn)要地概述了納米材料的基本特性以及其在力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方血的主要應(yīng)用，并簡(jiǎn)單展望了納米材料的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；應(yīng)用1.納米材料的發(fā)展自20世紀(jì)70年代納米顆粒材料問(wèn)世以來(lái)，從研究?jī)?nèi)涵和特點(diǎn)人致可劃分為三個(gè)階段：第一階段（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(píng)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(duì)象一般局
2、限在單一材料和單相材料，國(guó)際上通常把這種材料稱(chēng)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己發(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(guó)際上把這類(lèi)材料稱(chēng)為納米組裝材料體系或者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、二維和三維空問(wèn)組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系。2.納米材料的定義納米材料是指在三維空
3、問(wèn)中至少有一維處于納米尺度范圍（1-lOOnm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10?100個(gè)原子緊密排列在一?起的尺度。3.納米材料的結(jié)構(gòu)納米級(jí)的顆粒是由數(shù)目極少的原子或分子組成的原子群或分子群，是一種典型的介觀(guān)系統(tǒng)。因此,從結(jié)構(gòu)上看，它是士?jī)煞N組元構(gòu)成的，即材料的體相組元晶體原子和界血組元晶界。若是常規(guī)材料，截血應(yīng)該是一個(gè)完整的晶體結(jié)構(gòu)，但對(duì)于納米晶來(lái)說(shuō)，由于晶粒尺寸小，界面組元在整個(gè)材料中所占的比例極大，晶界缺陷所占的體積比也相當(dāng)大，盡管每個(gè)單獨(dú)的分界血可能具有一個(gè)二維局部或局域的有序結(jié)構(gòu)，但從一個(gè)局部界面到另一個(gè)局部界
4、面的周期不同，由所冇這樣的界血原子組成的界血，其原子排列方式均不同。W此，在整體上構(gòu)成了一種與品態(tài)和玻璃態(tài)均有較大差別的、嶄新的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。由于納米粒子的這種特殊類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致納米材料具有一系列新異的物理、化學(xué)特性，而且這些特性是其他固體材料或常規(guī)材料根木所不具宥的特性。1.納米材料的特性(1)表面與界面效應(yīng)這是指納米晶體粒表而原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。例如粒子直徑為10納米時(shí)，微粒包含4000個(gè)原子，表曲'原子占40%;粒子直徑為1納米吋，微粒包含有30個(gè)原子，表而原子占99%。主要原因就在于直徑減
5、少，表面原子數(shù)量增多。(2)小尺寸效應(yīng)當(dāng)納米微粒尺、r與光波波長(zhǎng)，傳導(dǎo)電了的德布羅意波長(zhǎng)及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度、透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小吋，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出“新奇”的現(xiàn)象。例如，銅顆粒達(dá)到納米尺、r時(shí)就變得不能導(dǎo)電；絕緣的二氧化硅顆粒在20納米吋卻開(kāi)始導(dǎo)電。利用這些特性，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能，此外又宥可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等等。(3)量子尺寸效應(yīng)當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級(jí)吋，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級(jí)。當(dāng)能級(jí)間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能
6、、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能變化。例如，宥種金屬納米粒子吸收光線(xiàn)能力非常強(qiáng)，在1.1365千克水里只要放入千分之一這種粒子，水就會(huì)變得完全不透明。(4)宏觀(guān)量了?隧道效座微觀(guān)粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道效應(yīng)，它們可以穿過(guò)宏觀(guān)系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，這種被稱(chēng)為納米粒子的宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)。2.納米材料的應(yīng)用(1)陶瓷增韌傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動(dòng)，材料質(zhì)脆，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的品粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng)，因此，納米陶瓷材料具有極高的
7、強(qiáng)度和高初性以及&好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫卜進(jìn)行冷加工。如果在次高溫K將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表而退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，而內(nèi)部仍其宥納米材料的延展性的高性能陶瓷。(1)計(jì)算機(jī)技術(shù)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于1945年，它是由美國(guó)的大學(xué)和陸軍部共同研制成功的，一共用了18000個(gè)電子管，總重量30t，占地而積約170m2,可以算得上一個(gè)龐然大物了，可是，它在is內(nèi)只能完成5000次運(yùn)算。經(jīng)過(guò)了半個(gè)世紀(jì)，由于集成電路技術(shù)、微電子學(xué)、信息存儲(chǔ)技術(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和編
8、程技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)技術(shù)宥了飛速的發(fā)展。今天的計(jì)算機(jī)小巧玲瓏，可以擺在一張電腦桌上，它的重量只有老祖宗的萬(wàn)分之一，但運(yùn)算速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了第一代電子計(jì)算機(jī)。如果采用納米技術(shù)來(lái)構(gòu)筑電子計(jì)算機(jī)的器
