新材料纳米材料是什么？

一道物理题“纳米材料”已成为新材

新世纪的新材料——纳米材料 　　纳米材料是８０年代初发展起来的新材料领域，它具有奇特的性能和广阔的应用前景，被誉为跨世纪的新材料，引起了科学界和企业界的极大关注。一些国家政府高度重视纳米材料，先后将其列入美国的“星球大战”、欧洲的“尤里卡”及日本的“高技术探索研究”等高技术研究计划，发展迅速。 我国也及时地编制“８６３”计划，对其进行跟踪和研究开发，国家火炬计划重点支持研究成果向生产力的转化，使纳米材料的研究开发取得了可喜的进展。 　　纳米材料的发现者是著名的美国物理学家，两次诺贝尔奖金获得者ＲｉｃｈａｒｄＦｅｙｎｍｅｎ。 他在６０年代曾经预言：如果我们能控制物体微小规模上的排序，将获...全部

  新世纪的新材料——纳米材料 　　纳米材料是８０年代初发展起来的新材料领域，它具有奇特的性能和广阔的应用前景，被誉为跨世纪的新材料，引起了科学界和企业界的极大关注。一些国家政府高度重视纳米材料，先后将其列入美国的“星球大战”、欧洲的“尤里卡”及日本的“高技术探索研究”等高技术研究计划，发展迅速。
  我国也及时地编制“８６３”计划，对其进行跟踪和研究开发，国家火炬计划重点支持研究成果向生产力的转化，使纳米材料的研究开发取得了可喜的进展。 　　纳米材料的发现者是著名的美国物理学家，两次诺贝尔奖金获得者ＲｉｃｈａｒｄＦｅｙｎｍｅｎ。
  他在６０年代曾经预言：如果我们能控制物体微小规模上的排序，将获得很多具有特殊性能的物质。 　　１９８４年，Ｇｌｅｃｔｅｒ采用气体冷凝方法，制备成功铁纳米微粉。随后，美国、德国和日本科学家先后制成多种纳米材料粉末及烧结块体材料，开始了纳米材料及技术的研究时代。
   　　为了总结和交流纳米材料的研究成果，推动纳米技术的发展，１９９０年在美国召开了“第一届纳米科学与技术讨论会”，这是纳米材料发展的一个里程碑。以后，各国科学家积极参与了对纳米材料物理和化学性能的研究，不断地发现纳米材料的特殊性能，引起各国科学家和政府的关注，特别是工业化国家给予专款支持，使纳米材料的性能开发、制备技术和实际应用得到了迅速发展。
   　　纳米材料是指物质的颗粒尺寸＜１００ｎｍ的超微粉末，它的比表面积很大，晶界处的原子数比率高达１５％—５０％，纳米材料的结构是有序排列还是无序排列还在研究讨论。一些科学家认为，纳米材料不同于晶态与非晶态，是物质的第三态固体材料，其种类很多，可分为金属、陶瓷、有机与无机、复合纳米材料等。
   　　纳米材料的特殊性能由于纳米材料的特殊结构，使之产生四大效应，即小尺寸效应、量子效应（含宏观量子隧道效应）、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能。如ＴｉＯ２纳米材料具有奇特韧性，在１８０℃经受弯曲不断裂；ＣａＦ２纳米材料在８０—１８０℃温度下，塑性提高１００％。
   　　英国著名的材料专家Ｃａｈｎ称：这是解决陶瓷脆性的战略性突破，使材料科学家们奋斗了近一个世纪的梦想成真。纳米金属的熔点比普通金属低几百度；气体在纳米材料中的扩散速度比在普通材料中快几千倍；纳米磁性材料的磁记录密度可比普通的磁性材料提高１０倍；纳米复合材料对光的反射度极低，但对电磁波的吸收性能极强，是隐形技术的突破；纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强，为人造骨质的应用拓宽了途径。
   　　纳米材料的制造方法纳米材料的制造方法比较多，一些制取超细微粉的方法可以用来制纳米微粒。但是，高效率低成本获取优质纳米材料的技术，仍然是各国科学家研究的重点。目前，已经报道的工艺方法主要是以下几种：物理气相沉积法（ＰＶＤ）、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、机械合金熔合法、共沉淀法、水热法、水解法、微孔液法、溶胶—凝胶法等等。
   　　纳米材料标志着人们对材料性能的发掘达到了新的高度，这项技术大范围地改造了传统材料，又源源不断地创造出新的材料，开辟了广阔的应用领域。 ----------------------- 纳米材料是指由尺寸小于100nm（0。
  1-100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。纳米材料的概念形成于80年代中期，由于纳米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米技术迅速渗透到材料的各个领域，成为当前世界科学研究的热点。
  按物理形态分，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。尽管目前实现工业化生产的纳米料主要是碳酸钙、白炭黑、氧化锌等纳米粉体材料，其它基本上还处于实验室的初级研究阶段，大规模应用预计要到5-10年以后，但毫无疑问，以纳米材料为代表的纳米科技必将对二十一世纪的经济和社会发展产生深刻的影响。
   当前的研究热点和技术前沿包括：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。
   ------------------------------------ ----------------------------------------------- 纳米材料的用途 　　纳米材料的用途很广，主要用途有： 　　医药　使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、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传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。
   　　家电　用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。 　　电子计算机和电子工业　可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。
  计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。 　　环境保护　环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
   　　纺织工业　在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
   　　机械工业　采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。 　　为推进我国功能纳米材料的产业化进程，中国商品交易中心和中国科学院化学研究所共同组建了北京中商世纪纳米技术有限公司，该公司将以中国科学院化学研究所功能纳米界面材料研究组为技术依托，致力于功能纳米界面材料技术与开发与推广。
   摘自《光明日报》2000。10。23 。收起