浅谈纳米材料应用及发展前景
浅谈纳米材料的利与弊
浅谈纳米材料的利与弊摘要：纳米材料不仅在生物医学等领域对人类文明进步起了巨大的推进作用，同时其安全性问题也引起了全世界的关注。
纳米材料安全性问题对人类健康、纳米科技和纳米产业发展有很到的危害性，纳米材料安全性问题亟待解决，故我国要发展符合我国国情、符合科学发展观的绿色纳米产业。
关键词：纳米材料；纳米安全性；科学发展一、纳米技术与纳米材料简介纳米（nano）本是一个长度单位，1纳米为10-9米，即十亿分之一米。
大部分原子和分子的尺寸约为0.1-100nm，当很多宏观物质的尺度降低到纳米量级时会表现出很多与我们平时所观察到的不同的现象，所以研究材料在0.1-100nm尺度范围内的性质和应用就形成了当前非常热门的纳米科学与技术。
90年代末，纳米技术在我国也有着快速发展。
纳米科技与以往的科技领域有所不同，它涉及物理学、化学、生物学和电子学等科学技术领域，并引发核派生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学和纳米材料学等诸多新领域。
其中纳米材料学是研究纳米材料的设计、制备、性能和应用的一门纳米应用科学[1]。
如纳米尺度的结构材料能在不改变物质化学成分的情况下，通过调节器纳米尺寸的大小来控制材料的基本性质，如熔点、磁性、强度和颜色等。
纳米材料是纳米科技的基础，只有提高纳米材料的性能才能实现需要的功能。
所以，纳米材料在整个纳米产业中占有很大的市场份额。
二、纳米材料的健康效应1、正面效应：纳米医学纳米材料已经或正在走进我们生活的诸多方面，如生物医学领域的纳米制药和疾病监测的方面。
因为纳米材料尺度小、活性强，用纳米材料制成的药物可以准确的杀死病变细胞不会对健康细胞产生影响，这是常规药物所不能实现的。
纳米生物芯片技术将传统的生物样品检测实验室集成到一个芯片上来，大大增强了检测速度和精度。
纳米材料技术与生物技术结合为生物医学领域带来了全新的视野，纳米材料也医药学方面和生物芯片方面取得了显著的成绩。
随着纳米材料在生物医学领域更为广泛的应用，疾病诊断、临床治疗等将会变得更有效率，治疗费用也会随着纳米技术的不断成熟又逐步降低，从而我们的生命健康保障将会得到很大提高。
纳米材料现状特点及趋势
纳米材料研究的现状、特点和发展趋势文/中国科学院固体物理研究所张立德一、纳米材料研究的现状自70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。
从研究的内涵和特点大致可划分为三个阶段。
第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。
对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。
研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1994年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。
国际上，把这类材料称为纳米组装材料体系或者称为纳米尺度的图案材料。
它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝和管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系，基保包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。
纳米颗粒、丝、管可以是有序或无序地排列。
如果说第一阶段和第二阶段的研究在某种程度上带有一定的随机性，那么这一阶段研究的特点更强调人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特性。
著名诺贝尔奖金获得者，美国物理学家费曼曾预言“如果有一天人们能按照自己的意愿排列原子和分子…，那将创造什么样的奇迹”。
就像目前用STM操纵原子一样，人工地把纳米微粒整齐排列就是实现费曼预言，创造新奇迹的起点。
美国加利福尼亚大学洛伦兹伯克力国家实验室的科学家在《自然》杂志上发表论文，指出纳米尺度的图案材料是现代材料化学和物理学的重要前沿课题。
纳米科技的应用领域及发展前景介绍
纳米科技的应用领域及发展前景介绍纳米技术是指通过控制和调整物质的结构及其性质，制备出尺寸在1-100纳米的材料和器件的一门新兴技术。
由于纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，纳米科技被广泛应用于各个领域，包括材料科学、生物医学、能源、环境、电子信息等。
其有广阔的应用前景，为许多行业带来了巨大的变革。
在材料科学领域，纳米技术的应用在新材料的制备和性能改善方面具有重要作用。
纳米材料具有较大的比表面积和更高的活性，可用于制备高性能电子材料、能量存储材料、传感器、光学材料等。
例如，纳米颗粒可以用于改善材料的导电性，陶瓷材料可通过纳米技术制备出更均匀的微观结构，提高材料的力学性能。
生物医学领域是纳米技术的热点应用领域之一。
纳米技术已经被用于开发新型的药物传递系统、生物传感器和诊断工具。
其中，纳米颗粒可以作为载体用于控制释放药物，可以提高药物的生物利用度、减少副作用并提高治疗效果。
另外，纳米技术还可以制备出具有针对性的靶向治疗药物，使药物准确地靶向到病变部位，提高治疗效果。
此外，纳米传感器可以检测微量的生物分子和细胞，并可应用于早期癌症诊断、细胞跟踪和追踪等方面。
纳米技术在生物医学领域的应用为治疗和诊断提供了新的解决方案。
能源是另一个纳米技术的重要应用领域。
纳米材料在能源领域具有许多优势，包括高比表面积、可控结构和优良的催化性能。
纳米技术在太阳能电池、燃料电池、储能材料、能源转换和传输等方面的应用已经取得了重要进展。
纳米材料可以提高光电转换效率、催化反应效率，并改善能源存储和传输的性能，为可持续能源的发展提供了新的可能性。
环境保护领域也是纳米技术的应用重点之一。
纳米技术可以用于处理废水、净化空气、去除有害物质等。
例如，纳米材料可以作为吸附材料或催化剂用于水处理，有效去除污染物。
此外，纳米技术还可以制备出具有高效过滤性能的材料，用于过滤空气中的微小颗粒和有害气体。
纳米技术的应用有望在环境治理和保护方面起到重要作用。
浅谈纳米技术应用与研究进展
浅谈纳米技术应用与研究进展纳米技术是一种新兴的领域，在许多领域引起了广泛的兴趣和应用。
它是一种制造、设计和操纵重要的物质的方式，这些物质尺寸在纳米尺度（1-100nm）范围内。
纳米技术应用已经在诸如材料、生物医学、能源、环境和信息技术等领域取得了显著的成果，并进一步发展逐渐呈现出更多的新应用和发展趋势。
在材料方面，纳米技术应用带来了许多新的机会，可以制造出纳米尺度下具有独特性质和功能的材料，如纳米颗粒、纳米纤维和纳米片材。
这些材料可以应用于航空航天、电子、医疗、信息科技、环保领域等，在机械强度、电磁性、光学性能等方面表现出优异的性能，因此被广泛应用。
在生物医学领域，纳米技术应用已经取得了很大进展，如纳米药物、纳米诊断、纳米免疫学等。
因为纳米颗粒尺寸相对较小，具有独特的化学、物理性质和表面电荷，因此可以用于保护药物，延长药物的寿命，并增强药物的稳定性和药效。
在生物医学应用中，纳米技术还可以用于疾病的诊断和治疗，以及细胞生物学研究等方面。
在能源和环境方面，纳米技术应用主要集中在光电转换、储能、节能、净化污染等领域。
例如，通过纳米技术，可以制造出高效光伏电池、太阳能电池和储能材料，可以大规模制造低成本、高效的能源转化和储存装置，进一步实现可持续发展。
另外，纳米技术还可以用于制造高效的纳米催化剂和高性能的生物传感器等，实现比传统技术更为快速、精准和可持续的环境净化。
在信息技术方面，纳米技术应用主要涵盖在新型芯片和存储设备、光电子技术和纳米生物电子方面。
例如，纳米技术可以制造出高速、高密度的集成电路和高性能的光电子元件，在提高计算机和通信网络处理能力、存储容量和传输速度方面有着巨大的潜力。
同时，纳米技术也可以实现基于生物和生物分子的计算和通信技术，解决生物学和计算机科学领域的交叉问题。
目前，纳米技术应用已经取得了很多成果，然而仍然存在一些问题和难题阻碍着它的发展。
例如，需要进一步加强纳米材料的毒性和安全性研究、材料制备和表征技术、大规模生产和工艺控制的研究等。
浅谈新材料的应用和发展前景
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景一、本文概述本文旨在深入探讨静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景。
我们将详细阐述静电纺丝技术的基本原理，包括其工作原理、操作步骤以及关键影响因素。
接着，我们将概述当前静电纺丝纳米纤维的研究现状，包括纳米纤维的制备技术、性能调控以及应用领域等方面的最新进展。
我们将展望静电纺丝纳米纤维的未来应用前景，分析其在各个领域中的潜在应用价值以及可能面临的挑战。
通过本文的综述，我们希望能够为相关领域的研究人员提供关于静电纺丝纳米纤维的全面了解，并为未来的研究提供有益的参考和启示。
我们也期望能够引起更多研究者对静电纺丝纳米纤维技术的关注，共同推动其在各个领域的广泛应用和发展。
二、静电纺丝纳米纤维的工艺原理静电纺丝是一种利用静电场力将高分子溶液或熔体拉伸成纳米级纤维的技术。
其工艺原理主要涉及到电场力、表面张力和高分子链的缠结作用。
在静电纺丝过程中，高分子溶液或熔体被置于一个强静电场中。
当电场强度足够大时，液体表面电荷密度增加，形成泰勒锥。
随着电荷的不断积累，电场力克服表面张力，使得泰勒锥的尖端形成射流。
射流在电场力的作用下被迅速拉伸，同时溶剂挥发或熔体冷却固化，最终形成纳米级纤维。
在这个过程中，高分子链的缠结作用也起到了关键作用。
高分子链之间的缠结使得纤维在拉伸过程中保持一定的结构稳定性，防止纤维断裂。
缠结作用还有助于纤维在接收装置上的沉积和收集。
静电纺丝技术具有操作简便、纤维直径可控、可制备多种材料等优点，因此在纳米材料制备、生物医用、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
通过深入研究静电纺丝纳米纤维的工艺原理，可以进一步优化纺丝过程，提高纤维的性能和产量，为相关领域的科技进步做出贡献。
三、静电纺丝纳米纤维的现状静电纺丝技术自其诞生以来，在纳米纤维制备领域已经取得了显著的进展，并逐渐发展成为一种高效、可控的纳米纤维生产方法。
目前，静电纺丝纳米纤维的研究与应用已经涉及到了众多领域，如环境保护、生物医疗、能源科技、纺织工程等。
浅谈纳米材料和技术的应用
《 装备制造技术）ｏ ８ ２ ｏ 年第 ７ 期
浅 谈 纳 米 材 料 和 技 术 的应 用
温 得英
（ 青海大学 机械系 ， 青海 银川 ８ ０ １ ） １ ０ ６
摘 要： 纳米技术是 当今世界 最有前 途的决定性技术。 简要概 述了纳米材料在 力学、 学、 磁 电学 、 学、 热 光学和生命科 学等方面的主要 应
栓 ， 除心脏动脉脂肪 沉积物等 ， 清 还可吞 噬病毒 ， 杀死癌细胞 。 在 医药方 面 ， 可在 纳米材料 的尺 寸上直接利用原 子 、 分子的排
布制造具有 特定 功能 的药 品纳米材料粒子 将使 药物在人 体内 的输运更加方便 。
磁 电阻效应 高达 ５ ％， 以用 于信息存储 的磁 电阻读 出磁头 ， ０ 可
多 ，而且对 红外波段 的吸收系数至少 比传 统粗 晶材料低 ３ 个
数 量级 ，磁性 比 Ｆ Ｂ ３和 Ｆ Ｆ 透 明体 至少 高 １ Ｅ０ ｅ３ 个数量级 ， 从 而在光磁系统 、 光磁材料中有着广泛 的应 用。
１３ 电学 性 质 ．
新产业 的形成及传统 产业的改造 ，注入高 科技含量提供 新的
１９ ７
维普资讯
机 遇 。研 究 纳 米 材 料 和 纳 米 结 构 的重 要 科 学 意 义 在 于它 开 辟
了人们认识 自然 的新层 次。 纳米 领域 发现新现象 ， 在 认识新 规 律， 提出新概念 ， 建立 新理 论 ， 为构筑 纳米材 料科学 体系新 框
由于 晶界 面上原子体积 分数 增大 ，纳米材 料的 电阻 高于 同类粗 晶材料 ， 甚至发生尺 寸诱导金属——绝 缘体转变 （Ｉ ＳＭ—
１ 磁 学 性 质 ． ２
纳米粒 子 比红血细胞 （ ６～９ ｍ） ｎ 小得 多 ， 以在 血液 中 自 可
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
马鹏飞，韩生华
（山西大同大学 化学与环境工程学院，山西 大同 ０３７００９）
摘要：随着材料学的不断发展，对高分子材料越来越重视，将高分子材料中加入一些纳米粒子，获得新型改性高分子材料已经成为目前 研究的重点。采用这种方法可以使高分子材料的性能变得更加优异，使其应用范围更加广泛。 关键词：纳米技术；应用；高分子材料 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１５－００７６－０１
２ 纳米微粒的改良方法
科学家将纳米 高 分 子 材 料 称 为 强 大 的 “混 血 儿 ”。纳 米 粒 子粒径小，比表面 积 大，易 于 团 聚。 为 了 提 高 纳 米 添 加 剂 和 聚 合物的界面结合 力，提 高 纳 米 颗 粒 的 均 匀 分 散 能 力，需 要 对 纳 米粉体进行表面改性［４］。主要是降低粒子表面能态，消除粒子 表面电荷，提高有机相与纳米粒子的亲和力等。其主要代表性 的方法有以下几种：
（１）表 面 覆 盖 改 性。该 方 法 将 表 面 活 性 剂，例 如 硬 脂 酸 （ｓｔｅａｒｉｃａｃｉｄ）、有机硅（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、钛酸酯（ｔｉｔａｎａｔｅ）等物质，覆盖 在颗粒表面，使性质发生改变［５］。
（２）机械化学改性。即 采 用 利 用 摩 擦 粉 碎 的 方 法，使 分 子 晶格位移，活化颗粒表面，使内能增加，从而改变晶体结构和物 理化学粒子表面结构［６］。
世界上产生 的 大 量 塑 料 废 物 是 由 诸 如 聚 乙 烯 （ＨＤＰＥ或 ＬＤＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）等塑料废 料的聚合物组成。多年来，环境保护主义者一直在寻找各种方 法来克服如此大量的塑料废物被弃置到垃圾填埋场的问题［９］。 科学家通过发现添加一些纳米颗粒，可以从塑料废物中生产石 油吸附剂。该领域的研究是一项是很有前途的研究。塑料抗 老化性能差影响了其推广应用，可以在塑料中加入多种纳米添 加剂，以提高其性 能 并 增 强 其 通 用 性。 例 如 在 聚 丙 烯、聚 乙 烯 等塑料材料中添 加 了 纳 米 二 氧 化 钛，然 后 经 过 长 时 间 光 照 后， 其拉伸强度几乎没有变化。将抗菌性的纳米粒子添加到塑料 中，可以得到具有持久抗菌性的塑料。如果将此项技术实现工 业化生产，将取得很好的经济效益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Jiangsu University浅谈纳米材料应用及发展前景摘要纳米材料展现了异常的力学、电学、磁学、光学特性、敏感特性和催化以及光活性，为新材料的发展开辟了一个崭新的研究和应用领域。
纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工、医学等领域的成功应用及其广阔的应用前景使得纳米材料及其技术成为目前科学研究的热点之一，被认为是世纪的又一次产业革命。
纳米材料向国民经济和高新科技等各个领域的渗透以及对人类社会的进步的影响是难以估计的。
关键词：纳米材料；纳米应用；量子尺寸效应1.前言纳米材料和纳米结构无论在自然界还是在工程界都不是新生事物。
在自然界存在大量的天然纳米结构，只不过在透射电镜的应用以前人们没有发现而已。
在工程方面，纳米材料80年代初发展起来的，纳米材料其粒径范围在1—100nm之间，故纳米材料又称超微晶材料。
它包括晶态、非晶态、准晶态的金属、陶瓷和复合材料等。
由于极细的晶粒和大量处于晶界和晶粒缺陷中心的原子，纳米材料的物化性能与微米多晶材料有着巨大的差异，具有奇特的力学、电学、瓷学、光学、热学及化学等多方面的性能，从而使其作为一种新型材料在电子、冶金、宇航、化工、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景。
目前已受到世界各国科学家的高度重视。
美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划；日本在10年内将投资250亿日元发展纳米材料和纳米科学技术；英国也将发展纳米材料科学技术作为重振英国工业的突破；我国的自然科学基金“863”计划、“793”计划以及国家重点实验室都将纳米材料列为优先资助项目[1]。
美国科学技术委员会把“启动纳米技术的计划看作是下一次工业革命的核心”[2]。
2.纳米材料的制备现行的纳米材料制备方法很多。
但是真正能够高效低成本制备纳米材料的方法还是现在各个国家研究的重点。
目前已报的工艺方法主要有以下几种：物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）、等离子体法、激光诱导法、真空成型法、惰性气体凝聚法、机械合金融合法、共沉淀法、水热法、水解法、微孔液法、溶胶—凝胶法等等。
3.纳米材料的主要应用3.1纳米材料在工程方面的应用纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如SiC 等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度,缩短烧结时间。
纳米粉体可用于改善陶瓷的性能，其原因在于微小的纳米微粒不仅比表面积大，而且扩散速度快，因而进行烧结时致密化的速度就快，烧结温度也低。
目前这方面已有不少实验室成果。
高强度铝基陶瓷中添加的纳米粉，可提高材料的弯曲强度和结构强度。
用做磁性滑动触头的非磁性陶瓷中，添加的纳米粉体，可使陶瓷具有与磁性薄膜相同的热膨胀系数和良好的选择性。
另外，陶瓷材料通常是宏观脆性材料，当其晶粒尺寸达到纳米量级时，可变成宏观塑性材料，可加工性能有明显改善，有望用于航天飞行器。
由于纳米粒子的尺寸效应和表面效应,使得纳米复相材料的熔点和相转变温度下降,在较低的温度下即可得到烧结性能良好的复相材料。
由纳米颗粒构成的纳米陶瓷在低温下出现良好的延展性。
纳米TiO2陶瓷在室温下具有良好的韧性, 在180°C下经受弯曲而不产生裂纹[3]。
纳米复合陶瓷具有良好的室温和高温力学性能,在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面具有广泛的应用,在许多超高温、强腐蚀等许多苛刻的环境下起着其它材料无法取代的作用。
随着陶瓷多层结构在微电子器件的包封、电容器、传感器等方面的应用,利用纳米材料的优异性能来制作高性能电子陶瓷材料也成为一大热点。
有人预计纳米陶瓷很可能发展成为跨世纪新材料,使陶瓷材料的研究出现一个新的飞跃。
纳米颗粒添加到玻璃中,可以明显改善玻璃的脆性[4]。
无机纳米颗粒具有很好的流动性,可以用来制备在某些特殊场合下使用的固体润滑剂。
3.2纳米材料在催化方面的应用纳米材料在光催化方面应用广泛，通过光催化，形成强氧化性的离子，将表面的物质氧化分解。
纳米粒子对催化氧化、裂解反应都具有很高的活性和选择性，对光解水制氢和一些有机合成反应有明显的光催化活性。
纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍，如用纳米粒子做光解水催化剂，比常规催化剂产率提高2-3个数量级，用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5mm 以下，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。
利用光催化性能，将纳米材料应用在家装涂料里面，能够将新装房屋内的有害物质氧化分解，使环境更加环保。
3.3在医学和生物工程上的应用21世纪的健康科学将以出人意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。
控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗已提到研究日程上来。
在这方面,纳米材料很可能担任重要角色。
美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”,该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物[4]。
由于纳米粒子的小尺寸使得它们可以在血管中自由流动,因此可以用来检查身体各部位的病变和治疗。
纳米微粒在临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也开展了大量的研究工作。
微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应[5]。
纳米系统主要用于毒副作用大,生物半衰期短,易被生物酶降解的药物的给药。
纳米生物学用来研究纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。
使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。
3.4在精细化工方面的应用精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多, 用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面,纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音, 并显示它的独特魅力。
在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥其重要作用。
如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力,纳米Al2O3和SiO2加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。
纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,涂料中添加不同成分的纳米材料,可使涂料的功能化大为提高。
例如可使涂料具有耐磨、耐腐蚀、隔热、阻燃等多种性能。
塑料中添加一定的纳米材料, 可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。
国外已将纳米SiO2作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘和性都大为提高。
此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。
随着纳米科学技术的发展,会有越来越多的纳米材料在精细化工方面得到应用。
3.5在微型半导体器件方面的应用量子器件的研究核心是减少材料的维数,迫使电子处于不同能态,制造出可控能态的材料,如量子阶、量子线和量子点,并将其加工成工作器件。
微型半导体器件是半导体纳米材料的一个最重要的应用。
以量子效应为基础的纳米器件是纳米组装体系的产物,它包括纳米有序(无序)陈列结构、纳米微粒与介空固体组装体系、金属/半导体组装体系等,利用具有半导体性质的纳米管与具有金属性质的纳米管组装成具有隧道结构的纳米碳管很可能发展成为新型的纳米器件。
自然界中不存在的碳纳米管化学性质稳定,硬度为钢的100倍,已用它制造出世界上第一个能在室温下工作的单分子晶体管,它打破了普通硅装置无法逾越的尺寸界限,并为制造纳米电子元件的可行性提供了具体证据。
利用纳米材料的量子尺寸效应和表面效应可以对发光的波段进行调整, 利用半导体纳米材料的小尺寸效应可以使原来不发光的材料在纳米尺度上发光,这些都可以用来设计和制备新型的纳米电致、光致以及阴极射线发光材料。
已有文献报道量子点发光器件方面的工作,但具体的应用还处在探索阶段[6],尽管如此,随着纳米材料科学技术的发展,在信息领域,本世纪最广泛的微电子将转换到下一世纪的纳电子,因此这方面的研究和应用,将是最热门的课题之一。
3.6在传感器方面的应用纳米粒子的高比表面积、高活性等使之成为在传感器方面最有前途的材料。
对化学环境如湿度、温度、压力、射线、光等的敏感性是纳米材料特别是半导体纳米材料的一个重要特征。
外界环境的改变会迅速引起材料表面或界面离子价态和电子运输的改变,利用其电阻的显著变化可以制成传感器,其特点是响应速度快、灵敏度高。
因此采用纳米材料制成高灵敏度的传感器,可以在许多条件要求高的科学试验、设备运行控制等方面得到应用。
3.7在磁性材料方面的应用磁性颗粒或晶粒的尺寸与形状使影响磁性材料性能极为重要的因素。
长期以来人们控制磁性材料性能的基本准则是确定其基本配方后, 主要是控制材料的显微结构。
60年代非晶磁性材料的问世为磁性材料的发展推进了一大步,以后经过进一步的发展,使非晶磁性材料发展为纳米微晶。
又衍生出性能更微为优异的纳米微晶软磁材料与纳米复合永磁材料。
目前纳米磁性材料已成为纳米材料研究、开发、生产中非常重要的一大领域。
当纳米微晶材料的晶粒尺寸远小于铁磁交换作用长度时,晶粒内的磁矩方向将取决于磁晶各向异性能与交换能相互作用的极小值,使有效各向异性常数下降。
磁记录在当今信息化时代得到了极其广泛的应用,如用在录音、录象、录码等信息记录、储存和运算等,磁记录朝向大容量、高密度以及微型化的方向发展,对颗粒磁记录介质的要求是高矫顽力、高取向性和小尺寸。
纳米磁性材料具有单磁畴结构、矫顽力高的特性,用它制作磁记录材料可以大大提高信噪比,改善图象质量,而且可以达到记录高密度化[7]。
磁性液体是指具有超顺磁性的纳米尺寸颗粒,表面包覆一层长链分子,高度分散在基液中所构成的胶体体系。
当磁性材料的粒径小于临界半径时,粒子具有超顺磁性,可分散在溶液中形成磁流体,它在外磁场作用下将不分离而整体运动,因此既具有磁性又具有液体的超流动性,在动态密封、扬声器等众多领域,磁性液体作为新型的人工功能材料开拓了固体磁性材料无法比拟的新应用领域,引起了各国的广泛关注,美、英、日本等国家已有产品问世。
4.结语纳米材料的应用可谓涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。
纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响, 并有可能从根本上解决人类面临的许多问题, 特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。
下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出顺应21世纪的各种新型的材料和器件。
通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品, 目前已出现可喜的苗头, 具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。