【正文】 制作用將影響和決定反應(yīng)的方向和速度?！狥ezO：并鑲嵌在樹脂孔道中，用其為催化劑進行苯酚經(jīng)化反應(yīng)，苯酚的轉(zhuǎn)化率可達到23．26％，苯二酚的選擇性超過90％。有人預計納米顆粒催化劑將成為21世紀催化劑的主角。同細胞一樣大小的納米顆粒在控制分裂、發(fā)酵、分離等工程上的應(yīng)用也正在開發(fā)之中。在血液凈化方面。若把藥物復合到無毒的磁性納米顆粒上，這種藥物可在外磁場作用下集中于病灶部位，提高藥效。而納米聚合物粒子，尤其是那些具有親水性表面的粒子，對非特異性蛋白的吸附量很小，已作為新型的標記物載體使用。 1．2 納米非金屬功能材料的研究進展1．2．1 合成非金屬納米功能材料1．2．1．1 合成非金屬納米功能材料的應(yīng)用 (1)在生物醫(yī)學工程中的應(yīng)用 ①在生物材料和人工器官方面 納米碳纖維不僅具有低密度、高比模量、高比強度、高導電性等優(yōu)良性能，而且還具有缺陷數(shù)量極少、比表面積大、結(jié)構(gòu)致密等特點。另外，還可以作為密封膠，膠教劑的添加劑，以提高其固化速率，改善粘接效果。 納米材料的出現(xiàn)，也為新型功能性材料的制備提供了強有力的技術(shù)手段。聚合物／戳土類納米復合材料也是一類研究較為廣泛的有機—無機納米復合材料，它在無機物含量遠少于常規(guī)填充復合材料的情況下就可以具有較好的力學性能、阻隔性能和熱穩(wěn)定性等，并且具有阻燃性和各向異性。一般納米微粒的加入量在10份以下，沖擊強度增幅最高可達5倍以上，而且增韌與增強同步進行。 ①聚合物基納米復合功能材料 聚合物／無機納米粒子復合材料的制備方法主要有溶膠—凝膠法、溶液共混法、嵌入法和熔融共混法或直接分散法四種。 井新利以Tritonx—100為乳化劑、正己醇為助乳化劑，得到了以苯胺鹽酸鹽為水相、正己烷為分散介質(zhì)的反相微乳液，然后再以過硫酸銨為氧化劑，合成了導電聚苯胺納米粒子。 雖然納米陶瓷功能材料還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學性能、抗彎強度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動機部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。納米Si20‘陶瓷在1300℃下即可產(chǎn)生200％以上的形變。其原因是在較低溫度下，納米陶瓷晶粒很小，使材料中的內(nèi)在氣孔或缺陷尺寸大大減少，材料不易造成穿晶斷裂，有利于提高材料的斷裂韌性；同時又使晶界數(shù)量大大增加，有助于晶粒間的滑移，使材料具有很高的擴散蠕變速率，當受到外力后能迅速做出反應(yīng)，造成品界方向的平移，使納米陶瓷表現(xiàn)出獨特的超塑性。納米陶瓷功能材料的產(chǎn)生有望克服陶瓷材料的上述缺點，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。1．1．2 納米非金屬功能材料的分類 納米非金屬功能材料種類較多，按材料的類別通?？煞譃椋杭{米陶瓷功能材料、納米玻璃功能材料、納米半導體功能材料、納米晶體功能材料、納米氧化物無機非金屬超導材料、納米氧化物磁性材料等。這一類材料品種繁多具有技術(shù)含量高、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、附加值高、經(jīng)濟效益明顯的特點。 納米技術(shù)可使許多傳統(tǒng)產(chǎn)品“舊貌換新顏”，把納米顆粒或者納米材料添加到傳統(tǒng)非金屬材料中，形成納米非金屬材料，可改進或獲得一系列的功能。第1章 緒 論 納米材料一般指尺寸為l一100nm，處于原子團簇和宏觀物體交接區(qū)域內(nèi)的粒子。例如，在化纖制品和紡織品中添加納米微粒，可以除味殺菌；利用納米技術(shù)生產(chǎn)的無菌餐具、無菌撲克牌、無菌紗布等產(chǎn)品已經(jīng)面世；化纖布料應(yīng)用納米技術(shù)，加入少量的金屬納米微粒可以擺脫因摩擦而引起煩人的靜電現(xiàn)象；涂料使用納米技術(shù)。 納米非金屬功能材料的特點與分類 納米非金屬功能材料按其顯示功能的過程可分為一次功能和二次功能。(1) 納米陶瓷功能材料 陶瓷材料是人類最早使用的材料之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。要制備納米陶瓷功能材料，需要解決下列問題：粉體尺寸、形貌和分布的控制；團聚體的控制和分散；塊體形態(tài)、缺陷、粗糙度以及成分的控制等。 許多納米陶瓷在室溫或較低溫度下就可發(fā)生塑性變形，如納米TiOz陶瓷在室溫下就能發(fā)生塑性形變，在180℃下塑性變形可達100％，即使是帶裂紋的Ti02納米陶瓷也能經(jīng)受一定程度的彎曲而裂紋不擴展。另外，納米ZnO陶瓷也具有超塑性性能。 (2)納米高分子功能材料 納米高分子功能材料也可以稱為高分子納米微粒或高分子超微粒。英才和趙藝強分別用微乳液聚合法制備了粒徑小于100nm，相對分子質(zhì)量大于105的聚—4—乙烯毗唉納米粒子和基于高分子疏水納米粒子(PMMA和PEMA等)的物理水凝膠。 制備聚合物基納米復合功能材料的主要目的之一是實現(xiàn)對聚合物的增強增韌，它是剛性微粒增韌方法的延伸和發(fā)展。需要注意的是，納米材料的比表面積十分大且配位嚴重不足，從而表現(xiàn)出強活性，極易凝聚，影響改性效果。 太陽光中280一400nm波段的紫外線能使高分子鏈斷裂，使材料迅速老化。如將吸收紫外線的UV—TiTAN—P580納米TiOz加入合成纖維中，就能制得抗老化的合成纖維，用它做成的服裝和其他用品具有排除對人體有害的紫外光的功效。 ②陶瓷基納米復合功能材料 在陶瓷基體中引入納米分散相進行復合，可大幅度提高材料的斷裂強度和斷裂韌性，同時材料的硬度、彈性模量、抗熱震性以及耐高溫性能均有一定程度的提高。利用納米碳纖維材料的這些超常特性和它良好的生物相容性，可使碳質(zhì)人工骨、人工齒、人工肌腔的強度、硬度、韌性等性能顯著提高。 ③介人性診斷治療和藥物控制釋放方面 研究人員發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成生命要素之一的核糖核酸蛋白質(zhì)復合體，其粒度在15—20nm之間，生物體內(nèi)的多種病毒也是納米粒子。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導物已取得了破性進展，現(xiàn)已用于臨床動物實驗，估計不久的將來即可服務(wù)于人類。利用納米碳材料的高效吸附特性，可用于血液凈化系統(tǒng)，清除某些病毒或成分。(2)在環(huán)境工程中的壓用 廢水中有毒有害物質(zhì)的光催化氧化處理技術(shù)是將納米技術(shù)理論及納米材料應(yīng)用于環(huán)境工程的一個重要方向。例如以Ni和Cu—zn合金的納米顆粒為主要成分制成的催化劑，可使有機物氫化的效率達到傳統(tǒng)Ni催化劑的10倍。納米A120：粒子也是良好的催化劑。用金屬醇化合物和羧酸反應(yīng)，可合成具有一定孔徑的大環(huán)化合物。在化學電源領(lǐng)域里，目前已經(jīng)研究開發(fā)出多種納米新材料。在電他用納米材料的研究開發(fā)中，某些制備方法易于進行工業(yè)放大和批量生產(chǎn)，納米材料將可能成為新一代高性能化學電源的嶄新材料。這些干粉在火焰中分解、氣化、產(chǎn)生游離基，進入氣相，與燃燒物產(chǎn)生的游離基作用而終止鏈反應(yīng)。其應(yīng)用的一個例子是利用四硫富勒烯的獨特氧化還原能力，通過自組裝方式合成了具有電荷傳遞功能的配合物分子梭，具有開關(guān)功能。在各類涂料中添加納米Si02，可使其抗老化性能、光潔度及強度成倍地提高，涂料的質(zhì)量和檔次自然升級。為了改善靜電屏蔽材料的性能，日本松下公司利用具有半導體特性的納米氧化物粒子如F“ezOz、TiOz、ZnO等做成涂料，由于具有較高的導電特性，因而能起到靜電屏蔽作用。由于它們的低位錯密度甚至無位錯，可獲得特高硬度和強度，如納米結(jié)構(gòu)銅硬度可提高50倍，屈服強度提高5一12倍。許多專家認為，如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過程中抑制晶粒長大的技術(shù)問題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優(yōu)點。例如碳納米管具有很高的楊氏模量、較強的韌性及高強度，用其作為金屬表面上的復合鍍層，其耐磨性要比軸承鋼高100倍，摩擦系數(shù)為o．06一o．1；且復合鍍層還具有高熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性優(yōu)異等特點。其性能和工作壽命高了現(xiàn)在使用的。納米微晶軟磁材料應(yīng)用將沿著高頻多功能方向發(fā)展，如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻變壓器、扼流圈、互感器磁頭、磁開關(guān)、傳感器等，將成為鐵氧體有力的競爭者。超細納米級抗菌劑以銀、鋅為主抗菌體，以超細TiOz等為載體，一般粒徑為O．2一1．5flm，大大提高了整體的抗菌效果，使耐溫性、粉體細度、分散性和功能效應(yīng)都得到了充分發(fā)揮。參照太陽能光電轉(zhuǎn)化的技術(shù)原理及科研成果，運用復合納米碳管材料制成了光電轉(zhuǎn)換薄膜。微量納米顆粒就具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、精度高、功耗低、優(yōu)等特點，可以制成溫敏、光敏、氣敏、濕敏等多種傳感器。碳納米管是最佳納米導線和超微開關(guān)的首選新材料。 (6)在其他方面的應(yīng)用 利用納米經(jīng)基磷酸鈣為原料，可制作人的牙齒、關(guān)節(jié)等仿生納米材料。1．2．1．2 合成非金屬納米功能材料的研究方向 非金屬納米材料在醫(yī)療、生物、冶金、機械等領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用剛剛起步，還有大量工作要做。如：a．川南—黔西北的埃洛石礦床，是世界上最大的埃洛石連片產(chǎn)區(qū)，在近6萬平方公里的面積上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多個埃洛石礦床(點)，以管狀10A(1A＝10—1。但我愿意用一個學生的角度來暢想科技與未來。 對于我們這一代人，對社會的普遍感覺是競爭意識強了，學習勁頭足了。 雖然科技創(chuàng)造新生活的前景引人遐思，令人神往。讓我們成為知識的探索者，讓我們在未知的道路上漫游，讓我用我們的創(chuàng)造力將我們居住的世界變得更美好納米的應(yīng)用 在納米生物材料研究中，目前研究的熱點和已有較好基礎(chǔ)及做出實質(zhì)性成果的是藥物納米載體和納米顆?；蜣D(zhuǎn)移技術(shù)。從具體的物質(zhì)說來，人們往往用細如發(fā)絲來形容纖細的東西，其實人的頭發(fā)一般直徑為2050微米，并不細。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。這種工藝還可用于制作三相電動機，用于超快速離心機或陀螺儀等。有了納米技術(shù)，還可用自組裝方法在細胞內(nèi)放入零件或組件使構(gòu)