我眼中納米材料與納米技術(shù)未來(lái)-在線瀏覽
2024-09-13 23:45本頁(yè)面
【正文】 科技進(jìn)步和發(fā)展。目前，在納米材料的應(yīng)用中所遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是：在大規(guī)模制備的質(zhì)量控制中，如何做到均勻化、分散化、穩(wěn)定化 。其中納米粉末開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類(lèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。它克服了工程陶瓷的許多不足，并對(duì)材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為代替工程陶瓷的應(yīng)用開(kāi)拓了新領(lǐng)域。英國(guó)材料學(xué)家Cahn指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。可用于：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽(yáng)能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。可用于：微導(dǎo)線、微光纖（未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。（4）納米膜納米膜分為顆粒膜與致密膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。（5）納米塊體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。 以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造的新體系。 Gleiter認(rèn)為納米材料是其晶粒中原子的長(zhǎng)程有序排列和無(wú)序界面成分的組合，納米材料具有大量界面，晶界原子達(dá)15%一50%。對(duì)于納米材料晶界的結(jié)構(gòu)有三種不同的理論:（1） Gleiter的完全無(wú)序說(shuō)。（2）Seagel的有序說(shuō)。（3）葉恒強(qiáng)、吳?？〉挠行驘o(wú)序說(shuō)。二、納米技術(shù)納米技術(shù)是在單個(gè)原子、分子層次上對(duì)物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量和結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行精確的觀測(cè)、識(shí)別和控制的技術(shù)，是在納米尺度范圍內(nèi)研究物質(zhì)的特性和相互作用，并利用這些特性制造具有特定功能產(chǎn)品的多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展大致可以劃分為3個(gè)階段： 第一階段(1990年即在召開(kāi)“Nano 1”以前)主要是在實(shí)驗(yàn)室探索各種納米粉體的制備手段，合成納米塊體(包括薄膜)，研究評(píng)估表征的方法，探索納米材料的特殊性能。第二階段 (1990年～1994年)人們關(guān)注的熱點(diǎn)是設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料：? 納米微粒與納米微粒復(fù)合(00復(fù)合)，? 納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合(03復(fù)合)，? 納米復(fù)合薄膜(02復(fù)合)。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及納米絲、管等為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系的研究。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng) 度與粒徑成反比。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類(lèi)粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。三、納米材料的主要應(yīng)用借助于納米材料的各種特殊性質(zhì)，科學(xué)家們?cè)诟鱾€(gè)研究領(lǐng)域都取得了性的突破，這同時(shí)也促進(jìn)了納米材料應(yīng)用的越來(lái)越廣泛化。高熔點(diǎn)材料的燒結(jié)納米材料的小尺寸效應(yīng)(即體積效應(yīng))使得其在低溫下燒結(jié)就可獲得質(zhì)地優(yōu)異的燒結(jié)體(如SiC、WC、BC等)，且不用添加劑仍能保持其良好的性能。例如普通鎢粉需在3 000℃高溫時(shí)燒結(jié)，%～%的納米鎳粉后，燒結(jié)成形溫度可降低到1 200℃～1 311℃。納米材料的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，
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