纳米材料的研究内容及进展

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纳米材料研究现状

纳米材料研究现状

纳米材料研究现状纳米材料研究是当前材料科学领域的前沿和热点之一、纳米材料具有独特的物理、化学和生物性质,广泛应用于电子、储能、催化、传感、生物医药等领域。

本文将介绍纳米材料的分类、制备方法以及应用领域的最新研究进展。

纳米材料通常被定义为至少在一个维度上小于100纳米的材料。

根据形态和组成的不同,可以将纳米材料分为纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米管、纳米薄膜等。

其中,纳米颗粒是最常见的一种,具有高比表面积和量子尺寸效应,导致了许多独特的物理和化学性质。

在纳米材料的制备方法方面,有许多不同的技术可用。

常见的制备方法包括物理气相沉积、溶液合成、固相反应、机械法等。

物理气相沉积是一种通过气相反应在高温下制备纳米材料的方法,适用于制备纳米线、纳米颗粒等材料。

溶液合成是通过在溶液中加入适当的前体物质来合成纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米片等材料。

固相反应是通过在固相条件下进行反应合成纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米薄膜等材料。

机械法是通过机械力对原料进行研磨、碾压等处理制备纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米管等材料。

纳米材料的研究目前涉及各个领域,如电子、储能、催化、传感、生物医药等。

在电子领域,纳米材料被广泛应用于光电器件和纳米电子器件中,如纳米晶体管和纳米电池。

在储能领域,纳米材料的高比表面积使其成为制备高性能电池和超级电容器的理想材料。

在催化领域,纳米材料的高比表面积和优越的催化性能使其成为催化剂的理想选择。

在传感领域,纳米材料的特殊性质使其成为用于检测和传感的优秀材料。

在生物医药领域,纳米材料被广泛应用于药物传输、成像、诊断和治疗等方面。

最近的研究进展主要集中在纳米材料的制备方法改进、结构调控以及应用开发方面。

一些新的制备方法,如原子层沉积、热分解、电化学沉积等,可以制备出具有特殊形态和结构的纳米材料。

同时,通过控制实验条件、添加表面修饰剂等手段,可以调控纳米材料的结构和性质,实现对其性能的定制化。

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望一、纳米生物材料的概念及特点纳米生物材料是一种新型的材料,它将纳米技术与生物技术相结合,并在此基础上进行研究与开发,因此它具有许多独特的特点:1.尺寸小:纳米生物材料尺寸小,其大小与许多细胞和生物分子相当,因此可以被用于制备生物医学纳米设备和药物递送系统等。

2.大比表面积:由于其小尺寸和大比表面积,纳米生物材料可以提供更多的化学反应位置和吸附作用位点,可以更好地控制生物反应。

3.独特的物理和化学性质:纳米生物材料的物理和化学性质因其粒子尺寸和表面结构的变化而发生变化。

4.生物相容性好:纳米生物材料与生物体的生物相容性好,对人体无害。

二、纳米生物材料的研究进展与应用领域1.药物递送系统纳米生物材料可以作为药物递送系统的载体,将药物包裹在其内部并将其输送到特定的部位,这种方法可以使药物通过生物障碍进入到特定的细胞和组织中。

使用纳米生物材料作为药物递送系统可以增强药物的稳定性,缩小药物剂量和副作用。

2.生物成像纳米生物材料可以通过改变其表面结构和化学性质来实现优良的生物成像性能。

纳米材料可以应用在各种成像技术领域,包括放射性成像、磁共振成像、紫外线可视光谱技术等。

3.组织工程对于组织细胞工程,纳米生物材料可以用于构建生体材料,在体外培养肌肉细胞、皮肤细胞、软骨细胞等,并与这些细胞结合,从而产生具有生物功能的人造组织。

4.生物传感生物传感器是一种可以用来检测特定生物效应的材料。

这些生物效应包括物理、化学、光学、生物学等。

纳米生物材料可以通过表面改性等技术实现所需的生物反应,这种方法在生物传感器的应用领域广泛使用。

三、纳米生物材料的制备技术纳米生物材料的制备技术多种多样,包括:1.物理方法:通过等离子体法、溶胶凝胶法、机械球磨法等物理方法,可以制备出尺寸均匀、分散性高的纳米材料。

2.化学方法:通过溶液法、化学反应法等化学方法,可以制备出不同形态和功能的纳米生物材料。

3.生物法:采用细菌、酵母菌等微生物,可以在无机溶液中制备纳米晶体和纳米生物材料。

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展引言纳米材料是一种具有尺寸在纳米量级(1-100纳米)的特殊材料,相比传统材料,具有独特的物理、化学和电子性质。

纳米材料具有较大的比表面积、比表面活性和较小的尺寸效应等特点,使其在许多领域具有广泛的应用潜力。

其中一个应用领域是阻燃材料。

随着纳米材料在阻燃领域的研究日益深入,人们对纳米材料阻燃性能及其应用前景产生了浓厚的兴趣。

本文将对纳米材料阻燃性能及应用前景的研究进展进行综述。

一、纳米材料阻燃性能纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应,使其具有优异的阻燃性能。

研究表明,纳米材料可以通过以下几个方面来提高材料的阻燃性能:1. 溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法,通过控制溶胶和凝胶的反应条件,可以调控纳米材料的结构和性能。

例如,采用溶胶-凝胶法合成无机氧化物纳米材料,可以提高阻燃材料的热稳定性和耐燃性。

2. 纳米粒子的表面修饰纳米粒子的表面修饰可以增强材料的阻燃性能。

通过改变纳米粒子的表面性质,可以增强材料的炭化特性、抑制热解和延缓燃烧速率。

近年来,研究人员通过将聚合物包覆在纳米粒子表面或利用金属氧化物修饰纳米粒子表面等方法,成功提高了材料的阻燃性能。

3. 纳米复合材料的构筑纳米复合材料是指将纳米材料与基体材料进行复合得到的材料。

通过在基体材料中引入纳米材料,可以提高材料的热稳定性、抗烧蚀性和抑制烟雾生成能力。

研究发现,纳米复合材料具有更好的阻燃性能和热分解特性,具有广阔的应用前景。

二、纳米材料阻燃应用前景纳米材料具有出色的阻燃性能,可以在多个领域应用,拥有广阔的前景。

以下是几个纳米材料在阻燃领域的应用前景:1. 电子设备随着电子设备的普及,电子设备的火灾事故也时有发生。

纳米材料作为阻燃新材料,可以有效提高电子设备的安全性能,降低火灾事故的风险。

2. 轻量化材料纳米材料具有轻质、高强度和良好的抗热性能,可以用于制造轻量化材料,如汽车和飞机等。

纳米材料在新能源领域的研究进展

纳米材料在新能源领域的研究进展

纳米材料在新能源领域的研究进展随着环保意识的提高和全球能源危机的加剧,新能源技术的开发与应用越来越受到人们的重视。

纳米技术作为当今前沿领域之一,已经在新能源领域展现出了强大的应用潜力。

本文将对纳米材料在新能源领域的研究进展进行探讨。

一、纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是目前应用最为广泛的新能源设备之一。

纳米技术可以通过制备纳米粒子、纳米棒和膜的形式在太阳能电池中实现新能源的高效转换。

例如,通过在硅太阳能电池表面或内部引入纳米结构,可以增加其自吸收强度和提高载流子分离效率,大大提高太阳能电池的转换效率。

同时,已有研究表明,在天然染料敏化太阳能电池中,采用纳米结构材料作为电子传输路径会显著提高能量转换效率。

此外,还有人尝试使用纳米量子点作为太阳能电池中的光吸收剂,将太阳能转化成电流产生更高的效率。

二、纳米材料在燃料电池中的应用燃料电池是一种能够将燃料与氧气反应生成能量的设备,其比传统燃烧产生更加清洁的能源,具有广泛的应用前景。

纳米技术可以提高燃料电池催化剂的活性,降低反应温度和提高催化剂的稳定性。

例如,通过制备高分散、高表面积的纳米复合催化剂,可以提高燃料电池的功率密度和催化剂的使用寿命。

此外,在固态氧化物燃料电池中,通过在氧化物电解质膜表面制备纳米枝状结构,能够显著提高电池的性能和长期稳定性。

三、纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是现代电子设备中广泛使用的一种电池,其能够以高比能量、高比功率和长寿命的方式存储和释放电能。

纳米技术在锂离子电池中的应用主要涉及锂离子电池正极材料和负极材料的制备。

例如,采用纳米碳管、纳米金属氧化物和纳米结构的锂离子电池正极材料,能够提高电池的能量密度和功率密度。

此外,在锂离子电池负极材料方面,纳米技术能够有效地提高其容量和增加其循环寿命。

四、纳米材料在光催化水分解中的应用光催化水分解技术是利用太阳能光照与催化剂共同作用将水分解为氢气和氧气的技术。

纳米技术能够提高催化剂的光催化活性和稳定性,增强其吸收光子和促进光生电荷的分离与传输。

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望引言:纳米技术是当今科技领域中发展最快的领域之一,而纳米塑料材料则是纳米技术在材料科学领域的一项重要应用。

纳米塑料材料具有与传统塑料相比的许多显著特性,如优异的力学性能、耐磨性、导电性、热稳定性和耐高温性等。

同时,纳米塑料材料的应用前景广阔,可以应用于电子、医疗、环保、能源等多个领域。

本文将首先介绍纳米塑料材料的研究进展,然后探讨其应用前景。

一、纳米塑料材料的研究进展1. 突破传统材料性能限制纳米技术的引入赋予塑料新的特性和性能。

纳米塑料材料中的纳米填料能够改善塑料的力学性能,如增加强度、硬度和韧性等。

同时,通过纳米材料的加入,可以提高塑料的导电性和热稳定性,使其在特定领域中具有更广泛的应用。

2. 研发新型纳米填料目前,研究者们通过调控纳米填料的配比和添加方式,发展了多种新型纳米填料,如纳米硅胶、纳米碳管、纳米氧化锌等。

这些纳米填料具有高比表面积和特殊的形貌结构,能够改变塑料的微观结构和力学性能,提升塑料的综合性能。

3. 提高纳米塑料材料的加工性能纳米塑料材料的加工性能对于应用前景至关重要。

目前,研究者们通过改变塑料的分子结构和添加具有润滑作用的纳米填料,提高了纳米塑料材料的加工性能,使其更易于塑料原料制备和加工成型。

二、纳米塑料材料的应用前景展望1. 电子领域纳米塑料材料具有优异的导电性能和机械柔韧性,可以应用于柔性显示器、柔性电池和柔性电路板等电子产品中。

这些产品具有可弯曲、可卷曲等特点,可以为电子设备的小型化和轻量化提供可能。

2. 医疗领域纳米塑料材料可以制备成生物相容性材料,如纳米膜、纳米粒子等,用于制造人工器官、药物输送、组织工程等医疗领域。

同时,纳米塑料材料还具有抗菌性能,可以应用于医疗器械和医用材料中,提高其安全性和耐用性。

3. 环保领域纳米塑料材料在环保领域中的应用前景巨大。

通过合理利用废弃塑料资源,制备出质量轻、强度高的纳米塑料材料,可以替代传统材料,减少对环境的污染和能源消耗,实现可持续发展。

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展纳米技术是在纳米尺度上对物质进行研究、控制和改造的一门学科。

纳米尺度指的是物质尺寸在1到100纳米之间。

随着科技的不断进步,纳米技术在各个领域都展现出了巨大的潜力,特别是在材料领域中,纳米技术的应用已经引起了广泛的关注。

一、纳米材料的合成与制备技术纳米技术的快速发展与纳米材料的合成与制备技术密不可分。

传统的材料制备方法无法精确控制材料的尺寸和形貌,但纳米技术的发展使得这一问题得到了解决。

现代纳米材料的合成和制备技术包括溶剂热法、熔融法、溶胶凝胶法、氧化还原法等多种方法。

这些方法可以合成出具有特殊功能和性质的材料,如纳米粒子、纳米薄膜、纳米线和纳米结构等。

二、纳米材料在能源领域中的应用纳米材料在能源领域的应用是当前研究的热点之一。

由于纳米材料具有特殊的物理和化学性质,可以提高能量的转换效率和储存密度。

例如,纳米材料在太阳能电池、燃料电池和储能设备中的应用已经取得了显著的进展。

使用纳米材料可以提高光电转换效率,延长电池的寿命,减小储能设备的体积和重量,为可持续发展提供了新的解决方案。

三、纳米材料在传感器领域中的应用纳米材料在传感器领域中也有着广泛的应用。

由于纳米材料具有大比表面积、高灵敏度和优异的电化学性能,可以用于制备高灵敏的传感器。

例如,一些纳米材料可以用来制作生物传感器,可以实现对生物分子的高灵敏检测,广泛应用于生物医学和环境监测中。

此外,纳米材料还可以用于制备传感器阵列,实现多参数的同时检测,提高传感器的性能。

四、纳米材料在医疗领域中的应用纳米材料在医疗领域的应用也备受关注。

纳米材料具有较小的尺寸和较大的比表面积,可以实现药物的精确传递和靶向治疗。

这些特性为靶向药物输送系统的设计提供了可能。

例如,纳米颗粒可以携带药物并将其精确释放到病变组织中,减少药物的毒副作用,提高治疗效果。

此外,纳米材料还可以用于制备生物成像剂,实现对疾病的早期诊断和治疗监测。

五、纳米材料在环境保护中的应用纳米材料在环境保护领域中的应用也显示出了巨大的潜力。

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析纳米材料是指其中至少一种尺寸小于100纳米的固体物质,这些小尺寸特性使得纳米材料在许多领域有着独特的应用和潜在的应用前景,如医学、能源、环境、电子等。

但纳米材料也存在着潜在的毒性,这些毒性在前期的研究中就已经被证实。

因此,进行纳米材料毒理学研究是非常必要的。

本文将介绍纳米材料毒理学研究的进展及其应用前景分析。

一、纳米材料毒理学研究进展1.毒性机制研究表明,纳米材料的毒性机制主要包括:(1)氧化应激;(2)炎症反应;(3)细胞死亡;(4)肝脏、肾脏等重要器官的损伤。

2.研究对象在纳米材料的毒理学研究中,常用的研究对象包括:(1)小鼠和大鼠;(2)猴子;(3)人类细胞系;(4)鱼类和其他无脊椎动物等。

其中,小鼠和大鼠是最常用的实验动物。

3.评价方法为了评价纳米材料的毒性,目前主要采用以下几种方法:(1)细胞生存能力测定;(2)动物生存率和体重变化;(3)荧光显微镜观察;(4)电镜观察;(5)生化指标测定等。

4.毒性分析研究表明,纳米材料的毒性与其形态、大小和表面化学性质等因素有关,其中纳米材料的大小是最关键的因素。

同时,纳米材料对于不同种类的细胞和动物也存在特异性毒性。

二、纳米材料的应用前景1.医学领域纳米材料在医学领域的应用前景非常广泛,例如:(1)纳米材料在生物成像方面的应用:包括磁共振成像、X射线成像、CT等;(2)纳米材料在治疗方面的应用:包括药物输送、光动力疗法、热疗法等。

2.环境领域纳米材料在环境领域的应用前景也非常广泛,例如:(1)纳米材料在水处理方面的应用:包括吸附、光催化等;(2)纳米材料在空气治理方面的应用:包括过滤、氧化等。

3.电子领域随着电子领域的发展,纳米材料在该领域也有着巨大的应用前景,例如:(1)纳米材料在电池和太阳能电池方面的应用;(2)纳米材料在储存和传输信息方面的应用等。

三、结论纳米材料作为一种具有广泛应用潜力的新兴材料,其毒理学研究非常必要。

纳米纤维材料的制备及应用研究进展

纳米纤维材料的制备及应用研究进展

纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高,纳米技术越来越受到人们的关注。

纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础,设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。

其中,纳米纤维作为一种重要的纳米材料,由于其特殊的性质和广泛的应用前景,吸引了众多科学家的研究。

一、纳米纤维的制备方法:1.电纺法制备:电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一,其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。

电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性,因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。

2.气相沉积法制备:气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术,通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件,在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。

该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维,但需要复杂的真空设备,成本较高。

二、纳米纤维材料的应用:1.生物医学领域:纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料,被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。

同时,具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。

2.环境保护领域:纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。

通过制备新型的纳米纤维材料,提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等,在环境中吸附、催化、分解有害物质,具备重要的环保应用价值。

3.能源领域:纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等,利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点,来提高能量传输和储存的效率。

4.材料领域:纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛,包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。

三、纳米纤维材料的未来发展:目前,虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展,但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。

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纳米材料的研究内容及进展摘要纳米科技是在80年代末,90年代初逐步发展起来的前沿、交叉性新兴科技领域,也是21世纪最前沿,最富有活力的学科领域之一,是继信息技术和生物技术之后,又一深刻影响人类和社会经济发展的重大技术,它的迅猛发展将在新世纪影响到几乎所有的工业领域,有些甚至产生革命性的变化。

关键词:纳米材料研究内容进展在充满生机的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年对发展、振兴、国力增强最有力的战略领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。

纳米科技研究的深入发展和产业化的迅速推进对高水平研发人员和高级技术人才提出了越来越迫切的需求,世界发达国家已经在全面部署纳米科技的教育,以期为形成现实生产力做准备。

一纳米材料的研究内容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,也是纳米中最为活跃、最接近的重要组成部分。

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某时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,提出新概念,建立新,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的意愿合成具有特殊性能的新材料。

利用新物性、新原理、新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。

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的决体材料,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,纳米金属间化合物 FqsAJZCr室成果的转化,到为止,已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业,睦次鹦米氧化硅。

氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。

二纳米材料的研究进展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;日本近匕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热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续的势头。

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。

国家科学基金委员会、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,地方政府和部分家的介人,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。

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,还有吉林大学烹北大学、西安大学、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:这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。

二是超长纳米碳管制备:该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。

英国《时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。

三是氮化嫁纳米棒制备:该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。

四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功,推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。

五是唯一维纳米丝和纳米电缆:该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后,许多外国科学家给予高度评价。

六是用苯热法制备纳米氮化像微晶;发现了非水溶剂热合成技术,首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。

还用苯合成制备氮化铬(CrN)、磷化钻(COZP)和硫化锑(Sb。

S。

)纳米微晶,论文发表在1997年的《科学》杂志上。

七是用催化热解法制成纳米金刚石;在高压釜中用中温(70℃)催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉,论文发表在1998年的《科学》杂志上。

美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金棗从四氯化碳(CC14)制成金刚石”~文,予以高度评价。

我国纳米材料和纳米结构的已有10年的工作基础和工作积累,在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地,中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。

无论从研究对象的前瞻性、基础性,还是成果的学术水平和适用性来,都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地,促进我国纳米材料研究的,培养高水平的纳米材料研究人才作出了贡献。

在纳米材料基础研究和研究的衔接,加快成果转化也发挥了重要的作用。

和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。

在过去10年,我国已建立了多种物理和化学制备纳米材料,研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导CVD、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置,发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法,研制了性能优良的多种纳米复合材料。

近年来,根据国际纳米材料研究的发展趋势,建立和发展了制备纳米结构(如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、MCM-41等)组装体系的多种方法,特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验,已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。

这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性,推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。

纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全,达到了国际90年代末的先进水平。

综上所述,“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果,形成了一支高水平的科研队伍,基础研究在国际上占有一席之地,应用开发研究也出现了新局面,为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。

10年来,我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇,在国际上排名第五位,其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国,在国际排名第三位,在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上,我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。

到目前为止,纳米材料研究获得国家三等奖1项,国家发明奖2项;院部级自然科学一、二等奖3项,发明一、H等奖3项,科技进步Th等奖1项;申请专利 79项,其中发明专利占50%,已正式授权的发明专利6项,已实现成果转化的发明专利6项。

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