1.2.1 尺寸效应
纳米微粒尺寸相当或小于光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度或透射深度等特征尺寸时，周期性的边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热力学等特性即呈现新的小尺寸效应。出现光吸收显著增加并产生吸收蜂的等离子共振频移；磁有序态转为无序态；超导相转变为正常相；声子谱发生改变等。例如，纳米微粒的熔点远低于块状金属；纳米强磁性颗粒(F，Co合金)尺寸为单畴临界尺寸时，具有甚高的矫顽力等。
1.2.2 表面和介面效应
纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径减小而急剧增大。当粒径降至I nm时，表面原子数比例已达到99％，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。由于表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，从而具有很高的化学活性。引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化；纳米微粒表面原子输运和构型的变化。
1.2.3 体积效应
由于纳米粒子体积极小．包含原子数很少．许多现象不能用有无限个原子的块状物质的性质加以说明，即称体积效应。久保理论把金属纳米粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态，随着粒径减小，能级间隔增大，电子移动困难．电阻率增大，从而使能隙变宽，金属导体将因此而变成绝缘体。
1.2.4量子尺寸效应
当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，必须考虑量子效应。即导致纳米微粒的磁、光、声、热、电感导电性与宏观特性的显著不同，即称量子尺寸效应。例如，颗粒的磁化率、比热容与所含电子的奇、偶数有关，相应会产生光谱线的频移，介电常数变化，催化性质不同等。
1.2.5宏观量子隧道效应
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。人们发现微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
3．溅射法
此方法的原理如图3—5所示，用两块金属板分别作为阳极和阴圾，阴极为蒸发用的材料．在两电极间充入Ar气(40—250Pa)．两电极间施加的电压范围为0.3—1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成．在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从
其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。粒子的大小及尺寸分布主要取决于两电极间的电压。电流和气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高、超微粒的获得量愈多。
有人用高压气体溅射法来制备超微粒子，板材达高温．表面发生熔化(热PX极)，在两极间施加直流电压，使高压气体(例如13kPa的15％H和5％He的混合气体)发牛放电，电离的离子冲击阴极靶面，使原于从熔化的蒸发靶材上蒸发出来，形成超微粒子，并在附着面沉积下来，用刀刮下来收集超微粒子。
用溅射法制备纳米微粒有以下优点：①可制备多种纳米金属，包括高熔点和低熔点金属。常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属；①能制备多组元的化合的纳米微粒，ZrO2等，⑦通过加大被溅射的阴极表面可提高纳米微粒的获得量。
用作气体传感器的微粒粒径为一至几微米．粒子越小，比表面积越大，则表面与周围接触而发生相互作用越大，从而敏感度越高。
目前已实用化的气体传感器有纳米Sn0、膜制成的传感器，它可A1作可燃性气体泄漏报警器和湿度传感指。在0．5托氧气中制备的多孔性柱状SnO2超微粒膜示于阁4—5。在垂直于基板方向的膜是SnO2超微粒子高密度沉积而戊的大量圆柱体构成、
当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。能带理论表明，金属费米能级附近电子能级一般是连续的，这一点只有在高温或宏观尺寸情况下才成立。而对纳米微粒，所包含原子致有限，N值很小，这就导致有一定的值，即能级间距发生分裂。
体积效应
当物质体积减小时，将会出现两种情况：一种是物质本身的性质不发生变化，而只有那些与体积密切相关的性质发生变化，如半导体电子自由程变小等；另—种是物质本身的性质也发生变化，因为纳米粒子是由有限个原子成分子组成，改变了原来由无数个原于或分子组成的集体属性。当纳米材料的尺寸与传导电于的德市罗意波长梢当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通晶粒相比都有很大变化，这就是纳米材料的体积效应
理查德·范曼(当时在美国加州理工大学任教的教授)向同事们提出了一个新的想法：从石器时代开始，人类从磨箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。费曼质问退：“为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组桨，以达到我们的要求?”他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”
想象一漂浮在一直径为20千米平静湖面上的小舟。小舟行走时荡起的水被在几百米距离之外基本衰减而消失，整个湖面几乎不会受到小舟的影响。对于如此大的湖，小舟以及它行走所带起水波可以用一个点来代替。因此．舟的运动可用经典牛顿力学来描述c这相当于当质点的作用范围边远小于运载它的质体的尺寸时，质点的运动轨迹可以用牛顿力学来确定。然而在另一种情形下．当湖面百径缩小到50米时，小舟行走荡起的水波就会传播到期岸再被反射，反射的水波就会和小舟初始荡起的被相干衍。对于这样小的湖面，描述小舟的运动就必须考虑它本身，它行走所荡起的水波以及它和湖岸的相互作用，即所谓的波动学。从物理上讲，当质点的有效作用波长可以和运载它的物体尺寸相比拟时，质点的运动就不能用牛顿力学来描述，取而代之的是量子波动力学。因此，在上述两种情形下，描述质点运动的规则发生了从量变到质变的根本性转变，进而导致新的现象。
鉴于其颗粒小，纳米微粒表面性能高，表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，以及活性大和纳米微粒体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化时所增加的内能较多。这就使得纳米微粒熔点急剧下降。
纳米微粒尺寸小、表面能高，压制成块后的界面具有高能量，而在烧结中高的界团能成为原子运动的驱动力，有利于界团中的孔洞收缩。因此，在较低温度上烧结就能达到致密化的目的，也就是说烧结温度降低。
西欧、美国、日本正在做中间生产的转化上作。例如，把纳米氧化铝粉体加入粗晶粉体小以提高其致密度和耐热疲劳性能；英国把纳米氧化铝与二氧化锆进行混合在实验室已获得高韧性的陶瓷材料，烧结温度可降低I00度；日本正在试验用纳米氧化铝与亚微米的二氧化酷合成制成莫来石，这可能是一种非常好的电子封装材料，目标是提高致密度、韧性和热导性：德国科学家将纳米碳化硅掺人粗晶碳化硅粉体中，当掺和量为20％时，这种粉体制成的块体的断裂韧性提高了25％。氧化铝的基板材料是微电子工业重要的材料之一，长期以来我国的基板材料都依靠国外进口。最近用流延法初步制备了添加纳米氧化铝的基板材料，光洁度大大提高．冷热疲劳、断裂韧性提高将近1倍，热导系数比常规氧化铝的基板材料提高20％，显微组织均匀。纳米氧化铅粉体添加到常规85瓷、95瓷中，观察到强度和韧性均提高50％以上。
在巨磁电阻效应发现后的不长时间内，不断开发出——系列崭新的磁电子学器件，使计算机外存储器的存且获得了突破性进展，并仗家用电器、自动化技术和汽车工业中应用的传感器得以更新。例如．IBM公司从1994年起利用GMR效应自旋阀(spin valve)，简称sv)结构制作出了硬盘驱动器(HDD)读出磁头，使HDD的面密度达到每平方英寸10亿位(1Gbit／in2)，至1996年已达到5Gbit／in2，将磁盘记录密度一下提高17倍，新近报导已达到11(1Gbit ／in2．现在不在向40一100(1Gbit／in2的目标推进。这使HDD在与光盘竞争中再度处子领先地位。图9—29表示近10年来HDD面密度的增长情况及技术发展趋势。
(2)新型的磁性液体
1963年，美国宇航局的帕彭首先采用油酸为表面活性剂，把它包裹在超细的Fe3O4L 微颗粒上(直径约为10nm)，并高度弥散于煤油(基液)中，从而形成一种稳定的肢体。在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的液体一起运动。生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小，导致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用，能在基液中作无规则的热运动。例如对铁氧体类型的微颗粒，大致尺寸为10纳米，对金属微颗粒，通常大于6纳米。在这样小的尺寸下，强磁性颗粒已失去了大块材料的铁磁或亚铁磁性能．呈现没有磁滞现象的超顺磁状态，其磁化曲线是可逆的。为了防止颗粒间由于静磁与电偶矩的相互作用而聚集成团，产生沉积，每个磁性微颗粒的表面必需化学吸附——层长链的高分子。高分子的链要足够长，以致颗粒接近时排斥人应大于吸引力。
利用磁性液体可以被磁控的特性，人们利用环状水跃体在旋转铀密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的O形环，且没有磨损，可以做到长寿命的动态密封。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁级．在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封、在精密仪器的转动部分．如x射线衍射仪中的转靶部分的真空密封、大功率激光器件的转动部件，甚至机械人的活动部件亦采用磁性液体密封法。通常润滑剂易损耗、易污染环境。磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm位，因此，不会损坏轴承，而基液也可用润滑油，只要采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位。
在音圈与磁铁间隙处滴入磁性液体，由于液体的导热系数比空气高5—6倍，从而使得在相同条件下功率可以增加1倍，磁性液体的添加对频响曲线的低频部分影响较大，通常根据扬声器的结构，选用合适粘滞性的磁性液体，可使扬声器具有较佳的频响曲线。
应用比重不同进行矿物分离。磁性液体被磁化后相当于增加磁压力，以致在磁性液体中的物体将会浮起，好像磁性液体的实在密度随着磁场增加而增大。利用此原理可以设计出磁
性液体比重汁．磁性液体对不同比重的物体进行比重分离，使高密度的金与低密度的砂石分离，也可用于城市废料中众属与非金属的分离。
催化功能：
近年来发现一系列金属超微颗粒特殊处理后将具有断裂碳——碳键加成到碳——氢键之间的能力。例如铁和镍微颗粒可生成一种准金属有机粉末，该粉末对催化氢化具有极高的活性。纳米钛在可见光的照射厂对碳氢化合物也有催化作用，利用这样—个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米二氧化钛薄层，它有很好的清洁作用，日本东京已有人在实验室研制成功自治玻璃和自洁瓷砖。这种新产品的表面有——薄层纳米二氧化钛，在光的照射下任何粘在表面的物质，包括油污、细菌，在光的照射下由纳米二氧化钛的催化作用，使这些碳氢化合物进一步氧化成气体或者很容易被擦掉的物质。纳米二氧化放光致催化作用给人们带来丁福音，高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖的保洁都可以很容易地进行。日本已经制备出保洁瓷砖，装饰了—家医院的墙壁，经使用证明这种保沽瓷砖有明显的杀菌作用。
纳米半导体光催化活性高得多，原因在于：由于量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽．导带电位变得更负，而价带电位变得更正。这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化和还原能力；纳米半导体粒子的粒径小，光生载流子比粗颗粒更容易通过扩散从粒子内迁移到表面，有利于得或失电子，促进氧化和还原反应。利用纳米二氧化钛丝的阵列提高光催化效率已获得成功、由于纳米丝表面积大，比同样平面面积的二氧化钛膜的接受光的面积增加几百倍．最大的光催化效率可以高300多倍．对双酚、水杨酸利带苯环一类有机物光阵解十分有效。
金属纳米粒子十分活泼，可以作为助燃剂在燃料中使用，也可以掺杂到高能密度的材料，如炸药，增加爆炸效率，也可以作为引爆剂进行使用。金属纳米粒子和半导体纳米粒子掺杂到燃料中．提高热燃烧的效率。因此这类材料在火箭助推器和煤中作助燃剂：
光学应用：
纳米微粒的红外反射材料
纳米微粒用于红外反射材料主要是制成薄膜和多层膜来使用。纳米微粒的膜材料在灯泡业中有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明，但是电能的69％转化为红外线，这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明，同时，灯管发热也会影响灯具的寿命。如何提高发光效率，增加照明度一直是亟待解决的关键问题．纳米微粒的诞生为解决这个问题提供厂一个新的途径。朋世纪80年代以来．人们用纳米二氧化硅和纳米二氧化钛微粒制成了多层干涉膜．总厚度为微米级，衬在有灯丝的灯泡罩的内壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力：有人估计这种灯泡亮度与传统的卤素灯相同时，可节省约15％的电。
纳米微粒紫外线吸收材料是将纳米微粒分散到树脂中制成膜．这种膜对紫外线的吸收能力依赖于纳米粒子的尺寸和树脂中纳米粒子的添加加量和成分。目前，对紫外吸收好的几种材料有：30—40纳米的TiO2纳米粒子的树脂膜；Fe3O4纳米微粒的聚固醇树脂膜。前者对400纳米波长以下的紫外光有极强的吸收能力，后者对600纳米以下的光有良好的吸收能力，可用作半导体器件的紫外线过滤器：最近发现、纳米从01粉体对250纳米以下的紫外光有很强的吸收能力，这一特性可用于提高日光灯管使用寿命上。日光灯管是利用水银的紫外谱线来激发灯管壁的焚光粉导致高亮度照明：一般来说，185纳米的短波紫外光对灯管的寿命有影响，而且灯管的紫外线泄漏对人体有损害，这一关键问题一直足困扰日光灯管工业的主要问题。如果把几个纳米的从Al203粉掺合到稀土荧光粉中，利用纳米紫外吸收的蓝移现象有可能吸收掉这种有害的紫外光．而且不降低荧光粉的发光效率．
塑料制品在紫外线照射下很容易老化变脆，如果在塑料表面涂—层含纳米微粒的透明涂层，这种涂层对300—400纳米范围有较强的紫外吸收性能，这样就可以防止塑料老化。汽车、舰船的表面都需涂油漆，特别是底漆，主要是由氯丁橡胶、双酚树脂或者环氧树脂为主要原料，这些树脂和橡胶类的高聚物在阳光的紫外线照射下很容易老化变脆，致使油漆脱落，如果在面漆中加入能强烈吸收紫外线的纳米微粒，就能起到保护底漆的作用。
红外吸收材料在日常生活和国防上都有重要的应用前景。一些经济比较发达的国家已经开始用具有红外吸收功能的纤维制成军服供部队使用，这种纤维对人体释放的红外线有很好的屏蔽作用：众所用加，人体释放的红外线大致在4—6毫米的中红外频段，如果不对这个频段的红外线进行屏蔽，很容易被非常灵敏的中红外探测器所发现，尤其是在夜间人身安全将受到威胁．从这个意义上来说，研制具有对人体红外线进行屏蔽的衣服是很有必要的。而纳米微粒很容易填充到纤维中，在拉纤维时不会堵喷头，而且某些纳米微粒具有很强的吸收中红外频段的特性。纳米添加的纤维还有一个特性，就是对人体红外线有强吸收作用，这就可以增加保暖作用．减轻衣服的重量。有人估计用添加红外吸收纳米粉的纤维做成的衣服，其重量可以减轻30％。另外，还可作隐身材料。
纳米材料与技术在环保中的应用
工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料用汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃烧时会产生SO2气体，这是SO2的最大污染源，所以石油提炼工业中有一道脱硫工艺以降低硫含量。纳米钛酸钴是一种非常好的石油脱硫催化剂。以55—70纳米的钛酸钴
作为催化活体，多孔硅胶或A1203陶瓷作为载体的催化剂．其催化效率极高，经它催化的石油中硫的含量小于0.01％，达到国际标准。工业生产中使用的煤燃烧也会产生二氧化硫气体，如果在燃烧的同时加入一种纳米级助烧催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体．提高能源利用率，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生二氧化硫气体，从而杜绝有害气体的产生。最新研究成果表明，复合稀土的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其他任何汽车尾气净化催化所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中—氧化碳和氮氧化物的污染问题。以活性碳作为载体、纳米氧化铬粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，电子可以在其三价和四价离子之间传递．因此具有极强的电于得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料比表面大、空间悬键多、吸附能力强．因此它在氧化——氧化碳的同时还原氮氧化物。使它们转化为对人体和环境无害的气体——二氧化碳和氮气。而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生气化碳和氮氧化物，无需进行尾气净化处理。
污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌病毒等、污水处理就是将这些物质从水中去除。由于传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到很好解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。污水中的贵金属是对人体极其有害的物质：它从污水中流失，也是资源的浪费、新的一种纳米技术可以将污水小的贵金属如金、钯、铂等完全提炼出来，变害为宝，—种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力：它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10—20倍。。因此它能将污水中的悬浮物完全吸附并沉淀下来，先使水中不含悬浮物，然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭的净化装置，能有效地除去水中的铁锈、泥沙以及异味等污染物。经前二道净化工序后，水体清澈，没有异味，口感也较好，再经过带有纳米孔径的特殊水处理膜和带带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装冒后，可以将水中的细菌、病毒百分之百去除，得到高质量的纯净水，完全可以饮用。这是因为细菌、病毒的直径比纳米大．在通过纳米孔的膜和陶瓷小球时，就会放过滤掉，水分子及水分子直径以下的矿物质、元素则保留下来；该技术在医学领域血透中已经开始应用，有“体外肾脏”之称。肝、肾功能衰竭者饮用
这种水后，会大大减轻肝、肾脏的负担。
降解空气中的有害有机物。近年来，随着实内装潢涂料油漆用量的增加，室内空气污染越来越受到人们的重视。调查表明，新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区、目前已从空气中鉴定出几白种有机物质，其中有许多物质对人体有害，有些是致癌物。对室内主要的气体污染物甲醛、甲苯等的研究结果表明，光催化剂可以很好地降解这些物质，其中纳米二氧化钛的降解效果最好，将近达到100％。其降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。纳米二氧化钛的光催化剂也可用于石油、化工等产业的工业废气处理，改善厂区周围空气质量。
用纳米二氧化钛可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大颗粒二氧化钦的10倍以上，从而解决大量生活垃圾给城市环境带来的压力。一般常用的杀菌剂能使细胞失去活性．但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分如内毒素。内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。利用纳米二氧化钛的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。在医院的病房、手术室及生活空间细菌密集场所安放纳米二氧化钦光催化剂还具有除臭作用。
纳米二氧化钛出于其表面具有超亲水性和超亲油件，因此其表面具有自清洁效应，即其表面具有防污、防雾、易洗、易下等特点。如将二氧化钛玻璃镀膜置于水蒸气中．玻璃表面会附着水雾，紫外线光照射后，表面水雾消失，玻璃重又变得透明。在汽车挡风玻璃、后视镜表面镀上二氧化钛薄膜．可防止镜面结雾。实验表明，镀有纳米二氧化钛薄膜的表面与未被二氧化钛薄膜的表面相比、前者显示出较高的自清洁效应；—旦这些表面被油污等污染，因其表面具有超亲水性，污染不易在表面附着．附着的少量污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下，也会自动从二氧化钛表面剥离下来．阳光中的紫外线足以维持二氧化钛的薄膜表面的亲水特性，从而使其表面具有长期的自洁去污效应。这一特性的开发利用将改变人们对涂层功能的认识，从而给涂层材料带来一次新的革命。今后将广泛应用于汽车表面徐层、建筑物玻璃外墙等。由于纳米二氧化钛光催化剂具有良好的化学稳定性、抗磨损性能奸、成本低、制备的薄膜透明等优点，更重要的是能直接利用太阳光、太阳能、普通光源束净化环境已成为当前最引人注目的环境净化材料。
总之，随着纳米材料利纳米技术基础研究的深入和实用化进程的发展，特别是纳米技术与环境保护和环境治理近一步有机结合，许多环保难题诸如大气污染、污水处理、城市垃圾等将会得到解决，我们将充分享受纳米技术给人类带来的洁净环境。
干百年来，在人们心目中，钻石一直就是财富和权力的象征、“物以稀为责”，IF是由于其在大自然中极为罕见而被人们奉为圣物。然而，随着纳米科技的诞生和发展，钻石完全有可能从神圣的“宝座”上跌落下来：我们切道价值连城的钻石是由碳原子构成的，而极为普通的石墨也是由碳原子构成的，造成这一巨大差别的正是碳原子排列组合的不同所致。所以，在理论上，我们如果能够生产出一种能准确地驾驭原子的微型工具，对碳原子进行更新排列．那么人工制造生产钻石就绝对不是梦想。
小卫星是指重量小于1吨的—p思。按照重量范围的不同．它主要包括小型卫星(o 5—1吨)、超小卫星(o.1—o.5吨)、微形卫星(o．ol—o．1吨)和纳米卫星(小于0.01吨)。近年来小型卫星在国外的发展已初具规模，比如“铱”卫星边信系统，由66颗重o．7吨的小型卫星组成网络，从而实现全球“无缝隙”通信，可以说是名幅其实的“全球通”。纳米卫星比麻雀略大．重量不足10千克．各种部件全部由纳米材料制造，采用最先进的微机电一体化集成技术整合，具有可重组件和再生性，成本低，质量好，可靠性强。一枚小则火箭一次就可以发射数百颗纳米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地放置648颗功能不问的纳米卫星，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即处少数卫星失灵，整个卫星网络的运作也不会受影响。用一枚小型运载火箭就可以发射几百颗甚至上千颗卫星，组成卫星网络。
这种卫星具有极强的生存能力和灵活性。
《孙子兵法》云：“知己知彼，百战不殆”，掌握敌方的——举一动对于在战争中取得决定性胜利有多么重要。而传感器正是由于具备上述功能在军事领域中得到了广泛应用。纳米技术的诞生．能大大提高传感器的性能，使得战场上这一“干里眼”的目光更加锐利。这种新型传感器是以纳米赵微粒为原材料制成的。纳米超微粒呈黑色，只有较强的吸收红外线的能力，而且表面积大，表面活性高．对周围的温度、光等环境条件十分敏感，因此，用这种新材料制成的传感器能表现出其他传统意义上的传感器无法企及的优势：敏感度更高、体积更小、耗能更低、功能更多等。我们以性能极为突出的纳米红外线传感器微粒子沉积而形成的膜为例。这种膜具有很强的从可见光到红外线整个范围的光吸收率，大量的红外线被纳米膜吸收后就转变为热，由膜与冷接点之间的温度差可以测出温差电动势，这样，在战场上就可以测出敌方人员武器装备等与背景之间微弱的温度差。
特别是纳米粒子对红外和电磁波有隐身作用呢?主要原因有两点：一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料强得多，这就大大减少波的反射牟．使得红外探测器利雷达接收到的反射信号变得很微调．从而达到隐身的作用；另—方面．纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3—4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。
军服是一种特殊的功能性服装，不但要具备结实耐穿、保暖、阻燃、防火、抗腐、隐身等性能，同时还要具备轻便、易清洗、舒适。现代军服要求具有良好的伪装性、隐蔽性，甚至能够根据战场外境进行变色、变温、防红外，解决静电问题。普通的化纤军服、化纤睡袋和化纤被褥等不仅在黑暗中会摩擦产生放电效应，容易被敌方发现或被敌侦察仪器探测到，而且还可能酿成灾祸。在化纤军用品当中加入少量的金属纳米微粒，可以使静电效应大大降低，不仅如此，在有些化纤制品和医药用品中添加纳米微粒，还有除菌杀菌的作用。
利用特殊的纳米技术对传统的材料进行处理，形成相互交错混杂的具有相反特性的二维纳米相区。使原来无法兼容的特性，通过它们的相互协同作用表现出来，从而产生出功能强大的新型军服面料。新型的军服由于大量地运用丁纳米技术，因而具有抗紫外老化、热老化及保暖隔热作用；由于纳米材料具有的小尺寸效应和宏观量子效应，能大幅度地提高材料的弹性、强度、耐磨性和稳定性，二元协同纳米材料技术的运用．使军服不但防油、防水、抗卤、杭污，清洁起来极其简便．而且穿着柔软舒适，更加适应野战条件下的要求。此类军用所需的面料，在理论上已经得到证实，现在正在加紧进行应用研究，在这一领域我国现处在世界先进水平行列。
无论是火炮还是轻武器．都要求射程远、初速大，而目前的技术手段则只有增加装药量，这势必又增加武器及弹药的重量．与当前武器设计的发展趋势相悖。科学家们在试验中发现，将金属铜或铝制成纳米级颗粒时．一遇到空气就会发生猛烈的爆炸，这一现象给了科学家们启发，如果将发射药制成纳米级的颗粒，将会提高单位体积所得放的能量，不但会使弹头的初速、射程得以提高，而且还会使弹药的重量减轻．便于携带和运输。
首先，武器装备系统超微型化。纳米技术使武器的体积、重量大大减小。用量子器件取代大规模的集成电路，可使武器控制系统的重量和功耗成千倍减小。纳米技术可以把现代作战飞机的全部电子系统集成在—块芯片上，也能使目前需车载的电子系统缩小至可由单兵携带。其次，纳米武器具有非凡的智能化功能。量子器件的工作速度比半导体器件快1删倍，因此，用量子器件取代半导体器件，可以大大提高武器装备抨制系统中的信息传输、存储和处理能力。采用纳米技术可使现有雷达体积缩小数干倍的同时，其信息获取能力提高数百倍；能够将超高分辨力的合成孔径雷达安放在卫星上，进行高精度对地侦察。出于纳米技术制造的微型武器系统，一般来说几乎没有肉眼看得见的硬件单元的连接，省上了大量线路板和接
头，因此与其他的小型武器相比，其成本将低得多，而运用也十分方便。
智能间谍虫是—种微型机器人电子智能系统与昆虫为一体的间谍武器，通过植入昆虫神经系统的微型机器人电子智能系统，可操纵数以万计的昆虫6往敌方不问的地域和目标。如敌方作战指挥室、会议室、指挥通信等部门“窃取”情报，更有甚者传回情报后炸毁致电脑网络和通信线路，必要时也可对人员等目标进行攻击。
微型间谍飞行器美国国防部正在利用纳米技术研制一种仅6英寸长，但至少能持续飞行t4、时、航程达16千米的微型间谍飞行器它既可在建筑物中进行侦察．收集情报信息，也可附在建筑物成设备上，起潜听哨的作用。是对敌人的前线部队或军事基地和实验室等封闭的设施实施侦察的最佳工具。一般的雷达很难发现它，任何武器当然也对它无能为力，此外、间谍们也可以把这种微型飞行器藏在行李中轻易地带到敌国。有关专家们声称，随着纳米技术的进一步发展．这种微型飞行器可能做到只有蜜蜂那样大。
空地英雄这是—种黄蜂大小的攻击型微型飞行器．它们除了智能化和造价低外，更重要的是它们具有较强的战斗力。在作战中这些“黄蜂”可装有少量的高能量炸弹，对地面目标攻击时，可离地面10—15厘米进行超低空飞行．当接近目标时迅速集结，就橡蜜蜂包围蜂窝一样能把武器装备团团围住，然后齐声爆炸摧毁或破坏武器装备及军事设施。此外。对空中的目标如作战飞机、直升机、导弹等都具有良好的拦截打击能力。战时可将这些“黄炼”通过遥控布满战区各地域上空，指挥员可通过显示器使其按照适当的间距排开，形成一个巨大的空中拦截网。当飞机或导弹飞人这个区域内，它们可迅速变换位置使飞入者难以逃避而葬身于空中。
提高武器装备的隐身性能。某些纳米固体在较宽的频谱范围对电磁波有均匀的吸收性能．几十纳米厚的纳米薄膜的吸收效果与比它厚1000倍的现有吸波材料相同，美国研制的纳米隐身涂料超黑粉对雷达波的吸收率达99％。用纳米吸波材料涂在战略轰炸机、导弹等攻击性飞行器的表面，能有效地吸收敌方防空雷达的电磁波(隐身轰炸机表面的涂层中就含有纳米材料)；将纳米粒子添加于发烟剂中，能对阵地起到很好的屏蔽作用，与土壤混合可遮蔽地下指挥所等重要军事设施。
一日，接到老家电话。一位搞建筑出身的小老板询问“纳米”的事。说是现在纳米很有用，报纸上科学家在研究，电视广告里也天天念叨着“纳米”技术，连股巾里也内了纳米板块，而且火得不行，可就是不知它的种子哪里有卖的，如果一年种上两季，行定能交大价钱。目前国内已有2D多家企业高举“纳米大旗％，家电行业的反应尤其迅速。据了解纳米洗衣机目前巳批量投放市场。有资料显示，国内一个知名品牌的“纳米”洗衣机已生产出四种款型，价位在2700元至3900多元，均比普通滚筒洗衣机价格要高：这种纳米洗衣机问世不过几个月，就以其干净无污染的新科技概念占据了近10％的市场份额。纳米技术果真已经成熟如此?此间纳米材料专家指出，目前我国相关行业、产品技术标准还是空缺，现在的纳米产品只是初步的产品：所谓纳米冰箱．只不过添加了氧化钛的纳米无机物，产生了一定的抗菌性能；所谓纳米洗衣机．也只能说是添加了纳米材料的洗衣机．而且纳米材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上，而对于最容易产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。
纳米技术在纺织品中的应用
21世纪纺织科技的发展趋势是，把高科技与时代经济和文化发展紧密结合，开发功能性纺织品。把舒适、休闲、保健结合在一起，已成为当今世界纺织品发展的潮流和趋势化纤衣服和地毯由于静电效应在黑暗中摩擦产生的放电效应很容易被观察到，同时很容易吸附灰尘。提高化纤制品的质量最重要的是要解决静电问题，金属纳米微粒为解决这一问题提供了—个新的途径。在化纤制品中加入少量金属纳米微粒，就会极大地消除静电影响。在生产化纤的工序中掺入钢、镍等超微金属颗粒．可以导电，从而制成防电磁辐射的纤维制
品或电热纤维。纳米金属粒子亦可与橡胶、塑料合成导电复合体，用SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO四合一粉体对人造纤维进行改性的研究正在进行中。将金属纳米粒子掺入化纤制品或纸张，可极大地减轻静电效应，德国和日本都已成功地制备出了相应的产品。
除味杀菌
人体在穿着服装过程中，织物会沾染很多汗液、皮脂及其他分泌物，同时也会被环境小的污物所粘污。这些污物是各种微生物的营养源，尤其在高温潮湿的条件下，成为各种微生物繁殖的良好环境。致病菌在服装纺织品上不断繁殖及分解，使污物产生臭味，并导致皮炎及其他疾病的发生，使人们受到微生物侵蚀而损害健康，在人体致病菌的繁殖和传递过程中，服装是一个重要的媒介。
采用纳米层状银系无机抗菌材料制备的抗菌防霉织物，仅需添加0.5％一1％无机抗菌剂，成本较低；无机纳米抗菌粉体材料不溶出，抗菌具有持久性，且有广谱抗菌功能，抗菌效果显著，对皮肤无刺激性，属无毒产品。
纳米纤维中具有较高催化能力及还原电势极高的离子，能在其周围空间产生活性氧灭菌。问时该离子与细菌接触时，迅速向纫苗体内渗透或附在细菌膜上，起到阻碍细菌生长合成路径和阻碍能量系统的作用，造成酵素蛋白的变性和细菌生物活性的损伤，从而杀死细菌：量子尺寸效应使半导体微粒还原及氧化能力增强，具有更优异的光电催化活性，可用于环保材料。例如，只要有可见光照射纳米TiO2时，在它表面就会产生一种自由基，遇到细菌时，它能破坏细菌体中的蛋白质，使其失去活性，从而杀死细菌。
例如，毛巾常用来擦脸擦手，但普通毛巾因为有细菌存活，放一段时间就会有异味。而用纳米TiO2处理过的毛巾，只要有可见光照射，细菌就会被纳米TiO2释放出的自由基杀死：用同样的方法对毛巾被、枕巾等织物处理，也可以使它们具有抗菌除臭的功能。具体做法是，把纳米材料加到色浆中，通过织物与染料的结合，使抗菌剂牢固地附着在织物上。把Ag纳米微粒加到袜子中可以清除脚臭味。日本帝人公司将纳米ZnO利纳米SiO2放入化纤中，使其具有除臭功能，这种化纤被广泛用于制造消臭敷料、绷带(医用纱布加入纳米银粒子可以消毒杀菌)、手术服、护士服，还可用于内衣、外装等，有效地预防和杜绝了人与人之间、入与物之间、物与物之间的交叉感染。
大气中的紫外线主要是在300—400nm波段，太阳光对人体有伤害的紫外线也在此波段。用纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2，纳米云母等都在这个波段吸收紫外光的特性，日本将纳米ZnO等微粒加入聚酯纤维，制成防紫外线纤维，穿这种织物的服装不但不会感到日晒，反而会有凉爽感。在丝绸织物上涂上纳米ZnO，防紫外线能力达98％以上，它还可用于帐篷、日光伞等，此外，潜在的用途是文物保护。例如，利用溶胶与凝胶结合的方法把纳米粒子制成涂料在兵马俑上涂上薄薄的，可使出兵马俑免受霉菌和紫外线的伤害；还可制成一种“无机—塑料解膜”．罩在丝绸卷和书画等文物上，保护文物不变色、材质不腐烂，排除病菌对文物的侵蚀。
食品加工
固醇的分子结构同胆固醇的分子结构相似．在植物油和蔬菜小含量很低，犹如人体中的阳因醉。人体中，胆固醇能细胞膜柔软，是生命不可缺少的物质。但是，如果人体胆固醇含量过高，便会导致动脉硬化。那么，假如在食品中加入更多的植物固醇，它们在大肠中被吸收，就达到降低人体胆固醇的目的。当人体吸收植物固醉后，吸收的胆固醇量便会减少。固醇不会停留在人体内．大部分被排泄掉，进入血液的植物固醇仅占总摄入量的1％一5％，而胆固醇能进入血液的量占总摄入量的50％。最新研究表明，一个人如果每天摄入1.6g植物固醇，便可降低人体胆固醇含量的10％—15％。如果靠玉米油来降低同样水平的胆固醇，那他每天至少要喝三大杯玉米油才能奏效。纯植物固醇无论在水中，还是在脂肪中部是难以
溶解的。为此，研究人员采用纳米技术将固醇制成微粒，然后在一定的温度下将微粒均匀地分散于植物脂肪中，同样也可以加入到酸奶、冰淇淋及色拉油等其他食品中，大大增强人体对植物固醇的吸收和利用。
涂料工业
纳米涂层的实施对象既可以是传统材料基体，也可以是粉末颗粒或纤维，用于表面修饰、包覆、改性或增加新的特性。传统涂料由于耐洗刷性差，时间不长墙壁就可能变得斑驳陆离。应用纳米技术后，就会使涂料的许多指标大幅度提高、外墙涂料的洗刷性由原来的1000多次提高到了1万多次，老化时间也延长了两倍多。
纳米材料涂层可提高基体的腐蚀防护能力，耐候性好，具备防降解、防变色等性能，达到表面修饰、装饰的目的。经独特工艺制取的纳米钛粉，能让普通涂料产生令人惊讶的耐磨、耐腐蚀等性能。首先是耐腐蚀．用其涂蹬的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不损，是目前海样船体防腐蚀涂料中最具有发展前景的；
纳米TiO2在光照条件下，共表面结构发生变化，具有超亲水性。当各类玻璃、镜片的表面涂有纳米TiO2薄膜时，附着在其表面的雨水或蒸汽不会形成影响视线的水滴，而是迅速地扩散构成均匀的水膜，因此可保证广阔的视野与能见度，提高了安全性与效率。出本TOTO公司已利用TiO2的超亲水性，开发出一种防水反射镜。镀有TiO2的表面因为其越亲水性，使油污不易附着。即使有所附着，也是和外层水膜结合，在外部风力、水淋冲以及自重作用下能自动从涂层表面脱落，从而达到防污及自清洁的目的、，
纳米漆还能有效抑制细菌、霉菌生长，分解空气中的有机物及臭味，有效净化NO2、SO2、NH3及吸烟等产生的有害气体；能增加空气中负离子浓度、清新空气、改善睡眠．对细菌和霉菌繁殖体24h杀抑率为100％，有效地解决了目前建筑密封带来的有害气体不能尽快排出室外的问题。它还可用于卫生洁具等，产生杀菌、保洁的效果。
2008年奥运会比赛场地的首都体育馆，将使用这些纳米材料：该馆吊顶用的吸声板是最新的材料，外表向采用了纳米涂层，这种吊顶可让体育馆的噪音更小，体育馆里经过纳米技术处理后的新型地板涂料让地板变得更耐磨；训练馆的内墙抗菌、抗污染，用水就可以清洗墙面：可催化除去有害气体和过滤空气。
机械工业采用纳米技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，提高机械设备的耐磨性、硬度和收用寿命。涂层中引入纳米材料．还能显著提高材料的耐高温、抗氧化性例如，在Ni的表面沉积纳米Ni-La2O3涂层，由于纳米颗粒的作用，阻止镍离子的短路扩散，改善氧化层的生长机制和力学性质。将使用纳米技术制造出来的硬度极强的涂料涂在刀具上，刀具会边得锋利无比；将抗磨的涂料镀在玻璃和眼镜片上，玻璃和镜片不会再有划痕。
粘结剂
密封胶、粘结剂是消耗最大、用途广泛的重要产品，要求粘度、流动性、固化速度达最佳条件。目前，国内高档密封胶和粘结剂都依赖进口。将纳米SiO2作为添加剂加入到粘结剂和密封胶中，使粘结剂的粘结效果和密封胶的密封性都显著提高。其作用机理是，在纳米SiO2的表面包留一层有机材料，使之具有亲水性，将它舔加到密封胶中很快形成一种硅石结构．即纳米SiO2形成网状结构，固化速度加快，提高粘结效果，增加胶的密封性。
化妆品
20世纪70年代以前，晒黑皮肤曾作为一种时尚、健美的标志，但现在出于大气臭氧层变薄，甚至在南极上空出现臭氧空洞，人们逐渐认识到过度暴晒是皮肤健康的大敌，易引起皮肤癌，因此防紫外线产品越来越受到人们的重视。
纳米氧化锌就是一种良好的紫外线屏蔽剂．呈粉末状，无毒无味、对皮肤无刺激性、不易分解、不变质、热稳定性好，本身为白色，可以简单地着色。更重要的是，它共有很强的吸收紫外线的功能，对(长波280—400mn)的紫外线均有屏蔽作用，此外还具有渗透、修复功能：因此适用于作美容美发护理剂中的活性因子，不仅能大幅度提高护理效果．还可避免因紫外线辐射造成的对皮肤的伤害。
纳米TiO2有很强的散射和吸收紫外线的能力，尤其是对人体有害的中长波紫外线的吸收能力很强，效果比有机紫外吸收剂强得多；并且可透过可见光，无毒无味、无刺激性，广泛用于化妆品。纳米TiO2紫外屏蔽能力与粒径大小有关，粒径越小，紫外线透过率越小，抗紫外能力越强。
维生素E是人类皮肤细胞需要的营养物质，同时具有抗氧化抗衰老作用，但常态的维生素E—很难透过表皮被细胞吸收。当维生索E被纳米此后，很容易被皮肤细胞吸收。据北京大学人民医院的临床试用对比实验报告称，在祛斑功能上，纳米维生素E化妆品比一般含氢醌类化合物的祛斑霜效果快，而且安全、无毒副作用。
体育器材
(1)纳米微粒的量子尺寸效应和表面效应使其本身具备大颗粒材料所不具备的光学特性，经分光光度仪测试表明，纳米SiO2具有较强的紫外和红外反射特性，对波长在400nn、以内的紫外光反射率达85％，对波长在800nm以亡的红外光反射率达70％以上。基于纳米SiO2的这种光学特性，将其添加在橡胶复合场地材料中作抗老化剂，可达到抗紫外老化和热老化的目的。
(2)纳米SiO2的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生逾渗作用，可以深入到橡胶不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，从而有效改善橡胶复合场地材料的热稳定性、光稳定性和化学稳定性，达到提高产品的抗老化、耐化学等目的。
(3)利用纳米SiO2特有的二维网状结构和在高温下仍具有高强、高韧、稳定性好等特性，通过一定的分散手段，使纳米SiO2团聚体充分、均匀地分散在材料中，形成“链状”，再与橡胶大分子互相结合成为立体网状结构，从加大幅度提高橡胶复合场地材料的强度、弹性、韧性、耐磨性、耐老化性及耐候性。
(4)由于纳米SiO2的比表面积大，表面配位严重不足．表现出极强的活性，以致对色素粒子的吸附作用很强，紧紧包裹在色素粒子的表面，形成屏蔽作用，大大降低了因紫外光的照射而造成的色素衰减。纳米SiO2粒子被充分、均匀地分散在介质中，形成的分散相是透明的，对材料中染色剂的染色效果无丝毫影响，从而使橡胶复合场地材料的色彩可按要求进行调配。
纳米粒子添加共混改性聚台物
粒径为I0nm的TiO2/PP(聚丙烯)复合体系的熔融挤出薄膜是半透明的，机械性能比纯PP有较大提高，弯曲模量提高20％，冲击强度提高40％。
对纳米TiO2/EP环氧树脂环氧复合材料，当含5％纳米TiO2时拉伸模量为纯EP的383％，拉伸强度为纯RP的485％，弯曲模量为纯EP的236％，弯曲强度为纯EP的245％，简文梁缺口冲击强度为纯EP的878％。
加用添加0．1％一0．5％纳米TiO2制成的透明塑料包装材料包装食品，既可以防止紫外线对食品的破坏作用，又可以具有杀菌的作用，使食品保持新鲜。
纳米SiO2改性不饱和聚酪树脂，其耐磨性提高了I一2倍，莫氏硬度2．8—2．9，接近天然大理石的硬度，抗拉强度提高1倍以上。
纳米SiO2与纳米TiO2适当混配．可大量吸收紫外线，将其加入环氧树脂可减少紫外
线对环氧树脂的降解作用，从而延缓材料的老化。此外，选择适当尺寸的纳米SiO2还可以设计特殊功能的玻璃钢。例如，利用纳米SiO2红外强吸收特性，与其他纳米复合材料—起添加到玻璃钢中，可制成有红外吸收性能的玻璃钢；利用纳米SiO2的高介电特性，可制成高绝缘性的玻璃钢。
纳米SiO2和聚酰亚胺(PI)复合材料，较PI有较高的热稳定性和模量，热膨胀系数显著下降．含纳米SiO2 l0％时拉伸强度为PI的1.5倍，30％时断裂伸长率为PI的3倍。。添加纳米SiO2的橡胶，弹性、耐磨性都会明显优于常规的白炭黑作填料的橡胶。运用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜明，性能也有很大提高，轮胎侧面的抗折性能将由10万次提高到50万次。
将纳米Al2O3添加到PS中，复合材料不仅耐热性提高，而且还对PS起增韧增强作用，体积含量15％的纳米Al2O3/PS的拉伸强度为纯PS的4倍，冲击强度为纯PS的3倍。
对纳米CaCO3改性HDPE的研究表明，纳米CaCO3含量为25％时冲击强度为纯CaCO3的1.7倍。对纳米CaCO3填充PVC／CPE复合材料的研究发现，CaCO3用量为10％时冲击强度提高了近2倍，同时还有明显的增强作用。纳米CaCO3使PP拉伸强度和弯曲模量上升，冲击韧性提高3—4倍。
纳米改性尼龙优良的耐热、耐冲击、尺寸稳定性好等特点使它可用于弹托。纳米改性浇铸尼龙可用于大口径弹带材料，榴弹/加农炮弹的闭气环，干扰火筋弹用高强度坯料套简，它比金属弹带摩擦系数小、密封性能好、相对密度低、比强度高、韧性好、易成型，纳米尼龙还可、用于枪械材料，如枪拖、握把、机匣体等，由于5％纳米含量的尼龙就可以达到30％-40％玻璃纤维含量的尼龙的性能，所以它是高功能突击式自动步枪用材料良好的升级挟换代品。研制用于高温、高湿、盐雾大、霉菌等腐蚀严重的南方地区使用的武器时，使用该材料可达到预期目的：纳米尼龙可用于坦克发动机的弯管接头、高压行杆轴套、进排气管密封垫、摇箱、风扇、汽缸盖、定时齿轮箱、通风装置、炮塔内贮箱。以纳米改性树脂(如环氧)做基体，以玻璃纤维、芳纶纤维做增强剂，将会制成新型的装甲材料用于防弹和抗爆，如果添加纳米锂化物、BN等中子吸收刑，还可使装甲兼具高效抗辐射功能，适于制作坦克的防中子、防二次射流、防崩落内衬。
陶瓷的另一个长处是耐高温，在1000℃的高温下也不变形。现在，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷已经表现出一定的塑性。这个问题一旦被彻底解决，会在汽车发动机上大显身手，彻底甩掉发动机的冷却系统，使发动机在更高的湿度下工作，汽车将跑得更快，飞机会飞得更高。这对研制新一代高速发动机来说是一大福音，因为要提高发动机的效率，需要提高燃气的温度，而这需要能承受超高温的材料。如将纳米陶瓷退火使晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性。因此．可以利用纳米陶瓷的范性对陶瓷进行挤压与轧制加工，随后进行热处理，使其转变为常规陶瓷，或进行表面热处理，使材料内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。
陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料却有良好的韧性。因为纳米材料具有较大的界面．界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定延展性，使陶瓷材料又有新奇的力学性质。纳米级氧化锆陶瓷在烧结温度1250度时，施以不太大的力就使它有近400％的形变，这种类似于金属的超塑性变形能力是令人振奋的。
台肥工业大学刘宁主持研究的国家科技攻关地方重大项目“纳米TiN、AIN改性的TiC 基金属陶瓷／刀具制造技术”通过鉴定，这标志着一种利用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具的问世：这个项目研究纳米T1N改性TiC基金属陶瓷材料，在金属陶瓷中主要加入纳米TiN以细化晶粒。晶粒细小有利于提高材料的强度、硬度和断裂韧性，这对开发和研制新型刀具材料具有重要的意义。同时研究表明．纳米AlN对力学性能有优化作用，对刀具材料
的发展起到积极的推动作用。研制的纳米TiN改性金属陶瓷刀具具有优良的力学性能，是一种高技术含量、高附加值的新型刀具。经用户4个多月的应用庆明，在切削加工领域可部分取代YG8、YT15等硬质合金刀具，刀具寿命提高2倍以上，生产成本与YG8刀具相当或略低，市场前景广阔。在纳米TiN添加改性、纳米TiN分散、最佳添加量优化的新应用领域，其总体研究成果达到国际先进水平。
纳米结构金属—金属复合材料同样具有优异的性能。圣劳伦斯国家实验室的材料科学家制出了层状交替金属复合材料。他们利用真空溅射技术，通过氢离子束将金属表面的原子激发出来，并沉积双层状。控制离子束交替冲击不同金属表面，就可制成由几百、几千层不同金属组成的复合材料，每一层只有0.2nm厚，复合材料的强度达到理论值的50％．而常规金属合金的强度只有理论值的10％左右。
在钨粉中加入0.1％—0.5％的纳米镍粉，可使烧结温度从3000℃下降至1200—l 300度，加速了烧结进程。这种活化烧结已用于大批量生产大功率半导体器件、可控硅整流元件的散热—热膨胀补偿基底。
以粒径小于100nm的Ni和Cu—Zn合金的超细微粒为主要成分的催化剂，催化有机物氢化的效率是传统镍催化剂的l0倍，超细Pt粉、超细WC粉也是高效的氢化催化剂。3-5nm 的Au颗粒能在—70℃的低温下催化CO的氧化反应。超细的Pe、Ni与Fe2O3混合烧结体可以代替贵金属作汽车尾气净化剂。
纳米半导体比常规半导体光催化活性高得多，原因在于：量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级、能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，达意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化和还原能力。纳米半导体粒子的粒径小，光生载流子比粗颗粒更容易通过扩散从粒子内迁移到表面，有利于得或失电子，促进氧化和还原反应。半导体的光催化效应是指在光的照射下，价带电子跃迁到导带，价带的孔穴把周围环境中的烃基电子夺过来，烃基变成自由基，作为强氧化剂引起的如下变化：酯—醇一醛一酸—CO，完成对有机物的降解。
常用的光催化半导体纳米粒子有TiO2(锐敏型)、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。将这类材料做成空心小球，浮在含有机物的废水表面上，利用太阳光可进行有机物的降解。
纳米技术在能源领域中的应用
纳米技术在能源方面的潜在突破有：
(1)用纳米机器人和智能系统进行环境和核废料的管理。
(2)用纳米材料分离核燃料处理中的同性素。
(3)用纳米流体提高核反应堆的冷却效率o
(4)用纳米粉末消除污染
(5)用于清洁能源的人工光学合成系统c
(6)荆于新一代更高效太阳能电池的分子晶体层。
科研人员利用湿法活性合成制备出一种纳米相Ni（OH）2粉末．是高度纳米孔隙的纤维相等轴晶粒的混合物，纤维直径2—5nn、，长15—50nm，晶物尺度约5nm。作为适用的电池材料，必须将纳米粉末再烧结成尺寸为10—12um的颗粒。这种纳米材料具有均一的孔隙率和狭窄的孔径分布，可以明显提高镍碱性电池性能，并且制备方法易于放大．成本低廉。
纳米MnO具有广泛的用途，可作为分子筛、高级催化刑、可充电电他电极材料等。优越的离子/电子传导率和相对高的电位使改性MnO2成为可充电电池领域最有希望的候选物。为了获得高的能量密度和质量体积，必须具有高的离子传导率从稳定性，而具有大量隧
道及孔隙的锰钡矿型MnO2纳米纤维正符合了这样的要求。
碳纳米管的直径约为200nm，管壁厚约为50nm。作为锂离子电池阴极材料，LiMn2O4纳米管电极的放电容量可以达到133.8mAh/g，而相同材料的薄膜电极只有52 mAh/g，环10次以后，碳纳米管电极的放电容量降低至125 mAh/g，薄膜电极降低至41mAh/g。碳纳米管电极具备高放电容量的原因有两个：一方面，高的比表面有效地降低了活性物质的实际电流密度，减小了材料的极化程度；另一方面，锂离子从碳纳米管的内外两侧进行迁移，而且．纳米级的管壁缩短了理离子在LiMn204固相的扩散。
初步研究结果表明，单壁碳纳米管是一种很有希望的储氢材料。用碳纳米管做储氢材料，提供给汽车的燃料电池，1g碳纳米管的比表面积竟达数百平方米，这是其多孔构造提供的。碳纳米管比表面积大，可大量地吸附气体，在室温下就可吸附氢气，只要稍微加温，这些氢气就可释放出来，有望推动和促进氢能利用，特别是氢能燃料电池汽车的早H实现。
近年来，磁性薄膜件，如电感器、高密度读出磁头等了显著进展。1993年发现的纳米结构的Fe55-58M7-22O12-34(M=Hf、Zr、)具有优异的频率持性Pe—M—O软磁薄膜是由小于10nm的磁性微晶嵌于非晶态Fe—M—O的膜中形成的纳米复台薄膜，它具有较高的电阻率，相对低的矫顽力(HL＜400A/rn)．较高的饱和磁化强度(Js＞0.9T)，从而使得在高额段亦具有高磁导率与品质因子，此外抗腐蚀性强，其综合性能远高于以往的磁性薄膜材料。这类薄膜可望应用于高频微型开关电源．高密度数字记录磁头以及噪声滤波器等。
当包含纳米磁性微粒的材料放到磁场时．其磁矩沿磁场方向排列，磁序的增加将导致自旋体系磁熵的减小。当与周围环境没有热交换时，自旋熵的减小将由晶格熵的增加获得补偿，这将导致材料温度升高。这一效应可以用来将一个热源的热量转移到另一物体上．这实际上就是不用压缩气体的磁致冷冰箱的工作原理。
1994午，IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，达5Gbit/in2。1998年、美园明尼苏达大学和普林斯顿大学制备成功了量子磁盘，密度达11 Gbit/in2，从而在与光盘竞争中磁盘重新处于领先地位：由于巨磁电阻效应大，场使器件小型化、廉价化，除读出磁头外同样应用于测量位移、角度等传感器中，可广泛地应用于数控机床、汽车测速、作接触开关、旋转编码器等。与光电等传感器相比，它具有功耗小．可靠性高，体积小，能工作于恶劣工作条件等优点。
随着纳米电子学的飞速发展，电子元件的微型化和高度集成化，要求测量系统也要微型化。21世纪超导量子相干器件、超微霍耳探测器和超微磁场探测器将成为纳米电子学中的主要角色。其中，以巨磁电阻效应为基础设计超微磁场传感器，要求能探测10—2—10—6T的磁通密度。如此低的磁通密度在过去是没有办法测量的，特别是在超微系统测量如此弱的磁通密度是十分困难的．纳米结构的巨磁电阻器件经过定标可能完成上述目标。瑞士苏黎世实验室研制成功了纳米尺寸的巨磁电阻丝，他们在具有纳米孔洞的聚碳酸酯的衬底上通过交替蒸发Cu和Co，并用电子束进行轰击，在同心聚碳酸酯多层薄膜孔洞中由Cu、Co交替填充形成几微米长的纳米丝，巨磁电阻值达到15％。这样的巨磁电阻阵列体系饱和磁场很低，可以用来探测10-11T的磁通密度。
磁性液体还有其他许多用途．如仪器仪表中的阻尼器、磁控阀门、磁性液体研磨、定位润滑剂、磁性液体的光学与微波器件、磁性显示器、火箭和飞行器用的加速计、磁性液体发电机、射流印刷用的磁性墨水，无声快速的磁印刷、医疗中的造影剂等等，今后还可开拓出更多的用途。
集成电路的集成度越高，要求图形的尺寸就越小，一般用最小线宽来表示。我国现在生产的半导体集成电路最高指标为350nm，国外现为180nm，正在研究160nm和130nm的电路，估计到2005年左右可以商品化。如果再进一步发展，使线宽小于100nm，则现行的光
刻、掺杂等半导体工艺就很难适应，某些材料的基本性能也会因量子效府逐步显现而发生改变。内此形成一个新的研究领域，被称为“纳米电子器件”。
碳纳米管器件
IBM的科学家们开发出一项突破性的晶体管技术，利用该技术制造的芯片将比现在的硅芯片更小更快。IHM的研究人员已经制造出世界上第—个碳纳米管晶体管阵列，所使用的碳纳米管是由碳原子排列而成的微小圆柱体，比现在的硅晶体管要小500倍．而且无须对它们逐个进行处理，即不用从大量的碳纳米管中去费力地寻找有用的电子属性个体。
在未来l0一20年间，芯片制造商们将面临这样一个问题，即硅芯片已经不能被制造得更小了，因而必须寻找制造计算机芯片的新材料。IBM的突破性技术是此领域迈出的重要一步。研究表明，碳纳米管在性能上可以和Si一争高低，可以让晶体管被制造得更小。对未来的纳米电子技术而言，碳纳米管是很有前途的选择。
把自由运动的电子囚禁在一个小的纳米颗粒内，或者在—根非常细的短金属线内．线的宽度只有几个纳米，就会发生十分奇妙的事情。由于颗粒内的电子运动受到限制．原来可在费米动量以下具有连续任意动量的电子状态，变成只能具有某一动量值，也就是电子动量或能量被量子化了。自由电子能量量子化的最直接结果表现为，在金属颗粒的两端加上电压，当电压合适时，金属颗粒导电；而电压不合适时，金属颗粒不导电。这使人们联想到是否可以发明用一个电子来控制的电子器件，即所渭的单电子器件。单电子器件的尺寸很小，一旦实现，把它们集成起来做成电脑芯片，电脑的容量和计算速度将提高上百万倍。
日本电信电话公司2001年宣布，他们已开发出一种单电子元件，虽然还必须将其冷却到超低温（-248），但其结构简单，可在硅基板上高密度集成，耗电量仅为现在采用的电子元件的十万分之一。它将有别于现今的半导体品体管，可作为新一代大规模集成电路的基本元件。新开发的元件用厚度仅为20nm的超薄硅线路连接着3个电极，改变细线上电极的电压，就可以控制单个电子在细线内自由流动。这种单电子元件是以电压原理米控制电子的移动，制作简单，不需微加工过程。
美国威斯康星大学已制造出可容纳单个电子的量子点。在一个针尖上可容纳几十亿个这样的量子点，利用量子点可以制成体积小、耗能少的单电子器件，在微电子和光电子领域将获得应用。此外，若将几十亿个量子点连接起来，每个量子点的功能相当于大脑中的神经细胞，再结合微加工技术，它将为研制智能电脑带来希望。
日本NEC公司在世界上率先研发成功的95nm的半导体工艺技术将应用于大规模集成电路。与以往采用130nm工艺技术制造的旧产品比较，采用95nm工艺技术制造的新产品的集成化程度提高厂19倍，节省电能30％，并且能够获得1干兆赫的运行速度。这对于高速大容量通信系统和对节电要求很高的移动设备来说，具有极其重大的应用价值。
Intel公司研制出目前世界上速度最快的硅晶体管。这些新研制出来的仅有20nm的晶体管将能够使Intel公司在2007年左右制造出包含近10亿只晶体管的微处理器，其远行速度接近20GHz，操作电压低于1v，比Intel之前发布的最快晶体管体积小30％，速度快25％。
纳米家电
洗衣机内部的环境非常潮湿，闲置几天就会滋生大量细菌。洗衣机使用的时间越长，内部细菌滋生得就越多，对下一次要洗的衣物污染就越严重。人们如果长期使用这种洗衣机洗衣服，就有可能产生交叉感染，引发各种皮肤病：小鸭集团研制成功的纳米银复合材料外筒，不但增加韧性，具有耐摩擦、耐冲击的特点，还有很好的光洁度和很强的防垢能力，阻止污垢在桶壁沉积，随时保持洗衣机自身清洁。具有较全面抗菌功能的冰箱是将其经常与人体和食物接触的可能引入细菌的部件都加入抗菌成分，包括冰箱的内胆、托盘、搁物架、抽屉、蛋盒、门把手、门封条等部件。用加入纳米二氧化钛等抗菌微粒制成的冰箱部件．不但可以有效预防和杜绝细菌在冰箱部件的表面存留，而且具有自洁功能，不会沾染污垢，通过释放
出抗菌离于将周围的细菌杀死，防止细菌滋生。将纳米材料应用到热水器内胆中，可制成纳米热水器。与普通搪瓷内服相比．采用纳米材料改造后的搪瓷内胆与钢板的结合更为牢固，搪瓷层的韧性(延伸率)得以提高；而且搪瓷层更加密封，耐酸性、耐碱性、耐腐蚀性、耐冷、热疲劳性能大为提高：同时，由于所采用的纳米微粒中具有抗菌作用的活性物质，对细菌繁殖体、芽孢及乙肝病毒等36种以上常见细菌和病毒有可靠、长效的抑制和杀灭作用，保证消费者用水安全：小鸭研制成功的纳米空调，新纳米材料具有明显的抗菌效果。据有关部门测定，大肠杆菌杀灭率大于95％，金黄色葡萄球菌杀灭率大于95％，甲琉醛、乙硫醛的清除率均可达到98%。
美国能源部所属的桑迪亚国家实验室研制出微型发动机；这种发动机的主要活动部件是一个只有花粉颗粒大小的齿轮，人们只能借助显微镜观看它的旋转，其速度为每分钟30万转。
纳米金颗粒可通过弱相互作用与生物大分子结合，也可通过化学键与生物大分子偶联，但不改变生物大分子的生物活性；金颗粒具有高电子密度、强续发电子能力，分辨率尚、对结构遮盖少、定位精确。世界艾滋病感染人数已呈急剧上升趋势，对于艾滋病的检测利防治已成为一个紧迫课题。目前对于艾滋病的检测主要采用酶联免疫染色法，但此法复杂，成本较高，远宜于专门的检测机构采用。纳米金胶体与免疫球蛋白的结合制备的金探针可定性检测艾滋病病毒抗体。将待测液(如血清)滴在一种预吸附打HIV抗原的特殊滤纸上，待测液中的抗体将与滤纸上的抗原进行将异性结合，然后滴入金探针，免疫球蛋白结合抗体—抗原复合物，金颗粒被附在滤纸上呈现红色的斑点，即为抗体阳性；反之，若无抗体，则金颗粒将全部通过滤纸，不显红点，即为抗体阴性。该法由于对用裸眼观察，出法简单易行，不需特殊仪器；金探针成本较低，可推广至普通基层医院或血站：
纳米技术会导致高效农业，提高农作物、畜牧渔业产品的产量和质量，降低由于人口膨胀造成的农业负荷和生态负荷。纳米农用863陶瓷功能浸种器具有吸收与释放远红外线的功能，可使大水分子团产生共振而分解成小水分子．小水分子带有大量动能，运动速度快，溶解力、渗透力、代谢力和本体总能量比普通水强30％以上，这使活性水进入生物体内，不断撞击生物体细胞，使其能量被激活，促进新陈代谢，提高免疫力，增强抗病性，从而达到增产的目的。应用到江西省遂川县5000亩水稻示范区后，年增产粮食25.16万公斤，平均增产幅度10％以上。
氧化铁就是常见的磁铁．当处于纳米尺度时，磁性消失．当遇到外界强磁场时它又具有超强的顺磁性，这种性能意味这它能集中外部磁场的强度。静脉注射的氧化铁被血液带到身体各部分，只是在肝脏和脾脏放网状内皮细胞吸收。肝脏内的网状内皮细胞是由被称为枯否细胞的巨吞噬细胞构成，它可吞噬氧化铁颗粒，而恶性肿瘤细胞仅含有极少量的枯否细胞，没有大量吸收氧化铁的作用。纳米氧化铁造影剂就是利用正常细胞和恶性肿瘤细胞之间的这种功能差别，显示出对这些病灶诊断的特异性。纳米氧化铁在正常细胞和肿瘤细胞中数量的不同，会造成信号强度的差别，这种差别体现在磁共振图像中。由于正常组织吸收纳米氧化铁表现为黑的低信号，面病灶不吸收纳米氧化铁表现为亮的高信号，因此病灶与正常组织在共振因上会有较大的对比。国外在20世纪80年代末开始着手研究纳米超顺磁性氧化铁，90年代把这种造影剂应用于临床，但这种造影剂工艺复杂价格昂贵，在中国还难以广泛应用。而陈丽英教授的这项新成果不仅成本低，而且操作简便。若应用于临床，特使肝肿瘤的早期诊断变得容易，人们在每年一度的正常体检时使可进行这种检查。
采用超微金颗粒制成金溶胶，接上抗原或抗体就能进行免疫学的间接凝集试验．可用于快速诊断。如将金溶胶妊娠试剂加入孕妇尿中，未妊娠呈无色．妊娠则呈显著红色，仅用0．5g 金即可制备1万毫升的金溶胶，可测1万人次．其判断结果清晰可靠。
纳米生物部件与纳米无机化合物及晶体结构“部件”相组合，用纳米微电子学控制形成
纳米机器人，尺寸比人体红血球小，能周游于人体微观世界而不被免疫系统排斥。通过把多种功能纳米机器人注人血管内，在血液中循环，使它们可在人体内作巡回医疗，对人体各部分进行检测、诊断，进出病理细胞，并实施待殊治疗，完成医生不能完成的血管修补等细活儿。纳米机器人准确地直接打通脑血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，减少心血管疾病的发病率，随时清除人体中的一切有害物质，吞噬病毒，激活细胞能量，保持身体健康，延长寿命。
实现减小轻武器的质量，提高武器的战斗性能，首先就必须研发新的弹药，新的弹药的关键是新的发射药。金属铜、铝等纳米颗粒遇到空气就会燃烧爆炸，产生巨大的能量，如果利用这种纳米物质制作发射约，就可从根本上改变现有的轻武器发射机构。由于这种发射药遇到空气就发生反应，所以新的击发机构实际就是一个控制发射药与空气接触的机构：由于于纳米物质做发射约，质量小、能量大，发射药的点火原理不同，可以想象在未来科学技术不断发展的前提下，非常有可能制造出发射机理与现在所使用的轻武器完全不向的新的发射机构，使得轻武器变得更小，更轻．射击精度更高。
纳米材料的研究属于一种微观上的研究，纳米是一个十分小的尺度，而一些物质在纳米级别这个尺度，往往会表现出不同的特性。纳米技术就是对此类特性进行研究、控制。那么，关于纳米材料的特性及相关应用有哪些呢？下面就来为大家例举介绍一下。 一、纳米材料的特性 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来获得不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望获得新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以获得带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术获得了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千㎡，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体
积，使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的相关应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使
纳米材料属于纳米技术中的一种，是一种很特殊的材料。物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。纳米材料指的就是这种尺度达到纳米单位的、具备特殊性能的材料。它在现实生活中的应用广泛，包含以下几点： 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳
米材料的延展性的高性能陶瓷。 3、纳米传感器 纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。 4、纳米倾斜功能材料 在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。 5、纳米半导体材料 将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。 利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，然后生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能
纳米材料的热学特性 【摘要】：纳米材料的应用及其广泛，涉及到各个领域。本文将从纳米材料的热容，晶格参数，结合能，内聚能，熔点，溶解焓，溶解熵及纳米材料参与反应时反应体系的化学平衡等方面对纳米材料的热学性质的研究进行阐述，并对纳米材料热学的研究和应用前景进行了展望。 【关键词】：纳米材料热学特性发展前景 【正文】： （一）纳米材料 纳米材料是一种既不同于晶态，又不同于非晶态的第三类固体材料，通常指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级( 1 n m～1 0 0 n m)的固体材料。由于纳米材料粒径小，比表面积大，处于粒子表面无序排列的原子百分比高达l 5 ～5 0 ％。纳米粒子的这种特殊结构导致其具有不同于传统材料的物理化学特性。 纳米材料的高浓度界面及原子能级的特殊结构使其具有不同于常规块体材料和单个分子的性质，纳米材料具有表面效应，体积效应，量子尺寸效应宏观量子隧道效应等，从而使得纳米材料热力学性质具有特殊性，纳米材料的各种热力学性质如晶格参数，结合能，熔点，熔解焓，熔解熵，热容等均显示出尺寸效应和形状效应。可见，纳米材料热力学性质在各方面均显现出与块体材料的差异性，研究纳米材料的热力学性质具有极其重要的科学意义和应用价值。 （二）热学特性 一热容 1996年，在低温下测定了纳米铁随粒度变化的比热，发现与正常的多晶铁相比，纳米铁出现了反常的比热行为，低温下的电子比热系数减50 %。1998年，通过研究了粒度和温度对纳米粒子热容的影响，建立了一个预测热容的理论模型，结果表明:过剩的热容并不正比于纳米粒子的比表面，当比表面远小于其物质的特征表面积时，过剩的热容可以认为与粒度无关。2002年，又把多相纳米体系的热容定义为体相和表面相的热容之和，因为表面热容为负值，所以随着粒径的减小和界面面积的扩大，将导致多相纳米体系总的热容的减小，二.晶格参数，结合能，内聚能 纳米微粒的晶格畸变具有尺寸效应，利用惰性气体蒸发的方法在高分子基体上制备了1. 45nm 的pd纳米微粒，通过电子微衍射方法测试了其晶格参数，发现Pd 纳米微粒的晶格参数随着微粒尺寸的减小而降低。结合能的确比相应块体材料的结合能要低。通过分子动力学方法，模拟Pd 纳米微粒在热力学平衡时的稳定结构，并计算微粒尺寸和形状对 晶格参数和结合能的影响，定量给出形状对晶格参数和结合能变化量的贡献研究表明:在一定的形状下，纳米微粒的晶格参数和结合能随着微粒尺寸的减小而降低，在一定尺寸时，球形纳米微粒的晶格参数和结合能要高于立方体形纳米微粒的相应量。 三纳米粒子的熔解热力学 熔解温度是材料最基本的性能，几乎所有材料的性能如力学性能，物理性能以及化学性能都是工作温度比熔解温度( T /Tm )的函数，除了熔解温度外，熔解焓和熔解熵也是描述材料熔解热力学的重要参量；熔解焓表示体系在熔解的过程中，吸收热量的多少，而熔解熵则是体系熔解过程中熵值的变化。几乎整个熔解热力学理论就是围绕着熔解温度，熔解熵和
Jiangsu University 浅谈纳米材料应用及发展前景
摘要 纳米材料展现了异常的力学、电学、磁学、光学特性、敏感特性和催化以及光活性，为新材料的发展开辟了一个崭新的研究和应用领域。纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工、医学等领域的成功应用及其广阔的应用前景使得纳米材料及其技术成为目前科学研究的热点之一，被认为是世纪的又一次产业革命。纳米材料向国民经济和高新科技等各个领域的渗透以及对人类社会的进步的影响是难以估计的。 关键词：纳米材料；纳米应用；量子尺寸效应 1.前言 纳米材料和纳米结构无论在自然界还是在工程界都不是新生事物。在自然界存在大量的天然纳米结构，只不过在透射电镜的应用以前人们没有发现而已。 在工程方面，纳米材料80年代初发展起来的，纳米材料其粒径范围在1—100nm之间，故纳米材料又称超微晶材料。它包括晶态、非晶态、准晶态的金属、陶瓷和复合材料等。由于极细的晶粒和大量处于晶界和晶粒缺陷中心的原子，纳米材料的物化性能与微米多晶材料有着巨大的差异，具有奇特的力学、电学、瓷学、光学、热学及化学等多方面的性能，从而使其作为一种新型材料在电子、冶金、宇航、化工、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景。目前已受到世界各
国科学家的高度重视。美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划；日本在10年内将投资250亿日元发展纳米材料和纳米科学技术；英国也将发展纳米材料科学技术作为重振英国工业的突破；我国的自然科学基金“863”计划、“793”计划以及国家重点实验室都将纳米材料列为优先资助项目[1]。美国科学技术委员会把“启动纳米技术的计划看作是下一次工业革命的核心”[2]。 2.纳米材料的制备 现行的纳米材料制备方法很多。但是真正能够高效低成本制备纳米材料的方法还是现在各个国家研究的重点。目前已报的工艺方法主要有以下几种：物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）、等离子体法、激光诱导法、真空成型法、惰性气体凝聚法、机械合金融合法、共沉淀法、水热法、水解法、微孔液法、溶胶—凝胶法等等。 3.纳米材料的主要应用 3.1纳米材料在工程方面的应用 纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如SiC 等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度,缩短烧结时间。纳米粉体可用于改善陶瓷的性能，其原因在于微小的纳米微粒不仅比表面积大，而且扩散速度快，因而进行烧结时致密化的速度就快，烧结
纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词：纳米材料；功能；应用； 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、 强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
纳米材料应用的新进展 来源：全球电源网 世界上已经研制成功四种贮氢合金材料：即稀土镧镍系、铁一钛系、镁系以及钒、铌、锆等多元素系合金材料。但它们全都是非纳米材料。最近几年世界各国在大力开发纳米贮氢电极材料，一系列纳米贮氢材料不断问世。它们的进展为更好利用氢能带来了福音。目前开发的主要材料系列有镁镍合金、碳纳米管和纳米铁钛合金。三种纳米材料的开发已经形成热潮。美洲和欧洲国家开发工作最集中的是镍金属氢化物电池用的镁镍合金和碳纳米管，其次是燃料电池用的铁钛合金及碳纳米管。包括中国在内的亚洲国家开发纳米镁镍合金主要是针对镍金属氢化物电池的应用，开发纳米铁钛合金及碳纳米管主要是针对燃料电池的应用。在开发金属氢化物储氢方面，过去的主要问题是贮氢量低，成本高及释氢温度高。现在在开发纳米储氢材料过程中这些问题仍是值得注意的问题。本文介绍目前科研人员针对上述问题开发纳米储氢材料方面的进展。1 镁镍合金开发继续升温镁系贮氢合金是最具开发前途的贮氢材料之一，所以目前开发最热的是镁镍合金。镁镍合金成本低，其贮氢质量高，若以CD ( H )代表合金贮氢的质量分数， 理论上纯镁的质量分数为7.6% ，而稀土LaNi5 的只有1.4% ，钛系TiFe 只为1.9%。这就是形成镁系合金开发热潮的原因。以前主要使用熔铸法和快速凝固法生产镁合金。能够体现出高技术的发展水平是现在的机械研磨技术。也就是先在600 C以上使镁与镍形成合金，经过检测确定是Mg2Ni合金以后，然后进行机械研磨。目前普遍用机械研磨法生产多元纳米贮氢合金、纳米复合贮氢合金。新型纳米镁镍合金同稀土系、钛系和锆系贮氢材料相比具有许多优点。镁系合金中最典型的是Mg2Ni 合金。其氢化物Mg2NiH4 合金贮氢量为3.6%。1.1 代换镁的金属呈增加趋势国内外制备传统镁系合金采取的措施是添加铝、铁、钴、铬、钒、锰、铜、钛及镧等元素来替换镁，使其形成多元镁镍合金。第二种是将 纯镁粉与低稳定性的贮氢合金复合。第三种是把镁系合金与别的合金混合制成复 合贮氢材料。最后就是将负极浸入铜、镍-硼或镍-磷等镀液里，使镀上一层金属膜，镀
纳米材料的应用及发展前景 摘要 纳米技术的诞生将对人类社会产生深远的影响，可能许多问题的发展都与纳米材料的发展息息相关。本文概要的论述了纳米材料的发现发展过程，并简述了纳米材料在各方面的应用及其在涂料和力学性能材料方面的发展前景。 关键词：纳米材料、纳米技术、应用、发展前景 一、前言 从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结构单元的尺寸介于1 纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。 二、纳米材料的发现和发展
纳米材料研究现状及应用前景 摘要：文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法，综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域，并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词：纳米材料；纳米材料制备；纳米材料性能；应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料，制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体( 零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟，是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，如纳米碳管，可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜；致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料，主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复
纳米材料的特性及应用 （齐齐哈尔大学材料科学与工程学院高分子专业） 摘要：纳米材料是当今及未来最有发展潜力的材料，由于其独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应 ,使得材料的电学、力学、磁学、光学等性能产生了惊人的变化。本文分别从纳米材料的定义，发展，分类，特性，应用及未来发展方面进行了详细的论述。 引言 很多人都听说过"纳米材料"这个词,但什么是纳米材料级简称为纳米材料，是指其的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间,广义上是中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。由于它的尺寸已经接近电子的，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的，加上其具有大表面的特殊效应。因此它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力 关键词：?纳米材料纳米材料分类特性应用 一.什么是纳米材料 纳米级简称为纳米材料(nanometermaterial)。从尺寸大小来说，通常产生显着变化的细小的尺寸在0.1以下（注1米=100，1=10000微米，1
微米=1000，1=10），即100以下。因此，颗粒尺寸在1～100的微粒称为超微粒材料，也是一种材料。其中，纳米是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米薄膜、纳米、纳米瓷性材料和材料等。 二.纳米材料发展简史 纳米材料的应用实际上很早就有了，只是没有上升成纳米材料的概念。早在1000多年前，我国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳黑作为墨的原料及染料。这是应用最早的纳米材料。我国古代的铜镜表面长久不发生锈钝。经检验发现其表面有一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜。十八世纪中叶，胶体化学建立，科学家们开始研究直径为1-10nm的粒子系统。即所谓的胶体溶液。事实上这种液态的胶体体系就是我们现在所说的纳米溶胶，只是当时的化学家们并没有意识到，这样一个尺寸范围是人们认识世界的一个新的层次。在后来的催化剂研究中，人们制备出了铂黑，这大约是纳金属粉体的最早应用。把纳米材料正式作为材料科学的一个新的分支是在1990年7月在美国巴尔的摩召开的国际第一届纳米科学技术学术会议上确定的。所以纳米材料的发展将1990年7月作为界线，1990年7月以前为第一阶段，在这之前，从20世纪60年代末开始，人们主要在实验室探索用各种手段制备不同种材料的纳米粉末、合成块体(包括薄膜)、研究评估表征的方法、探索纳米材料。不同于常规材料的特殊性；但研究大部分局限性在单一材料。人们开始看到，当材料的尺寸处于纳米尺度范围内时，会呈现许多不同的性能特征，这对新材料的研究和发展提供了新的思路和方向。1990年以后，纳米材料得到了迅速发展。在理论研究方面，纳米科技的诞生，给人们的思维带来了一次革命。它告诉我们，任何一种物质的性
一、文献调研部分（获取综述的参考文献—精读全文）1．利用中文（期刊、学位论文、会议论文）数据库，检出中文切题题录（批量），选择记录文摘格式10篇（其中学位论文要求不少于2篇、期刊论文6篇）； [1]叶灵. 纳米材料的应用与发展前景[J]. 科技资讯. 2011(20) 摘要: 很多人都听说过"纳米"这个词,但什么是纳米,什么是纳米技术,可能很多人并不一定清楚。着名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾经预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化。他所说的材料就是现在的纳米材料。 [2]赵雪石. 纳米技术及其应用前景[J]. 适用技术市场. 2000(12) 摘要: 纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工、医学等领域的成功应用及其广阔的前景,使得纳米技术成为目前科学研究的热点之一,被认为是21世纪的又一次产业革命。 [3]何燕,高月,封文江. 纳米科技的发展与应用[J]. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2010(02) 摘要：纳米科技是21世纪的主导产业,世界各国把纳米科技的研究和应用作为战略重点。在第五次科学技术革命中,新材料家族被推上新一轮科技革命的顶峰。在新材料和新技术中,纳米材料和纳米技术无疑将成为核心材料和核心技术。纳米技术的最终目标是直接操纵单个原子和分子,制造新功能器件,从而开拓人类崭新的生活模式。文章概述了纳米科技的发展过程及纳米材料的性质与制备,介绍了纳米技术在部分领域的应用,并简述了纳米技术对未来社会的巨大影响及潜在的、令人鼓舞的发展前景。 [4]何彦达. 纳米材料的应用及展望[J]. 科技风. 2010(01) 摘要：纳米材料(尺寸在1-100纳米范围内)又称超细微粒、超细粉末,是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 [5]樊东黎. 纳米技术和纳米材料的发展和应用[J]. 金属热处理. 2011(02) 摘要：<正>2005年12月在克利夫兰召开了由美国金属学会和克利夫兰纳摩网主办的美国纳米技术应用峰会。许多实体企业,如波音、福特、通用、洛克希德、蒂姆肯等公司高管出席会议和发言。会议的特点是着重于纳米。 [6]张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16) 摘要：由于独特的微结构和奇异性能,纳米材料引起了科学界的极大关注,成为世界范围内的研究热点,以下概述了纳米材料的应用与发展前景。 [7]杨萍. 多功能复合纳米材料的制备及其光分析应用研究[D]. 中国科学技术大学 2012 摘要：纳米材料具有独特的化学、物理和生物性能,引起了人们的极大关注。多功能复合结构纳米材料能够将不同功能的纳米材料整合到一个纳米器件中,从而为现代工业、生物医学
纳米材料课程论文 题目：纳米材料在生活中的应用 学院：化学工程学院 专业：高分子材料与工程 班级： 131 学生姓名：陈枫学号： 2013121761 电子邮箱： 1272700922@https://www.doczj.com/doc/9e14401314.html, 2015 年10 月
摘要：随着科学技术的发展及对纳米及相关技术的研究，似乎纳米技术已经完全成熟并转化为一条条完整的产业链，人类生活的方法面面也渗入纳米技术。那么实际情况如何呢？ 关键词：纳米材料应用实际生活 正文：什么是纳米材料呢？纳米材料广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的材料的总称，其具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。[1] 纳米技术的发展和纳米材料的出现标志着人类认识自然达到了一个新的层次，人类的科学技术进入了一个崭新的时代——纳米科技时代。纳米技术在人类社会发展中日益显示的重要作用，对社会生产、生活都将产生深刻的影响。纳米技术的研究和广泛的应用，亦促进了人类认识领域的革命性飞跃。关于纳米技术在显示生活中的应用主要就是纳米材料的应用，其在生活中的存在和应用也很普遍。 同样两件笔挺的西装，当用水或植物油倒在衣服表面时，其中的一件立刻出现了污渍，而另一件只留下几个细小的水珠，一抖，什么都没了。中国科学院在北京举办的纳米材料应用展示会上，纳米技术令观众大开眼界，这也标志着纳米技术正在一步步的走进我们的生活中。莲花虽生长于池塘的淤泥中，但它露在水面上的莲花荷叶却出污泥而不染，美丽而洁净，它可说是运用自然的纳米科技来达成自我洁净的最佳实例。经过科学家的观察研究，在1990年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。利用了莲花效应，用颗粒大小为20纳米左右的聚丙烯水分散液，浸轧，光照。使颗粒粘结在纤维表面上，形成凸凹不平的表面结构，成为双疏材料，即疏水又疏油。用油或水往这种布上倒，都不会浸湿，也不会玷污。我们用这种材料做成衣服，就会防水。如果用这种材料处理玻璃，做成表面凸凹不平的结构，看起来没有任何问题，但不会结雾，不会沾水。 所谓的纳米技术电池，就是在电池的制造过程中，采用纳米技术材料或者制造工艺，生产制造出具有特别高性能的电池产品。人们对电池的需求量愈来愈多，人们总是希望得到一种容量大、功率高、性能优、价格廉的电池。但是，由于客观实际的限制，在现实中的电池总是无法全面满足人们的要求。电池界的专家学者在孜孜不倦的追求着电池性能的提高，经历了一代又一代人的不懈努力。纳米级的物质被应用在电池的制造中，就会产生显著的特性。纳米技术材料的应用可以显著的降低蓄电池的内阻，抑制蓄电池在充放电过程中，因为温度和电极极化等原因而导致的极板饨化，从而有效的提高电池的性能，使得蓄电池电化学反应的可逆性更好、充放电效率更高、功率更大、电池更加容易均衡一致、低温性能限制改善。 采用纳米技术将无机阻燃剂微粒细化,使其粒径在纳米级范围,使微粒的大小和形态都更均匀,就能大大地减少阻燃剂的添加量,从而减轻对织物性能的影
在现实生活中，纳米技术有着广泛的用途。 １、超微传感器传感器是纳米微粒最有前途的应用领域之一。纳米微粒的特点如大比表面积、高活性特异物性、极微小性等与传感器所要求的多功能、微型化、高速化相互对应。另外，作为传感器材料，还要求功能广、灵敏度高、响应速度快、检测范围宽、选择性好、耐负荷性高、稳定可靠，纳米微粒能较好地符合上述要求。 ２、催化剂在化学工业中，将纳米微粒用做催化剂，是纳米材料大显身手的又一方面。如超细硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药有效催化剂；超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细银粉可以作为乙烯氧化的催化剂；超细的镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极可以增大与液相或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于小型化。 超细微粒的轻烧结体可以生成微孔过滤器，作为吸附氢气的储藏材料。还可作为陶瓷的着色剂，用于工艺美术中。 ３、医学、生物工程尺寸小于１０纳米的超细微粒可以在血管中自由移动，在目前的微型机器人世界里，最小的可以注入人的血管，它一步行走的距离仅为５纳米，机器人进行全身健康检查和治疗，包括疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可以吞噬病毒，杀死癌细胞。这些神话般的成果，可以使人类在肉眼看不见的微观世界里享用那取之不尽的财富。 ４、电子工业量子元件主要是通过控制电子波动的相位来进行工作，因此它能够实现更高的响应速度和更低的电力消耗。另外，量
子元件还可以使元件的体积大大缩小，使电路大为简化，因此，量子元件的兴起将导致一场电子技术的革命。目前，风靡全球的因特网，如果把利用纳米技术制造的微型机电系统设置在网络中，它们就会互相传递信息，并执行处理任务。不久的将来，它将操纵飞机、开展健康监测，并为地震、飞机零件故障和桥梁裂缝等发出警报。那时，因特网亦相形见绌。 5、“会呼吸”的纳米面料。 纳米是一种基于纳米材料的化学处理技术，纳米布料是用一种特殊的物理和化学处理技术将纳米原料融入面料纤维中，从而在普通面料上形成保护层，增加和提升面料的防水、防油、防污、透气、抑菌、环保、固色等功能，可广泛应用于服装、家用纺织品以及工业用纺织品。 经过纳米技术处理的布料及图示 * 将经纳米技术处理之布料覆盖在水杯口上. 将少量清水倾倒于布料表面. * 清水凝聚成水珠, 在布料表面流动. 清水不会渗入布料纤维内. 经瑞典纳米技术处理后的产品特点： 防水:未经处理的织物防水特性指标为1(完全湿透)，而经过处理的防水特性指标为5(没有沾湿)。 防油:未经过处理的织物的防油特性指标为0,而经过处理的防油特性指标为6(最高为8)。 防污:经过瑞典纳米技术处理后的织物,在污渍附著上有非常明显的降
纳米材料的性能与应用 “纳米”是英文namometer的译名。另一种说法“纳米”一词源自于拉丁文“NANO”，意思是“矮小”。纳米是一个度量单位，是一个长度单位。纳米材料构筑的物质，是看不到，摸不着的微细物质。所谓纳米科技是以1~100nm尺度的物质或结构为研究对象的一门新兴学科，就是指通过一定的微细加工方式，按人的意志直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，研究其特性，并由此制造新功能的器件、机器以及其它各方面应用的科学与技术。 追求新鲜和进步是人类文明的动力。纳米科技形成独立学科领域是在20世纪90年代，1990年在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科技会议（Nano I），成立了常设机构——顾问委员会，中国是成员之一。1993年8月在莫斯科召开了第二届国际纳米科技会议(Nano Ⅱ)1996年在北京召开了第四届国际纳米科技会议(Nano Ⅳ)。2000年在德国举行了第六届国际纳米科技会议（Nano Ⅵ）。 2001年1月18日。中国成立了中国纳米科技指导协调委员会，制订发展中国纳米科技的计划。目前国家已初步规划在北京、上海成立北、南两个研发中心（纳米科技创新基地）。当前我国纳米科技发展的主要任务是：①加强纳米科技前沿的基础研究和基础性工作；②突破一批纳米科技发展共性关键技术；③开拓纳米材料和器件的应用，培育相关产业；④建设国家纳米科技基础设施和研究开发基地；⑤建设高素质的纳米科技骨干队伍。 (一) 纳米材料 1. 纳米材料与纳米结构的定义 广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1~100mm）或由他们作为基本单元构成的材料。纳米结构是指由纳米尺度的基本单元按照一定的规律构建或组装成的一维、二维或三维体系。 纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 2. 纳米材料的特性 （1）表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。 （2）小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。 （3）量子尺寸效应 当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。
纳米材料的特性及应用 姓名：杨鹏学号：2014141276 （齐齐哈尔大学材料科学与工程学院高分子专业） 摘要：纳米材料是当今及未来最有发展潜力的材料，由于其独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应 ,使得材料的电学、力学、磁学、光学等性能产生了惊人的变化。本文分别从纳米材料的定义，发展，分类，特性，应用及未来发展方面进行了详细的论述。 引言 很多人都听说过"纳米材料"这个词,但什么是纳米材料？纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间,广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应。因此它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力 关键词：纳米材料纳米材料分类特性应用 一.什么是纳米材料 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial)。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。其中，纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。 二.纳米材料发展简史
纳米材料在现实生活中的应用 提起“纳米”这个词，可能很多人都听说过，但什么是纳米，什么是纳米技术，可能很多人并不一定清楚。著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾经预言：如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。他所说的材料就是现在的纳米材料。 纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，简写是nm，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理涵。纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的容涉及现代科技的广阔领域。纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。然而我们将就纳米技术在现实生活中的应用来看看纳米技术的应用前景。 关于纳米技术在显示生活中的应用主要就是纳米材料的应用，关于纳米材料有很多种，其在生活中的存在和应用也很普遍。
石 墨 烯 纳 米 材 料 及 其 应 用 二〇一七年十二月
目录 摘要 (3) 1引言 (3) 2石墨烯纳米材料介绍 (3) 3石墨烯纳米材料吸附污染物 (5) 3.1金属离子吸附 (5) 3.2有机化合物的吸附 (6) 4石墨烯在膜及脱盐技术上的应用 (8) 4.1石墨烯基膜 (8) 4.2采用石墨烯材料进行膜改进 (9) 4.3石墨烯基膜在脱盐技术的应用 (10) 5展望 (11)
摘要 石墨烯因为其独特的物理化学方面的性质，特别是其拥有较高的比表面积、较高的电导率、较好的机械强度和导热性，使其作为一种新颖的纳米材料赢得了越来越广泛的关注。 关键词：石墨烯；碳材料；环境问题；纳米材料 1引言 随着世界人口的增长，农业和工业生产出现大规模化的趋势。空气，土壤和水生生态系统受到严重的污染；全球气候变暖等环境问题正在成为政治和科学关注的重点。目前全球已经开始了解人类活动对环境的影响，并开发新技术来减轻相关的健康和环境影响。在这些新技术中，纳米技术的发展已经引起了广泛的关注。 纳米材料由于其在纳米级尺寸而具有独特的性质，可用于设计新技术或提高现有工艺的性能。纳米材料在水处理，能源生产和传感方面已经有了诸多应用，越来越多的文献描述了如何使用新型纳米材料来应对重大的环境挑战。 石墨烯引起了诸多研究人员的关注。石墨烯是以sp2杂化连接的碳原子层构成的二维材料，其厚度仅为一个碳原子层的厚度。这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”，被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、最有韧性的新型材料。石墨烯具有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知力学强度最高的材料。石墨烯还具有特殊的电光热特性，包括室温下高速的电子迁移率、半整数量子霍尔效应、自旋轨道交互作用、高理论比表面积、高热导率和高模量、高强度，被认为在单分子探测器、集成电路、场效应晶体管等量子器件、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面有广泛的应用前景。在环境领域，石墨烯已被应用于新型吸附剂或光催化材料，其作为下一代水处理膜的构件，常用作污染物监测。2石墨烯纳米材料介绍 单层石墨烯属于单原子层紧密堆积的二维晶体结构（Fig.1）。在石墨烯平面内，碳原子以六元环形式周期性排列，每个碳原子通过σ键与临近的三个碳原子
纳米材料的结构与性能特性、制备方法及其应用前景 闵杰中南大学材料科学与工程学院 材料1003班学号：0607100313 【摘要】文章简要地概述了纳米材料的结构和特殊性质、纳米材料的制备技术和方法以及纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料在电子信息材料中的应用前景。 【关键词】纳米材料；结构；效应；性能；制备；应用；前景 【Abstract】The article briefly outlines the structure and nano-materials and nano-materials special nature of the performance of various aspects of the application in practice, and the prospect of nano-materials applications. 【Key words】 nanotechnology; Nano materials; Structure; Performance; Preparation;Application; Prospects 20世纪90年代，以前人们从未探索过的纳米物质（Nanostructured materials）一跃成为科学家十分关注的研究对象。新奇的纳米材料刚刚诞生才几年，以其所具有的独特性和新的规律，如材料尺度上的超细微化而产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能，已引起人们的高度重视，使这一领域成为跨世界材料科学研究领域的"热点"。 当微电子器件的极限线宽小于0.1μm时，量子效应就要显现出来，然而传统的电路设计方法就不能适应，所有的芯片需要按照新的原理来设计。为突破信息技术的瓶颈，必须深入研究纳米尺度上的理论问题和技术难题。实验发现，在纳米这一尺度上制造出来的计算机的运算速度和存储能力将比目前的微米技术下的性能成指数倍地提高，这将是对信息技术和产业以及相关产业的一场革命。 在此，通过文献调研和对相关纳米技术和材料书籍的翻阅，我将在下面简要介绍相关纳米材料的结构和特殊性质、纳米材料的制备技术和方法以及纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料在电子信息材料中的应用前景。 1、纳米和纳米材料 纳米是一种长度的量度单位，1纳米（nm）等于10-9米，1nm的长度大约为4到5个原子排列起来的长度，或者说1nm相当于头发丝直径的10万分之一。纳米结构（nanostructure）通常是指尺寸在100nm以下的微小结构。 纳米材料（nanostructure materials或nanomaterials）是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下不超过10纳米；从广义上说，纳米材料，是指微观结构至少在一