纳米材料科学与技术
材料科学与纳米技术：新材料的开发和应用
材料科学与纳米技术：新材料的开发和应用摘要材料科学与纳米技术是当今科学研究中最具活力和潜力的领域之一。
纳米科技的兴起为材料科学研究带来了前所未有的机遇，并推动了新型材料的开发和应用。
本文将从纳米材料的特性、制备方法以及在各个领域的应用等方面进行阐述，并展望未来材料科学与纳米技术的发展趋势。
关键词：材料科学，纳米技术，纳米材料，应用，发展趋势一、引言材料是人类社会发展和进步的物质基础，从原始社会的石器时代到现代信息时代，人类文明的每一次飞跃都与材料的革新密切相关。
进入21世纪，人类社会对材料的需求越来越高，不仅要求材料具有更高的性能，更要求材料具有更强的功能性和智能性。
而纳米科技的兴起，为材料科学研究带来了前所未有的机遇，推动了新型材料的开发和应用，也为解决人类社会面临的重大挑战提供了新的途径。
二、纳米材料的特性纳米材料是指至少在一个维度上尺寸小于100纳米的材料。
纳米尺度下，材料的物理、化学性质会发生显著变化，表现出许多传统材料所不具备的独特特性，主要体现在以下几个方面：*量子尺寸效应:当材料尺寸降至纳米尺度时，其电子能级会发生量子化，导致材料的物理性质发生显著变化，如光学性质、电学性质和磁学性质等。
*表面效应:纳米材料的表面积与体积之比远大于传统材料，导致表面原子比例大幅增加，从而使其表面活性更高，更容易发生化学反应。
*小尺寸效应:纳米材料尺寸的小巧，使其具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性等。
*宏观量子隧道效应:纳米材料中的电子可以穿过势垒，克服传统材料中的阻碍，从而表现出更高的导电性和催化活性。
三、纳米材料的制备方法制备纳米材料的方法多种多样，主要分为物理方法和化学方法两大类。
*物理方法:主要利用物理手段将块体材料粉碎或分解成纳米尺度的颗粒，常见方法包括机械研磨法、气相沉积法、溅射法等。
*化学方法:主要利用化学反应合成纳米材料，常见方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳法等。
四、纳米材料的应用纳米材料独特的性能使其在多个领域得到广泛应用，包括：1. 电子与信息技术领域*纳米电子器件:纳米材料的高导电性和高表面积使其在微电子器件、纳米开关、纳米存储器等方面具有广阔应用前景。
纳米材料科学与技术3篇
纳米材料科学与技术第一篇：纳米材料科学与技术介绍纳米材料科学与技术是指研究纳米级别的材料，对材料进行制备、表征和应用研究的学科领域。
纳米材料具有比传统材料更高的特殊性质，在诸多领域都有广泛的应用。
随着新材料和新技术的发展，纳米材料科学与技术对未来的发展具有重要意义。
纳米材料在物理、化学、生物学、医学、电子学、信息技术等领域都有应用。
例如，在电子学领域，纳米材料可以用于制造高效的光电转换器件、超高速晶体管等；在能源领域，纳米材料可应用于太阳能电池、储能电池、氢能储存等；在医学领域，纳米材料可用于治疗癌症、影像学诊断、药物传输等。
制备纳米材料的方法有多种，如溶胶凝胶法、气相沉积法、热分解法等，需要根据具体情况进行选择。
制备后需要对纳米材料进行表征和性质研究，如透射电镜、原子力显微镜、X射线衍射等，以便确定性质和性能。
随着纳米科学的发展，纳米材料也面临着一些挑战和问题，如纳米材料毒性、环境影响等。
因此，纳米材料的研究和应用需要考虑到其安全性和可持续性。
总之，纳米材料科学与技术是一个重要的未来发展方向，具有广泛的应用前景和挑战。
我们需要继续努力，向着更有利人类发展的方向前进。
第二篇：纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法有多种，下面介绍几种常用的方法。
1. 溶胶凝胶法：将适量的化学原料加入溶液中，搅拌均匀后，使其在常温下自然凝胶化。
再经过高温焙烧和处理等步骤，得到所需的纳米材料。
通过改变原料种类和浓度、沉淀物的温度、溶剂、酸碱度、添加剂等条件，可以控制纳米材料的尺寸和形貌。
2. 气相沉积法：将适量的原料通过气体输送系统送入反应器中，并使其在不同温度下反应。
气体反应后沉积在基底上，构成纳米材料。
通过改变反应温度、气体组成及流量、反应时间等参数，可调控纳米材料的尺寸和形貌。
3. 热分解法：通过加热能够分解出纳米颗粒的配合物或预聚物，使其分解为纳米颗粒，并将其收集和表征。
通过改变热分解时的温度和时间等条件，可以控制纳米材料的尺寸和形貌。
纳米材料与技术考研方向
纳米材料与技术考研方向
纳米材料的考研方向可以从不同领域进行选择。
首先是材料科学
与工程方向。
在这个方向下，学生将学习纳米材料的合成方法、表征
技术以及性能优化的方法等。
他们还将研究不同类型的纳米材料，如
纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等，并探索不同的应用领域，如能源存储、传感器、催化剂等。
其次，纳米材料的技术应用领域包括生物医学、环境治理、能源
和电子器件等。
在生物医学方向，学生将研究纳米材料在药物传输、
肿瘤治疗和生物成像中的应用。
纳米材料可以通过控制尺寸和表面性质，提高药物的包封效率，并实现靶向输送。
在环境治理方向，学生
将研究纳米材料在水污染、空气净化和土壤修复等方面的应用。
纳米
材料可以作为高效的吸附剂和催化剂，去除废水中的有机和无机物质。
在能源和电子器件方向，学生将研究纳米材料在太阳能电池、电化学
储能和柔性电子等领域的应用。
纳米材料可以通过提高吸光率和电子
传输效率，提升能源转换效率。
最后，纳米材料的考研方向还可以与其他交叉学科结合，如物理学、化学、生物学和机械工程等。
学生可以选择在纳米材料的合成、表征和应用中深入研究不同学科的交叉领域。
这将拓宽他们的视野，并促进纳米材料与其他学科的交流和合作。
纳米材料与纳米技术
一、纳米科学与技术的内涵
（1）至少有一维处于0.1～100nm； （2）因具有量子尺寸效应、小尺寸效应、
表面效应、或宏观量子隧道效应等引起 光学、热学、电学、磁学、力学、化学 等性质发生十分显著的变化。
否则，不能称之为纳米材料！
一、纳米科学与技术的内涵
4、纳米材料的分类 按结构大致可分为： 零维(如纳米粒子、量子点*) 一维(如纳米线[量子线]*、晶须*、纳米管*) 二维(如纳米膜) 三维(如纳米块体) 纳米结构*等
一、纳米科学与技术的内涵
★纳米材料的基本单元按维数可以分为三类：(1) 零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米 尺度颗粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的 孔洞等；(2)一维，指在空间有两维处于纳米尺 度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维， 指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、 多层膜、超晶格等．因为这些单元往往具有量子 性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有 量子点、量子线和量子阱之称。
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一、纳米科学与技术的内涵 二、纳米材料性能 三、纳米材料的应用 四、纳米粉末的制备
一、纳米科学与技术的内涵
1、纳米科学与技术（Nano-ST）的定义 纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸
在0.1～100nm之间的物质组成的体系的 运动规律和相互作用以及可能的实际应 用中的技术问题的科学技术。 1纳米(nm)=10-3微米(m)=10-6毫米(mm)= 10-9米(m)=10埃
式中；为能级间隔，kB为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。 在高温下， kBT ，温度与比热呈线性关系，这与 大块金属的比热关系基本一致，然而在低温下(T0)， kBT ，则与大块金属完全不同，它们之间为指数关
系。尽管用等能级近似模型推导出低温下单超微粒子的 比热公式，但实际上无法用实验证明，这是因为我们只 能对超微粒子的集合体进行实验。
科学与技术名词解释纳米材料
纳米材料的名词解释纳米材料是指至少在一维上具有至少一项尺寸小于 100 纳米的材料。
这些材料具有特殊的物理、化学和生物学性质，因此被广泛应用于许多领域，如电子学、医学、环境科学等。
本文将介绍纳米材料的定义、性质、制备方法和应用。
1. 定义纳米材料是指至少在一维上具有至少一项尺寸小于 100 纳米的材料。
这些材料的特殊尺寸和表面效应使其具有许多与传统材料不同的性质，如高比表面积、量子效应、热力学性质的改变、电子输运特性的改变等。
2. 性质纳米材料具有许多与传统材料不同的性质。
以下是一些常见的性质:(1) 高比表面积：纳米材料的表面积比传统材料要大得多，因此其化学反应速度更快、力学强度更高，并且具有更好的光、电、磁特性。
(2) 量子效应：纳米材料中的电子受到限制，只能沿着特定的方向运动，因此其能量谱会发生变化，导致特殊的光电特性。
(3) 热力学性质的改变：纳米材料的热力学性质与传统材料不同，因为它们的晶格结构和粒径不同。
这导致纳米材料在高温下的稳定性更好，并且在低温下更容易结晶。
(4) 电子输运特性的改变：纳米材料的电子输运特性与传统材料不同。
在一定条件下，电子在纳米材料中的输运可以是量子化的，并且可以表现出特殊的导电特性。
3. 制备方法纳米材料的制备方法有很多种，以下是一些常见的方法:(1) 物理法：这种方法通常涉及将大颗粒物质通过物理手段 (如磨碎、热蒸发、溅射) 将其分解为纳米颗粒。
(2) 化学合成法：这种方法通常涉及将原材料分子通过化学反应合成为纳米颗粒。
(3) 生物合成法：这种方法通常涉及使用生物体或其代谢产物作为催化剂，通过生物反应合成纳米材料。
4. 应用纳米材料被广泛应用于许多领域，如电子学、医学、环境科学等。
以下是一些常见的应用:(1) 电子学：纳米材料可以用于制造更小、更快、更高效的电子设备，如纳米晶体管、纳米传感器等。
(2) 医学：纳米材料可以用于制造药物载体，以便更有效地传递药物到病变部位，也可以用于制造诊断设备，如纳米探针、纳米传感器等。
纳米科学与技术3篇
纳米科学与技术第一篇：纳米技术概述纳米科学与技术是研究纳米级别物质特性和应用的学科，常常被称为“十一世纪的科学”。
纳米技术是一种制造方法，通过精致的控制物质在纳米尺度的结构和性质，来设计、制造和应用具有新的性能的材料、结构和设备。
纳米尺度（nm）通常定义为1-100纳米，1纳米相当于百万分之一毫米。
在这个尺度下，物质会表现出不同于宏观尺度的物理、化学和生物学特性。
这种特性对于材料的性能和应用有重要的影响。
以颗粒为例，纳米颗粒与宏观颗粒相比，具有更大的表面积、更高的表面能和更多的化学反应位点，因此它们具有高度的反应活性和可控性。
纳米技术可以应用于多个领域，如医学、电子、能源等。
在医学方面，纳米技术可以用于制造药物纳米粒子，实现药物精准送达；在电子领域，纳米技术可以用于制造纳米电路，使电路更小更快；在能源方面，纳米材料可以应用于太阳能电池、可再生能源和节能材料等领域。
纳米技术不仅可以制造出功能更强大的材料和设备，还可以通过对物质基础特性的探究来揭示新的科学原理，推动科学进步。
但是，纳米技术也存在一些潜在风险，如毒性问题和环境影响等，需要进行深入研究和规范。
因此，科学家和政府需要密切合作，制定相关政策和规范，确保纳米技术的可持续发展。
第二篇：纳米材料的制备和应用纳米技术的核心是纳米材料的制备和应用。
目前，纳米材料的制备方法多种多样，包括物理、化学和生物等方法。
物理法是利用物理特性制备纳米材料的方法，如溅射法、阴极发光法和激光烧蚀法等。
化学法是通过化学反应来制备纳米材料的方法，如溶胶-凝胶法、共沉淀法和气-液界面法等。
生物法是利用生物学原理制备纳米材料的方法，如生物矿化法、单细胞法和蛋白质晶体法等。
制备好的纳米材料可以应用于多个领域。
在医学方面，纳米材料可以应用于制造药物纳米粒子，具有精准送药、药效更高和减少副作用等优点。
在电子领域，纳米材料可以制造更小的电子元件和更高效的电池。
在能源方面，纳米材料可以应用于太阳能电池、燃料电池和储能材料等。
纳米材料与技术专业考研方向
纳米材料与技术专业考研方向纳米材料与技术是一门涉及纳米尺度下物质的合成、制备、表征和应用的学科，是当今科学技术领域的热点和前沿。
该专业考研方向旨在培养具备相关理论基础和实践能力，具有创新精神和实际技术应用能力的高级人才。
以下是该专业考研方向的主要内容介绍：1. 纳米材料合成与制备研究纳米材料的合成方法和制备工艺，包括溶胶凝胶法、化学气相沉积、物理气相沉积等技术。
探索新型纳米材料的设计与优化过程，以及纳米结构调控的原理与方法。
2. 纳米材料表征与分析学习纳米材料的表征手段和分析方法，包括透射电子显微镜（TEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等技术。
掌握纳米结构的形貌表征、成分分析和物理性质测试等技术手段。
3. 纳米材料的物理特性研究纳米尺度下材料的独特物理性质，包括量子效应、表面效应、局域效应等。
理解纳米材料的光学、电学、磁学等性质的机理，掌握纳米材料的物性测量方法和评估技术。
4. 纳米材料的应用应用纳米材料技术于能源、环保、生物医学、信息技术等领域。
研究纳米材料在传感、催化、纳米电子器件等方面的应用。
探索纳米材料在新型功能材料、纳米器件和纳米传感器等方面的创新应用。
5. 纳米技术的安全性与可持续发展研究纳米材料与纳米技术的安全性、环境影响和可持续发展问题。
探讨纳米材料对人体健康和环境的潜在影响，提出相关安全管理和可持续发展策略。
该专业考研方向的学习以理论与实践相结合为主，培养学生系统地掌握纳米材料与技术的基本理论和实验技能。
在完成科研项目和独立课题的过程中，学生将深入了解纳米材料与技术的前沿进展，并培养科学研究和创新能力。
纳米材料与技术专业考研方向的毕业生在科研院所、高校、企事业单位等领域都有广阔的就业前景。
他们可以从事纳米材料合成与制备、纳米材料的表征与分析、纳米材料应用技术、纳米安全与环境评估等方面的科学研究与技术开发工作。
他们也可以从事纳米材料产业的管理、市场分析和政策规划等工作。
纳米材料与技术专业学什么
纳米材料与技术专业学什么纳米材料与技术是一门涉及纳米尺度材料和相应技术应用的学科。
纳米材料与技术专业的学习内容非常广泛，涉及化学、物理、材料科学等多个学科领域。
学习纳米材料与技术专业需要具备一定的理论基础和实验技能，下面将介绍一些纳米材料与技术专业的学习内容。
理论基础知识学习纳米材料与技术专业首先需要掌握相关的理论知识。
这包括纳米材料的基本概念、纳米尺度的特殊性质和现象、纳米材料的制备方法与表征技术、纳米材料的性能与应用等方面的知识。
学生需要学习材料科学、物理、化学等相关课程，了解纳米尺度下材料的特性和相关理论。
材料制备与表征技术纳米材料与技术专业也需要学习纳米材料的制备方法和表征技术。
学生将学习和掌握各种纳米材料的制备技术，如溶剂热法、溶胶凝胶法、气相沉积法等。
同时，学生还将学习使用多种仪器设备对纳米材料进行表征，包括透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪等。
这些技术的掌握对于纳米材料的制备和性质研究具有重要意义。
纳米材料的性能与应用学习纳米材料与技术专业还需要关注纳米材料的性能和应用领域。
纳米材料在电子、光电子、能源、医学等领域具有广泛的应用前景。
学生需要了解纳米材料在这些领域中的应用特点和研究进展，学习运用纳米材料解决实际问题的方法。
纳米材料的安全与环境影响纳米材料与技术专业学习还需要关注纳米材料的安全性和环境影响。
纳米材料的特殊性质可能会带来新的安全隐患和环境问题，学生需要学习评估纳米材料的安全性和环境影响，并研究如何在纳米材料的开发和应用过程中减少潜在的风险。
项目实践和科研能力学习纳米材料与技术专业不仅需要掌握理论知识，还需要进行实践和科研项目。
学生将参与纳米材料的制备、表征和应用实验，锻炼实验技能。
同时，学生还需要参与相关科研项目，进行独立的研究工作，培养科学研究的能力。
纳米材料与技术专业学习内容广泛，理论与实践相结合，既关注基础理论知识的学习，又注重实际应用和科学研究能力的培养。
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聚合物基纳米复合材料的研究进展摘要:本文总结了聚合物基纳米复合材料的研究进展，主要涉及纳米复合材料的制备方法、性能介绍和应用情况等方面，对聚合物基纳米复合材料的合成技术方法、不同的类型和相应性能特点进行了重点分析。
对于聚合物基纳米复合材料，纳米填料的分散性、与聚合物基体的界面性能以及基体的性质都是影响其物理、热性能、机械等性能的重要参数。
最后，简要介绍了目前在聚合物基纳米复合材料研究领域存在的问题，并对中国在该领域的未来发展以及纳米复材的产业化应用提出了相关建议。
关键词：纳米复合材料；聚合物；进展Progress in Polymer Nanocomposites DevelopmentAbstract：This article summarizes some of the highlights of newest development in polymer nanocomposites research. It focuses on the preparation, properties and applications of polymer nanocomposites. The various manufacturing techniques, analysis of kinds of polymer nanocomposites and their applications have been described in detail. In the case of polymer nanocomposites, filler dispersion, intercalation/exfoliation, orientation and filler-matrix interaction are the main parameters that determine the physical, thermal, transport, mechanical and rheological properties of the nanocomposites. Finally, the recent situation of research in polymer nanocomposites was introduced and some constructive suggestions were proposed about the industrialization of polymer nanocomposites in China.Keywords：nanocomposites; polymer; progress1 前言1.1 研究背景早在1959年，著名物理学家Richard Feynman在美国物理学年会上设想[1]：如果有朝一日，人们把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能移动原子，那么这将给科学带来什么。
日本科学家Kubo在1962年就对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论上的研究，而日本名古屋大学上田良二教授定义纳米微粒是用透射电镜TEM能看到的微粒；但直到20世纪80年代中期，随着介观物理的发展、完善和实验观测技术的进步，纳米材料科学才得到迅速发展。
1990年7月在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术学术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学新的分支。
这标志着纳米材料学作为一个相对比较独立学科的诞生。
1994年在美国波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出纳米材料工程。
它是在纳米材料研究的基础上通过纳米合成、纳米添加发展新型的纳米材料，并通过纳米添加对传统材料进行改性，扩大纳米材料的应用范围，开始形成了基础研究和应用研究并行发展的新局面。
从此以后，纳米材料引起了世界各国材料界和物理界的极大兴趣和广泛重视，很快形成了世界性的研究热潮。
1.2 纳米复合材料的定义复合材料[2]是指由两种或两种以上的物理或化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
在复合材料中，通常有一相为连续相，又称为基体；另一相为分散相。
复合材料中各个组分虽然保持其相对独立性，但复合材料的性质不是各个组分的简单加和，而是在保持各组分的某些特点基础上，具有组分间协同作用所产生的综合性能。
由于复合材料各组分间“取长补短”，充分弥补了单一材料的缺陷，产生了单一材料所不具备的性能，开创了材料设计的新局面[3]。
纳米复合材料[4]是由两种或两种以上的固相而其中至少一维为纳米级大小复合而成的复合材料，这些相态可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之，而且可以是无机物、有机物或二者兼而有之。
纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一维小于100nm的复合材料，分散相可以是无机化合物、也可以是有机化合物。
纳米复合材料种类繁多、性能独特。
因而发展迅速，且具有广泛的应用前景。
具体来讲，当纳米材料为分散相，有机聚合物为连续相时，就是聚合物基纳米复合材料。
纳米复合材料构成可示意如下[5]：陶瓷/金属非聚合物基陶瓷/陶瓷纳米复合材料金属/金属纳米复合材料金属/陶瓷聚合物基聚合物/聚合物纳米复合材料无机物/聚合物1.3纳米复合材料的分类纳米复合材料的分类可以按其用途、性能、形态、基体材料、分散相组分类型等方式进行分类[6]。
按形态分类[7]：纳米粉体复合材料、薄膜型纳米复合材料、纳米复合型材。
纳米粉体复合材料是纳米粉体与聚合物复合形成的，在传统聚合物改性中，直接使用微米级粉体纳米复合材料，已达到对传统材料的增强增韧的目的，一般先制备粉状纳米母料，然后将其与加工材料混合制造出具备某种性质的纳米复合型材。
薄膜型纳米复合材料可以分为两大类，即纳米复合功能薄膜和纳米复合结构薄膜。
前者主要利用纳米粒子赋予聚合物基体所不具备的光、电、磁方面的特性，制备出具有相应功能的薄膜材料。
后者主要通过纳米粒子的复合提高其机械方面的性能。
纳米复合型材是指具有特定形态和用途的复合材料。
按基体材料分类[8]：当基体相为无机化合物（陶瓷、金属）时，称为非聚合物基纳米复合材料；当基体为金属时，称为金属基纳米复合材料；当基体为陶瓷时，称为陶瓷基纳米复合材料；当基体相为聚合物时，称为聚合物基纳米复合材料。
按照用途可分为：结构纳米复合材料、功能纳米复合材料、智能纳米复合材料。
结构纳米复合材料主要用作承力和次承力结构，由此主要要求质量轻、强度和刚度高，能耐一定的温度。
结构纳米复合材料中纳米级增强体是承受载荷的主要组元，基体则是使增强体彼此黏结起来以赋型并传递应力和增韧作用的介质。
功能纳米复合材料[9]是指除力学性能以外而提供其它物理性能的纳米复合材料，即具有各种电学性能（如导电、超导、半导、压电等）、磁学性能（如永磁、软磁、磁致伸缩等）、热学性能（如绝热、导热、低膨胀系数等）、光学性能（如透光、选择吸收、光致变色等）、声学性能（如吸音、消声纳等）。
功能纳米复合材料中的基体不仅起黏结和赋型的作用，同时对复合材料整体的物理性能有影响。
智能型纳米复合材料[10]是指具有自检测、自判断、自恢复、自协调和执行功能的纳米复合材料，材料具有智能的关键是它们对环境具有“反应能力”。
1.4 纳米复合材料的性能特点1.4.1 纳米复合材料的基本性质纳米复合材料在基本性质上具有普通复合材料的共同特点，同时也有其独特性质[11]：一是协同效应，即纳米复材中各组分的协同效应；二是功能化设计性，可以针对纳米复合材料的性能需求进行材料的设计和制造；三是按需加工性，根据实际特征直接加工材料的形状，避免多次加工与重复加工。
其中功能化设计性是纳米复合材料的最重要特点。
具体来说，对于结构型纳米复合材料，其力学性能具有如下特点[12]：（1）高强度、高韧性纳米复合材料的强度和韧性均比单一组分的基体要高。
（2）高比强度、高比模量比强度、比模量是指材料的强度或模量与密度之比。
材料的比强度越高，制作同一零件则自重越小；材料的比模量越高，零件的刚度愈大。
颗粒和晶须增强金属基纳米复合材料的金属基体大多采用密度较轻的铝、镁和钛合金，以便提高复合材料的比强度和比模量。
而增强材料多为碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化铝等。
（3）抗蠕变、抗疲劳性能好纳米复合材料的抗蠕变、抗疲劳性能一般比其基体材料要好。
如用SiCW晶须增强Al2O3陶瓷基纳米复合材料。
在相同的应用作用下，SiCW/Al2O3纳米复合材料的蠕变速率比Al2O3陶瓷要小[13]。
1.4.2 纳米复合材料的功能由无机纳米材料与有机聚合物复合而成的纳米复合材料具有独特的性能[14]：（1）同步增韧、增强效应。
无机填充材料具有刚性，有机材料具有韧性，无机材料对有机材料的复合改性，在提高有机材料刚性的同时会降低有机材料的韧性。
但是，纳米材料对有机聚合物的复合改性则可在发挥无机材料增强效果的同时起到增韧的效果，这是纳米材料对有机聚合物复合改性最显著的效果之一。
（2）新型功能高分子材料。
纳米复合材料以纳米级水平平均分散在复合材料中，没有所谓的官能团，但它可以直接或间接地达到具体功能的目的，比如光电转换、高效催化剂、紫外光屏蔽等[15]。
（3）强度大、弹性模量高。
普通无机粉体材料对聚合物及复合材料有较高的强度和弹性模量，而纳米材料加入的有机聚合物复合材料却有更高的强度和弹性模量，加入很少量（3%-5%，质量分数）即可使聚合物的强度、刚度、韧性和阻隔性得到明显地提高，且纳米材料粒度越细，复合材料的强度、弹性模量就越高[16]。
（4）阻隔性能。
对插层纳米复合材料能显著地提高复合材料的耐热性及尺寸的稳定性，层状无机纳米材料可在二维方向上阻隔各种气体的渗透，所以具有良好的阻燃、气密作用。
功能型纳米复合材料是以声、光、电、磁、热等物理化学和生物等性能为特征的材料，具有如下特点[17]：（1）改善对外界的敏感度如对于氧化铁系气敏陶瓷，可通过制备纳米复合材料改善其气敏特性。
例如，γ-Fe2O3添加1%（摩尔质量）的纳米La2O3可提高其稳定性。
（2）更好的生物相容性如利用生物陶瓷与其它医用材料所构成的生物陶瓷纳米复合材料具有更好的生物相容性，不发生排斥作用、具有高可靠性。
例如利用纳米羟基磷灰石涂覆在具有钛基体表面的金属上，纳米涂层能保护金属表面不受环境因素的影响，促进骨组织在多孔表面的生长。
1.5 纳米复合材料设计原理纳米复合材料因集中纳米材料和聚合物材料两者的优势而成为未来新材料设计的首选对象。
在纳米材料设计中，主要关注纳米复合材料的功能设计、合成设计和稳定性设计，要解决复合材料的选择、合成工艺、复合材料界面作用以及复合材料物理稳定性等问题，从而得到高性能、多功能的纳米复合新材料[18]。
纳米复合材料的功能设计[19]，就是赋予纳米复合材料一次功能或二次功能特性的科学方法。