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浅谈纳米材料的发展与应用

摘要：纳米材料经过多年的研究发展，已经在人类生活中得到较为广泛的应用，例如医学上，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；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；环境科学领域出现功能独特的纳米膜，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......
关键词：纳米材料发展应用

纳米材料的发现和发展小史

纳米材料的发现者德国物理学家格莱特在1980年旅游时，有了关于“组成材料的物质颗粒变小了，“小不点”会不会与“大个子”的性质很不相同”的想法，而后经过四年的实验，于1984年制得了只有几个纳米大小的超细粉末，包括各种金属、无机化合物和有机化合物的超细粉末。
随后，著名的美国阿贡国家实验室制备出了一种纳米金属，居然使金属从导电体变成了绝缘体。另外，用纳米大小的陶瓷粉末烧结成的陶瓷制品再也不会一摔就破了。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
至此，纳米材料开始在人类的生活中广泛利用。

什么是纳米材料

纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，比如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
纳米材料全称为纳米级HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/1308049.htm"\t"_blank"结构材料，是指其HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/1154011.htm"\t"_blank"结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/45341.htm"\t"_blank"波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/118854.htm"\t"_blank"熔点、磁性、HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/47271.htm"\t"_blank"光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
所以，一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

纳米结构
HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/2066265.htm"\t"_blank"纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。目前对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。在薄膜嵌镶体系中，对纳米颗粒膜的主要研究是基于体系的电学特性和磁学特性而展开的。

纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/819758.htm"\t"_blank"纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末
又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/132267.htm"\t"_blank"磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/481400.htm"\t"_blank