第一篇：納米材料簡介

納米材料的應(yīng)用及其展望

我們都聽說過“納米材料”，一提到它，我們馬上想到它的諸多特點，例如：加入納米材料后的復(fù)合材料重量輕，強(qiáng)度高；納米復(fù)合仿生材料在骨骼修復(fù)中可以很好的與人體組織相適應(yīng)；納米催化材料可以在緩和條件下完成反應(yīng)，節(jié)約資源，減少排放；納米材料制造的涂料清潔，可以防污??

說了這么多，那么究竟什么是納米材料呢？

一、納米材料的介紹

納米材料是在1~100納米范圍的材料，是納米科技的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)材料的三維尺度是否分別處于納米范圍，可分為納米顆粒、納米線和納米薄膜等。還有一類重要的材料，其總體尺寸超過納米尺寸，是把具有納米尺寸的單元按照一定方式組裝形成的，仍然保持著納米結(jié)構(gòu)單元的納米尺寸效應(yīng)，稱為納米結(jié)構(gòu)材料，也包含在納米材料中。納米材料具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和表面效應(yīng)等，在機(jī)械性能、磁、光、電、熱等方面都顯示出與傳統(tǒng)塊體大尺寸材料不同的特性和功能，因而在能源、環(huán)境、生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)和健康、催化和傳感等領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

二、納米材料的應(yīng)用

1、納米光材料

納米材料具有塊體材料所沒有的光電性質(zhì)，納米光材料一直是納米材料研究的熱點。

美國麻省理工學(xué)院研究人員成功研制10納米*40納米的金納米棒。金納米棒可吸收紅外光線，被紅外激光激活，而不會破壞周圍的細(xì)胞。當(dāng)金納米棒受到紅外激光激發(fā)，周圍低濃度的CTAB會加速金納米棒的熱耗散，高濃度的CTAB將減緩耗散。因此，利用金納米棒上述特性，構(gòu)建攜帶特殊設(shè)計DNA的金納米棒，對靶細(xì)胞實現(xiàn)特定功能以及用于癌癥治療和藥物傳輸具有重要意義。

2、納米新能源材料

納米能源材料在新能源研究中將發(fā)揮決定性作用。

以色列開發(fā)出TiO2納米染料敏化太陽能電池。當(dāng)陽光照射到覆有染料涂層納米TiO2粒子上時，有機(jī)染料將吸收光和傳遞太陽能，并通過TiO2導(dǎo)帶將太陽能轉(zhuǎn)化為電流。由于效率高、成本低的特點（僅為硅太陽能電池的1/2），未來在照明，小家電以及尚未通電的邊遠(yuǎn)地區(qū)具有較好的市場前景。

3、納米醫(yī)用材料

納米材料在疾病診斷治療方面已經(jīng)顯示了奇異的效果。

美國研究人員設(shè)計出可殺滅癌細(xì)胞的“納米機(jī)器”。此種“納米機(jī)器”由中空硅納米粒子制成，其內(nèi)部細(xì)孔涂覆了化學(xué)物質(zhì)偶氮苯，抗癌藥物可裝載在細(xì)孔中。研究人員將“納米機(jī)器”于黑暗中送入置于玻璃器皿中的人類癌細(xì)胞內(nèi)，然后用光照射使“納米機(jī)器”振動，“納米機(jī)器”細(xì)孔中的抗癌藥物隨之被釋放出攻擊癌細(xì)胞。

三、未來發(fā)展預(yù)測

面對嚴(yán)峻的資源與環(huán)境問題，納米材料將更多的應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換和環(huán)境治理方面，從而提高能量轉(zhuǎn)化率，改善周圍生活環(huán)境。同時，納米材料的制備技術(shù)日益成熟，必將實現(xiàn)從制備簡單結(jié)構(gòu)到組裝復(fù)雜高級結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，從單一功能納米材料到多重功能化集成納米復(fù)合材料的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)納米材料的產(chǎn)業(yè)化。

第二篇：安然納米汗蒸簡介

安然納米汗蒸簡介

安然納米汗蒸，是以安然公司生產(chǎn)的納米高科技產(chǎn)品——納米空調(diào)被為主要材料組合的汗蒸形式，其特點是：不用水、不用氣、不用藥；無污染、無異味；安全舒適、方便、有效，無論男、女、老、少、春、夏、秋、冬、皆宜。

汗蒸是一種可以代替一定運(yùn)動，輔助治療疾病的健康生活方式和物理治療法。在家里我們都習(xí)慣于體表洗澡，但在汗蒸館卻是給人體細(xì)胞排毒洗澡，安然納米汗蒸是最佳的排汗排毒的方法。

排汗就是排毒，人體排不出汗，組織細(xì)胞就會受毒害污染侵蝕，而最終壞死。細(xì)胞受損人就受損，細(xì)胞生病人就生病。人體有3大排毒通道：⒈大便⒉小便⒊汗腺。其中汗腺是人體最大的排毒器官?？梢娙梭w排汗有多重要!

體育鍛煉，體力勞動能讓人排汗，但是很苦很累，安然納米汗蒸無論男女老少，無論體質(zhì)強(qiáng)弱都適應(yīng)，并且沒有苦、悶、累的感覺，40分鐘的納米汗蒸，相當(dāng)于在戶外做4個小時的有氧運(yùn)動。

安然納米汗蒸的功效

1、調(diào)整生物波、舒緩身心、減輕壓力、平衡心態(tài)；

2、加速體內(nèi)血液循環(huán)、打開毛孔、清理身體內(nèi)環(huán)境、排出污物；

3、激活身體休眠細(xì)胞，增強(qiáng)人體免疫力，促進(jìn)傷口愈合；

4、加強(qiáng)氣管、支氣管，肺部功能，對脫敏、排痰有良好作用；

5、增加身體基礎(chǔ)代謝，降低血糖、膽固醇、甘油三酯，增加運(yùn)動耐力；

6、抑菌，促均機(jī)體修復(fù)與再生功能；

7、改變皮膚膚質(zhì)，增強(qiáng)皮膚彈性，延緩衰老，有排毒養(yǎng)顏的作用；

8、同時補(bǔ)充水份，能盡快排出體內(nèi)酸性物質(zhì)，改善亞健康狀態(tài)；

9、有塑身美體功能；

10、調(diào)整人體酸堿平衡，疏通任督二脈，打通全身經(jīng)絡(luò)，對多種慢性疾病有顯著療效；

11、補(bǔ)充各種礦物質(zhì)，增強(qiáng)細(xì)胞營養(yǎng)吸收，提高免疫力；

編輯本段安然納米汗蒸的注意事項

1、汗蒸到底是什么意思呢？對人體有沒有害處？

答：只有好處沒有害處！汗蒸是在專門建成的汗蒸房內(nèi)，通過高于人體正常溫度的恒溫（38-42℃）設(shè)定，使皮膚無數(shù)個毛孔擴(kuò)張，而同時發(fā)汗。這一過程中，排出體內(nèi)的代謝廢物，同時補(bǔ)充人體所需要的氧份和各種微量元素。因此汗蒸過后，你不僅會感到全身爽快并輕松，而且定期的汗蒸還可以達(dá)到養(yǎng)生保健、美容塑身的效果。

2、汗蒸可以補(bǔ)充人體所需要的營養(yǎng)是什么意思？營養(yǎng)從哪里來？

答：首先，這里所說的營養(yǎng)是指氧份和人體所需要的各種微量元素。人體營養(yǎng)成分的獲得除了通過食物獲取以外，還有通過皮膚吸收的形式。如：人出汗排除體內(nèi)的垃圾、毒素，同時吸收空氣中的氧份和其他營養(yǎng)物質(zhì)。汗蒸房內(nèi)的安然納米空調(diào)被和玉石均含有各種人體所需要的微量元素，通過加熱可以散發(fā)出來被人體所吸收，而且加熱的過程中安然納米空調(diào)被和玉石還可以釋放負(fù)離子（空氣中的維生素）和遠(yuǎn)紅外線，與人體細(xì)胞產(chǎn)生共振，加速、加大人體對各種營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

3、汗蒸流那么多的汗，經(jīng)常汗蒸會不會造成脫水現(xiàn)象呢？

答：首先強(qiáng)調(diào)的是，汗蒸過程中和汗蒸過后兩小時內(nèi)請注意補(bǔ)充水分，這也是我們?yōu)槭裁刺嵝涯嗪劝踩患{米堿性水的原因。但汗蒸決不會造成脫水現(xiàn)象，我們設(shè)定的時間是1個小時左右，這期間流失的水分（汗液）通過喝水可以完全補(bǔ)回來。而且汗蒸不是簡單的流汗，同時隨汗液排除的還有體內(nèi)的毒素。就像正常出汗一樣，它是有益無害的。

4、汗蒸時為什么提倡大量飲用安然納米堿性水？

答：汗蒸過程中會出很多的汗，大量飲水首先是為了補(bǔ)充身體流失的水分。同時科學(xué)范圍內(nèi)喝的水越多，體內(nèi)水分越多，細(xì)胞在遠(yuǎn)紅外線的作用下運(yùn)動的越活躍，身體才會出更多的汗，這樣體內(nèi)的毒素及重金屬才會排出的更多，通過不斷飲用國家專利安然納米水機(jī)提供的納米堿性水，平衡人體酸堿度，排出體內(nèi)酸毒，汗蒸的效果才會更好。當(dāng)然前提是：飲水量要在科學(xué)范圍之內(nèi)，以身體感到舒服為宜。

5、汗蒸房內(nèi)空氣不流通，溫度又那么高，呆上一個小時會不會不舒服？

答：不會。汗蒸的特點和優(yōu)勢在于，安然納米空調(diào)被和玉石通過受熱可以釋放大量的生物波和負(fù)離子，因此你不僅不會感到悶，不舒服。反而會感到輕松自在，在汗蒸房內(nèi)你可以讀書、看報，喝茶（水）聊天，打牌下棋等等，還可以交友，是你健康與休閑的好去處。

6、汗蒸后流那么多汗不立刻洗澡會不會不舒服呢？

答：不會。反而會很舒服，汗干以后您會發(fā)現(xiàn)皮膚很順滑，像洗了一個熱水澡的感覺一樣。這是因為通過汗蒸體內(nèi)的重金屬及其他有毒物質(zhì)已經(jīng)被排出體外，繼而體內(nèi)的純水份也隨之由毛孔排出，因此毛孔和皮膚表層都似用清水清洗過了一樣，所以你會感覺很順滑。

7、為什么汗蒸后6小時不能洗澡呢？

答：汗蒸后毛孔處于擴(kuò)張狀態(tài)，體內(nèi)的細(xì)胞通過汗蒸也處于修復(fù)狀態(tài)，如果短時間內(nèi)淋浴毛孔遇水后立即收縮，細(xì)胞修復(fù)停止影響汗蒸后達(dá)到的美容養(yǎng)生的效果。

8、為什么汗蒸前要先洗澡或者卸妝呢？

答：汗蒸前沐浴是為了清楚皮膚表面的垃圾，以防止堵塞毛孔，不利于體內(nèi)毒素的排出。因此汗蒸前一定要先沐浴，尤其是化妝的女性要將皮膚表面的化妝品清洗干凈才更有利于皮膚的美容。

9、汗蒸可以做面膜嗎?是蒸完了做還是邊做邊蒸還是先做再蒸？

做什么樣的面膜？

答：汗蒸不能做面膜,洗完臉后進(jìn)行汗蒸,可以打開毛孔,然后再做面膜,可以更好對面膜進(jìn)行的吸收，做保濕的面膜比較好一些。

10、汗蒸后要休息多久才可以到戶外？

答：最少15分鐘。因為毛孔處于張開狀態(tài)，容易吸收灰塵和有害物質(zhì)，而且外面溫度比室內(nèi)低，以防感冒。

11、汗蒸最科學(xué)多長時間蒸一次，經(jīng)常蒸會不會對身體有害？

答：好的東西其實不可以用很多的。多了反而會有副作用。汗蒸同樣也是這個道理。但科學(xué)的安排汗蒸頻率就不會有害，我們提倡一周2-3次就會達(dá)到養(yǎng)生保健、美容塑身的目的。

12、如果我想在家里享受汗蒸該怎么辦？

答：您可以在家里裝家用的汗蒸房，占地面積也不大。家用汗蒸房也是我們公司推廣的產(chǎn)品之一，我們可以根據(jù)您家的具體設(shè)計情況和您的要求專門為您設(shè)計。這樣您和您的家人就可以隨心、隨意、隨時享受汗蒸帶給您的健康生活了。

13、汗蒸浴與桑拿有什么區(qū)別？

答：①桑拿單純利用水蒸氣加溫排汗，而汗蒸則是利用電氣石和玉石紅外線反射原理，釋放負(fù)離子，亞離子，代謝皮膚有害物質(zhì)，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，從而達(dá)到美容減肥的作用。②桑拿的溫度可達(dá)70—80度，人最多在這樣的環(huán)境里停留5—10分鐘，其間還會感到胸悶、氣短、不舒服。而汗蒸房內(nèi)溫度在35—40度左右，并且人要停留50分鐘—1小時左右時間，以便人體接受有益元素，排除毒素。

③桑拿之后，人排除的汗是粘臭的，需要洗澡后才能去除，而汗蒸后汗水是沒有任何粘臭的，而且2小時內(nèi)不宜洗澡，否則會減損功效，只等汗水自然消退以后，您會發(fā)現(xiàn)肌膚光滑舒爽，身體也會輕松暢快。

14、安然納米生物波汗蒸房汗蒸浴科學(xué)的流程？

答：沐浴-----更衣------汗蒸-------休息-----更衣

15、汗蒸有哪些注意事項？

答：①汗蒸時適當(dāng)飲水；

②擦掉化妝品；

③汗蒸后6小時內(nèi)不能沐?。?/p>

④病重者、高危人群、心臟病、飲酒過量、心臟裝起搏器者，嚴(yán)重高血壓、低血壓，癌癥患者、女性生理周期、孕期等謝絕體驗。

最后提示：汗蒸后不宜立即洗澡，不宜喝冷飲料，不宜吹電風(fēng)扇，不宜進(jìn)冷氣房，不宜暴食暴飲。

16、安然納米生物波汗蒸房夏季適不適合蒸？

答：夏天比冬天更需要汗蒸！夏日，許多人不愛活動，生怕出汗，殊不知，過夏天，如果不讓身體出汗，則會影響健康。在皮膚上的小汗腺密密麻麻，肩負(fù)著機(jī)體散發(fā)熱量的重任。當(dāng)外界氣溫上升到30℃時，汗腺這一“天然空調(diào)器”開始啟動，分泌汗液。由此可見，出汗事關(guān)體溫的恒定和生命的安危。研究表明，人體對熱的耐受能力的強(qiáng)弱與體內(nèi)細(xì)胞中熱應(yīng)激蛋白的多少有關(guān)。經(jīng)常堅持運(yùn)動的人，體內(nèi)熱應(yīng)激蛋白合成顯著增多，對熱的耐受力增強(qiáng)，可抵擋高溫?zé)崂说那忠u。而享受空調(diào)的人，遠(yuǎn)離熱環(huán)境，體內(nèi)熱應(yīng)激蛋白合成減少，對高溫的耐受力下降，一旦離開空調(diào)來到外界熱浪滾滾的環(huán)境中，便難以適應(yīng)。汗腺這一“空調(diào)裝置”也會因長時間不用而啟動不靈，汗出不來，熱散發(fā)不出去，極易發(fā)生中暑。尤其是老年人、婦女、兒童，常因中暑引發(fā)高熱、驚厥?；加懈哐獕骸⒐谛牟?、糖尿病的人，還易發(fā)生中風(fēng)、心肌梗死等。有名常言道：冬病夏治，就是這個道理。

第三篇：納米論文

淺談納米尺寸效應(yīng)及其應(yīng)用

納米材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的奇異或反常的物理、化學(xué)特性，如原本導(dǎo)電的銅到某一納米級界限就不導(dǎo)電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導(dǎo)電。這是由于納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點，以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)?，F(xiàn)在從尺寸效應(yīng)探討其特性和應(yīng)用。

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。量子尺寸效應(yīng)指當(dāng)金屬或半導(dǎo)體從三維減小至零維時，載流子在各個方向上均受限，隨著粒子尺寸下降到接近或小于某一值（激子玻爾半徑）時，費(fèi)米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗壍默F(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。金屬或半導(dǎo)體納米微粒的電子態(tài)由體相材料的連續(xù)能帶過渡到分立結(jié)構(gòu)的能級，表現(xiàn)在光學(xué)吸收譜上從沒有結(jié)構(gòu)的寬吸收過渡到具有結(jié)構(gòu)的特征吸收。量子尺寸效應(yīng)帶來的能級改變、能隙變寬，使微粒的發(fā)射能量增加，光學(xué)吸收向短波長方向移動（藍(lán)移），直觀上表現(xiàn)為樣品顏色的變化，如CdS微粒由黃色逐漸變?yōu)闇\黃色，金的微粒失去金屬光澤而變?yōu)楹谏?。同時，納米微粒也由于能級改變而產(chǎn)生大的光學(xué)三階非線性響應(yīng)，還原及氧化能力增強(qiáng)，從而具有更優(yōu)異的光電催化活性[5,6]。

第頁 納米材料與技術(shù)是在20世紀(jì)80年代末才逐步發(fā)展起來的前沿交叉性新興學(xué)科領(lǐng)域，它與住處技術(shù)和生物技術(shù)一起并稱為21世紀(jì)三大前沿高新技術(shù)，并可能引導(dǎo)下一場工業(yè)革命。

納米技術(shù)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母咝陆徊婕夹g(shù)，人類剛剛邁進(jìn)門檻，就顯現(xiàn)出其強(qiáng)大的生命力。有些納米材料（如納米金剛石）經(jīng)過表面改性和分散，可以均勻分布到聚合物的熔融體中，經(jīng)過噴絲、冷卻形成具有特殊功能的納米纖維，添加比列很低，但每根短纖維上有成千上萬個納米顆粒?？梢宰鞒筛呖鼓?、自清潔、防雨、防紫外線、防靜電、殺菌、紅外隱形等功能布料，很有發(fā)展前景。

將人類帶入新的微觀世界。人類可以從新的納米技術(shù)領(lǐng)域獲得很大好處。利用這項技術(shù)的目的是在納米尺寸上操縱物質(zhì)，以創(chuàng)造出具有全新分子組織形式的結(jié)構(gòu)。這有可能改變未來材料和裝置的生產(chǎn)方式，并且給人類帶來巨大的經(jīng)濟(jì)益處。

比如，利用精確控制形狀和成分的納米“磚塊”，人類有可能合成出自然界沒有的材料。然后可以把這些材料組裝成更輕更硬的較大結(jié)構(gòu)，而且這種結(jié)構(gòu)還具有課設(shè)計性。例如，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會曾經(jīng)發(fā)布的一份研究報告就描述了這些設(shè)想的特種新奇材料的特性。這些材料具有多種功能，并能夠感知環(huán)境變化而且作出相應(yīng)的反應(yīng)。比如，預(yù)計會出現(xiàn)一種強(qiáng)度是鋼鐵10倍的材料，具有超導(dǎo)彈性，透明材料和具有更高熔點的材料。吧納米技術(shù)用于儲存器，那么可以是整個圖書館的信息放入只有糖塊一樣大的小裝置中。也就是說，納米技術(shù)不只是向小型化邁進(jìn)了一步，而且是邁入了一個嶄新的微觀世

第頁 界。

傳統(tǒng)的解釋材料性質(zhì)的理論，只是用于大于臨界長度100納米的物質(zhì)。如果一個結(jié)構(gòu)的某個維度小于臨界長度，那么物質(zhì)的性質(zhì)就常常無法用傳統(tǒng)的理論去解釋。而科學(xué)家正試圖在大哥分子或原子尺度到十萬個分子的尺度之內(nèi)發(fā)現(xiàn)新奇的現(xiàn)象。

美國國納米技術(shù)計劃初期研究的重點是，在分子尺度上具有新奇的特性并且系統(tǒng)、物理和化學(xué)性能有明顯提高的材料。比如，在納米尺度上，電子和原子的交互作用受到變化因素的影響。這樣，在納米尺寸上組織物質(zhì)的結(jié)構(gòu)就有可能使科學(xué)家在不改變材料化學(xué)成分的前提下，控制物質(zhì)的基本特性，比如磁性、蓄電能力和催化能力等。又如在納米尺度，生物系統(tǒng)具有一套成系統(tǒng)的組織，這使科學(xué)家能夠把人造組件和裝配系統(tǒng)放入細(xì)胞中，以制造出結(jié)構(gòu)經(jīng)過組織后的新材料，有可能使人類模擬自然的自行裝配。還有，納米組件有很大的表面積，這能夠使它們成為理想的催化劑和吸收劑等，并且在放電能和向人體細(xì)胞施藥方面派上用場。利用納米技術(shù)制造的材料與一般材料相比，在成分不變的情況下體積會大大縮小而且強(qiáng)度和韌性將得到提高。

美國西北大學(xué)開發(fā)的一種比色傳感器，已經(jīng)成功探測出結(jié)核桿菌?？茖W(xué)家把探測對象的DNA附加在納米大小的黃金微粒上。當(dāng)互補(bǔ)的微粒在溶液中存在時，黃金微粒會緊緊地結(jié)合在一起，改變懸浮液的顏色。

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由

第頁 于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微粒而言，尺寸變小，同時其比表面積也顯著增加，從而產(chǎn)生如下的新奇的性質(zhì)：特殊的光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。具體的光學(xué)性質(zhì)是當(dāng)黃金被分割到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，尺寸越小，顏色愈是黑。由此可見，金屬超微顆粒對反光的反射率很低。熱學(xué)性質(zhì)具有高矯頑力的特征，已經(jīng)作為高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶。利用磁性，人們已經(jīng)將磁性超微粒制成用途廣泛的磁性液體。力學(xué)性質(zhì)是具有良好的任性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此變現(xiàn)出很好的韌性和延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國學(xué)者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因為它是有磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3到5倍。

一般常見的磁性物質(zhì)均屬多磁區(qū)之集合體，當(dāng)粒子尺寸小至無法區(qū)分出其磁區(qū)時，即形成單磁區(qū)之磁性物質(zhì)。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時，將成為優(yōu)異的磁性材料。

我們對納米材料的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要不斷的探索和研究。相信通過不斷的深入，一定會使納米在更多的領(lǐng)域里發(fā)揮作用，服務(wù)于生產(chǎn)和生活。

第頁

參考文獻(xiàn)：

張力德、牟季美《納米材料和納米結(jié)構(gòu)》科學(xué)出版社，2002 陳敬忠、劉劍洪《納米材料科學(xué)導(dǎo)論》高等教育出版社，2006 黃昆原著，韓汝琦改編，《固體物理學(xué)》高等教育出版社，1988

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第四篇：納米論文

納米復(fù)合材料論文

——納米陶瓷復(fù)合材料

摘要：本論文主要介紹了納米復(fù)合材料的的設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計），討論了納米陶瓷復(fù)合材料的制備方法以及對所制備的金屬基納米復(fù)合材料的性能進(jìn)行了分析，最后對納米陶瓷納米復(fù)合材料的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：納米陶瓷材料

納米復(fù)合材料

制備

性能

展望

致遠(yuǎn)化學(xué)班

F1324005 陳昊 5132409039

目 錄

前 言 ?????????????????????????1 第1章納米陶瓷材料概述 ?????????????????2 第2章納米陶瓷材料的生產(chǎn)工藝………………………………………4 第3章納米陶瓷材料應(yīng)用……………………………………………5 結(jié)束語…………………………………………………………………7 參考文獻(xiàn) ????????????????????????7

前言

陶瓷材料在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及國防領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。但是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受到了很大限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來克服傳統(tǒng)陶瓷的脆性，使其具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。與傳統(tǒng)陶瓷相比。納米陶瓷的原子在外力變形條件下自己容易遷移，因此表現(xiàn)出較好的韌性與一定的延展性，因而從根本上解決了陶瓷材料的脆性問題。英國著名材料科學(xué)家卡恩在Nature雜志上撰文道：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑?！?/p>

所謂納米陶瓷，是指陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)中，晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸、缺陷尺寸都限于100nm以下，是上世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的新型陶瓷材料。由于納米陶瓷晶粒的細(xì)化，品界數(shù)量大幅度增加，可使材料的韌性和塑性大為提高并對材料的電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能產(chǎn)生重要的影響，從而呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)陶瓷不同的獨特性能，成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的熱點。

一、納米陶瓷材料的性能

納米陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與常規(guī)材料相比發(fā)生了很大變化，顆粒組元細(xì)小到納米數(shù)量級，界面組元大幅度增加，可使材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性等力學(xué)性能大為提高，并對材料的熱學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)等性能產(chǎn)生重要的影響。1.力學(xué)性能

硬度和斷裂韌度：對納米晶TiO2進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在室溫壓縮時，納米顆粒已有很好的結(jié)合，高于500℃很快致密化，而晶粒大小只有稍許的增加，所得的硬度和斷裂韌度值與單晶TiO2或粗顆粒壓縮體的相應(yīng)值比，性能相當(dāng)或更好。納米晶TiO2其硬度和斷裂韌度隨燒結(jié)溫度的增加(即空隙度的降低)而增加，在800~900℃溫度范圍燒結(jié)，與經(jīng)優(yōu)化燒結(jié)的塊狀陶瓷相比，兩者的硬度和斷裂韌度值相符。低溫?zé)Y(jié)后，納米晶TiO2就能獲得好的力學(xué)性能。通常硬化處理材料變脆，造成斷裂韌度的降低，而就納米晶而言，硬化和韌化由空隙的消除來形成，這樣就增加了材料的整體強(qiáng)度。納米晶TiO2經(jīng)800℃燒結(jié)后，維氏硬度H=630，斷裂韌度Kic(Mpam1/2)為2.8，空隙度為10％；而1000℃燒結(jié)后，H=925，Kic=2.8，空隙度為5％。2.熱學(xué)性能

(1)比熱，納米材料的界面結(jié)構(gòu)中原子分布比較混亂，與常規(guī)材料相比，界面體積分?jǐn)?shù)較大，因而納米材料熵對比熱的貢獻(xiàn)比常規(guī)材料大得多。如對應(yīng)粒徑為80nmAl2O3的比熱，比常規(guī)粗晶Al2O3高8％。

(2)熱膨脹，納米非晶氮化硅熱膨脹系數(shù)比常規(guī)晶態(tài)Si3N4高1～26倍。其原因是納米非晶氮化硅的結(jié)構(gòu)與常規(guī)晶態(tài)Si3N4有很大差別，前者是由短程有序的非晶態(tài)小顆粒構(gòu)成的，它們之間的界面占很大比例，界面原子的排列較之非晶顆粒內(nèi)部更為混亂。在相同條件下，原子和鍵的非線性熱振動比常規(guī)晶態(tài)顯著得多，因此對熱膨脹的貢獻(xiàn)也必然很大。

(3)導(dǎo)熱或超絕熱，絕熱材料目前在我國尚處于實驗研究與工業(yè)實驗的中間階段。由于氣孔尺寸小到納米級，主要產(chǎn)生如下納米效應(yīng)：當(dāng)輕質(zhì)材料中的氣孔尺寸小于50nm時，氣孔中的空氣分子就失去了自由流動的能力，因此相當(dāng)于抽了真空，稱為“零對流效應(yīng)”。由于材料的體積密度較小，氣孔尺寸很小，這時氣孔壁的數(shù)目趨于“無窮多”。對于每一個氣孔壁來說都具有遮熱板的作用，因而產(chǎn)生近于“無窮多遮熱板”的效應(yīng)，從而使輻射傳熱下降到最小的極限。由于近于無窮多納米孔的存在．熱流在固體中傳遞時就只能沿著氣孔壁傳遞，近于無窮多的氣孔壁構(gòu)成了近于“無窮多路徑”效應(yīng)，使固體熱傳導(dǎo)的能力下降到接近最低極限。

將硅酸鈣復(fù)合納米孔超級絕熱材料用于鋼結(jié)構(gòu)防火可使防火時間從目前一般厚質(zhì)防火涂料的2h左右延長到15h，給滅火贏得充足的時間。將該材料用于太陽能熱水器，可使其集熱效率提高一倍以上，而散熱損失下降到現(xiàn)在的30％。3.光學(xué)性能

材料的光學(xué)性能與其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，特別是電子態(tài)、缺陷態(tài)和能級態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)。納米材料在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)材料有很大差別，突出表現(xiàn)在小尺寸顆粒和龐大體積分?jǐn)?shù)的界面，界面原子排列和鍵的組態(tài)的無規(guī)則性較大，使納米材料的光學(xué)性能出現(xiàn)一些與常規(guī)材料不同的新現(xiàn)象。

(1)紅外吸收：對納米材料紅外吸收的研究表明，紅外吸收譜中出現(xiàn)藍(lán)移和寬化。納米相Al2O3，紅外吸收譜在400～1000cm-1波數(shù)范圍內(nèi)有一個寬廣的吸收帶，與A12O3單晶相比，紅外吸收峰有明顯的寬化，其中對應(yīng)單晶的637cm-1和442cm-1的吸收峰，在納米相中藍(lán)移到639.7cm-1和442.5cm-1。(2)熒光現(xiàn)象：用紫外光激發(fā)摻Cr和Fe的納米相A12O3時，在可見光范圍觀察到新的熒光現(xiàn)象。

(3)光致發(fā)光：退火溫度低于673K時，納米非晶氮化硅塊體在紫外光到可見光范圍的發(fā)光現(xiàn)象與常規(guī)非晶氮化硅不同，出現(xiàn)6個分立的發(fā)光帶，而常規(guī)非晶氮化硅在紫外光到可見光很寬的波長范圍的發(fā)光呈現(xiàn)一個很寬的發(fā)光帶。4.電磁學(xué)性能

納米材料與常規(guī)材料在結(jié)構(gòu)上，特別是在磁結(jié)構(gòu)上有很大差別，因此在磁性方面會有其獨特的性能。除磁結(jié)構(gòu)和磁化特點不同外，納米晶材料顆粒組元小到納米級，具有高的矯頑力，低的居里溫度，顆粒尺寸小于某一臨界值時，具有超順磁性等。同時，納米材料的界面組元與粗晶材料有很大差別，使界面組元本身磁性具有獨特性能。例如界面的磁各向異性小于晶內(nèi)，居里溫度低于常規(guī)材料等。

由于納米材料中存在龐大體積分?jǐn)?shù)的界面，使平移周期在一定范圍內(nèi)遭到嚴(yán)重破壞，顆粒愈小，電子平均自由程愈短，偏離理想周期場愈嚴(yán)重。因此，納米材料的電學(xué)性能(如電導(dǎo)、介電性、壓電性等)與常規(guī)材料存在明顯的差別。

(1)電阻和電導(dǎo)，晶界原子排列愈混亂，晶界厚度愈大，對電子散射能力就愈強(qiáng)。界面這種高能壘是使電阻升高的主要原因。當(dāng)晶粒尺寸小于電子平均自由程時，晶界組元對電子的散射起主導(dǎo)作用，這時電阻與溫度的關(guān)系以及電阻溫度系數(shù)的變化都明顯偏離粗晶情況，甚至出現(xiàn)反常現(xiàn)象。納米非晶氮化硅(粒徑大約15nm)的電導(dǎo)比常規(guī)非晶氮化硅高。

(2)介電特性。納米材料在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)材料存在很大差別，其特點主要表現(xiàn)在介電常數(shù)和介電損耗對顆粒尺寸有很強(qiáng)的依賴關(guān)系，電場頻率對介電行為有極強(qiáng)的影響。納米材料的介電常數(shù)隨電場頻率的降低而升高，并顯示出比常規(guī)粗晶材料高的介電性。納米材料隨著電場頻率的下降，介質(zhì)的多種極化都能跟上外加電場的變化，介電常數(shù)增大。(3)壓電效應(yīng)，經(jīng)研究表明，未經(jīng)退火和燒結(jié)的納米非晶氮化硅塊體具有強(qiáng)的壓電效應(yīng)，而常規(guī)非晶氮化硅不具有壓電效應(yīng)。

二、納米陶瓷材料制備工藝與方法 蒸發(fā)凝聚法(PVD法)蒸發(fā)凝聚法是制備納米粉體的一種早期的物理方法，蒸發(fā)法所得產(chǎn)品顆粒粒度一般在5～100納米之間。蒸發(fā)法是將金屬或化合物顆粒的原料加熱、蒸發(fā)，使之成為原子或分子，再使許多原子或分子凝聚，生成極微細(xì)的納米粉體。目前已發(fā)展出多種蒸發(fā)凝聚技術(shù)手段制備納米陶瓷粉體，這些方法大體上可分為：真空蒸發(fā)法、氣體蒸發(fā)法等。而按原料加熱蒸發(fā)技術(shù)手段不同，又可將蒸發(fā)法分為：太陽爐加熱蒸發(fā)法、電子束加熱蒸發(fā)法、等離子體加熱蒸發(fā)法及激光束加熱蒸法等。

蒸發(fā)冷凝法也是一種蒸發(fā)凝聚法，在真空蒸發(fā)室內(nèi)充人低壓惰性氣體，加熱金屬或化合物蒸發(fā)源，蒸氣將凝聚成納米尺寸的團(tuán)簇，并在液氮冷卻棒上聚集得到納米粉體。蒸發(fā)冷凝法的優(yōu)點是可在體系中加置原位壓實裝置直接得到納米陶瓷材料。

蒸發(fā)凝聚法的缺點是裝備龐大，設(shè)備投資昂貴，且不能制備高熔點的氧化物和碳化物粉體，所得粉體一般粒徑分布范圍較寬。2化學(xué)氣相反應(yīng)法(CVD法)化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor DePosition CVD)法是在高熱卞反應(yīng)產(chǎn)物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓而使其自動凝聚形成大量的晶核。這些晶核在加熱區(qū)不斷長大、聚集成顆粒，且隨著氣流進(jìn)人低溫區(qū)使顆粒生長、聚集和晶化過程停止，最終在收集室內(nèi)收集得到納米陶瓷粉體。CVD法可通過選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物濃度、流速、溫度和組成配比等工藝條件，實現(xiàn)對粉體組成、形貌、尺寸、晶相等控制。3激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相法(LICVD法)激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積(Laser Indueed Chemical Vapor DePosition LICVD)法是利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激光束的吸收而產(chǎn)生熱解或化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)成核生長形成超細(xì)粉末。UCVD法通常采用高能CO2激光器。4等離子體氣相合成法（PCVD法）等離子化學(xué)氣相沉積伊（Plasma Chemical Vapor Deposition PCVD)法是納米陶瓷粉體制備的常用方法之一，它具有反應(yīng)溫度高、升溫和冷卻速率快等特點。等離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，由電離的導(dǎo)電氣體組成，其中包括:電子、正離子、負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子和分子、基態(tài)原子和分子及光子。采用等離子氣相化學(xué)法制備陶瓷納米粉體材料具有許多優(yōu)點:a、等離子體中具有較高的電離度，可以得到多種活性組分，有利于各類反應(yīng)的進(jìn)行；b、等離子體反應(yīng)空間大，可以使相應(yīng)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)完全；c、與激光誘導(dǎo)氣相沉積法相比，等離子氣相化學(xué)法更容易工業(yè)化。5溶膠-凝膠（SOL-GEL）法

溶膠-凝膠法是指在水溶液中加入有機(jī)配體與金屬離子形成配合物，通過控制pH值、反應(yīng)溫度等條件讓其水解、聚合，經(jīng)溶膠)凝膠途徑形成一種空間骨架結(jié)構(gòu)，然后脫水焙燒得到目的產(chǎn)物的一種方法。此法在制備復(fù)合氧化物納米陶瓷材料時具有很大的優(yōu)越性。

三、納米陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域

1、硬性防護(hù)和軟性保護(hù)材料

普通陶瓷在用作防護(hù)材料時，由于其韌性差，受到彈丸撞擊后容易在撞擊區(qū)出現(xiàn)顯微破壞、跨晶、界面破壞、裂紋擴(kuò)展等一系列破壞過程，從而降低了陶瓷材料的抗彈性能。納米陶瓷具有高韌性的性能，提高了陶瓷材料的抗沖擊性能，可有效提高主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲的抗彈能力，增強(qiáng)速射武器陶瓷襯管的抗腐蝕性和抗沖擊性；由防彈陶瓷外層和碳納米管復(fù)合材料作襯底，可制成堅硬如鋼的防彈背心。在未來的戰(zhàn)爭中，若能把納米陶瓷用于車輛裝甲防護(hù)，會具有更好的抗彈、抗爆震、抗擊穿能力，提供更為有力的保護(hù)。納米Y2O3和ZrO2在較低溫度燒結(jié)的陶瓷具有很高的韌性和強(qiáng)度，被用于軸承和刀具等耐磨器件。

另一方面起著軟性保護(hù)的納米涂料也在防護(hù)領(lǐng)域起著重要的作用，目前納米陶瓷用于腐蝕條件惡劣環(huán)境中的防腐納米陶瓷涂料，能有效保護(hù)航標(biāo)燈座、船舶、石油化工設(shè)施和各類貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設(shè)備、海上油田等設(shè)施以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等生產(chǎn)設(shè)備的外表面，在較長時間內(nèi)防止強(qiáng)酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。

另外以納米陶瓷粉體為基體，利用其致密速度快、燒結(jié)溫度低和良好的界面延展性，在燒結(jié)過程中控制顆粒尺寸在200—500nm的的最佳范圍，可以獲得具有良好超塑性的納米陶瓷材料。如納米陶瓷電極板燈就是基于這樣的基礎(chǔ)，燈的電極使用了納米級的陶瓷粉燒接，起到了保護(hù)燈管的作用。

2、耐高溫材料

納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無毒、對環(huán)境無污染，對提高航空發(fā)動機(jī)的渦輪前溫度，進(jìn)而提高發(fā)動機(jī)的推重比和降低燃料消耗具有重要作用，適用于冶金、化工工業(yè)、電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設(shè)備和熱力管網(wǎng)等高溫設(shè)備的防腐、爐外降溫，并有望成為艦艇、軍用渦輪發(fā)動機(jī)高溫部件的理想材料，以提高發(fā)動機(jī)效率，可靠性與工作壽命。在汽車工業(yè)也有著廣闊前景，如用納米陶瓷作為氣缸內(nèi)襯材料，因耐高溫可提高燃料燃燒溫度，使燃料的熱效率提高；涂覆于汽車玻璃表面可起到防污和防霧、隔熱作用。

3、生物材料、臨床應(yīng)用材料

隨著納米材料研究的深入，納米生物陶瓷材料的優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)，其強(qiáng)度、韌性、硬度以及生物相容性都有顯著提高。例如當(dāng)羥基磷灰石粉末中添加10％~70％的ZrO2粉末時，材料經(jīng)1300~1350℃熱壓燒結(jié)，其強(qiáng)度和韌性隨燒結(jié)溫度的提高而增加。納米SiCn增強(qiáng)羥基磷灰石復(fù)合材料比純羥

基磷灰石陶瓷的抗彎強(qiáng)度提高1.6倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強(qiáng)度提高1.4倍，與生物硬組織的性能相當(dāng)。從表1可看出納米陶瓷材料的力學(xué)性能。

Erbe等用納米技術(shù)制備出納米磷酸鈣，它不僅可以作為骨髓細(xì)胞的細(xì)胞骨架，還可以加速細(xì)胞的形成。生物功能陶瓷能夠模仿人體某些特殊生理行為，可以用來構(gòu)成牙齒和骨骼等某些人體部位，甚至可望部分或整體地修復(fù)或替換人體的某種組織器官。傳統(tǒng)的陶瓷材料晶粒，氣孔較大，因此其脆性及彈性模量也較大，給人工牙齒的質(zhì)量帶來影響。Hlateng等正在研究一種納米陶瓷材料，該材料不僅強(qiáng)度、柔韌、可塑性好。而且彈性模量接近天然骨，極大地改善了材料的力學(xué)相容性和生物相容性，為臨床制作人工關(guān)節(jié)、人工牙齒及牙種植體開辟了新途徑。利用納米微粒可在體內(nèi)方便傳輸?shù)奶攸c，科學(xué)家開發(fā)出放射療法用的羥基磷灰石復(fù)合陶瓷微粒。把可放射β射線的化學(xué)元素?fù)饺爰{米微粒內(nèi)，制成β射線源材料，把它植入人體腫瘤附近，就可直接照射癌細(xì)胞又不損傷周圍正常組織。目前，一種生物陶瓷材料硅酸鋁釔(YAS)就可以滿足這些要求。初步臨床表明，采用這種材料治療可以大大延長病人的壽命。

4、以陶瓷粉末為吸收劑的吸收材料

傳統(tǒng)的汽車尾氣凈化催化材料是在陶瓷載體表面涂一層Al2O3粉體材料作為分散層，再在分散層表面涂一層催化劑材料作為活性層。將分散層和活性層的材料制備技術(shù)開發(fā)成納米表面材料技術(shù)，可明顯改善汽車尾氣催化劑的性能，提高了汽車尾氣凈化器的壽命。

5、壓電材料

壓電陶瓷廣泛用于電子技術(shù)、激光技術(shù)、通汛、生物、醫(yī)學(xué)、導(dǎo)航、自動控制、精密加工、傳感技術(shù)、計量檢測、超聲和水聲、引燃引爆等軍用、商用及民用領(lǐng)域。納米陶瓷晶體結(jié)構(gòu)上沒有對稱中心，具有壓電效應(yīng)。通過精選材料組成體系和添加物改性，可以獲得高能和低溫?zé)Y(jié)兼?zhèn)涞膲弘娂{米陶瓷材料。通過控制納米晶粒的生長可獲得量子限域效應(yīng)，以及性能奇異的鐵電體，以提高壓電熱解材料機(jī)電轉(zhuǎn)換和熱釋性能。即卡金說的壓電材料就具有這樣的變化特征。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)它們的厚度介于20~23nm時，其壓電效率提高了100％。近年迅速發(fā)展的各類壓電變壓器、壓電驅(qū)動器、大功率超聲焊接技術(shù)、壓電式振動給料器、超聲CVD新工藝和核電站相配套的大功率超聲工程都是納米陶瓷在壓電方面的應(yīng)用。

6、信息材料

電子陶瓷的應(yīng)用范圍日趨廣泛，包括基板、傳感器。這些之所以廣泛地采用電子陶瓷來制作。原因在于隨著追求降低半導(dǎo)體元件的工作電壓和增加多層陶瓷電容單位體積效率，多層陶瓷電容器內(nèi)層厚度降低，總層數(shù)增加。當(dāng)陶瓷中的晶粒尺寸減小一個數(shù)量級，晶粒的表面積及晶界的體積亦以相應(yīng)的倍數(shù)增加。納米功能陶瓷除了可降低產(chǎn)品的成本，滿足電子元件小型化的需要外，還可減少連接的距離，將會提高對環(huán)境的穩(wěn)定性，減少噪音并降低產(chǎn)品對噪音的敏感性瑚，大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

7、清潔材料

“納米易潔陶瓷”系采用特殊的涂覆技術(shù)。將納米液態(tài)聚合硅均布于陶瓷表面，經(jīng)高溫處理后得到具有納米量級膜層的陶瓷。聚合硅成膜后能大大降低陶瓷的表面張力，使液體在陶瓷表面呈半球狀，不易掛沾，易于清潔。納米陶瓷具有明顯的易潔特性，在使用中便于清洗節(jié)水，也會減少因使用化學(xué)清潔劑而造成的環(huán)境污染。同時納米陶瓷材料還具有一定的抗菌性。所以其在墻地磚及衛(wèi)生潔具的應(yīng)用有著十分廣闊的前景和重要的環(huán)保意義。

結(jié)束語

納米陶瓷作為一種新型的高性能陶瓷,將越來越受到世界各國科學(xué)家的關(guān)注。納米陶瓷材料的發(fā)展是現(xiàn)代物理和先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物, 是近年來發(fā)展起來的一門全新的科學(xué)技術(shù),它將成為新世紀(jì)最重要的高新技術(shù)之一。納米陶瓷的研究與發(fā)展,必將引起陶瓷工業(yè)的發(fā)展與變革,引起陶瓷學(xué)理論上的發(fā)展乃至新的理論體系的建立,以適應(yīng)納米尺度的研究需要,從而使納米陶瓷材料具有更佳的性能,使其在工程領(lǐng)域乃至日常生活中得到更廣泛的應(yīng)用。未來納米陶瓷發(fā)展的方向主要有以下幾個方面：（1）納米陶瓷粉體新的制備方法和工藝條件的研究與開發(fā)；開發(fā)高效率、低成本的制備技術(shù)；（2）納米粉體形成納米陶瓷的反應(yīng)機(jī)理研究；（3）智能化敏感陶瓷元件計算機(jī)用光纖陶瓷材料、計算機(jī)硬盤和高穩(wěn)定性陶瓷電容器；（4）研究納米粉體對環(huán)境的污染機(jī)理，做好應(yīng)用過程中的環(huán)境保護(hù)；（5）加速納米粉體的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)程。在21世紀(jì)，納米陶瓷粉體將飛速發(fā)展，在各領(lǐng)域的應(yīng)用將全面展開，并將產(chǎn)生一批新技術(shù)、新產(chǎn)品；在電子、通信等高技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長點。

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第五篇：納米論文

學(xué)院：電子信息工程學(xué)院學(xué)號：姓名：徐通

20101693

納米材料的應(yīng)用

【摘 要】納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)。文章簡要地概述了納米材料在力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和生命科學(xué)等方面的主要應(yīng)用，并簡單展望了納米材料的應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞】納米材料；納米技術(shù)；應(yīng)用

有人曾經(jīng)預(yù)測在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為超過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國相繼投入巨資進(jìn)行研究，美國從2000年啟動了國家納米計劃，國際納米結(jié)構(gòu)材料會議自1992年以來每兩年召開一次，與納米技術(shù)有關(guān)的國際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質(zhì)

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、潤滑劑等領(lǐng)域。

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計算機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對可見光具有良好的透射率，對可見光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個數(shù)量級，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數(shù)量級，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉(zhuǎn)換為熱能。

（四）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長。與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測器材料。

（五）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對人體進(jìn)行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

二、納米技術(shù)現(xiàn)狀

目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)理論等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設(shè)備和強(qiáng)化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。日本政府把納米技術(shù)列入國家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴(yán)密的“納米技術(shù)發(fā)展計劃”。日本的各個大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來。

中國在上世紀(jì)80年代，將納米材料科學(xué)列入國家“863計劃”、和國家自然基金項目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項目。但我國的納米技術(shù)水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50 多個大學(xué)20多家研究機(jī)構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊的公司100多個，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級產(chǎn)品。

三、前景展望

經(jīng)過幾十年對納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。

納米技術(shù)目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規(guī)模生產(chǎn)階段，但從歷史的角度看：上世紀(jì)70年代重視微米科技的國家如今都已成為發(fā)達(dá)國家。當(dāng)今重視發(fā)展納米技術(shù)的國家很可能在21世紀(jì)成為先進(jìn)國家。納米技術(shù)對我們既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機(jī)遇。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國在21世紀(jì)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)。整個人類社會將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

【參考文獻(xiàn)】

顧寧． 納米技術(shù)與應(yīng)用[M]．

人民郵電出版社2002 曹茂盛． 納米材料導(dǎo)論[M]． 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001