纳米材料有哪些?都有哪些用途?

纳米材料有哪些?都有哪些用途?
纳米材料有哪些?都有哪些用途?

纳米材料有哪些?都有哪些用途?
从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米＝100厘米,1厘米＝10000微米,1微米＝1000纳米,1纳米＝10埃）,即100纳米以下.因此,颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料.
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等.
纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material),是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间.由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化.并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质.
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成.纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1～100nm间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应.当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后,它将显示出许多奇异的特性,即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同.
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面.其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等）,性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）.纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术.
纳米材料具有一定的独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异.
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大,也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构,此结构代表具有高表面能的不安定原子.这类原子极易与外来原子吸附键结,同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子.
就熔点来说,纳米粉末中由于每一粒子组成原子少,表面原子处于不安定状态,使其表面晶格震动的振幅较大,所以具有较高的表面能量,造成超微粒子特有的热性质,也就是造成熔点下降,同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结,而成为良好的烧结促进材料.
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体,当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时,即形成单磁区之磁性物质.因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时,将成为优异的磁性材料.
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长,因此将与入射光产生复杂的交互作用.金属在适当的蒸发沉积条件下,可得到易吸收光的黑色金属超微粒子,称为金属黑,这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比.纳米材料因其光吸收率大的特色,可应用于红外线感测器材料.
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段,美、日、德等少数国家,虽然已经初具基础,但是尚在研究之中,新理论和技术的出现仍然方兴未艾.我国已努力赶上先进国家水平,研究队伍也在日渐壮大.
纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类.其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础.
纳米粉末：又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料.可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等.
纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料.可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等.
纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜.颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜.致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜.可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等.
纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料.主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等.
纳米材料的用途很广,主要用途有：
医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细,并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品.纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织.使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病.
家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用,可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料.
电子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产.计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”.
环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜.这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能够对这些制剂进行过滤,从而消除污染.
纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,经抽丝、织布,可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装,可用于制造抗菌内衣、用品,可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维.
机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理,可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命.