纳米材料的性能与应用
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用

纳米科技与材料纳米材料的特性与应用纳米科技与材料:纳米材料的特性与应用纳米科技是指在纳米尺度下研究和应用材料,其中纳米材料是纳米科技的核心之一。
纳米材料具有特殊的结构和属性,因此在各个领域都具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米材料的特性及其应用领域。
一、纳米材料的特性纳米材料具有以下几个主要特性:1. 尺寸效应:当材料的尺寸缩小到纳米级别时,其性能表现会与宏观尺寸的材料有显著差异。
例如,纳米材料的比表面积相对更大,导致更多的原子或分子暴露在表面上,因此纳米材料具有更高的反应活性。
2. 量子效应:在纳米尺度下,由于粒子的量子行为显著影响了材料的电、磁、光等性能,从而产生新的特性。
例如,纳米材料的电导率、光学性质和磁性可能与宏观尺寸材料截然不同。
3. 界面效应:界面是纳米材料中不可忽视的因素之一。
纳米材料的界面与周围环境之间的相互作用对其性能具有重要影响。
界面性质的调控可以改变纳米材料的导电性、磁性和光学性能等。
4. 热力学效应:纳米材料由于其特殊的表面性质,可能造成不稳定的热力学状态,导致一系列与热力学平衡相关的现象发生,如相变温度的变化、熔点降低等。
二、纳米材料的应用领域1. 电子领域:纳米材料在电子器件中的应用正日益重要。
例如,纳米颗粒可以用于制备高效的太阳能电池;纳米线可以用于制作柔性电子器件;纳米薄膜能够改善电子器件的导电性能。
2. 光学领域:纳米材料具有特殊的光学性质,广泛应用于光学器件制备和光学传感器等领域。
例如,纳米粒子的表面等离子共振效应使其具有优异的荧光性能,可用于生物分析和生物成像。
3. 医学领域:纳米材料在医学领域有着广泛的应用前景。
纳米载体可以用于药物的传输和靶向给药;纳米生物传感器能够检测和监测生物分子;纳米材料也可以用于修复组织和组织工程等。
4. 能源领域:纳米材料在能源转换和储存领域有着重要应用。
纳米材料的高比表面积、导电性和导热性能使其成为高效能源器件的理想选择。
浅论纳米材料的特性及应用

浅论纳米材料的特性及应用纳米材料(Nanomaterials)是指至少有一条尺寸小于100纳米的尺度,无论是从纵向、横向和表面上来看,都表现出特殊性质的材料。
纳米材料具有巨大的比表面积、高的表面活性和优异的物理、化学和生物性能,这些与其微观结构、形态、成分等相关。
因此,纳米材料是当前研究的热点之一,也是各个领域中需要重点关注的关键材料之一。
本文将就纳米材料的特性及应用进行浅析。
纳米材料的特性1. 比表面积大:纳米材料具有巨大的比表面积,这是由于纳米尺度下,物质表面与体积比不断增大,因此比表面积增加。
跟传统的微米材料相比,纳米材料表面积增加了数倍或数十倍。
这也是纳米材料在催化、传感、吸附等应用中常常被用到的原因。
2. 物理、化学性质优异:在纳米材料表面存在的大量表面活性位点,使其物理、化学性质得到了显著提高。
纳米材料表面活性位点的数量增加,强度加强,表面性质集中,因此性能更稳定,催化效率更高,电化学活性更强等等。
3. 尺寸效应、量子效应:由于纳米材料尺寸在纳米以下,材料某些性质与材料本身的大小呈现出非线性关系,如吸收光波长的变化、激发能量的变化、输运特性的变化等。
这就是所谓的尺寸效应。
同时,当纳米材料具有能量量子化效应时,控制其尺寸、形态、组成等因素能够使其能带结构、光学响应和磁学等性质发生改变,进而调节其电学、光学、磁学性能。
纳米材料的应用1. 催化剂:纳米材料的高比表面积、表面活性位点及在某些纳米材料上出现的空间初始化的结构使得它们表现出高度优异的催化活性。
以Pt纳米材料为例,由于其高的催化活性,广泛应用于汽车尾气净化、电化学电极、燃料电池等领域。
2. 生物传感器:纳米材料特有的表面活性,催化作用以及生物兼容性等特性,可用于生物传感器的制备和应用。
纳米材料实现了对生物分子、细胞的高灵敏度、高特异性识别和检测。
著名的纳米生物传感器如Au纳米颗粒、石墨烯等。
3. 纳米药物:临床上长期以来一直致力于研究如何制备高质量、优异性能的新型药物,纳米材料作为药物载体在药物的输送过程中提高了药物的效应和减少了副作用。
纳米金属材料的性能、应用与制备

由于以上特性的存在,使纳米金 属材料成为材料研究的热点,同 时金属及其合金纳米材料在现代 工业、国防和高技术发展中充当 着重要的角色。
三、纳米金属材料的应用
1.钴(Co)高密度磁记录材料 2.吸波材料 3.表面涂层材料 4.高效催化剂 5.导电浆料 6.高性能磁记录材料 7.高效助燃剂 8.高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 9.Al基纳米复合材料 10.其他应用
注:电子浆料是制造厚膜元件的基础材料,是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合
均匀的膏状物(可联想成牙膏、油漆等样子)。 厚膜技术是集电子材料、多层布线技术、表面微组装及平面集成技术于一体的微电子技术。
6.高性能磁记录材料 利用纳米铁粉矫顽力高、饱和磁化强度大、信噪比高和
抗氧化性能好等优点,可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘 的性能。
液相法特别适合制备组成均匀、纯度高的复合氧化物纳米粉体,但其缺点是 溶液中形成的粒子在干燥过程中,易发生相互团聚,导致分散性差,粒子粒度变 大。应用于液相法制备纳米微粒的设备比较简单,其生成的粒子大小可以通过控
制工艺条件来调整,如溶液浓度、溶液的PH值、反应压力、干燥方式等。
注:分散性:分散性固体粒子的絮凝团或液滴,在水或其他均匀液
铜及其合金纳米粉体用作催化剂效率高,选择性强,可用于二氧化碳和氢 合成甲醇等反应过程中的催化剂。通常的金属催化剂铁、铜、镍,钯、铂等制成 纳米微粒可大大改善催化效果。由于比表面积巨大和高活性,纳米镍粉具有极强 的催化效果,可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。
5.导电浆料
用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料可大大降低成本,此 技术可促进微电子工艺的进一步优化。
注:1GHz=103MHz=106KHz=109Hz
纳米材料的物理性质和应用

纳米材料的物理性质和应用纳米材料指的是具有纳米级尺寸(一纳米等于十亿分之一米)的材料,它们具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
本文将探讨纳米材料的物理性质及其在各个领域中的应用。
一、纳米材料的物理性质1. 表面效应纳米材料的比表面积远大于其体积,这使得纳米材料具有显著的表面效应。
例如,纳米颗粒在化学反应中的活性比宏观颗粒高出数倍,这是因为更多的原子或分子位于表面,使其更易于与其他物质接触和反应。
2. 尺寸效应纳米材料的尺寸与宏观材料相比更小,因此纳米材料的电子、光学和磁学性质发生了显著变化。
例如,金属纳米颗粒的表面等离子体共振现象使其具有优异的光学性能,可以应用于传感器、光学器件等领域。
3. 量子尺寸效应当纳米材料的尺寸接近或小于其波长或布洛赫波长时,量子效应开始显现。
例如,纳米晶体在光谱吸收和发射方面表现出离散的能级,这对于光电器件的设计和制造具有重要意义。
4. 界面效应纳米材料中存在着大量的界面和晶界,这些界面对材料的性能有重要影响。
例如,纳米材料的晶界可以增强材料的强度和硬度,提高材料的韧性和塑性。
二、纳米材料的应用1. 催化剂纳米材料由于其高比表面积和特殊物理化学性质,被广泛应用于催化剂领域。
纳米催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性等特点,在化学反应和能源转换中发挥着重要作用。
例如,纳米金属颗粒作为催化剂可以提高化学反应的反应速率和产物收率。
2. 电子器件纳米材料在电子器件中具有广泛的应用,如纳米晶体管、纳米传感器和纳米电池等。
纳米晶体管具有高电子迁移率和低功耗特性,对于半导体行业的发展具有重要意义。
纳米传感器可以实现对微小生物分子和环境变化的高灵敏检测。
纳米电池具有高能量密度和长循环寿命等优势,在可穿戴设备和电动汽车等领域具有广阔的应用前景。
3. 医疗领域纳米材料在医疗领域的应用涉及到药物传递、诊断和治疗等方面。
纳米药物传递系统可以将药物精确释放到病变组织或细胞,提高疗效和减少副作用。
纳米材料的性质及其在纳米技术中的应用

纳米材料的性质及其在纳米技术中的应用随着科技的不断发展,纳米技术成为了最受关注的领域之一。
纳米技术中包括了一种非常重要的材料:纳米材料。
纳米材料因其独特的性质而备受关注,广泛应用于纳米技术的制造中。
本文将探讨纳米材料的性质及其在纳米技术中的应用。
一、纳米材料的性质1. 尺寸效应纳米材料具有尺寸效应,即当材料的尺寸缩小至纳米级别时,其物理和化学性质将发生显著变化。
一方面,纳米材料的比表面积增加,使得其表面的活性更高,从而增强其催化性能、光学性质和电学特性;另一方面,由于质量和表面积的减小,纳米材料所呈现的物理性质也发生了变化。
例如,纳米粒子的熔点和沸点会随着尺寸的减小而升高,导致其熔点可能高于相应的宏观材料,而导致材料的热稳定性更好。
2. 量子效应当纳米粒子的大小小于一定范围时,由于其电子束缚效应,会表现出量子大小效应。
由于纳米材料的比例变得更大,电子在其周围的空间中运动的范围将变得更小,电子的能级和物理性质也会因此变得不同。
例如,黄金纳米粒子就具有一些特殊的光学性质,在红外光谱中呈现出一个鲜明的吸收峰。
3. 晶界效应纳米粒子由于尺寸的缩小而引起的晶体结构的改变会使其表现出不同的物理和化学性质。
这是由于在纳米颗粒中,晶粒的大小产生变化,因此可以形成诸如晶界、界面和邻域之类的区域。
这些区域的特殊性质可以影响材料的性能和寿命,也可以改变材料的热力学能量和动力学过程。
二、纳米材料在纳米技术中的应用由于纳米材料的特殊性质,它们在纳米技术中有着广泛的应用。
下面介绍几个使用纳米材料的例子:1. 纳米传感器纳米传感器是一种可以在纳米尺度上检测并直接响应环境指标的传感器。
利用纳米材料的比表面积大和高度活性的特点,可以为纳米传感器提供自然的响应界面,使得传感器可以吸附在几乎所有类型的分子并进行准确测量。
这种传感器可以用于环境监测、生物医学诊断和制药等领域。
2. 纳米催化纳米材料具有高度的催化性能和高效的表面反应。
因此,它们广泛用于化学品制造、能源生产和污染处理等领域。
纳米材料在力学系统中的应用

纳米材料在力学系统中的应用随着科学技术的不断发展,纳米材料作为一种具有特殊物理和化学性质的材料,越来越受到科学家和工程师的关注。
纳米材料具有独特的尺寸效应、表面效应和量子效应,因此在力学系统中的应用潜力巨大。
本文将探讨纳米材料在力学系统中的应用,并分析其带来的影响。
一. 纳米材料的力学性能纳米材料由于其尺寸效应,常常具有出色的力学性能。
纳米材料的晶粒尺寸较小,晶界和缺陷比例较高,这使得纳米材料在力学强度和硬度方面表现出优势。
例如,纳米材料的弹性模量通常比宏观材料高出很多倍,同时具有更高的附着力和耐磨性。
二. 1. 纳米材料在材料加工中的应用纳米材料的高强度和硬度使其成为理想的材料选择,用于制造高强度的工具和零部件。
纳米材料可以用于制造高效的切削工具、高速轴承和耐磨件等。
此外,纳米材料还可以用于改善材料的塑性变形性能,提高材料在变形加工中的可塑性和韧性。
2. 纳米润滑剂在机械系统中的应用纳米润滑剂是一种将纳米颗粒添加到润滑剂中的新型润滑材料。
纳米颗粒具有较大的比表面积和表面活性,能够在摩擦表面形成均匀、连续的润滑膜,减少摩擦和磨损,并提高机械系统的效率和寿命。
纳米润滑剂在汽车发动机、轴承、齿轮传动等机械系统中具有广泛的应用前景。
3. 纳米传感器在力学测试中的应用纳米材料具有优异的物理和化学性能,特别是其高灵敏度和低噪声特性,使其成为制造高灵敏度传感器的理想选择。
纳米传感器可以用于测量力、压力、应变和振动等力学信号,广泛应用于航空航天、汽车、生物医药等领域。
4. 纳米生物材料在生物力学中的应用纳米材料在生物力学中的应用受到越来越多的关注。
纳米材料可以用于制造生物医学传感器、人工骨骼和人工关节等生物医学器械。
另外,纳米材料还可以被用来改善组织工程和再生医学的治疗效果,例如用于修复骨折、创伤和器官移植等。
三. 纳米材料应用的挑战和前景纳米材料在力学系统中的应用不仅带来了诸多机遇,也面临着一些挑战。
例如,纳米材料的制备和加工过程存在一定的困难,需要开发出适用于纳米尺度的高效加工工艺。
纳米材料的性质和应用

纳米材料的性质和应用在当今的科技发展中,纳米材料起到了越来越重要的作用。
纳米材料指的是尺寸在1-100纳米之间的材料,由于其独特的物理、化学、生物性质,纳米材料已经成为材料科学领域中的研究热点,并在多个领域展现了广泛的应用前景。
本文将会介绍纳米材料的性质和应用。
一、纳米材料的性质1.1 尺寸效应与大尺寸的材料相比,纳米材料拥有独特的尺寸效应。
在纳米材料中,相对于大尺寸材料,电量子尺寸效应、表面效应以及量子点效应等加强,这使得纳米材料在电子与光学等性能方面呈现出独特且出色的表现。
1.2 比表面积相同质量的纳米材料,其比表面积远大于大尺寸材料。
这是因为纳米材料的表面积与体积比远大于大尺寸材料,这种高比表面积使得纳米材料在吸附、反应、催化等方面具有更高的活性,具备更强的活性表面。
1.3 催化性质纳米材料由于具有较高的比表面积和尺寸大小效应,因而在催化反应中展现出了优异的催化性质。
纳米金属催化剂普遍具有较高的活性和选择性,可被应用于氧化还原反应、氢化反应等多个领域。
1.4 原子结构微观结构上,纳米材料由于晶粒尺寸小于传统材料晶体中晶粒尺寸的平均距离,因而在晶体结构和晶格纵横比等方面也表现出与大尺寸材料显著不同的情况。
二、纳米材料的应用2.1 纳米材料在催化领域的应用纳米材料因其独特的催化性质,在催化领域中展现了广泛的应用前景。
例如,氧化铁纳米颗粒是市场应用较广泛的催化剂之一。
鉴于纳米铁颗粒活性高,对有机物的还原作用也得到了广泛应用。
此外,纳米催化剂在车用领域中得到广泛应用,节约了能源。
2.2 纳米材料在生物医学中的应用纳米材料的性质控制能力、可定制性将其应用范围扩大到医学领域。
由于纳米材料具有高比表面积,可改善材料与细胞之间的接触面积和其它物理-化学相互作用。
其在生物医学中的应用包括:基因治疗、肿瘤治疗、药物输送和生物成像等。
2.3 纳米材料在能源领域的应用纳米材料也被广泛应用于能源领域,例如纳米结构材料的光电特性,可以用于太阳能电池,而纳米材料也可用于如锂离子电池等的电储能设备中。
纳米材料有哪些

纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸(一般为1-100纳米)的材料。
由于其特殊的结构和性能,纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。
1. 纳米金属颗粒:纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性,可以应用于催化剂、电子器件等领域。
2. 纳米二氧化硅:纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能,可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。
3. 纳米氧化锌:纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能,广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。
4. 纳米碳材料:包括纳米石墨烯、纳米碳管等,具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性,被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。
5. 纳米陶瓷材料:包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等,具有高硬度、高耐磨性和热稳定性,广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。
6. 纳米荧光材料:具有较高的荧光效率和稳定性,被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。
7. 纳米生物材料:包括纳米生物酶、纳米生物球等,具有良好的生物相容性和生物活性,可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。
纳米材料的应用范围广泛,涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。
纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响,为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
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纳米材料的性能与应用“纳米”是英文namometer的译名。
另一种说法“纳米”一词源自于拉丁文“NANO”,意思是“矮小”。
纳米是一个度量单位,是一个长度单位。
纳米材料构筑的物质,是看不到,摸不着的微细物质。
所谓纳米科技是以1~100nm尺度的物质或结构为研究对象的一门新兴学科,就是指通过一定的微细加工方式,按人的意志直接操纵原子、分子或原子团、分子团,使其重新排列组合,形成新的具有纳米尺度的物质或结构,研究其特性,并由此制造新功能的器件、机器以及其它各方面应用的科学与技术。
追求新鲜和进步是人类文明的动力。
纳米科技形成独立学科领域是在20世纪90年代,1990年在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科技会议(Nano I),成立了常设机构——顾问委员会,中国是成员之一。
1993年8月在莫斯科召开了第二届国际纳米科技会议(Nano Ⅱ)1996年在北京召开了第四届国际纳米科技会议(Nano Ⅳ)。
2000年在德国举行了第六届国际纳米科技会议(Nano Ⅵ)。
2001年1月18日。
中国成立了中国纳米科技指导协调委员会,制订发展中国纳米科技的计划。
目前国家已初步规划在北京、上海成立北、南两个研发中心(纳米科技创新基地)。
当前我国纳米科技发展的主要任务是:①加强纳米科技前沿的基础研究和基础性工作;②突破一批纳米科技发展共性关键技术;③开拓纳米材料和器件的应用,培育相关产业;④建设国家纳米科技基础设施和研究开发基地;⑤建设高素质的纳米科技骨干队伍。
(一) 纳米材料1. 纳米材料与纳米结构的定义广义地说,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1~100mm)或由他们作为基本单元构成的材料。
纳米结构是指由纳米尺度的基本单元按照一定的规律构建或组装成的一维、二维或三维体系。
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。
2. 纳米材料的特性(1)表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表面原子占99%。
主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。
再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。
如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。
(2)小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出“新奇”的现象。
例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。
再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。
利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。
(3)量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时,费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。
当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。
例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。
(4)宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应,它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。
3. 纳米材料的应用纳米材料的诸多优异性,可能在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息储存等广泛的领域得到应用。
包括在建筑、化工、纺织、汽车和环保等行业中的应用奠定了基础。
比如纳米陶瓷具有超塑性、耐高温、耐磨性好、硬度高、透光等特点,可以使其用作制造人造骨骼、陶瓷、刀具、陶瓷滚动轴承、压电地震仪、宇宙飞行器的“头盔”,可制得“摔不碎的酒杯”或“摔不碎的碗”等。
纳米塑料,是一种高强度、不老化的新颖塑料。
它的硬度比碳钢强4~6倍,比重仅为钢铁的1/4,良好透光,不发生变性情况。
如用纳米塑料制造一台汽车,其重量仅为钢铁材料制成的汽车的1/4。
还有所谓纳米金属、微孔玻璃、纳米金钢石、纳米磁性材料、纳米复合材料、纳米超导材料等。
(二)纳米材料的应用1医学方面的应用:目前,国际医学行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。
纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法,随着健康科学的发展,人们对药物的要求越来越高。
控制药物释放减少副作用,提高药效,发展药物定向治疗,必须凭借纳米技术。
纳米粒子可使药物在人体内方便传输。
用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织,尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称为"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。
纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由的滚动,因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。
利用纳米系统检查和给药,避免身体健康部位受损,可以大大减小药物的毒副作用,因而深受人们的欢迎。
2在涂料方面的应用;纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能。
借助于传统的涂层技术,再给涂料中添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能,如;有超硬、耐磨,抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。
在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射,耐大气侵害和抗降解等,在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。
在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料,可达到减少光的透射和热估递效果,产生隔热,阻燃等效果。
由于氧化物纳米微粒的颜色不同,这样可以通过复合控制涂料的颜色,克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。
纳米材料的颜色不仅限粒径而变,而具有随角度变色的效应。
在汽车的装饰喷涂业中,将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面色彩多样化。
3在化工方面的应用;化工业影响到人类生活的方方面面,如果在化工业中采用纳米技术,将更显示出独特畦力。
在橡胶塑料等化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。
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。
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。
最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有利污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。
4.在其他方面的应用;(1)纳米电脑电脑是20世纪人类的一大发明。
由于纳米材料和纳米技术的出现,由纳米结构技术支持和纳米材料组装成的新一代电脑将是21世纪的最重大的科技发明之一。
纳米电脑的核心元件就是纳米芯片。
有所谓蛋白质芯片,DNA芯片。
这种蛋白质芯片体积小,元件密度高,据测每平方厘米达1015至1016个,比硅片集成电路高3~5个数量级,其存储量可达到普通电脑的10亿倍。
DNA芯片又称基因芯片,在1立体毫米晶片上可含100亿比特,运算速度更达到10微微秒(一千亿分之一秒),比现有的电脑快近100万倍。
电脑芯片的不断更新将使电脑更加智能化,同时提高因特网的速度并大大促进电子商务,高清晰电视和无线通信的发展。
在新型的纳米芯片支持下,纳米级电脑包括了所谓超导电脑、化学电脑、光电脑、生物电脑(其中DNA电脑运算速度快,它几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来总运算量),量子电脑(其基本元件就是原子和分子),神经电脑(用许多微处理机模仿人脑的神经元结构,采用大量的并行分布式网络就构成神经电脑,又称为人工大脑)。
(2)纳米武器纳米技术的军事应用主要集中在纳米信息系统和纳米攻击系统两大类上。
纳米信息系统是指以纳米技术为核心的信息传输、存储、处理和传感系统。
目前研制的主要有:1.微型间谍飞行器。
只有15厘米长,至少能持续飞行1小时以上,飞行距离可达十几公里。
进行侦察、收集情报信息,起一种潜伏哨的作用,以后也可被做得像一只小蜜蜂一般大小。
2.袖珍遥控飞机。
是一种不足扑克牌大小的遥控飞行装置。
机上装有超灵敏感应器,这种传感器不仅可以闻出柴油机排出的废气,而且可以在夜间拍摄清晰的红外照片。
它可将所获取的最近情报信息传输到200公里以外的基地。
3.“间谍草”。
实际上是一种分布式战场微型传感网络,外形看似小草,装有敏感的电子侦察仪、照相机和感应器。
4.纳米卫星。
利用微电子机械和纳米电子技术制造的惯性检测元件、换能器、射频元件、光学元件、电源系统及各种传感器核心片作为星载设置,可使卫星的体积和重量大为减小。
重量小于100克。
纳米卫星其实质是一种分布式的卫星结构体系,或布设成局部星团,或布设成分布式星座,这种分布式体系可避免单个卫星失灵后带来的危害,提高航天系统的生存力和灵活性。
这种卫星用一枚小型运载火箭一次可以发射数百颗乃至上千颗。
5.高性能敌我识别器。
6.有毒化学战剂报警传感器。
这些微型战士按军兵种分类,有所谓微型陆军、微型空军、微型海军(纳米鱼雷、纳米水雷、纳米导弹、纳米炸弹、纳米雷达、水下深潜探测器、无人水面侦察快艇、微型侦察潜艇等)、微型天军。
纳米武器由于具有超微型和智能化的明显优势,打击敌方的神经系统必然是纳米武器的首选目标。
通过纳米武器所焕发出来的巨大战争威力而使敌方宏观作战体系“突然瘫痪”,以致不得不屈服于微型武器所造成的战争压力。
纳米科技是一把双刃剑。
有一类纳米材料,因为其体积小,在常温常压下,由于布朗运动,它是悬浮在空间或液体中的,所谓具有飘浮的弥散行为。
因此,在使用这类材料时,特别要注意这个飘浮特性,否则会造成对于人类环境和身体的污染、侵害。
由于纳米材料很小,小到可以容易地通过各种渠道,如呼吸系统、五官,甚至皮肤的毛囊毛孔进入人体内部,所以它是比空气中粉尘危害更大的污染,不可以掉以轻心,否则也许会出现比癌症、艾滋病、疯牛病等更严重的伤害人类的自然灾害。
当然还有其它潜在的危险,如果纳米机器人忘记停止复制怎么办?如果没有某种内在的停止信号,那么灾难是极可能发生的。