20xx納米材料論文精選(編輯修改稿)
2025-03-30 06:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化, 粒徑在10nm 以下, 將迅速增加外表原子的比例。當(dāng)粒徑降到1nm 時(shí), 外表原子數(shù)比例到達(dá)約90% 以上, 原子幾乎全部集中到納米粒子的外表。由于納米粒子外表原子數(shù)增多, 帶來外表原子配位數(shù)缺乏, 使之具有特別高的外表化學(xué)活性, 因而, 金屬納米粒子在空氣中易自燃, 無機(jī)材料的納米粒子在大氣中會(huì)吸咐氣體并與之反響。外表效應(yīng)主要表為:熔點(diǎn)降低，比熱增大。尺寸效應(yīng)：指由于顆粒尺寸變小引起的宏觀物理性質(zhì)的變化。隨著納米微粒尺寸的減小, 與體積成比例的能量, 如磁各向異性等亦相應(yīng)降低, 當(dāng)體積能與熱能相當(dāng)或更小時(shí), 會(huì)發(fā)生強(qiáng)磁狀態(tài)向超順磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變。當(dāng)顆粒尺寸與光波的波長(zhǎng), 傳導(dǎo)電子德布羅意波長(zhǎng), 超導(dǎo)體的相關(guān)長(zhǎng)度或投射深度等物理特征尺度相當(dāng)或更小時(shí), 會(huì)產(chǎn)生光的等離子共振頻移, 介電常數(shù)與超導(dǎo)功能的變化。體積效應(yīng)：由于納米粒子體積極小, 所包含的原子數(shù)特別少。因而, 許多現(xiàn)象如與界面狀態(tài)有關(guān)的吸附、催化、擴(kuò)散、燒結(jié)等物理、化學(xué)性質(zhì)將明顯與大顆粒傳統(tǒng)材料的特性不同, 就不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明, 這種特別的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。量子效應(yīng)：介于原子、分子與大塊固體之間的納米顆粒, 將大塊材料中連續(xù)的能帶分裂成分立的能級(jí), 能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場(chǎng)能或磁能比平均的能級(jí)間距還小時(shí), 就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體戳然不同的反常特性, 即量子效應(yīng)。.幻數(shù)構(gòu)造：粒徑小于2nm 的納米粒子往往被稱為原子簇。當(dāng)原子簇含有某些原子數(shù)目時(shí), 顯得特別穩(wěn)定, 這個(gè)特別數(shù)目稱為幻數(shù)。原子簇的幻數(shù)與相應(yīng)粒子的對(duì)稱性、互相作用勢(shì)有關(guān)。四、納米材料的應(yīng)用借助于納米材料的各種特別性質(zhì)，科學(xué)家在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了嚴(yán)峻的進(jìn)展，也同時(shí)促 進(jìn)了納米材料應(yīng)用越來越廣泛化。在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：細(xì)胞中的細(xì)胞器和其它的構(gòu)造單元都是執(zhí)行某種功能的 “納米機(jī)械”，細(xì)胞就象一個(gè)個(gè)“納米車間”，植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。生物合成和生物過程已成為啟發(fā)和制造新的納米構(gòu)造的源泉，研究人員正效法生物特 性來實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的納米級(jí)操縱和操縱。納米微粒的尺寸常常比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅血球還 要小，這就為醫(yī)學(xué)研究提供了新的契機(jī)。目前已得到較好應(yīng)用的實(shí)例有：利用納米SiO2微粒實(shí)現(xiàn)細(xì)胞別離的技術(shù)，納米微粒，特別是納米金(Au)粒子的細(xì)胞內(nèi)部染色，外表包覆磁性納米微粒的新型藥物或抗體進(jìn)展部分定向治療等。在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用：精細(xì)化工是一個(gè)宏大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用處廣泛。納米材料的優(yōu)越性無疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中參加納米SiO2，能夠提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射才能。納米Al2O3，和SiO2，參加到一般橡膠中，能夠提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，能夠提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。國(guó)外已將納米SiO2，作為添加劑參加到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有特別好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中參加通過外表修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而到達(dá)抗老化的目的；而參加Al2O3，不僅不阻礙玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。在國(guó)防科技的應(yīng)用：納米技術(shù)將對(duì)國(guó)防軍事領(lǐng)域帶來革命性的阻礙。例如：納米電子器件將用于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和戰(zhàn)場(chǎng)上的實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)；對(duì)化學(xué)、生物、核武器的納米探測(cè)系統(tǒng)；新型納米材料能夠提高常規(guī)武器的打擊與防護(hù)才能；由納米微機(jī)械系統(tǒng)制造的小型機(jī)器人能夠完成特別的偵察和打擊任務(wù)；納米衛(wèi)星可用一枚小型運(yùn)載火箭發(fā)射千百顆，按不同軌道組成衛(wèi)星網(wǎng)，監(jiān)視地球上的每一個(gè)角落，使戰(zhàn)場(chǎng)更加透明。而納米材料在隱身技術(shù)上的應(yīng)用尤其引人注目。在雷達(dá)隱身技術(shù)中，超高頻(SHF，GHz)段電磁波吸波材料的制備是關(guān)鍵。納米材料正被作為新一代隱身材料加以研制。納米技術(shù)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用：納米技術(shù)的開展，使微電子和光電子的結(jié)合更加嚴(yán)密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的功能大大提高。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其才能提高十倍至幾百倍，甚至能夠?qū)⒊叻直媛始{米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)展高精度的對(duì)地偵察。但是要獲取高分辨率圖像，就必需先進(jìn)的數(shù)字信息處理技術(shù)。科學(xué)家們覺察，將光調(diào)制器和光探測(cè)器結(jié)合在一起的量子阱自電光效應(yīng)器件，將為實(shí)現(xiàn)光學(xué)高速數(shù)學(xué)運(yùn)算提供可能。五、納米技術(shù)的開展趨勢(shì)納米材料制備和應(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)特別可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動(dòng)納米產(chǎn)業(yè)的開展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)國(guó)家都從
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