納米材料論文
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納米材料論文范文第1篇
納米材料制備技術(shù)的發(fā)展為解決這個(gè)問(wèn)題提供了可能。隨著制備技術(shù)的提高，納米材料的晶粒尺寸、制造成本不斷降低，而致密度、晶粒尺寸均勻度不斷提高。例如，采用脈沖電沉積技術(shù)制備納米Ni和Ni基合金薄板，通過(guò)各種參數(shù)的控制可使晶粒尺寸接近10nm，且沉積層具有很窄的晶粒尺寸分布范圍。采用納米材料進(jìn)行微塑性成形，即使零件特征尺寸降低到微米尺度，零件內(nèi)部依然包含大量的晶粒，可以排除各向異性的影響，從而抑制甚至消除尺度效應(yīng)，解決微成形技術(shù)工程化應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。同時(shí)，納米材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可以提高零件的質(zhì)量。采用納米材料進(jìn)行塑性微成形，又帶來(lái)了新的問(wèn)題。隨著晶粒尺寸的顯著降低，納米材料的強(qiáng)度、硬度成倍增加，塑性變形能力卻明顯變差［18］，如果采用常規(guī)微成形工藝進(jìn)行成形，為保證成形精度，對(duì)模具材料性能的要求明顯增加，模具昂貴，摩擦磨損嚴(yán)重，壽命短。這會(huì)嚴(yán)重阻礙微塑性成形的廣泛應(yīng)用。研究經(jīng)驗(yàn)表明，比較好的解決方式是采用超塑成形技術(shù)進(jìn)行微成形，例如，Saotome等人采用超塑微成形技術(shù)制造了微齒輪［7］，張凱鋒等人采用該技術(shù)制造了微槽和微柱［13］。在超塑狀態(tài)下，材料的變形抗力可以降低幾十甚至上百倍［19—21］，變形抗力和摩擦力都明顯降低，從而顯著降低微成形工藝對(duì)模具性能的苛刻要求，提高工藝穩(wěn)定性和成形精度。采用超塑微成形技術(shù)的條件是，成形的材料必須是超塑性材料，幸運(yùn)的是，納米材料通常具有超塑性。Mcfadden等人［22］發(fā)現(xiàn)1420鋁合金和Ni3Al材料的晶粒減小到納米尺度后，材料在較低的溫度就可以獲得良好的超塑性。在超塑狀態(tài)下，應(yīng)力明顯降低，從而降低對(duì)微小尺寸成形模具的性能要求，使得大批量生產(chǎn)微小零件成為可能。隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，微型零件的需求量不斷增加。微陣列是一種典型的微結(jié)構(gòu)零件，在醫(yī)療、通訊、光學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如生物微針陣列、微生物芯片、光存儲(chǔ)器、微化學(xué)反應(yīng)芯片、微傳感器等。微陣列的制造工藝包括光刻、離子蝕刻、同步X射線光刻塑模電鑄等，但各種工藝間的生產(chǎn)成本、制造周期、產(chǎn)品質(zhì)量及適用材料等方面有較大差別。如果采用超塑微成形技術(shù)制造微陣列，可以顯著降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和工藝穩(wěn)定性。而且，采用超塑微成形技術(shù)還可以脹形出空心圓柱微陣列，在生物芯片、微化學(xué)反應(yīng)芯片上會(huì)有重要應(yīng)用。擬采用電沉積技術(shù)制備鎳基納米材料，系統(tǒng)研究其超塑性微成形機(jī)理，實(shí)現(xiàn)微陣列的批量制造，不僅能夠解決微成形技術(shù)工程化應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題，而且有助于深入理解微成形的科學(xué)理論。
2微成形研究現(xiàn)狀
微成形的工藝可以分為體積微成形和薄板微成形兩種。體積微成形的加工工藝主要有微壓縮、微鍛造、微鑄造等;薄板微成形工藝主要有微拉深、微彎曲、微沖裁等。隨著微成形技術(shù)的發(fā)展，工件尺寸越來(lái)越微小，而在加工過(guò)程中，會(huì)由于工件尺寸的變小，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與宏觀理論恰恰相反，許多宏觀上得到應(yīng)用的理論，不能簡(jiǎn)單地縮放就應(yīng)用在微成形上［23—24］，對(duì)于微成形中的尺寸效應(yīng)，需要得出全面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和微觀可用的理論［25］。MichaelD．Uchic等人利用微壓縮實(shí)驗(yàn)和模擬以位錯(cuò)為基礎(chǔ)的變形過(guò)程進(jìn)行了深入的研究［26］，清楚地證明了尺寸的變化對(duì)于材料性能的影響，如晶粒的受力變形或產(chǎn)生應(yīng)變梯度等，并也發(fā)現(xiàn)了小尺寸樣品會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變突變，這對(duì)于理解位錯(cuò)自由組合消耗能量具有新的理解意義，并可以推動(dòng)尺寸變形理論的產(chǎn)生。美國(guó)的Mara等人利用微壓縮測(cè)試Cu/Nb納米層狀復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)性能，其微柱的壓縮形變?cè)谙鄬?duì)于圓柱軸和壓縮方向的45°方向被觀察到，剪切帶也是顯而易見(jiàn)地被發(fā)現(xiàn)，且出現(xiàn)了比較大的塑性變形和相對(duì)于壓縮軸的旋轉(zhuǎn)［27］。H．Justinger等人利用8mm到1mm直徑的沖頭對(duì)不同的晶粒尺寸和箔材的厚度比的材料進(jìn)行了微拉深試驗(yàn)，觀察到?jīng)_頭的力出現(xiàn)了明顯的變化，同時(shí)改變粗糙度會(huì)顯著影響杯型的幾何形狀［28］。建立了一個(gè)不同數(shù)量晶粒的單位體積的立方體基本模型，可以在下一個(gè)微成形過(guò)程中估計(jì)單一晶粒的可能取向，并解釋了不同影響條件在微拉深中壓縮和拉伸過(guò)程的流變應(yīng)力變化的原因。日本的K．Manabe等人成功地利用微拉深工藝將20μm厚的鋁箔制造成直徑為500μm的微杯，并對(duì)杯子的幾何形狀、厚度應(yīng)變分布以及表面粗糙度進(jìn)行了測(cè)定［29］。研究表明，降低表面粗糙度更有益于微拉深的成形，表面粗糙度的增大不僅影響表面質(zhì)量，還對(duì)成形極限產(chǎn)生影響，材料表面的光滑和拉深沖頭的光滑，仍然是研究的重點(diǎn)方向。中國(guó)臺(tái)灣學(xué)者Cho-PeiJiang和Chang-ChengChen，利用V型彎曲測(cè)試系統(tǒng)研究了板材的晶粒尺寸效應(yīng)與彎曲板材厚度之間的關(guān)系，平均晶粒尺寸為25～370μm，板材厚度為100～1000μm，T/D為1～30，結(jié)果表明當(dāng)平均晶粒尺寸恒定時(shí)，屈服強(qiáng)度和最大沖壓力隨著T/D的減小而降低，而隨著T/D的增大，回彈量變小;當(dāng)板材厚度一定時(shí)，平均晶粒尺寸變化的回彈現(xiàn)象類似于宏觀尺寸的板材V型彎曲試驗(yàn)結(jié)果［30］。
3實(shí)驗(yàn)研究與討論
3．1電沉積過(guò)程影響因素研究
3．1．1電流密度變化Ni-Co/GO復(fù)合材料電沉積過(guò)程中，不同電流密度(1．1，1．4，1．7，2．0，2．3，2．6A/dm2)的常溫拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖如圖1所示，總體的變化趨勢(shì)是隨著電流密度的增大，應(yīng)變出現(xiàn)先增大后減小的狀態(tài)，應(yīng)力在1．1A/dm2時(shí)較小，為721MPa，在2．0A/dm2時(shí)達(dá)到最大，為1260MPa，其余的電流密度對(duì)應(yīng)的應(yīng)力大小較接近，在870～930MPa之間變化。不同電流密度的高溫拉伸真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖如圖2所示，圖中右上角的曲線圖為不同電流密度與延伸率的關(guān)系圖。隨著電流密度的增大，延伸率出現(xiàn)先增大后減小的情況，在電流密度為2．0A/dm2時(shí)產(chǎn)生的延伸率最大，達(dá)到535．8%。較高的電流密度可以得到較高的過(guò)電勢(shì)，產(chǎn)生較大的成核速率，形成較多的晶核數(shù)，從而使得晶粒細(xì)化，因此隨著電流密度的提高，復(fù)合材料的晶粒尺寸減小，能夠有效地提高材料的常溫和高溫拉伸性能。當(dāng)電流密度過(guò)高時(shí)，在一個(gè)脈沖周期的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)會(huì)快速沉積，因?yàn)槭艿诫婂円褐袛U(kuò)散速率的影響，導(dǎo)致達(dá)到下一個(gè)脈沖周期時(shí)陰極表面的金屬離子較少，對(duì)沉積速率及沉積得到的復(fù)合材料的性能產(chǎn)生較大的影響。
3．1．2pH值變化圖3是鍍液中不同pH值制備的復(fù)合材料常溫拉伸的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖，pH值依次為2，3，4，5．5。在工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中可以看到，隨著pH值的增加，應(yīng)力、應(yīng)變隨之增加，在pH值為2時(shí)應(yīng)力最小，為773MPa，當(dāng)pH值為5．5時(shí)，應(yīng)力達(dá)到1260MPa。當(dāng)pH值較低時(shí)，雖然能夠提高陰極電流密度的范圍，增大了沉積速率，但會(huì)導(dǎo)致陰極析氫增加，從而導(dǎo)致內(nèi)部和外部出現(xiàn)氣孔，降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。而過(guò)高的pH值會(huì)使鍍層的脆性增加，也不利于力學(xué)性能的提高。
3．2單向拉伸試驗(yàn)研究
3．2．1應(yīng)變速率變化研究圖4為常溫條件下應(yīng)變速率變化的工程應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。當(dāng)應(yīng)變速率為1．68×10－2和1．68×10－3時(shí)，應(yīng)力約為630MPa，應(yīng)變約為0．41;當(dāng)應(yīng)變速率為1．68×10－4時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變都出現(xiàn)明顯增加，應(yīng)力可以達(dá)到1245MPa，應(yīng)變約為0．69;而當(dāng)應(yīng)變速率為1．68×10－5時(shí)，應(yīng)力出現(xiàn)非常明顯的減小，降到937MPa，應(yīng)變變化較小，約為0．67。出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象主要是因?yàn)椋瑥?fù)合材料中由于存在一些空隙和位錯(cuò)，當(dāng)應(yīng)變速率較大時(shí)，位錯(cuò)來(lái)不及滑移，其他晶粒也來(lái)不及補(bǔ)充到空隙位置，導(dǎo)致在位錯(cuò)或空隙位置出現(xiàn)斷裂，從而得不到較好的力學(xué)性能;隨著應(yīng)變速率變小，晶粒可以填充空隙位置，位錯(cuò)也出現(xiàn)滑移等，有效地增加復(fù)合材料的應(yīng)力應(yīng)變等力學(xué)性能;而當(dāng)應(yīng)變速率繼續(xù)減小，填充的量增加，滑移也比較明顯，出現(xiàn)了應(yīng)變?cè)龃蟮珣?yīng)力增加較小的現(xiàn)象。
3．2．2復(fù)合材料的厚度變化研究圖5是復(fù)合材料不同厚度的常溫拉伸工程應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。從圖中可以看出，隨著復(fù)合材料的厚度的增加，材料應(yīng)變隨之增大，這主要是因?yàn)閺?fù)合材料中有效的被拉伸晶粒增多，在同樣存在位錯(cuò)和空隙的情況下，會(huì)一直存在晶粒被拉應(yīng)力的作用，不會(huì)因?yàn)榭障秾?dǎo)致突然斷裂，從而導(dǎo)致應(yīng)變?cè)龃蟆．?dāng)復(fù)合材料較薄時(shí)，應(yīng)力會(huì)稍小一些，這主要是因?yàn)樵嚇颖。诲e(cuò)和間隙存在的情況下，會(huì)出現(xiàn)某部位突然斷裂，從而影響材料的應(yīng)力，而當(dāng)復(fù)合材料厚度增加后，會(huì)因?yàn)榇嬖谳^多晶粒，從而增加材料的應(yīng)力。
3．2．3試樣寬度變化研究圖6是不同寬度試樣的常溫拉伸工程應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。由圖6可以看出，隨著試樣寬度的增加，應(yīng)變也隨之增加。當(dāng)試樣寬度增加時(shí)，復(fù)合材料中有效的被拉伸晶粒增多，在同樣存在位錯(cuò)和空隙的情況下，會(huì)存在有效的拉應(yīng)力作用在不同的晶粒上，導(dǎo)致應(yīng)變?cè)龃?同時(shí)不同的試樣寬度，拉應(yīng)力基本相同，這是因?yàn)殡m然試樣的寬度不同，但是作用在每個(gè)晶粒上的力基本相同，拉應(yīng)力變化不大。
3．3微半球體高溫氣體脹形圖7是電沉積液中GO不同加入量時(shí)的高溫氣體脹形得到的微半球體，圖7a—c的GO的添加量依次為0．01，0．03，0．05g/L。所得到的高溫脹形件的高度依次為2．5，2．7，3．0mm，模具的孔半徑為2．5mm，因此，H/r依次為1，1．08，1．2。這與高溫拉伸的數(shù)據(jù)符合，都實(shí)現(xiàn)了高溫超塑性。圖8為脹形件厚度分布圖。微半球自底端至頂端，厚度逐漸變薄。厚向應(yīng)變不均勻，這主要是脹形件在不同位置應(yīng)力狀態(tài)差異造成的。脹形件的頂端為等軸應(yīng)力狀態(tài)，而靠近底端的部分，由于模具夾持作用，限制了板材沿圓周方向變形，因此這個(gè)位置的應(yīng)力狀態(tài)為平面應(yīng)變狀態(tài)。由于局部應(yīng)力的差異導(dǎo)致不同位置具有不一樣的應(yīng)變速率，最后造成零件不同位置厚度的差別。在頂端區(qū)域由于有較大的應(yīng)變速率，造成了顯著的變薄效應(yīng)。圖9為脹形件脹破斷口的SEM圖。斷口的晶粒粒徑比較均勻，為1～2μm，在圖9中發(fā)現(xiàn)存在GO，且存在GO的位置的晶粒較其他部分的晶粒稍小一些，說(shuō)明GO的加入可以提高材料的熱穩(wěn)定性，抑制金屬晶粒在高溫下的長(zhǎng)大，但加入量比較少，對(duì)材料晶粒長(zhǎng)大的抑制作用較小。在脹破斷口很難尋找到GO的存在，是因?yàn)樵诟邷叵拢珿O出現(xiàn)了揮發(fā)，且由于GO的厚度比較小，在產(chǎn)生揮發(fā)后很難在SEM下發(fā)現(xiàn)。
4結(jié)論
納米材料論文范文第2篇
自70年代納米顆粒材料問(wèn)世以來(lái)，80年代中期在實(shí)驗(yàn)室合成了納米塊體材料，至今已有20多年的歷史，但真正成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理研究的前沿?zé)狳c(diǎn)是在80年代中期以后。從研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)大致可劃分為三個(gè)階段。
第一階段（1990年以前）主要是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種手段制備各種材料的納米顆粒粉體，合成塊體（包括薄膜），研究評(píng)估表征的方法，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性能。對(duì)納米顆粒和納米塊體材料結(jié)構(gòu)的研究在80年代末期一度形成熱潮。研究的對(duì)象一般局限在單一材料和單相材料，國(guó)際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。
第二階段（1994年前）人們關(guān)注的熱點(diǎn)是如何利用納米材料已挖掘出來(lái)的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合及發(fā)展復(fù)合材料的合成及物性的探索一度成為納米材料研究的主導(dǎo)方向。
第三階段（從1994年到現(xiàn)在）納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)的材料體系越來(lái)越受到人們的關(guān)注，正在成為納米材料研究的新的熱點(diǎn)。國(guó)際上，把這類材料稱為納米組裝材料體系或者稱為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和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，基保包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。納米顆粒、絲、管可以是有序或無(wú)序地排列。
如果說(shuō)第一階段和第二階段的研究在某種程度上帶有一定的隨機(jī)性，那么這一階段研究的特點(diǎn)更強(qiáng)調(diào)人們的意愿設(shè)計(jì)、組裝、創(chuàng)造新的體系，更有目的地使該體系具有人們所希望的特性。著名諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼曾預(yù)言“如果有一天人們能按照自己的意愿排列原子和分子…，那將創(chuàng)造什么樣的奇跡”。就像目前用STM操縱原子一樣，人工地把納米微粒整齊排列就是實(shí)現(xiàn)費(fèi)曼預(yù)言，創(chuàng)造新奇跡的起點(diǎn)。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛倫茲伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在《自然》雜志上，指出納米尺度的圖案材料是現(xiàn)代材料化學(xué)和物理學(xué)的重要前沿課題。可見(jiàn)，納米結(jié)構(gòu)的組裝體系很可能成為納米材料研究的前沿主導(dǎo)方向。
二、納米材料研究的特點(diǎn)
1、納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大
第一階段主要集中在納米顆粒（納米晶、納米相、納米非晶等）以及由它們組成的薄膜與塊體，到第三階段納米材料研究對(duì)象又涉及到納米絲、納米管、微孔和介孔材料（包括凝膠和氣凝膠），例如氣凝膠孔隙率高于90％，孔徑大小為納米級(jí)，這就導(dǎo)致孔隙間的材料實(shí)際上是納米尺度的微粒或絲，這種納米結(jié)構(gòu)為嵌鑲、組裝納米微粒提供一個(gè)三維空間。納米管的出現(xiàn)，豐富了納米材料研究的內(nèi)涵，為合成組裝納米材料提供了新的機(jī)遇。
2．納米材料的概念不斷拓寬
1994年以前，納米結(jié)構(gòu)材料僅僅包括納米微粒及其形成的納米塊體、納米薄膜，現(xiàn)在納米結(jié)構(gòu)的材料的含意還包括納米組裝體系，該體系除了包含納米微粒實(shí)體的組元，還包括支撐它們的具有納米尺度的空間的基體，因此，納米結(jié)構(gòu)材料內(nèi)涵變得豐富多彩。
3．納米材料的應(yīng)用成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)
經(jīng)過(guò)第一階段和第二階段研究，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)納米材料所具備的不同于常規(guī)材料的新特性，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)和常規(guī)產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生重要的影響。日本、美國(guó)和西歐都相繼把實(shí)驗(yàn)室的成果轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)際上已有20多個(gè)納米材料公司經(jīng)營(yíng)粉體生產(chǎn)線，其中陶瓷納米粉體對(duì)常規(guī)陶瓷和高技術(shù)陶瓷的改性、納米功能涂層的制備技術(shù)和涂層工藝、納米添加功能油漆涂料的研究、納米添加塑料改性以及納米材料在環(huán)保、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，磨料、釉料以及紙張和纖維填料的納米化研究也相繼展開(kāi)。納米材料及其相關(guān)的產(chǎn)品從1994年開(kāi)始已陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)，所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益以20％速度增長(zhǎng)。
三、納米材料的發(fā)展趨勢(shì)
1．加強(qiáng)控制工程的研究
在納米材料制備科學(xué)和技術(shù)研究方面一個(gè)重要的趨勢(shì)是加強(qiáng)控制工程的研究，這包括顆粒尺寸、形狀、表面、微結(jié)構(gòu)的控制。由于納米顆粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)都同時(shí)在起作用，它們對(duì)材料某一種性能的貢獻(xiàn)大小、強(qiáng)弱往往很難區(qū)分，是有利的作用，還是不利的作用更難以判斷，這不但給某一現(xiàn)象的解釋帶來(lái)困難，同時(shí)也給設(shè)計(jì)新型納米結(jié)構(gòu)帶來(lái)很大的困難。如何控制這些效應(yīng)對(duì)納米材料性能的影響，如何控制一種效應(yīng)的影響而引出另一種效應(yīng)的影響，這都是控制工程研究亟待解決的問(wèn)題。國(guó)際上近一兩年來(lái)，納米材料控制工程的研究主要有以下幾個(gè)方面：一是納米顆粒的表面改性，通過(guò)納米微粒的表面做異性物質(zhì)和表面的修飾可以改變表面帶電狀態(tài)、表面結(jié)構(gòu)和粗糙度；二是通過(guò)納米微粒在多孔基體中的分布狀態(tài)（連續(xù)分布還是孤立分布）來(lái)控制量子尺寸效應(yīng)和滲流效應(yīng)；三是通過(guò)設(shè)計(jì)納米絲、管等的陣列體系（包括有序陣列和無(wú)序陣列）來(lái)獲得所需要的特性。
2．近年來(lái)引人注目的幾具新動(dòng)向
（1）納米組裝體系藍(lán)綠光的研究出現(xiàn)新的苗頭。日本Nippon鋼鐵公司閃電化學(xué)陽(yáng)極腐蝕方法獲得6H多孔碳化硅，發(fā)現(xiàn)了藍(lán)綠光發(fā)光強(qiáng)度比6H碳化硅晶體高100倍：多孔硅在制備過(guò)程中經(jīng)紫外輻照或氧化也發(fā)藍(lán)綠光；含有Dy和Al的SiO2氣凝膠在390nm波長(zhǎng)光激發(fā)下發(fā)射極強(qiáng)的藍(lán)綠光，比多孔Si的最強(qiáng)紅光還高出1倍多，250nm波長(zhǎng)光激發(fā)出極強(qiáng)的藍(lán)光。
（2）巨電導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)。美國(guó)霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家在SiO2一Au的顆粒膜上觀察到極強(qiáng)的高電導(dǎo)現(xiàn)象，當(dāng)金顆粒的體積百分比達(dá)到某臨界值時(shí)，電導(dǎo)增加了14個(gè)數(shù)量級(jí)；納米氧化鎂銦薄膜經(jīng)氫離子注入后，電導(dǎo)增加8個(gè)數(shù)量級(jí)；
納米材料論文范文第3篇
納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國(guó)對(duì)這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的帶來(lái)新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來(lái)，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
1.在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來(lái)不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生——空穴對(duì)。在電場(chǎng)作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。
光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無(wú)機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對(duì)光穩(wěn)定，無(wú)毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對(duì)某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來(lái)催化不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在上的應(yīng)用帶來(lái)革命性的變革。
2.在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒(méi)有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽(yáng)能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過(guò)復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。
3.在其它精細(xì)化工方面的
精細(xì)化工是一個(gè)巨大的領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無(wú)疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來(lái)福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。國(guó)外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過(guò)表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無(wú)毒無(wú)臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開(kāi)發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無(wú)二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境領(lǐng)域，除了利用納米材料作為催化劑來(lái)處理工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能探測(cè)到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對(duì)這些制劑進(jìn)行過(guò)濾，從而消除污染。
4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用
21世紀(jì)的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前，人們對(duì)藥物的需求越來(lái)越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向，已提到日程上來(lái)。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測(cè)少量血液就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國(guó)麻省理工學(xué)院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥薄Ｔ摷夹g(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過(guò)磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動(dòng)，因此可以用來(lái)檢查和治療身體各部位的病變。對(duì)納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道，我國(guó)將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團(tuán)利用納米銀技術(shù)研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長(zhǎng)效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過(guò)納米技術(shù)將銀制成尺寸在納米級(jí)的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過(guò)納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對(duì)臨床常見(jiàn)的外科感染細(xì)菌都有較好的抑制作用。
微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質(zhì)是無(wú)毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。
納米生物學(xué)用來(lái)研究在納米尺度上的生物過(guò)程，從而根據(jù)生物學(xué)原理發(fā)展分子應(yīng)用工程。在金屬鐵的超細(xì)顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質(zhì)特別是酶，從而控制生化反應(yīng)。這在生化技術(shù)、酶工程中大有用處。使納米技術(shù)和生物學(xué)相結(jié)合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細(xì)胞內(nèi)的生物信息，從而了解機(jī)體狀態(tài)，深化人們對(duì)生理及病理的解釋。
納米材料論文范文第4篇
關(guān)鍵詞:納米技術(shù)；新型建材；應(yīng)用；前景
一、納米涂料的應(yīng)用
通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差，耐老化、耐洗刷性差，光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問(wèn)題，納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:(1)具有很好的伸縮性，能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫，具有對(duì)微裂縫的自修復(fù)作用。(2)具有很好的防水性，抗異物粘附、沾污性能，抗堿、耐沖刷性。(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外觀等。
雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)納米涂料的研究還處在初步階段，但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用，如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷，效果良好。在首體改造工程中，使用納米涂料1700噸，涂刷6萬(wàn)平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。
二、納米水泥的應(yīng)用
普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小，同時(shí)其自身也存在一些固有的缺陷，使其在使用過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生開(kāi)裂并破壞。為了解決這一問(wèn)題就必須加速對(duì)具有特殊性能混凝土的研發(fā)，而納米混凝土就能有效的解決這樣問(wèn)題，納米混凝土，與普通混凝土相比，納米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高，同時(shí)還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能，因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國(guó)防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級(jí)SiO2、納米級(jí)CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能，而且通過(guò)改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開(kāi)發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥，納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。
納米防水水泥是通過(guò)在水泥中添加X(jué)PM水泥外加劑的納米材料而制成的，該納米外加劑摻入水泥后，可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng)，改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高水泥石的密實(shí)度，增強(qiáng)了防水性能。
納米敏感水泥是在水泥中加入對(duì)周圍環(huán)境變化十分敏感的納米材料，從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。
納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能，從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。
納米隱身復(fù)合材料是通過(guò)使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多)，在電磁波照射時(shí)，納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動(dòng)加劇，促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能，加強(qiáng)對(duì)電磁波的吸收，從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開(kāi)雷達(dá)、紅外光的偵查，這一材料常用于軍事國(guó)防建筑等。
三、納米玻璃的應(yīng)用
普通玻璃在使用過(guò)程中會(huì)吸附空氣中的有機(jī)物，形成難以清洗的有機(jī)污垢，同時(shí)，水在玻璃上易形成水霧，影響可見(jiàn)度和反光度。而通過(guò)在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃，則能有效的解決上述缺陷，同時(shí)TiO2光催化劑在陽(yáng)光作用下，可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過(guò)程。
四、納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用
陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚)，但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞，因而在使用過(guò)程中也受到了一定的限制。使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能，能夠吸收一定量的外來(lái)能量。在陶瓷基中加入納米級(jí)的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的抗燒蝕性，火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，具有非常廣闊的應(yīng)用。
五、納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用
通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能，但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差，易老化，研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問(wèn)題，納米防水材料能夠很好滿足上述要求，北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材，該類防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景，如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。
六、納米保溫材料
隨著我國(guó)推行節(jié)能減排的方針，工程界也越來(lái)越注重建筑的保溫節(jié)能性能，我國(guó)目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料，這些材料在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生一些對(duì)人體有害的物質(zhì)，如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì)，聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體，而通過(guò)使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端，如以無(wú)機(jī)硅酸鹽為基料，經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果，同時(shí)對(duì)人體也無(wú)損害，是一種綠色環(huán)保保溫材料。
七、納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和劑方面的應(yīng)用
對(duì)于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件，它們對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高，已超過(guò)了普通粘合劑和密封劑所能滿足的范圍。國(guó)外通過(guò)在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑，使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料，使之具有永久性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動(dòng)，提高粘接效果，由于顆粒尺寸小，更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時(shí)的噪聲達(dá)到上百分貝，用納米材料制成的劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生根好的作用，大大降低噪聲，又能延長(zhǎng)裝備使用壽命，具有非常好的應(yīng)用前景。
八、結(jié)語(yǔ)
納米技術(shù)作為一門(mén)新興的學(xué)科，被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù)，是對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在建筑材料方面的應(yīng)用前景非常廣闊，納米技術(shù)不僅會(huì)推動(dòng)建材新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，還將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。納米功能材料已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前研究開(kāi)發(fā)工作正處于剛剛起步階段，還有很多問(wèn)題還未很好的解決，需要將進(jìn)一步加速對(duì)納米材料的研究以及推廣應(yīng)用。納米材料將成為21世紀(jì)新型建筑材料的發(fā)展新方向，相信在不久的將來(lái)，我們將跨入一個(gè)全新的材料時(shí)代—納米材料時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
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納米材料論文范文第5篇
研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開(kāi)辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是知識(shí)創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長(zhǎng)度，如電子的德布洛意波長(zhǎng)、超導(dǎo)相干長(zhǎng)度、隧穿勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢(shì)
納米材料制備和應(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動(dòng)納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)國(guó)家都從未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關(guān)鍵時(shí)刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項(xiàng)，迅速組織科技人員圍繞國(guó)家制定的目標(biāo)進(jìn)行研究是十分重要的。
納米材料誕生州多年來(lái)所取得的成就及對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個(gè)突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實(shí)驗(yàn)室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)展。美國(guó)已成功地制備了晶粒為50urn的納米Cu的決體材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒為7urn的Pd，屈服應(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問(wèn)題一直引起人們的關(guān)注，晶粒的納米化為解決這一問(wèn)題帶來(lái)了希望，納米金屬間化合物 FqsAJZCr室成果的轉(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的幾家納米粉體產(chǎn)業(yè)，睦次鸚米氧化硅。氧化鈦、氮化硅核區(qū)個(gè)文的易實(shí)他借個(gè)緲陽(yáng)放寬在納米添加功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷改性方面也取得了很好的效果。 加至5億美元。這說(shuō)明納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究熱潮在下一世紀(jì)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭。
2國(guó)際動(dòng)態(tài)和發(fā)展戰(zhàn)略 斯頓大學(xué)于1998年制備成功量子磁盤(pán)，這種磁盤(pán)是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10－”bit／s尺寸的密度已達(dá)109bit／s，美國(guó)商家已組織有關(guān)人員迅速轉(zhuǎn)化，預(yù)計(jì)2005年市場(chǎng)為400億美元。1988年法國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國(guó)問(wèn)世，在磁存儲(chǔ)、磁記憶和計(jì)算機(jī)讀寫(xiě)磁頭將有重要的應(yīng)用前景。
最近美國(guó)柯達(dá)公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預(yù)計(jì)將給彩色印橡帶來(lái)革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來(lái)市場(chǎng)上占有重要的份額。納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用研究也使人矚目，正是這些研究使美國(guó)白宮認(rèn)識(shí)到納米材料和技術(shù)將占有重要的戰(zhàn)略地位。原因之二是納米材料和技術(shù)領(lǐng)域是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎(chǔ)科學(xué)提供了新的機(jī)遇，美國(guó)計(jì)劃在這個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究獨(dú)占“老大”的地位。 為了使中國(guó)科學(xué)院在世紀(jì)之交乃至下一世紀(jì)在納米材料和技術(shù)研究在國(guó)際上占有一席之地，在國(guó)際市場(chǎng)上占有一份額，從前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性來(lái)考慮應(yīng)該成立中國(guó)科學(xué)院納米材料和技術(shù)研究中心，建議北方成立一個(gè)以物質(zhì)科學(xué)中心為基礎(chǔ)的研究中心（包括金屬研究所），在南方建立一個(gè)以合肥地區(qū)中國(guó)科學(xué)院固體物理所和中國(guó)科技大學(xué)為基礎(chǔ)的研究中心，主要任務(wù)是以基礎(chǔ)研究為主，做好基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的銜接和成果的轉(zhuǎn)化。 3國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
我國(guó)納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學(xué)”列入國(guó)家攀登項(xiàng)目。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家教委分別組織了8項(xiàng)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目，組織相關(guān)的科技人員分別在納米材料各個(gè)分支領(lǐng)域開(kāi)展工作，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)還資助了20多項(xiàng)課題，國(guó)家“863”新材料主題也對(duì)納米材料有關(guān)高科技創(chuàng)新的課題進(jìn)行立項(xiàng)研究。1996年以后，納米材料的應(yīng)用研究出現(xiàn)了可喜的苗頭，地方政府和部分企業(yè)家的介人，使我國(guó)納米材料的研究進(jìn)入了以基礎(chǔ)研究帶動(dòng)應(yīng)用研究的新局面。
目前，我國(guó)有60多個(gè)研究小組，有600多人從事納米材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，其中，承擔(dān)國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的和納米材料研究工作開(kāi)展比較早的單位有：中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)。中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、清華大學(xué)，還有吉林大學(xué)烹北大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)。青島化工學(xué)院、華東師范大學(xué)＼華東理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué) 近年來(lái)，我國(guó)在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國(guó)際上的關(guān)注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學(xué)氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長(zhǎng)度約100pm，納米管陣列面積達(dá)到 3mmX3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場(chǎng)發(fā)射陰極等方面有著重要應(yīng)用前景。這方面的文章發(fā)表在1996年的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。二是超長(zhǎng)納米碳管制備：首次大批量地制備出長(zhǎng)度為2～3mm的超長(zhǎng)定向碳納米管列陣。這種超長(zhǎng)碳納米管比現(xiàn)有碳納米管的長(zhǎng)度提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。該項(xiàng)成果已發(fā)表于1998年8月出版的英國(guó)《自然》雜志上。英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》以“碳納米管進(jìn)入長(zhǎng)的階段”為題介紹了有關(guān)長(zhǎng)納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長(zhǎng)度達(dá)微米量級(jí)的發(fā)藍(lán)光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應(yīng)的概念。該項(xiàng)成果被評(píng)為1998年度中國(guó)十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進(jìn)碳納米管在場(chǎng)發(fā)射平面和納米器件方面的應(yīng)用。五是唯一維納米絲和納米電纜：應(yīng)用溶膠一凝膠與碳熱還原相結(jié)合的新方法，首次合成了碳化或（TaC）納米絲外包覆 絕緣體SIOZ和 TaC納米絲外包覆石墨的納米電纜，以及以S江納米絲為芯的納米電纜，當(dāng)前在國(guó)際上 僅少數(shù)研究組能合成這種材料。該成果研究論文在瑞典召開(kāi)的1998年第四屆國(guó)際納米會(huì)議宣讀后，許多外國(guó)科學(xué)家給予高度評(píng)價(jià)。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發(fā)現(xiàn)了非水溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達(dá)30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（CrN）、磷化鉆（COZP）和硫化銻（Sb。S。）納米微晶，在1997年的《科學(xué)》雜志上。七是用催化熱解法制成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應(yīng)制備出金剛石納米粉，在1998年的《科學(xué)》雜志上。美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志還發(fā)表題為“稻草變黃金?從四氯化碳（CC14）制成金剛石”～文，予以高度評(píng)價(jià)。
