【正文】 導(dǎo)下一場工業(yè)革命。有些納米材料（如納米金剛石）經(jīng)過表面改性和分散，可以均勻分布到聚合物的熔融體中，經(jīng)過噴絲、冷卻形成具有特殊功能的納米纖維，添加比列很低，但每根短纖維上有成千上萬個納米顆粒。將人類帶入新的微觀世界。利用這項技術(shù)的目的是在納米尺寸上操縱物質(zhì)，以創(chuàng)造出具有全新分子組織形式的結(jié)構(gòu)。比如，利用精確控制形狀和成分的納米“磚塊”，人類有可能合成出自然界沒有的材料。例如，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會曾經(jīng)發(fā)布的一份研究報告就描述了這些設(shè)想的特種新奇材料的特性。比如，預(yù)計會出現(xiàn)一種強度是鋼鐵10倍的材料，具有超導(dǎo)彈性，透明材料和具有更高熔點的材料。也就是說，納米技術(shù)不只是向小型化邁進了一步，而且是邁入了一個嶄新的微觀世第頁 界。如果一個結(jié)構(gòu)的某個維度小于臨界長度，那么物質(zhì)的性質(zhì)就常常無法用傳統(tǒng)的理論去解釋。美國國納米技術(shù)計劃初期研究的重點是，在分子尺度上具有新奇的特性并且系統(tǒng)、物理和化學(xué)性能有明顯提高的材料。這樣，在納米尺寸上組織物質(zhì)的結(jié)構(gòu)就有可能使科學(xué)家在不改變材料化學(xué)成分的前提下，控制物質(zhì)的基本特性，比如磁性、蓄電能力和催化能力等。還有，納米組件有很大的表面積，這能夠使它們成為理想的催化劑和吸收劑等，并且在放電能和向人體細胞施藥方面派上用場。美國西北大學(xué)開發(fā)的一種比色傳感器，已經(jīng)成功探測出結(jié)核桿菌。當互補的微粒在溶液中存在時，黃金微粒會緊緊地結(jié)合在一起，改變懸浮液的顏色。由第頁 于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。具體的光學(xué)性質(zhì)是當黃金被分割到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。由此可見，金屬超微顆粒對反光的反射率很低。利用磁性，人們已經(jīng)將磁性超微粒制成用途廣泛的磁性液體。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此變現(xiàn)出很好的韌性和延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是有磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。一般常見的磁性物質(zhì)均屬多磁區(qū)之集合體，當粒子尺寸小至無法區(qū)分出其磁區(qū)時，即形成單磁區(qū)之磁性物質(zhì)。我們對納米材料的認識還遠遠不夠，還需要不斷的探索和研究。第頁參考文獻：張力德、牟季美《納米材料和納米結(jié)構(gòu)》科學(xué)出版社，2002 陳敬忠、劉劍洪《納米材料科學(xué)導(dǎo)論》高等教育出版社，2006 黃昆原著，韓汝琦改編，《固體物理學(xué)》高等教育出版社，1988第頁第三篇：納米論文納米復(fù)合材料論文——納米陶瓷復(fù)合材料摘要：本論文主要介紹了納米復(fù)合材料的的設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計），討論了納米陶瓷復(fù)合材料的制備方法以及對所制備的金屬基納米復(fù)合材料的性能進行了分析，最后對納米陶瓷納米復(fù)合材料的發(fā)展進行了展望。但是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強度較差，因而使其應(yīng)用受到了很大限制。與傳統(tǒng)陶瓷相比。英國著名材料科學(xué)家卡恩在Nature雜志上撰文道：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。由于納米陶瓷晶粒的細化，品界數(shù)量大幅度增加，可使材料的韌性和塑性大為提高并對材料的電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能產(chǎn)生重要的影響，從而呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)陶瓷不同的獨特性能，成為當今材料科學(xué)研究的熱點。硬度和斷裂韌度：對納米晶TiO2進行研究，發(fā)現(xiàn)在室溫壓縮時，納米顆粒已有很好的結(jié)合，高于500℃很快致密化，而晶粒大小只有稍許的增加，所得的硬度和斷裂韌度值與單晶TiO2或粗顆粒壓縮體的相應(yīng)值比，性能相當或更好。低溫?zé)Y(jié)后，納米晶TiO2就能獲得好的力學(xué)性能。納米晶TiO2經(jīng)800℃燒結(jié)后，維氏硬度H=630，斷裂韌度Kic(Mpam1/2)，空隙度為10％；而1000℃燒結(jié)后，H=925，Kic=，空隙度為5％。如對應(yīng)粒徑為80nmAl2O3的比熱，比常規(guī)粗晶Al2O3高8％。其原因是納米非晶氮化硅的結(jié)構(gòu)與常規(guī)晶態(tài)Si3N4有很大差別，前者是由短程有序的非晶態(tài)小顆粒構(gòu)成的，它們之間的界面占很大比例，界面原子的排列較之非晶顆粒內(nèi)部更為混亂。(3)導(dǎo)熱或超絕熱，絕熱材料目前在我國尚處于實驗研究與工業(yè)實驗的中間階段。由于材料的體積密度較小，氣孔尺寸很小，這時氣孔壁的數(shù)目趨于“無窮多”。由于近于無窮多納米孔的存在．熱流在固體中傳遞時就只能沿著氣孔壁傳遞，近于無窮多的氣孔壁構(gòu)成了近于“無窮多路徑”效應(yīng)，使固體熱傳導(dǎo)的能力下降到接近最低極限。將該材料用于太陽能熱水器，可使其集熱效率提高一倍以上，而散熱損失下降到現(xiàn)在的30％。納米材料在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)材料有很大差別，突出表現(xiàn)在小尺寸顆粒和龐大體積分數(shù)的界面，界面原子排列和鍵的組態(tài)的無規(guī)則性較大，使納米材料的光學(xué)性能出現(xiàn)一些與常規(guī)材料不同的新現(xiàn)象。納米相Al2O3，紅外吸收譜在400～1000cm1波數(shù)范圍內(nèi)有一個寬廣的吸收帶，與A12O3單晶相比，紅外吸收峰有明顯的寬化，其中對應(yīng)單晶的637cm1和442cm1的吸收峰。(3)光致發(fā)光：退火溫度低于673K時，納米非晶氮化硅塊體在紫外光到可見光范圍的發(fā)光現(xiàn)象與常規(guī)非晶氮化硅不同，出現(xiàn)6個分立的發(fā)光帶，而常規(guī)非晶氮化硅在紫外光到可見光很寬的波長范圍的發(fā)光呈現(xiàn)一個很寬的發(fā)光帶。除磁結(jié)構(gòu)和磁化特點不同外，納米晶材料顆粒組元小到納米級，具有高的矯頑力，低的居里溫度，顆粒尺寸小于某一臨界值時，具有超順磁性等。例如界面的磁各向異性小于晶內(nèi)，居里溫度低于常規(guī)材料等。因此，納米材料的電學(xué)性能(如電導(dǎo)、介電性、壓電性等)與常規(guī)材料存在明顯的差別。界面這種高能壘是使電阻升高的主要原因。納米非晶氮化硅(粒徑大約15nm)的電導(dǎo)比常規(guī)非晶氮化硅高。納米材料在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)材料存在很大差別，其特點主要表現(xiàn)在介電常數(shù)和介電損耗對顆粒尺寸有很強的依賴關(guān)系，電場頻率對介電行為有極強的影響。納米材料隨著電場頻率的下降，介質(zhì)的多種極化都能跟上外加電場的變化，介電常數(shù)增大。二、納米陶瓷材料制備工藝與方法 蒸發(fā)凝聚法(PVD法)蒸發(fā)凝聚法是制備納米粉體的一種早期的物理方法，蒸發(fā)法所得產(chǎn)品顆粒粒度一般在5～100納米之間。目前已發(fā)展出多種蒸發(fā)凝聚技術(shù)手段制備納米陶瓷粉體，這些方法大體上可分為：真空蒸發(fā)法、氣體蒸發(fā)法等。蒸發(fā)冷凝法也是一種蒸發(fā)凝聚法，在真空蒸發(fā)室內(nèi)充人低壓惰性氣體，加熱金屬或化合物蒸發(fā)源，蒸氣將凝聚成納米尺寸的團簇，并在液氮冷卻棒上聚集得到納米粉體。蒸發(fā)凝聚法的缺點是裝備龐大，設(shè)備投資昂貴，且不能制備高熔點的氧化物和碳化物粉體，所得粉體一般粒徑分布范圍較寬。這些晶核在加熱區(qū)不斷長大、聚集成顆粒，且隨著氣流進人低溫區(qū)使顆粒生長、聚集和晶化過程停止，最終在收集室內(nèi)收集得到納米陶瓷粉體。3激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相法(LICVD法)激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積(Laser Indueed Chemical Vapor DePosition LICVD)法是利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激光束的吸收而產(chǎn)生熱解或化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)成核生長形成超細粉末。4等離子體氣相合成法（PCVD法）等離子化學(xué)氣相沉積伊（Plasma Chemical Vapor Deposition PCVD)法是納米陶瓷粉體制備的常用方法之一，它具有反應(yīng)溫度高、升溫和冷卻速率快等特點。采用等離子氣相化學(xué)法制備陶瓷納米粉體材料具有許多優(yōu)點:a、等離子體中具有較高的電離度，可以得到多種活性組分，有利于各類反應(yīng)的進行；b、等離子體反應(yīng)空間大，可以使相應(yīng)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)完全；c、與激光誘導(dǎo)氣相沉積法相比，等離子氣相化學(xué)法更容易工業(yè)化。此法在制備復(fù)合氧化物納米陶瓷材料時具有很大的優(yōu)越性。納米陶瓷具有高韌性的性能，提高了陶瓷材料的抗沖擊性能，可有效提高主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲的抗彈能力，增強速射武器陶瓷襯管的抗腐蝕性和抗沖擊性；由防彈陶瓷外層和碳納米管復(fù)合材料作襯底，可制成堅硬如鋼的防彈背心。納米Y2O3和ZrO2在較低溫度燒結(jié)的陶瓷具有很高的韌性和強度，被用于軸承和刀具等耐磨器件。另外以納米陶瓷粉體為基體，利用其致密速度快、燒結(jié)溫度低和良好的界面延展性，在燒結(jié)過程中控制顆粒尺寸在200—500nm的的最佳范圍，可以獲得具有良好超塑性的納米陶瓷材料。耐高溫材料納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無毒、對環(huán)境無污染，對提高航空發(fā)動機的渦輪前溫度，進而提高發(fā)動機的推重比和降低燃料消耗具有重要作用，適用于冶金、化工工業(yè)、電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設(shè)備和熱力管網(wǎng)等高溫設(shè)備的防腐、爐外降溫，并有望成為艦艇、軍用渦輪發(fā)動機高溫部件的理想材料，以提高發(fā)動機效率，可靠性與工作壽命。生物材料、臨床應(yīng)用材料隨著納米材料研究的深入，納米生物陶瓷材料的優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)，其強度、韌性、硬度以及生物相容性都有顯著提高。納米SiCn增強羥基磷灰石復(fù)合材料比純羥、斷裂韌性提高2倍、與生物硬組織的性能相當。Erbe等用納米技術(shù)制備出納米磷酸鈣，它不僅可以作為骨髓細胞的細胞骨架，還可以加速細胞的形成。傳統(tǒng)的陶瓷材料晶粒，氣孔較大，因此其脆性及彈性模量也較大，給人工牙齒的質(zhì)量帶來影響。而且彈性模量接近天然骨，極大地改善了材料的力學(xué)相容性和生物相容性，為臨床制作人工關(guān)節(jié)、人工牙齒及牙種植體開辟了新途徑。把可放射β射線的化學(xué)元素摻入納米微粒內(nèi)，制成β射線源材料，把它植入人體腫瘤附近，就可直接照射癌細胞又不損傷周圍正常組織。初步臨床表明，采用這種材料治療可以大大延長病人的壽命。將分散層和活性層的材料制備技術(shù)開發(fā)成納米表面材料技術(shù)，可明顯改善汽車尾氣催化劑的性能，提高了汽車尾氣凈化器的壽命。納米陶瓷晶體結(jié)構(gòu)上沒有對稱中心，具有壓電效應(yīng)。通過控制納米晶粒的生長可獲得量子限域效應(yīng)，以及性能奇異的鐵電體，以提高壓電熱解材料機電轉(zhuǎn)換和熱釋性能。研究發(fā)現(xiàn)當它們的厚度介于20~23nm時，其壓電效率提高了100％。信息材料電子陶瓷的應(yīng)用范圍日趨廣泛，包括基板、傳感器。原因在于隨著追求降低半導(dǎo)體元件的工作電壓和增加多層陶瓷電容單位體積效率，多層陶瓷電容器內(nèi)層厚度降低，總層數(shù)增加。納米功能陶瓷除了可降低產(chǎn)品的成本，滿足電子元件小型化的需要外，還可減少連接的距離，將會提高對環(huán)境的穩(wěn)定性，減少噪音并降低產(chǎn)品對噪音的敏感性瑚，大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。將納米液態(tài)聚合硅均布于陶瓷表面，經(jīng)高溫處理后得到具有納米量級膜層的陶瓷。納米陶瓷具有明顯的易潔特性，在使用中便于清洗節(jié)水，也會減少因使用化學(xué)清潔劑而造成的環(huán)境污染。所以其在墻地磚及衛(wèi)生潔具的應(yīng)用有著十分廣闊的前景和重要的環(huán)保意義。納米陶瓷材料的發(fā)展是現(xiàn)代物理和先進技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物, 是近年來發(fā)展起來的一門全新的科學(xué)技術(shù),它將成為新世紀最重要的高新技術(shù)之一。未來納米陶瓷發(fā)展的方向主要有以下幾個方面：（1）納米陶瓷粉體新的制備方法和工藝條件的研究與開發(fā)；開發(fā)高效率、低成本的制備技術(shù)；（2）納米粉體形成納米陶瓷的反應(yīng)機理研究；（3）智能化敏感陶瓷元件計算機用光纖陶瓷材料、計算機硬盤和高穩(wěn)定性陶瓷電容器；（4）研究納米粉體對環(huán)境的污染機理，做好應(yīng)用過程中的環(huán)境保護；（5）加速納米粉體的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用進程。參考文獻[l] 張中太，林元華，唐子龍，等．納米材料及其技術(shù)的應(yīng)用前景[J]．材料工程，2000，3：42[2] 陳煌，林新華，曾毅，等．熱噴涂納米陶瓷涂層研究進展[J]．硅酸鹽學(xué)報，2002，30(2)：235 [3] 朱教群，梅炳初，陳艷林．納米陶瓷材料的制備和力學(xué)性能[J]．佛山陶瓷，2002，58(1)：l [4] 施錦行．納米陶瓷的制備及其特性．中國陶瓷，1997，33(3)：36～38 [5] 王世敏．納米材料制備技術(shù)．化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [6] 江炎蘭，(5):91~94 [7] 趙雪．．20070112 [8] 田明原，施爾畏，郭竟坤．納米陶瓷與納米陶瓷粉末[J]．無機材料學(xué)報