【正文】 SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。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。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場(chǎng)新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽能、節(jié)約能源的目的。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。 在涂料方面的應(yīng)用納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。在電場(chǎng)作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。第三章 納米材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用納米材料（又稱超細(xì)微粒、超細(xì)粉未）是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)域的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個(gè)的原子。紡織工業(yè) 在合成纖維樹脂中添加納米SiO納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料，經(jīng)抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝，可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。環(huán)境保護(hù) 環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。電子計(jì)算機(jī)和電子工業(yè) 可以從閱讀硬盤上讀卡機(jī)以及存儲(chǔ)容量為目前芯片上千倍的納米材料級(jí)存儲(chǔ)器芯片都已投入生產(chǎn)。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測(cè)少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。醫(yī)藥使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過程越來越精細(xì)，并在納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藥品。納米塊體： 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。納米膜： 納米膜分為顆粒膜與致密膜。納米纖維： 指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。納米粉末： 又稱為超微粉或超細(xì)粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。第二章 納米材料分類與應(yīng)用納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。去年關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導(dǎo)電材料組裝到里面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業(yè)應(yīng)用納米技術(shù)形勢(shì)看好；第三是電力工業(yè)。合肥美菱集團(tuán)從1996開始研制納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發(fā)霉，用的是抗菌涂料，里面的果盤都采用納米材料，發(fā)展輕工、電子和家用電器可以帶動(dòng)涂料、材料、電子原器件等行業(yè)發(fā)展；其次是紡織。納米技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造：對(duì)于中國來說，當(dāng)前是納米技術(shù)切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、將納米技術(shù)和各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合的最好機(jī)遇。據(jù)美國測(cè)算，到21世紀(jì)30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質(zhì)高強(qiáng)材料所代替，這樣可以節(jié)省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項(xiàng)，每年就可給美國創(chuàng)造社會(huì)效益1000億美元。對(duì)傳統(tǒng)藥物的改進(jìn)，采用納米技術(shù)可以提高一個(gè)檔次。納米生物醫(yī)藥就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國中醫(yī)的想法。納米生物醫(yī)藥：這是我國進(jìn)入wto以后一個(gè)最有潛力的領(lǐng)域。在開發(fā)新能源方面國外進(jìn)展較快，就是把非可燃?xì)怏w變成可燃?xì)怏w。在合理利用傳統(tǒng)能源方面，現(xiàn)在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當(dāng)中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。近年來，不少公司致力于把光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)對(duì)汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內(nèi)藻類引起的污染，最近已在實(shí)驗(yàn)室初步研究成功。要凈化環(huán)境，必須用納米技術(shù)。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落后，但是這些原器件轉(zhuǎn)為商品進(jìn)入市場(chǎng)也還要10年時(shí)間，所以，中國要超前15年到20年對(duì)這些方面進(jìn)行研究。納米技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：①網(wǎng)絡(luò)通訊、寬頻帶的網(wǎng)絡(luò)通訊、納米結(jié)構(gòu)器件、芯片技術(shù)以及高清晰度數(shù)字顯示技術(shù)。 納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)：信息產(chǎn)業(yè)不僅在國外，在我國也占有舉足輕重的地位。在《自然》和《科學(xué)》雜志上發(fā)表有關(guān)納米材料和納米結(jié)構(gòu)制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學(xué)術(shù)論文（phys．rev．lett，j．a(chǎn)in．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個(gè)發(fā)表論文的 59％。到目前為止，納米材料研究獲得國家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國家發(fā)明獎(jiǎng)2項(xiàng)；院部級(jí)自然科學(xué)一、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)明一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)；申請(qǐng)專利 79項(xiàng)，其中發(fā)明專利占50％，已正式授權(quán)的發(fā)明專利6項(xiàng)，已實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的發(fā)明專利6項(xiàng)。綜上所述，“八五”期間我國在納米材料研究上獲得了一批創(chuàng)新性的成果，形成了一支高水平的科研隊(duì)伍，基礎(chǔ)研究在國際上占有一席之地，應(yīng)用開發(fā)研究也出現(xiàn)了新局面，為我國納米材料研究的繼續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一納米材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩{米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。在過去10年，我國已建立了多種物理和化學(xué)方法制備納米材料，研制了氣體蒸發(fā)、磁控濺射、激光誘導(dǎo)cvd、等離子加熱氣相合成等10多臺(tái)制備納米材料的裝置，發(fā)展了化學(xué)共沉淀、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料的方法，研制了性能優(yōu)良的多種納米復(fù)合材料。在納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接，加快成果轉(zhuǎn)化也發(fā)揮了重要的作用。我國納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究已有10年的工作基礎(chǔ)和工作積累，在“八五”研究工作的基礎(chǔ)上初步形成了幾個(gè)納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學(xué)、清華大學(xué)和中科院化學(xué)所等已形成我國納米材料和納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究的重要單位。七是用催化熱解法制成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應(yīng)制備出金剛石納米粉，論文發(fā)表在1998年的《科學(xué)》雜志上。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發(fā)現(xiàn)了非水溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達(dá)30urn的氮化鋅微晶。四是硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進(jìn)碳納米管在場(chǎng)發(fā)射平面和納米器件方面的應(yīng)用。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長度達(dá)微米量級(jí)的發(fā)藍(lán)光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應(yīng)的概念。該項(xiàng)成果已發(fā)表于1998年8月出版的英國《自然》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場(chǎng)發(fā)射陰極等方面有著重要應(yīng)用前景。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學(xué)氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達(dá)到3mm。在納米材料的表征、團(tuán)聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復(fù)合微粒和粉體的制取等各個(gè)方面都有所創(chuàng)新，取得了重大的進(jìn)展，成功地研制出致密度高、形狀復(fù)雜、性能優(yōu)越的納米陶瓷；在世界上首次發(fā)現(xiàn)納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應(yīng)力集中區(qū)出現(xiàn)超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應(yīng)、磁光效應(yīng)和自旋波共振等方面做出了創(chuàng)新性的成果；在國際上首次發(fā)現(xiàn)納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設(shè)計(jì)和制備了納米復(fù)合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達(dá) 92％，在紅外保暖纖維得到了應(yīng)用；發(fā)展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發(fā)現(xiàn)全致密納米合金中的反常hall－petch效應(yīng)。我國納米材料基礎(chǔ)研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。目前，我國有60多個(gè)研究小組，有600多人從事納米材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，其中，承擔(dān)國家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)。國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院、國家教委分別組織了8項(xiàng)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目，組織相關(guān)的科技人員分別在納米材料各個(gè)分支領(lǐng)域開展工作，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)還資助了20多項(xiàng)課題，國家“863”新材料主題也對(duì)納米材料有關(guān)高科技創(chuàng)新的課題進(jìn)行立項(xiàng)研究。原因之二是納米材料和技術(shù)領(lǐng)域是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎(chǔ)科學(xué)提供了新的機(jī)遇，美國計(jì)劃在這個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究獨(dú)占“老大”的地位。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場(chǎng)上占有重要的份額。1988年法國人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國問世，在磁存儲(chǔ)、磁記憶和計(jì)算機(jī)讀寫磁頭將有重要的應(yīng)用前景。在《自然》的報(bào)道中還特別提到美國已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領(lǐng)導(dǎo)世界的潮流，在納米功能涂層設(shè)計(jì)改性及納米材料在生物技術(shù)中的應(yīng)用與歐共體并列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。美國基礎(chǔ)研究的負(fù)責(zé)人威廉姆斯說：納米技術(shù)本來的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)工業(yè)。《美國商業(yè)周刊》8月19日?qǐng)?bào)道，美國政府決定把納米技術(shù)研究列人21世紀(jì)前10年前11個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域之一，《美國商業(yè)周刊》在掌握21世紀(jì)可能取得重要突破的3個(gè)領(lǐng)域中就包括了納米技術(shù)領(lǐng)域（其它兩個(gè)為生命科學(xué)和生物技術(shù)，從外星球獲得能源）。克林頓總統(tǒng)明年2月將向國會(huì)提交支持納米技術(shù)研究的議案請(qǐng)國會(huì)批準(zhǔn)。1999年7月8日《自然》（400卷）發(fā)布重要消息 題為“美國政府計(jì)劃加大投資支持納米技術(shù)的興 起”。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報(bào)道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國白宮的注意；美國總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資， 加至5億美元。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應(yīng)力比粗晶pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望，根據(jù)納米材料發(fā)展趨勢(shì)以及它在對(duì)世紀(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國家的政府都在部署本來10～15年有關(guān)納米科技研究規(guī)劃。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。世紀(jì)之交世界先進(jìn)國家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關(guān)鍵時(shí)刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項(xiàng)，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標(biāo)進(jìn)行研究是十分重要的。我國已努力趕上先進(jìn)國家水平，研究隊(duì)伍也在日漸壯大。納米材料因其光吸收率大的特色，可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小于光波的長，因此將與入射光產(chǎn)生復(fù)雜的交互作用。一般常見的磁性物質(zhì)均屬多磁區(qū)之集合體，當(dāng)粒子尺寸小至無法區(qū)分出其磁區(qū)時(shí)，即形成單磁區(qū)之磁性物質(zhì)。這類原子極易與外來原子吸附鍵結(jié)，同時(shí)因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。納米材料具有一定的獨(dú)特性，當(dāng)物質(zhì)尺度小到一定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)取代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來描述它的行為，當(dāng)粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時(shí)，其粒徑雖改變?yōu)?000倍，但換算成體積時(shí)則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產(chǎn)生明顯的差異。其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測(cè)技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級(jí)）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會(huì)有顯著的不同。納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因?yàn)閺?qiáng)相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。納米金屬材料是２０世紀(jì)８０年代中期研制成功的，后來相繼問世的有納米半導(dǎo)體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫(yī)學(xué)材料等。關(guān)鍵詞： 納米 材料 應(yīng)用AbstractNano coatings to formaldehyde, ammonia and other harmful gas absorption and elimination of function, make indoor air more pure and all sorts of mould kill inhibition rate reaches above 99%, longterm mouldproof and prevent algae modified interior wall coating materials, actually is a senior health type coating, suitable for family, hospital, hotel and school of modifie