【正文】 制作用將影響和決定反應(yīng)的方向和速度。—FezO：并鑲嵌在樹脂孔道中，用其為催化劑進(jìn)行苯酚經(jīng)化反應(yīng)，苯酚的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到23．26％，苯二酚的選擇性超過(guò)90％。有人預(yù)計(jì)納米顆粒催化劑將成為21世紀(jì)催化劑的主角。同細(xì)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(fù)合到無(wú)毒的磁性納米顆粒上，這種藥物可在外磁場(chǎng)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(duì)非特異性蛋白的吸附量很小，已作為新型的標(biāo)記物載體使用。 1．2 納米非金屬功能材料的研究進(jìn)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(xué)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(qiáng)度、高導(dǎo)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(diǎn)。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(qiáng)有力的技術(shù)手段。聚合物／戳土類納米復(fù)合材料也是一類研究較為廣泛的有機(jī)—無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，它在無(wú)機(jī)物含量遠(yuǎn)少于常規(guī)填充復(fù)合材料的情況下就可以具有較好的力學(xué)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(qiáng)度增幅最高可達(dá)5倍以上，而且增韌與增強(qiáng)同步進(jìn)行。 ①聚合物基納米復(fù)合功能材料 聚合物／無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)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(guò)硫酸銨為氧化劑，合成了導(dǎo)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(xué)性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)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(shí)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(kuò)散蠕變速率，當(dāng)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(dú)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(diǎn)，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(dǎo)體功能材料、納米晶體功能材料、納米氧化物無(wú)機(jī)非金屬超導(dǎo)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(jì)效益明顯的特點(diǎn)。 納米技術(shù)可使許多傳統(tǒng)產(chǎn)品“舊貌換新顏”，把納米顆?；蛘呒{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(jìn)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(tuán)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(wú)菌餐具、無(wú)菌撲克牌、無(wú)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?？梢詳[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(diǎn)與分類 納米非金屬功能材料按其顯示功能的過(guò)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(wèn)題：粉體尺寸、形貌和分布的控制；團(tuán)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(dá)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(kuò)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?；蚋叻肿映⒘！Ｓ⒉藕挖w藝強(qiáng)分別用微乳液聚合法制備了粒徑小于100nm，相對(duì)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(fù)合功能材料的主要目的之一是實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物的增強(qiáng)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(yán)重不足，從而表現(xiàn)出強(qiáng)活性，極易凝聚，影響改性效果。 太陽(yáng)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(duì)人體有害的紫外光的功效。 ②陶瓷基納米復(fù)合功能材料 在陶瓷基體中引入納米分散相進(jìn)行復(fù)合，可大幅度提高材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性，同時(shí)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(qiáng)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(fù)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(dǎo)物已取得了破性進(jìn)展，現(xiàn)已用于臨床動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，估計(jì)不久的將來(lái)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(gè)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(jī)物氫化的效率達(dá)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(xué)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(jìn)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(xué)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(jìn)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(gè)例子是利用四硫富勒烯的獨(dú)特氧化還原能力，通過(guò)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(qiáng)度成倍地提高，涂料的質(zhì)量和檔次自然升級(jí)。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(dǎo)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(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用。由于它們的低位錯(cuò)密度甚至無(wú)位錯(cuò)，可獲得特高硬度和強(qiáng)度，如納米結(jié)構(gòu)銅硬度可提高50倍，屈服強(qiáng)度提高5一12倍。許多專家認(rèn)為，如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過(guò)程中抑制晶粒長(zhǎng)大的技術(shù)問(wèn)題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優(yōu)點(diǎn)。例如碳納米管具有很高的楊氏模量、較強(qiáng)的韌性及高強(qiáng)度，用其作為金屬表面上的復(fù)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(fù)合鍍層還具有高熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性優(yōu)異等特點(diǎn)。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(jìng)爭(zhēng)者。超細(xì)納米級(jí)抗菌劑以銀、鋅為主抗菌體，以超細(xì)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(xì)度、分散性和功能效應(yīng)都得到了充分發(fā)揮。參照太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化的技術(shù)原理及科研成果，運(yùn)用復(fù)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(diǎn)，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(dǎo)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(jī)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(wàn)平方公里的面積上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多個(gè)埃洛石礦床(點(diǎn))，以管狀10A(1A＝10—1。但我愿意用一個(gè)學(xué)生的角度來(lái)暢想科技與未來(lái)。 對(duì)于我們這一代人，對(duì)社會(huì)的普遍感覺(jué)是競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)強(qiáng)了，學(xué)習(xí)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(shí)的探索者，讓我們?cè)谖粗牡缆飞下?，讓我用我們的?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(diǎn)和已有較好基礎(chǔ)及做出實(shí)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(shuō)來(lái)，人們往往用細(xì)如發(fā)絲來(lái)形容纖細(xì)的東西，其實(shí)人的頭發(fā)一般直徑為2050微米，并不細(xì)。這種既具不同于原來(lái)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(lái)高1000倍。這種工藝還可用于制作三相電動(dòng)機(jī)，用于超快速離心機(jī)或陀螺儀等。有了納米技術(shù)，還可用自組裝方法在細(xì)胞內(nèi)放入零件或組件使構(gòu)