什么是纳米材料[1]
纳米材料 名词解释(一)

纳米材料名词解释(一)纳米材料名词解释1. 什么是纳米材料?•纳米材料是一种具有尺寸小于100纳米的材料,通常在三个维度上都有纳米级尺寸的特征结构。
•纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性,与传统材料相比,具有更高的强度、硬度、化学活性和导电性等特点。
2. 纳米颗粒•纳米颗粒是尺寸在1到100纳米之间的粒子状物质。
•纳米颗粒可以通过化学合成、物理制备和生物方法等多种方式制备。
•例子:金纳米颗粒(AuNP)是一种常见的纳米颗粒,具有优异的光学性能,常用于光学传感器和生物医学领域。
3. 纳米管•纳米管是一种具有纳米级直径和大尺寸长宽比的管状结构。
•纳米管可以由碳、金属、半导体等材料制备,具有优异的机械、电学和热学性能。
•例子:碳纳米管(CNT)是一种具有卓越电子传输性能的纳米管,被广泛应用于纳米电子学和纳米传感器领域。
4. 纳米复合材料•纳米复合材料是由两种或多种不同的材料组成的复合材料,其中至少一种材料具有纳米级尺寸。
•纳米复合材料具有独特的结构和性能,因此在多个领域有广泛应用。
•例子:纳米银/纳米二氧化硅复合材料具有优异的抗菌性能和稳定性,被广泛应用于生物医学和食品包装等领域。
5. 纳米电子学•纳米电子学是研究和开发利用纳米材料制备电子器件的学科。
•纳米电子学的目标是开发更小、更快和更低功耗的电子器件。
•例子:纳米晶体管是一种采用纳米材料制备的电子器件,被广泛用于集成电路和计算机芯片等领域。
6. 纳米药物•纳米药物是利用纳米材料制备的药物传递系统,用于提高药物疗效和减少副作用。
•纳米药物可以通过控制释放和靶向药物传递,增强药物的选择性和效力。
•例子:纳米脂质体是一种常见的纳米药物传递系统,可以通过包封和靶向来提高药物的生物利用度和治疗效果。
以上是关于纳米材料的一些相关名词的解释和例子,纳米材料在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。
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。
什么是纳米材料

什么是纳米材料纳米材料是指至少在一个空间方向上尺寸小于100纳米的材料。
纳米材料因其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应,在光电、磁学、力学、热学等方面表现出与宏观材料不同的物理、化学和生物学特性,因此受到了广泛的关注和研究。
纳米材料是一种全新的材料体系,其独特的物理、化学和生物特性为其在传感器、催化、生物医学、纳米电子器件、纳米能源材料等领域的应用提供了广阔的前景。
纳米材料的种类繁多,包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米片、纳米球等。
其中,纳米颗粒是一种最常见的纳米材料,其尺寸在1-100纳米之间。
纳米颗粒可以是金属、半导体、氧化物、磁性材料等,具有较大的比表面积和独特的光学、电子、磁学等性质,因此在催化剂、生物医学、纳米传感器等领域有着广泛的应用。
纳米材料的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法制备纳米材料的方法包括惰性气体凝聚法、溅射法、机械合金法等,化学法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等,生物法利用生物体系合成纳米材料,如植物、微生物等。
这些方法各有特点,可以根据不同的需求选择合适的方法来制备纳米材料。
纳米材料的应用领域非常广泛,其中最具代表性的包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米生物医学材料和纳米电子器件。
纳米传感器利用纳米材料的高灵敏度和特异性,可以检测微量的化学物质、生物分子甚至单个分子,具有重要的应用价值。
纳米催化剂利用纳米材料的高比表面积和活性位点,可以提高催化反应的效率和选择性,广泛应用于化工、环保、能源等领域。
纳米生物医学材料可以用于药物传输、肿瘤治疗、组织工程等方面,具有巨大的应用潜力。
纳米电子器件利用纳米材料的量子效应和电子输运性质,可以制备出高性能的纳米电子器件,为电子工业带来了革命性的变革。
总的来说,纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性,其在传感器、催化、生物医学、电子器件等领域的应用前景广阔。
随着纳米材料制备技术的不断发展和完善,相信纳米材料将会在更多领域展现出其独特的价值,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
纳米材料是什么

纳米材料是什么纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,通常在纳米米至几百纳米之间。
纳米材料的尺寸范围使得它们具有独特的性质和应用潜力。
纳米材料可以是各种物质的纳米颗粒、纳米晶体、纳米线和纳米薄膜等形式。
纳米材料用于各种领域,包括电子、材料科学、化学、医学、能源等。
纳米材料之所以具有特殊性质和各种应用潜力,是因为尺寸效应和界面效应的存在。
在纳米尺寸下,材料的原子排列和电子结构发生变化,导致纳米材料的化学、物理和生物性质与其宏观对应物质有很大的不同。
这使得纳米材料具有特殊的电学、磁学、光学、力学和热学性质,可以应用于各种领域以实现新的功能和性能。
在电子领域,纳米材料已经广泛应用于电子器件的制造中。
纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜具有较大的比表面积和较好的导电性能,可以用于制造高性能电子器件,例如纳米晶体管、纳米存储器和纳米传感器等。
此外,纳米材料还可以用于制造柔性电子和透明电子器件,如柔性显示屏和透明导电薄膜。
在材料科学领域,纳米材料被广泛研究和应用于材料强化和改性中。
由于纳米颗粒的小尺寸和高比表面积,纳米材料可以在材料基体中分散均匀,并与基体形成强耦合。
这使得纳米材料能够有效地强化基体材料,提高其力学性能、热性能和化学稳定性。
纳米材料还可以通过调控相界面的特性,实现材料的表面改性和功能化。
在化学和医学领域,纳米材料被广泛应用于药物输送、生物传感和生物成像等方面。
纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学活性,可以用于吸附和释放药物分子,实现高效的药物输送和释放。
纳米材料还可以用于制造生物传感器和生物成像剂,用于检测生物分子的浓度和位置。
在能源领域,纳米材料被广泛研究和应用于太阳能电池、燃料电池和储能设备等方面。
纳米材料具有较好的导电性、光吸收性和催化性能,可以用于提高能量转换和储存效率。
例如,纳米颗粒和纳米线可以用于制造高效的太阳能电池和燃料电池电极材料,纳米薄膜可以用于制造高容量的锂离子电池。
总之,纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,具有特殊的性质和各种应用潜力。
纳米材料的知识点总结高中

纳米材料的知识点总结高中一、纳米材料的定义纳米材料是指至少在一个维度上尺寸在1到100纳米之间的材料,它具有与其尺寸相近的特殊性质。
这些特殊性质包括但不限于光学、电学、磁学、力学、热学、表面活性等。
纳米材料可以是单一的纳米颗粒,也可以是具有纳米结构的纳米复合材料。
二、纳米材料的特性1. 尺寸效应:当纳米尺寸接近于原子和分子的尺寸时,材料的性质会发生巨大的变化,这种现象被称为尺寸效应。
例如,金属纳米颗粒的熔点会比其宏观尺寸的熔点显著降低。
2. 多相效应:纳米材料中存在多种相的转变,例如金属纳米颗粒的相变会导致其性质的改变,从而影响了其应用性能。
3. 表面效应:纳米材料的比表面积远大于宏观材料,因此表面效应在纳米材料中变得尤为重要。
表面效应会影响材料的化学活性、光学性质、力学性质等。
4. 量子限制效应:纳米尺度下的电子、声子等量子效应会导致纳米材料的光学、电学、热学等性质呈现出不同于宏观材料的性质。
三、纳米材料的制备1. 气相法:气相法制备纳米材料的方法包括气相沉积和气相合成等。
气相法制备的纳米材料具有高纯度、可控性好等特点,但生产方法复杂,能耗大。
2. 溶液法:溶液法是一种简单、低能耗的纳米材料制备方法,包括溶胶-凝胶法、溶液合成法等。
溶液法可以制备不同形态的纳米材料,如纳米颗粒、纳米管、纳米片等。
3. 机械法:机械法制备纳米材料的方法包括球磨、高能球磨等。
机械法可以制备出尺寸均一、纯度高的纳米材料,但其生产效率较低。
4. 化学气相沉积法:化学气相沉积法是一种能够在相对较低的温度下制备出高质量纳米材料的方法,具有较高的产率和良好的可控性。
四、纳米材料的应用1. 纳米材料在材料科学领域的应用包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米电子器件、纳米光学器件等。
这些应用使得传统材料的性能得到了显著的改善。
2. 纳米材料在生物医学领域的应用包括药物传输、医用材料、生物成像等。
纳米材料的小尺寸和大比表面积使其在生物医学应用中显示出了独特的优势。
纳米材料名词解释

纳米材料是指原子或分子尺寸的材料,尺寸介于1至100纳米之间,它们具有非常独特的物理和化学特性,这些特性使它们在各种领域的应用十分广泛。
纳米材料可以分为金属纳米材料,非金属纳米材料和纳米复合材料。
金属纳米材料是指粒径大小为几纳米到几十纳米的金属粒子,这些金属纳米粒子具有独特的光学、电学和磁学特性,在电子、光学传感器、电化学反应器和磁性储存器等方面具有重要的应用前景。
非金属纳米材料是指粒径小于100纳米的非金属粒子,包括纳米膜、纳米纤维、碳纳米管、碳纳米棒、金属氧化物纳米粒子等,它们具有非常独特的光学、电学和机械性能,在新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用。
纳米复合材料是指将金属纳米材料和非金属纳米材料组合制成的新型材料,其具有良好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等特点,可用于制备新型磁性储存器、生物传感器、新型电子器件等。
总之,纳米材料是原子或分子尺寸的材料,它们具有独特的物理和化学特性,可分为金属纳米材料、非金属纳米材料和纳米复合材料,在电子、光学传感器、电化学反应器、磁性储存器、新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用前景。
纳米材料是什么

纳米材料是什么纳米材料是指至少有一个尺寸小于100纳米的材料,通常是在纳米尺度上表现出特殊物理和化学性质的材料。
纳米材料的尺寸介于分子和宏观材料之间,具有独特的电子、光学、磁学和力学性质,因此在许多领域都有着重要的应用前景。
首先,纳米材料在材料科学和工程中具有广泛的应用。
由于纳米材料的特殊性质,它们可以用于制备高性能的材料,如高强度、高导电性和高热导性的材料。
例如,碳纳米管是一种具有优异力学性能和导电性能的纳米材料,被广泛应用于制备高性能的复合材料和电子器件。
此外,纳米材料还可以用于制备新型的光学材料、磁性材料和生物材料,为材料科学和工程领域带来了许多新的发展机遇。
其次,纳米材料在能源领域具有重要的应用价值。
由于纳米材料具有较大的比表面积和特殊的电子结构,它们可以用于制备高效的能源材料,如太阳能电池、燃料电池和储能材料。
例如,纳米结构的二氧化钛可以用于制备高效的太阳能电池,而纳米材料的复合结构可以用于制备高性能的锂离子电池。
因此,纳米材料在提高能源转换效率和储能密度方面具有重要的应用潜力。
此外,纳米材料还在生物医学领域具有重要的应用前景。
由于纳米材料具有良好的生物相容性和生物活性,它们可以用于制备生物传感器、药物载体和组织工程材料。
例如,纳米颗粒可以用于制备高灵敏度的生物传感器,而纳米纤维可以用于制备生物医用材料。
因此,纳米材料在诊断、治疗和组织修复方面具有重要的应用潜力。
总之,纳米材料是一类具有特殊物理和化学性质的材料,具有广泛的应用前景。
它们在材料科学和工程、能源领域和生物医学领域都具有重要的应用价值,为相关领域的发展带来了许多新的机遇和挑战。
随着纳米材料研究的不断深入,相信它们将会在更多的领域展现出重要的应用价值,为人类社会的发展做出更大的贡献。
什么叫纳米材料

什么叫纳米材料纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料。
纳米材料以其独特的物理、化学和生物学特性而备受关注,被认为是21世纪的前沿科技之一。
纳米材料的尺寸处于微观和宏观之间,其特殊的结构和性能使其在材料科学、物理学、化学、生物学等领域具有广泛的应用前景。
首先,纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应。
由于其尺寸在纳米级别,因此纳米材料的比表面积相对较大,这使得纳米材料在吸附、催化等方面具有独特的优势。
同时,尺寸效应也使得纳米材料在光学、电学、磁学等性能上表现出与传统材料不同的特性,如量子尺寸效应、表面等离子共振等现象的出现,这些都为纳米材料的应用提供了新的可能性。
其次,纳米材料具有优异的力学性能和独特的光学性能。
由于其特殊的结构和尺寸效应,纳米材料表现出比传统材料更强的硬度、韧性和强度,这使得纳米材料在材料加工、制备高性能材料等方面具有巨大的潜力。
同时,纳米材料在光学方面也表现出许多独特的性能,如局域表面等离子共振效应、光子晶体效应等,这些都为纳米光子学、纳米光电子学等领域的发展提供了新的契机。
再次,纳米材料在生物医学、环境保护、能源材料等领域具有广泛的应用前景。
纳米材料的特殊性能使得其在生物医学领域具有广泛的应用,如纳米药物载体、纳米诊断试剂、纳米生物传感器等,这些都为医学诊断、治疗等提供了新的途径。
同时,纳米材料在环境保护和能源材料领域也具有重要的应用价值,如纳米吸附材料、纳米光催化材料等,这些都为环境治理、能源开发等提供了新的可能性。
总之,纳米材料以其独特的结构和性能在材料科学、物理学、化学、生物学等领域具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和深入,相信纳米材料将会为人类社会的发展和进步带来更多的惊喜和机遇。
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什么是纳米材料纳米是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1纳米是1米的十亿分之一;相当于45个原子排列起来的长度。
通俗一点说,相当于万分之一头发丝粗细。
就象毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,并没有物理内涵。
当物质到纳米尺度以后,大约是在1—100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。
过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。
第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。
磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。
80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。
新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术。
新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。
纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。
近年来,纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。
例如,存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘,成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器,价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件,用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世,充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。
正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。
纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。
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,是知识创新的源泉。
由于纳米结构单元的尺度(1~100urn)与物质中的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。
在纳米领域发现新现象,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架奠定基础,也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。
世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题;纳米结构设计,异质、异相和不同性质的纳米基元(零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝)的组合。
纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点,人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。
利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
1研究形状和趋势纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术,带动纳米产业的发展。
世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究,在千年交替的关键时刻,迎接新的挑战,抓紧纳米材料和柏米结构的立项,迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。
纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。
进入90年代,纳米材料研究的内涵不断扩大,领域逐渐拓宽。
一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密,实验室成果的转化速度之快出乎人们预料,基础研究和应用研究都取得了重要的进展。
美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料,硬度比粗晶cu提高5倍;晶粒为7urn的pd,屈服应力比粗晶pd高5倍;具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注,晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望,根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位,世界发达国家的政府都在部署本来10~15年有关纳米科技研究规划。
美国国家基金委员会(nsf)1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标;美国darpa(国家先进技术研究部)的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象;日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究,例如ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划,1997年,纳米科技投资1.28亿美元;德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划;英国政府出巨资资助纳米科技的研究;1997年西欧投资1.2亿美元。
据1999年7月8日《自然》最新报道,纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意;美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究,决定加大投资,今后3年经费资助从2.5亿美元增加至5亿美元。
这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。
2国际动态和发展战略1999年7月8日《自然》(400卷)发布重要消息题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴起”。
在这篇文章里,报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍,从2.5亿美元增加到5亿美元。
克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。
为了加速美国纳米材料和技术的研究,白宫采取了临时紧急措施,把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。
《美国商业周刊》8月19日报道,美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一,《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域(其它两个为生命科学和生物技术,从外星球获得能源)。
美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视,其原因有两个方面:一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测,估计能达到14400亿美元,美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。
美国基础研究的负责人威廉姆斯说:纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。
美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。
在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流,在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一,纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。
1999年7月,美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功100urn芯片,美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘,这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系,10bit/s尺寸的密度已达109bit/s,美国商家已组织有关人员迅速转化,预计2005年市场为400亿美元。
1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应,到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世,在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。
最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体,预计将给彩色印橡带来革命性的变革。
纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量,在未来市场上占有重要的份额。
纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目,正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。
原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉,新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇,美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。
3国内研究进展我国纳米材料研究始于80年代末,“八五”期间,“纳米材料科学”列入国家攀登项目。
国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目,组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作,国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题,国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。
1996年以后,纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头,地方政府和部分企业家的介入,使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。
目前,我国有60多个研究小组,有600多人从事纳米材料的基础和应用研究,其中,承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有:中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。
中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学,还有吉林大学、东北大学、西安交通大学、天津大学、青岛化工学院、华东师范大学,华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。
我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。
已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金(晶态、非晶态及纳米微晶)氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体,建立了相应的设备,做到纳米微粒的尺寸可控,并制成了纳米薄膜和块材。
在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新,取得了重大的进展,成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷;在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果;在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd;设计和制备了纳米复合氧化物新体系,它们的中红外波段吸收率可达92%,在红外保暖纤维得到了应用;发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法;发现全致密纳米合金中的反常hall-petch效应。
近年来,我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果,引起了国际上的关注。
一是大面积定向碳管阵列合成:利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术,用这种技术合成的纳米管,孔径基本一致,约20urn,长度约100pm,纳米管阵列面积达到3mm 3mm。
其定向排列程度高,碳纳米管之间间距为100pm。