納米材料與貴金屬和功能薄膜

『壹』 納米材料的最新發展是什麼

21世紀是一個科學技術飛速發展的時代，人類卻面臨著許多資源(如：海洋資源、森林資源、水資源等)的挑戰。然而，納米材料的出現也是人類對能源現狀的挑戰。納米材料是尺度在1-100nm的微小顆粒組成的體系，它由於具有獨特的性能而倍受關注。本文綜述了近幾年來納米材料的研究進展，著重從納米材料的制備、微觀結構、力學性能等的研究現狀作了一個概述，並簡述了納米材料的應用及面臨的問題。納米材料將成為新世紀信息時代的核心。
納米材料的應用
由於納米材料有著許多優越的性能，所以它具有廣泛的應用前景。例如：大塊硅是不發光的，當它體積縮小到納米尺度時，它會發光。採用納米硅材料製成的高效電子元件，其功效可以超過普通單晶硅的幾十倍。鋼是一種多晶體物質，如果把它的單個晶體壓縮小到納米規模或者更小時，它的硬度就會大幅度提高。碳納米材料誕生於1991年，是目前研究較多的納米材料之一。由於石墨原子層捲曲成碳納米管（直徑一般為幾納米到幾十納米，壁厚僅幾納米），其韌性極高，強度比鋼鐵高100倍，比重才是鋼的1/6，它還具有非常好的儲氫性能。
納米復合材料能改善聚合物的性能。美國一些公司現正利用這一原理研究開發熱塑性樹脂納米復合材料。通用汽車公司和蒙特爾公司聯合研究小組已利用納米復合材料試製成功汽車的車身後側板件和車門板件，並已將這種材料投入性能鑒定試驗。
在軍事方面，利用納米材料可以改善和提高某些武器表面的性能。有些納米材料可使某些武器裝備表面有靈敏的"感覺"。例如利用納米材料製成的潛艇蒙皮可靈敏的"感覺"水流、水波、水壓、水溫等極微小的變化，並及時反饋到中央計算機以調整潛艇的運動狀態、偵察和躲避敵方魚雷。利用納米材料製造的軍用機器人的"皮膚"有比真人皮膚還靈敏的"感覺"，能更好的完成各類軍事任務。納米固體材料在較寬頻譜范圍內，對電磁波又有很強的均勻吸收性能。僅幾十納米厚的納米薄膜與比它厚1000倍的現有吸收材料具有相同的吸收效果。因此採用納米薄膜吸波材料將會使隱形武器的實戰能力大為提高。
彩電與家電一般都是黑色的，被稱為黑色家電，因為材料中加入碳黑進行靜電屏蔽。而利用納米技術人們已研究出可靜電屏蔽的納米塗料，通過控制塗料顏色，黑色家電將變成彩色家電。輪胎通常也是黑色的，但利用納米材料生產的輪胎不僅色彩鮮艷，性能也大大提高；輪胎側面膠的抗折性能由10萬次提高到50萬次。
一系列研究成果表明：隨著納米材料的深入研究和不斷擴大應用，將會對整個世界的面貌帶來相當大的改觀；因此，納米材料被譽為21世紀最有前途的材料。

『貳』 納米材料有哪些

納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。

1、納米陶瓷

利用納米技術開發的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現有陶瓷進行改性，通過往陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等，使晶粒、晶界以及他們之間的結合都達到納米水平，使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。

2、納米粉末

又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。

3、納米纖維

指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於：微導線、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料；新型激光或發光二極體材料等。

4、納米膜

納米膜分為顆粒膜與緻密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。

5、納米塊體

納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能金屬材料等。

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納米材料一般有四大特性。其中最主要的一點是他的表面效應。納米材料的表面效應是指固體物質尺寸減少到納米量級時，其表面原子所佔整個納米粒子原子數的比例會睡著原子半徑減小而急劇增加。隨著納米粒子變小，納米材料的比表面積會顯著增大，表面原子佔比的的迅速升高。

例如氮砷納米粒子直徑變成10nm時，其表面原子佔比會迅速增加，減小到1nm時，其表面原子佔比達到百分之九十以上，徹底改變結構。

由於納米粒子的表面原子的化合價通常沒有達到飽和，會在其表面形成很多的懸空鍵，即具備極易成鍵的電子存在，從而使納米粒子有很高的表面活性。

此外納米粒子在溶液或者其他介質的表面極容易吸附大量的原子、分子、離子後，也是為了抵消大量的表面未成鍵的懸空鍵、

另外還有未經表面處理的納米粒子非常容易自身自建填充懸空鍵而團聚，也屬於納米材料的表面效應。總之，表面效應引起粒子化學性質變得活潑，這就給材料研發帶來了很大的化學空間。

『叄』 納米材料有哪些都有哪些用途

納米材料的用途很廣，主要用途有：
醫葯使用納米技術能使葯品生產過程越來越精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的葯品。納米材料粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和dna診斷出各種疾病。
家電
用納米材料製成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調外殼里的抗菌除味塑料。
電子計算機和電子工業
可以從閱讀硬碟上讀卡機以及存儲容量為目前晶元上千倍的納米材料級存儲器晶元都已投入生產。計算機在普遍採用納米材料後，可以縮小成為「掌上電腦」。
環境保護
環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染，並能夠對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
紡織工業
在合成纖維樹脂中添迦納米sio2、納米zno、納米sio2復配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用於製造抗菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
機械工業
採用納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面納米粉塗層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。

『肆』 什麼是貴金屬納米材料

貴金屬指一些稀有昂貴的金屬材料，如金、釕、銠、鈀、鉑等昂貴金屬
納米材料指材專料在一維或者多維尺屬度上在納米級別的材料，如納米線、納米顆粒等
貴金屬納米材料就是由這些貴金屬組成的納米材料，如納米金顆粒、納米鉑線等

『伍』 納米材料有什麼應用

在日常生活中，納米技術應用的領域有哪些你不知道

納米研究在創造成千種新材料方面非常成功，但是分子自我組成有用的物體或是建造微型納米機器方面仍只是設想而已。決定單個原子行為的定律與主導大型材料的定律不同。這一領域的科學家必須首先了解納米材料的特性，並充分利用其特性開展具體的活動。比如，以煤或石墨形式存在的碳元素結塊不帶電或光學性質，但是微型碳納米管具有這些特性。碳納米管的這些獨特性質對於增強輕型自行車零部件的特性非常有用。但是，目前尚不清楚工程師對於更加精確地操作不同元素的單個原子所能取得多大程度的成功。

同時，機會會失之交臂，因為額外的錢都花在了資助清潔能源，本來這筆錢可以用來資助其他的社會發展需要。政策制定者對於因為全球變暖應當放緩發展的觀點持不同的態度。因此，我們並沒有有效的方法對各種能源選擇做出綜合的權衡。清潔能源的倡導者認為對各種能源進行成本比較是一種誤導。煤、石油和天然氣的生產商和供應商並不為他們的產品造成的環境和公眾健康損失負責。他們提出對煤炭和化石燃料徵收碳稅，以彌補社會成本，實現公平競爭。但到目前為止，政客們對於如何應對碳排放稅實施可能遭到的抵制並沒有多少興趣。對於很多政客而言，特別是那些所代表的選區擁有很強的石油工業，抵制碳稅是否認全球氣候變化的主要理由。

『陸』 納米材料是什麼有什麼作用

納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進製造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進製造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（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今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢 納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。 2國際動態和發展戰略 1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶元，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學於1998年制備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。 最近美國柯達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，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。 3國內研究進展 我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介入，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學，華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到 3mm 3mm。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，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以「碳納米管進入長的階段」為題介紹了有關長納米管的工作。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、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒，並提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研製成功，推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜，該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀後，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（crn）、磷化鈷（cop）和硫化銻（sbs）納米微晶，論文發表在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法製成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉，論文發表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為「稻草變黃金---從四氯化碳（cc14）製成金剛石」一文，予以高度評價。 我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在「八五」研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發展，培養高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。 在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料，研製了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導cvd、等離子加熱氣相合成等10多台制備納米材料的裝置，發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法，研製了性能優良的多種納米復合材料。近年來，根據國際納米材料研究的發展趨勢，建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種准一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和准一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。 綜上所述，「八五」期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果，形成了一支高水平的科研隊伍，基礎研究在國際上佔有一席之地，應用開發研究也出現了新局面，為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來，我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇，在國際上排名第五位，其中納米碳管和納米團簇在1998年度歐洲文獻情報交流會上德國馬普學會固體所一篇研究報告中報道中國科技工作者發表論文已超過德國，在國際排名第三位，在國際歷次召開的有關納米材料和納米結構的國際會議上，我國納米材料科技工作者共做邀請報告24次。到目前為止，納米材料研究獲得國家自然科學三等獎1項，國家發明獎2項；院部級自然科學一、二等獎3項，發明一等獎3項，科技進步特等獎1項；申請專利 79項，其中發明專利佔50％，已正式授權的發明專利6項，已實現成果轉化的發明專利6項。 最近幾年，我國納米科技工作者在國際上發表了一些有影響的學術論文，引起了國際同行的關注和稱贊。在《自然》和《科學》雜志上發表有關納米材料和納米結構制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學術論文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個發表論文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上，對中國納米材料研究給予了很高評價，指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果，在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹，中國是在美國、日本、德國、瑞典之後進行了大會發言。

4 納米產業發展趨勢

（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。

（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。

(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。

(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。

(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。

(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。

1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
對於納米科技，科學的態度是積極參與，腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展，既不需要商業炒作，也不需要科學炒作。
參考資料：http://bbs.texindex.com.cn/dispbbs.asp?boardID=2&ID=31153

『柒』 納米材料的概念是什麼

納米級結構材料簡稱為納米材料，廣義上是三維空間中至少有一維處於納米尺度范圍超精細顆粒材料的總稱。根據2011年10月18日歐盟委員會通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀、團塊狀的天然或人工材料，這一基本粒的一個或多個維度尺寸在1納米至100納米之間，並且這一基本顆粒的總數量在整個材料的所有顆粒總數中佔50％以上。
從尺寸大小來說，通常產生物理化學性質顯著變化的細小微粒的尺寸在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20世紀80年代中期研製成功的，後來相繼問世的有納米半導體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫學材料等。

納米級結構材料簡稱為納米材料(nanometermaterial)，是指其結構單元的尺寸介於1納米～100納米范圍之間。由於它的尺寸已經接近電子的相干長度，它的性質因為強相干所帶來的自組織使得性質發生很大變化。並且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應，因此其所表現的特性，例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等，往往不同於該物質在整體狀態時所表現的性質。

納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nanoparticle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，從通常的關於微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，是一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒（納米級）後，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比將會有顯著的不同。

納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重於納米功能性材料的生產（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術。

納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。

納米粒子異於大塊物質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構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。

就熔點來說，納米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。

一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料製作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。

納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小於光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用於紅外線感測器材料。

『捌』 納米材料的特性是什麼

假如給你一塊橡皮，你把它切成兩半，那麼它就會增加露在外面的表面，假如你不斷地分割下去，那麼這些小橡皮總的表面積就會不斷增大，表面積增大，那麼露在外面的原子也會增加。如果我們把一塊物體切到只有幾納米的大小，那麼一克這樣的物質所擁有的表面積就有幾百平方米，就像一個籃球場那麼大。隨著粒子的減小，有更多的原子分布到了表面，據估算當粒子的直徑為10納米時，約有20％的原子裸露在表面。而平常我們接觸到的物體表面，原子所佔比例還不到萬分之一。當粒子的直徑繼續減小時，表面原子所佔的分數還會繼續增大。如此看來，納米粒子真是敞開了胸懷，不像我們所看到的宏觀物體那樣，把大部分原子都包裹在內部。
正是由於納米粒子敞開了胸懷，才使得它具有了各種各樣的特殊性質。我們知道原子之間相互連接靠的是化學鍵，表面的原子由於沒能和足夠的原子連接，所以它們很不穩定，具有很高的活性。用高倍率電子顯微鏡對金的納米粒子進行電視攝像，觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀，它既不同於一般固體，也不同於液體；在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態，尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化和燃燒。如果要防止自燃，可採用表麵包覆或者有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層。
概括一下，納米顆粒具有如下一些的特殊性質：
光學性質
納米粒子的粒徑(10～100納米)小於光波的波長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。納米材料因其光吸收率大的特點，可應用於紅外線感測材料。當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑(白金)變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於1％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性，可以將納米粒子製成光熱、光電等轉換材料，從而高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外，又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點往往是固定的，超細微化後，卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規熔點為1064℃，當顆粒尺寸減小到10納米時，熔點則降低27℃，2納米時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點則可低於100℃。因此，超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具有高質量。日本川崎制鐵公司採用0.1～1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。
磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內通常含有直徑約為2納米的磁性氧化物顆粒。這些納米磁性顆粒的磁性要比普通的磁鐵強很多。生物學家研究指出，現在只能「橫行」的螃蟹，在很多年前也是可以前後運動的。億萬年前螃蟹的祖先就是靠著體內的幾顆磁性納米微粒走南闖北、前進後退、行走自如，後來地球的磁極發生了多次倒轉，使螃蟹體內的小磁粒失去了正常的定向作用，使它失去了前後進退的功能，螃蟹就只能橫行了。
力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此納米陶瓷材料能表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學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度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。至於金屬一陶瓷等復合納米材料，則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。

『玖』 納米材料的特性有哪些

（1）表面與界面效應
這是指納米晶體粒表面原子數與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大後所引起的性質上的變化。
（2）小尺寸效應
當納米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現出「新奇」的現象。
（3）量子尺寸效應
當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。
（4）宏觀量子隧道效應
微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。

『拾』 納米材料在現實生活中的應用

1、納米結構材料

包括純金屬、合金、復合材料和結構陶瓷，具有十分優異的機械、力學及熱力性能。可使構件重量大大減輕。

2、納米催化、敏感、儲氫材料

用於製造高效的異質催化劑、氣體敏感器及氣體捕獲劑，用於汽車尾氣凈化、石油化工、新型潔凈能源等領域。

3、納米光學材料

用於製作多種具有獨特性能的光電子器件。如量子阱GaN型藍光二極體、量子點激光器、單電子晶體管等。

4、納米結構的巨磁電阻材料

磁場導致物體電阻率改變的現象稱為磁電阻效應，對於一般金屬其效應常可忽略。但是某些納米薄膜具有巨磁電阻效應。在巨磁電阻效應發現後的第6年，1994年IBM公司研製成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁碟記錄密度一下子提高了17倍。

這種材料還可以製作測量位移、角度的感測器，廣泛應用於數控機床、汽車測速、非接觸開關、旋轉編碼器中。

5、納米微晶軟磁材料

用於製作功率變壓器、脈沖變壓器、扼流圈、互感器等。

6、納米微晶稀土永磁材料

將晶粒做成納米級，可使釹鐵硼等稀土永磁材料的磁能積進一步提高，並有希望製成兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料（通過軟磁相與永磁相在納米尺度的復合）。