纳米纤维——蜘蛛丝
陈沁3120102850 医药1202
摘要：蜘蛛丝是一种具有特殊品质的材料，迄今为止人类还无法生产出像它那样具有超强强度和弹性极强的化合物。自然界中的蜘蛛丝直径有100纳米左右,是真正的纯天然纳米纤维。如果用蜘蛛丝制成和普通钢丝绳一样粗细的绳索,可以吊起上千吨重的物体,其强度能与钢索相媲美。
关键词：蜘蛛丝，生物材料，纳米纤维，应用
蜘蛛网常常出现在长久没有清扫的房间角落。对于普通人而言,蜘蛛网并不是什么了不起的东西,用扫帚轻轻一拂,蛛网就被扫掉了。但是蜘蛛丝本身确实是大自然的奇迹。自然界中的蜘蛛丝直径有100纳米左右,是真正的纯天然纳米纤维。如果用蜘蛛丝制成和普通钢丝绳一样粗细的绳索,可以吊起上千吨重的物体,其强度能与钢索相媲美。除了用于捕捉飞虫外,几乎所有的蜘蛛都还用蛛丝作为指路线、安全绳、滑翔索。蜘蛛的腹部通常有几种腺体,被称为吐丝器。各种腺体产生不同类型蛛丝,腺体顶端有喷丝头,其上有数千只小孔,喷出的液体一遇空气即凝结成黏性强、张力大的蛛丝。通常,1000根蛛丝合并后比人的头发丝还要细1/10。
蜘蛛在整个生命过程中会产生许多不同的丝，它的柔韧性和弹性都很好，耐冲击力也很强。无论是在干燥状态或是潮湿状态下都有很好的性能，是一种目前已知弹性和强度最高的天然动物纤维。首先蜘蛛丝很细而强度却很高,它比人发还要细而强度比钢丝还要大。其次它的柔韧性和弹性都很好,耐冲击力强。无论是在干燥状态或是潮湿状态下都有很好的性能。蜘蛛丝网还有很好的耐低温性能。由于蜘蛛丝是由蛋白质构成,是生物可降解的,把这些优良的性能集中在同一种人造纤维上就目前来说几乎是不可能的。
蜘蛛丝是从蜘蛛的分泌出来，蜘蛛的腹腔里有许多丝浆，它的尾端有很小的孔眼。结网的时候，蜘蛛便将这些丝浆喷出去。丝浆一遇到空气，就凝结，且富有粘性和惊人的强度。每根蜘蛛丝的抗拉强度是钢材的2倍，弹性也比人造纤维好得多。比如，蜘蛛网可以延伸到原长的10倍，而尼龙一旦延展到原长的20％就会发生断裂无论什么飞虫，一撞到网上就别想再跑掉。而蜘蛛的身上和脚上经常分泌出一层油质，粘丝是不粘油的。但是，一般飞虫是没有这层油质的，所以，蜘蛛网能牢牢地粘住飞虫却粘不住蜘蛛。
蜘蛛制造的蜘蛛丝是蛋白质。这种蛋白质蜘蛛丝是人们所知道的强度最高的纤维，并且具有优异的弹性，其特性很像高强度合成纤维芳纶1414和弹性纤维氨纶。就强度而论，蜘蛛丝甚至优于高性能的Kevlar 纤维，虽然两种纤维都有类似的高强度水平，但Kevlar纤维在断裂之前仅能延伸其原长的4%，而蜘蛛丝的断裂伸长可达30%。
据科学家研究试验，一束由蜘蛛丝组成的绳子比同样粗细的不锈钢钢筋还要坚强有力。它能够承受比钢筋还多5倍的重量而不会被折断。虽然一些蜘蛛丝细如头发，但你可别轻视它的能力和作用！蜘蛛丝非常富有弹性，一条直径只有万分之一毫米的蜘蛛丝，可以伸长两倍以上才会拉断。另蜘蛛丝由蛋白质组成，只要丝浆不完，可以想要多长就抽多长。理论上可以边喂蜘蛛边抽蜘蛛丝
那么，既然蜘蛛丝有那么多的优点，我们为什么还要纠结于寻找优质的纳米纤维丝的原材料呢？我们可以通过生物工程等技术获取需要的蜘蛛丝。
蜘蛛丝除了通过人工收集天然蜘蛛丝，惟有通过基因工程手段才能大量获取。蜘蛛是独
行动物。具有相互蚕食的习性，不可能像家蚕那样高密度驯l养，而且蜘蛛的产丝量很少。因此，要获得具有商业用途的低成本蜘蛛丝，惟有通过基因工程途径，先获得大量的重组蜘蛛丝蛋白，进而通过纺丝工艺制成纤维。
不过总的来说，大规模蛛丝生产还是有可能实现的。相比于用碳纳米管等材料制作纳米纤维和纳米线，用蜘蛛丝制造同样的线有很大的优势。首先，蛛丝如能大规模生产，其成本必定会比碳纳米管低得多。其次，蛛丝的强度很大，完全可以满足需求。第三，蛛丝有良好的延展性，几乎可以通过蜘蛛吐丝的形式不断延伸，而碳纳米管不能延伸很长，要制作碳纳米线需要将多根碳纳米管绞合在一起，这必然会对其强度产生削弱。
蜘蛛丝的主要化学成分是甘胺酸（NH2-CH2-COOH）、丙胺酸（NH2-CH(CH3)-COOH）及小部分的丝胺酸（NH2-CH(CH2OH)-COOH），加上其它胺基酸单体蛋白质分子链构成。外观上又细又柔软的蜘蛛丝之所以具有极好的弹性和强度，其原因在于：一方面，蜘蛛丝中具有不规则的蛋白质分子链，这使蜘蛛丝具有弹性；另一方面，蜘蛛丝中还具有规则的蛋白质分子链，这又使蜘蛛丝具有强度。
由这段对蜘蛛丝的介绍，我们可以知道蜘蛛丝作为一种生物材料，它的组成部分是可降解的，这在环境污染日益严重的当代是非常重要的。这也是蛛丝相比于其他人造纳米材料的优点之一。总之，蛛丝作为天然的纳米纤维有很大的利用潜力和价值。
结语：人类总是从自然中学习，从自然中获取。我相信即使是在高端的纳米科技中，自然仍然是人类的导师，观察自然，学习自然，我们会有更多发现。
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浅谈纳米技术特性及材料的应用 学院专业班级学号姓名所选课程 机电工程学院材料成型及控制工程一班0903040116 肖品周六一二节 通过这门课的学习我了解到了一些纳米技术是在10到100纳米尺度的空间内研究电子、原子和分子运动规律及特性。纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能。纳米材料是纳米技术的重要的组成部分，也是国际上竞争的热点和难点。 随着国际科学研究的发展，人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在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。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。 现如今科学界普遍认为：纳米技术，信息技术与生物技术，是21世纪最有影响力的三大关键技术，不仅对人类社会的进步起到了重要的作用，而且对与促进各国经济、文化的发展起到了关键性的作用。有专家曾经预言，21世纪是纳米的时代，在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术” 近年来，纳米技术已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用，并显示出它的独特魅力。 一、医学方面的应用： 目前，国际医学行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法，随着健康科学的发展，人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用，提高药效，发展药物定向治疗，必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滚动，因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药，避免身体健康部位受损，可以大大减小药物的毒副作用，因而深受人们的欢迎。 二、在土木工程中的应用 （1）纳米科技在混凝土中的应用。随着经济全球化的进一步发展以及我国经济建设的全面开展，混凝土作为建筑中应用量最大、使用范围最广的建筑材料，其产量和用量都在不断的增加。纳米科技的不断发展，为传统混凝土的改造提供
纳米科技的发展及应用 摘要：纳米科技是近期发展起来的新兴科学领域,它正在化学、物理学、生物学和电子工程学的交叉领域形成,而且不断有新的发现和突破。本文论述了国内外纳米科技研究现状，阐释了纳米科技发展的过程，同时阐述了纳米科技在工业、医学、通信等方面的实际应用。关键词：纳米科技；纳米材料；纳米通信 1 引言 纳米技术是20世纪80年代末期诞生并迅速崛起的新技术,它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子,创造新物质。纳米(nm)是一个长度单位,纳米体系(通常界定为1～100nm的范围)就在其中。这一体系既不完全适合于描述宏观领域的牛顿经典力学规律,又不完全适合于描述微观领域的量子力学规律,它表现出了许多独特的性能,需要用全新的理论、方法和表征手段在纳米尺寸范围内认识和改造自然,这就是纳米科技。 纳米科技主要包括:纳米物理、纳米化学、纳米材料、纳米生物纳米电子等分支学科,它们之间既相互独立,又相互联系。目前,各个分支领域都取得了令人瞩目的成果,纳米科技正处于重大突破的前期。 2 中国纳米科技的研究现状 中国是世界上少数几个最先开展纳米科技研究的国家之一。20世纪80年代中期，中国开始资助纳米材料研究和纳米技术仪器装备研制，目前中国的纳米科技基础研究已在国际上占有一席之地。1982年发明的扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope，STM）
和1986年发明的原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)是纳米测量表征上的一个里程碑，标志着纳米科技从概念阶段，进入到实质性研究阶段。 2.1.1 纳米科技研究方面的支持情况 中国对纳米科技研究的支持，始于20世纪80年代中期。1987年，中科院化学所计算机控制的STM研制项目获中科院院长基金的资助。自1990年以后，国家科委“攀登计划”资助了纳米科学研究。1999年，国家科委开始在“973计划”中单独设立“纳米材料和纳米结构”研究项目。“863计划”在1990—2002年间，支持了将近1000个纳米方面的课题。在1991—2000年间，国家自然科学基金委员会共资助纳米科技研究9000多万元。 2.1.2纳米科技的研究状况 中科院物理所的解思深于1996年在国际上首次发明了控制多层碳管直径和取向的模板生长方法，制备出离散分布、高密度和高强度的定向碳管；1998年合成了世界上最长的纳米碳管；2000年,又对管径仅为0.5nm的极小直径纳米碳管的力学、热学光学和导电性质进行了系统研究。此系列工作在1998年、2000年分别被评为国内十大基础研究进展。 清华大学范首善课题组在国际上首次利用碳纳米管限制反应形成直径为3nm—40nm、长度达微米级的发蓝光的氮化镓一维纳米棒，在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶体。该成果被评为1998年中国十大科技进展新闻。中科院金属所的研究小组，在世界上首次发现纳米金属材料具备室温下的超塑延展性——纳米铜在室温下冷轧可延伸50多倍。中科院金属所成会明研究组利用等离子蒸发技术成功地制备单壁碳纳米管材料并获得优异的储氢性能，质量储氢容量可达4%。 3 世界各国纳米研究状况
应用技术大学2017—2018学年第二学期 《纳米材料与未来生活》期（末）试卷 课程代码: 学分: 2 课程序号: 班级：学号：: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。 试卷共页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。 本课程以小论文形式进行期末考核，要求如下： 一、请同学们在下列题目中按照指定题目，写成期末论文。 1、纳米材料先进制备技术 2、纳米材料与未来生物医药 3、纳米材料与未来汽车 4、纳米材料与先进催化 5、纳米材料与未来锂电 6、纳米多孔材料与超级电容器 7、纳米催化剂与燃料电池 8、纳米材料与光催化技术 二、论文写作要求： 论文题目应为授课教师指定题目，论文要层次清晰、论点清楚、论据准确；论文写作要理论联系实际，同学们应结合课堂讲授容，广泛收集与论文有关资料，含有一定案例，参考一定文献资料。 三、论文写作格式要求： 论文题目要求为宋体三号字，加粗居中； 正文部分要求为宋体小四号字，标题加粗，行间距为1.5倍行距； 论文字数要控制在2000－2500字； 论文标题书写顺序依次为一、（一）、1.。
四、论文提交注意事项： 1、论文一律以此文件为封面，写明班级、、学号等信息。 2、论文一律采用书面提交方式，在规定时间提交，逾期将不接受补交。 3、如有抄袭雷同现象，将按学校规定严肃处理。
目录 纳米材料的概念 (1) 未来汽车的概念 (1) 未来汽车的外饰 (2) 未来汽车外饰与纳米材料 (2) 未来汽车的饰 (2) 未来汽车饰与纳米材料 (3) 总结 (4)
纳米材料与未来汽车 一、纳米材料的概念 （一）、纳米材料 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。 （二）、纳米材料的补充 人们普遍认为纳米科技源自费曼于1959年的一次演讲，而“小就是与众不同”在现在几乎成了纳米科技界的一句口头禅。纳米科技近年来的发展可以说是非常迅猛，从国际上犹如雨后春笋一般冒出来的数十种纳米科技类杂志就可见一斑，其中英国物理学会率先出版Nanotechnology,美国化学学会继成功出版Nano Letters之后又推出了ACS Nano可以发现纳米科技有着魔力让人们着迷。 我国把纳米翻译为奈米。我国先后成立了国家纳米科技指导协调委员会和纳米技术专门委员会，建立了国家纳米科学中心、国家纳米技术与工程研究院（天津）、纳米技术及应用国家工程研究中心、国家纳米技术国际创新园。 纳米塑料———强度更高汽车制造中应用的塑料数量将越来越多。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度，这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍。除此之外，纳米塑料除了可回收外，还有长期耐紫外线、色泽稳定、质量较轻等优点，在汽车配件中的应用领域相当广泛。在汽车外装件中，主要用于保险杆、散热器、底盘、车身外板、车轮护罩、活动车顶及其它保护胶条、挡风胶条等。在饰件中，主要用于仪表板和饰板、安全气囊材料等。 二、未来汽车的概念 （一）、未来汽车 未来汽车有别于我们家庭所使用的目前所了解的汽车，未来汽车的发展方向
纳米材料的特性与应用 摘要：纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚爱好。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。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：纳米材料特性应用 1. 纳米发展简史 1959年，着名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2．什么是纳米材料 纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。 一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 3. 纳米材料的特性 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（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3.1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。 3.2小尺寸效应
纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象
7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 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当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料
纳米科技及其发展 通过利用课余时间在图书馆查阅沈海军教授编着的《纳米科技概论》和任红轩博士编着的《纳米科技发展宏观战略》这两本书，再加上一些个人的总结和思考，我对纳米科技有了更加深入的理解，对于其未来发展也有一些个人的看法和想法。 纳米科技是20世纪80年代发展起来的科学技术，它是继信息技术和生物技术之后，又一深刻影响社会发展的重大技术。它一经产生，就迅速渗入到各个学科，形成新的科技增长点。21世纪前20年，是发展纳米技术的关键时期，纳米技术将成为第5次推动社会经济各领域快速发展的主导技术之一。当前，纳米技术为全世界日益关注，这已不容置疑。只有认识它、发展它，并实现它的产业化，才有可能在未来经济竞争的格局中占据有利地位。随着纳米科技的深入发展，向其他科学和技术一样，纳米科技的发展进程也出现了许多社会问题，值得我们深入地思考和解决。 关于纳米科技的运用，其实关乎到我们生活中的方方面面。（1）??????军事国防领域：纳米卫星以及相关的纳米传感器可以灵敏地“感觉” 水流、水温、水压等极细微的环境变化,并及时反馈给中央控制系统,最低限度地降低噪声、节约能源，其高科技成分的体现还在于它能根据水波的变化提前“察觉”来袭的敌方鱼雷,使潜艇及时做规避机动。这其中有些 优势恐怕是当今世界其他的侦查设备所望尘莫及的。 （2）??????环境保护领域：在燃煤中加入纳米级助燃催化剂,可帮助煤充分燃烧,提高能源利用率,防止有害气体产生。同时，纳米的净水装置也将为我们 的生活提供非常大的便利，新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力,是 普通净水剂的10～20倍。 （3）??????医学生物领域：遗传学领域中，通过纳米技术先将DNA染色体全部分解为单个基因,然后根据需要进行组装,转基因整合成功率几乎可达 100%。种种事实表明，纳米技术运用于医学遗传领域将有助于化解许多目前的问题，从而为人类做出巨大的贡献。
北京石油化工学院纳米材料导论结课论文 学生姓名： 专业： 学院： 学号： 年级： 指导教师： 2012年 11 月10 日
纳米Al2O3在新材料上的应用 （北京石油化工学院北京 102600） 摘要：作为纳米材料的一种，Al2O3拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应一切特殊性质，所以具备特殊的光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强度、高韧、稳定性好等奇异特性，从而使Al2O3近年来备受关注研究并且在新材料领域有广阔的应用前景[1]。 关键词：纳米；Al2O3；新材料；应用 The application of nanometer Al2O3 in new materials （School of Information Engineering,Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102600, China） Abstract: As one of the nanometer materials, Al2O3 has small size effect, surface effect, quantum size effect and the macroscopic quantum tunnel effect, all special properties, so have the special optical properties, high reluctance phenomenon, phenomenon, nonlinear resistance in high temperature still has high strength, high toughness, good stability and singularity, so that Al2O3 has attracted much attention in recent years on research and in the field of new materials has broad application prospect[1]. Key word: nanometer；Al2O3；new materials；application 1 引言 由于粒径细小，纳米氧化铝可用来制作人造宝石、分析试剂以及纳米级催化剂和载体，用于发光材料可较大的提高其发光强度，对陶瓷、橡胶增韧，要比普通氧化铝高出数倍，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳等。纳米氧化铝已用于YGA激光器的主要部件和集成电路基板，并用在涂料中来提高耐磨性[2]。随着人们对自身健康的关注和环保意识的增强，绿色化学理念正在材料制备与应用领域备受关注[3]。 2 催化材料 γ型氧化铝具有明显的吸附剂特征，并能活化许多键，如H-H键，C-H键等，因此在烃类裂化、醇类脱水制醚等反应中可直接作为活性催化剂加入反应体系中，如乙醇脱水产生乙烯。由于γ型氧化铝表面同时存在酸性中心和碱性中心，因此γ型氧化铝本身就是一种极好的催
学院：机电工程学院 专业年级：2009级机械五班 学生姓名：刘威学号：20091347 指导老师：袁光明
纳米材料与应用 （中南林业科技大学机电工程学院机械专业20091347，湖南长沙，410004）摘要：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料；环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等；较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。 关键词：纳米材料，性能，应用。 【Abstract】: Briefly introduces the classification of nanomaterials and its basic effect, explaining the nanometer material the special performance. A new energy nanomaterials analyzed in photoelectric conversion, hot conversion, super capacitors and battery electrodes nanometer material; Environmental purification of nanomaterials photocatalytic, adsorption, exhaust handling, etc.; The more specific about nano biological medicine materials nano ceramic material, nano carbon materials, nanometer high polymer materials, nano composite materials. 【Keywords】: nanomaterials, performance ,the application. 纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1~100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。 按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。 按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料（如纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维纳米材料（如纳米膜、纳米盘和超晶格等）、纳米结构材料即纳米空间材料（如介孔材料）。 按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。 按功能，纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等）。 当纳米材料的结构进入纳米尺度调至范围时，会表现出小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米效应。 表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。随着粒径的减小，纳米粒子的表面原子数、比表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。表面原子处于裸露状态，周围缺少相邻的原子，有许多剩余键力，易与其他原子结合而稳定具有较高的化学活性。纳米材料中界面原子所占的体积分数很大，它对材料性能的影响非常显著。低温超塑性是纳米材料的一个重要特性，普通陶瓷只有在1 000℃以上，在小于一定的应变速率时才能表现出塑性，而许多纳米陶瓷在室温下就会发生塑性变形。这种纳米陶瓷增韧效应主要归因于大量界面的存在。而它的塑性变形主要是通过晶粒之间相对滑移而实现的。 而小尺寸效应纳米粒子的熔点可远低于块状本体，此特性为粉末冶金工业提供了新工艺，利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质，可通过改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，构造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。 对于量子尺寸而言，对于晶粒状态难以发光的间接带隙半导体，当其粒径减少到纳米量级时，会表现出明显的可见光发光现象，且随着粒径的进一步减少，发光强度逐渐增强，
《纳米材料》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号：2 中文名称：纳米材料 英文名称：Nano-materials 适用专业：化学工程与工艺 课程类别：专业选修课 开课时间：第5学期 总学时：32 总学分：2 二、课程简介（字数控制在250以内） 《纳米材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课，本课程系统地讲授各类纳米材料的概念、制备方法、结构和性能特征以及表征技术和方法，在此基础上，对其发展前景进行了展望。通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。 三、相关课程的衔接 与相关课程的前后续关系。 预修课程（编号）：高等数学B1（210102000913）、高等数学B2（210102000713）、物理化学A1（2）、物理化学A2（2），无机化学（A1）（2）、无机化学（A2）（2）。 并修课程（编号）：无特别要求 四、教学的目的、要求与方法 （一）教学目的 通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。 （二）教学要求 掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状，对未来发展前景有一定的认识。
（三）教学方法 本课程遵循科学性、系统性、循序渐进、少而精和理论联系实际的教学原则，结合最新的研究成果着重讲述有关纳米材料的基本理论、理论知识的应用。本课程以课堂讲授教学为主，教学环节还包括学生课前预习、课后复习，习题，答疑、期末考试等。 五、教学内容（实验内容）及学时分配 （1学时） 第一章绪论（2学时） 1、教学内容 1.1纳米科技的基本内涵 1.2纳米科技的研究意义 1.3纳米材料的研究历史 1.4纳米材料的研究范畴 1.5纳米化的机遇与挑战 2、本章的重点和难点 本章重点是纳米科技与纳米材料的基本概念。 第二章纳米材料的基本效应（2学时） 1、教学内容 2.1 小尺寸效应 2.2 表面效应 2.3 量子尺寸效应 2.4宏观量子隧道效应 2.5 库仑堵塞与量子隧穿效应 2.6 介电限域效应 2.7 量子限域效应 2.8 应用实例 2、本章的重点和难点 重点：纳米材料的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应。难点：宏观量子隧道效应。 第三章零维纳米结构单元（4学时） 1、教学内容 3.1 原子团簇
纳米技术及其在机械工业中的应用 摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品 或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。 （3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。 （4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光／电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但
是“更小”并非没有限度。 3．纳米技术在机械工业中的应用 3．1纳米技术在微机械领域中的应用 随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。3．1．1采用微加工技术制造纳米机械 （1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui 型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm（10－3μm）。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0．2 nm，编码器反馈单位为1／3 nm，故跟踪误差在±1／3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC－16i，实现AInano 轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。 （2）微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究
名词解释： 1、纳米：纳米是长度单位，10-9米，10埃。 2、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3、原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。 4、纳米技术：指在纳米尺寸范围内,通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。 5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象。 6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应。 7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。 8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。 9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。 10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状。 11、塑性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。 HAII-Petch公式： σ－－强度；H－－硬度；d－－晶粒尺寸；K－－常数 纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。 14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。 大题： 纳米粒子的基本特性？ （1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。 （2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。（粒度减小，比表面积增大；粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能；表面原子比内部原子具有更高的活性） （3）量子尺寸效应：当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。 （4）宏观量子隧道效应：宏观物理量具有的隧道效应。 纳米陶瓷具有较好韧性的原因？ （1）纳米陶瓷材料有纳米相，具有纳米材料相关的性能，而纳米材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下容易迁移，从而表现出优良的韧性，因而纳米陶瓷也具有较好的韧性； （2）纳米级弥散相阻止晶粒长大，起到细晶强化作用，使强度、硬度、韧性都得到提高；（3）纳米级粒子的穿晶断裂，并由硬粒子对裂纹尖端的反射作用而产生韧化。
纳米科技及纳米材料 姓名：胡诗晨学号：6100409211 班级：电三096班 摘要：纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，纳米技术在国内外的开发应用情况，并展望了纳米材料的未来发展方向。关键字：纳米技术；纳米材料；发展方向。 正文部分： 引言 三、五年前，除了为数不多的科技工作者和极少数企业之外，纳米，纳米科学技术和纳米材料这些名词还鲜为人知。时至今日，通过各种媒体的多方介绍，特别是股市的热炒，纳米、纳米科技、纳米材料已逐渐为寻常百姓茶余饭后的谈资。媒体对纳米、纳米科技、纳米材料也表现出了非凡的热情，世界各国，特别是发达国家掀起了纳米科学技术和纳米材料的研究开发热潮。面对骤起的世界性的纳米热潮，我们怎么把握必须认真对待。下面来全面地了解纳米。 1．纳米科学和技术 1.1 纳米科技的定义 纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通
过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理 学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联 系的新兴科学技术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。 1.2 纳米科技的内容 纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学等。 1.3 纳米科技的内涵 第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科 技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性 和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任 何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科 领域，并派生出许多新名词。这些新名词所体现的研究内容又有交叉重叠。若 以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米 器件；纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的 研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检 测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。目前人们 对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，只局限于纳米材料的制备,这是不 全面的。主要原因：国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中 在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材
选择题6题18分，填空题6题24分，名词解释或问答3题18分，简答题2题20分，论述题1题20分 一、选择题 1、纳米（nm）是一个长度单位，它等于10-9米 2、光学显微镜分辨率约为200纳米(nm) 3、属于准一维纳米材料的是碳纳米管 4、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的英文缩写为STM和AFM 5、DNA螺旋结构的横向尺寸约为1-3nm 6、纳米粒子粒径从100nm减小至1nm，其表面原子占粒子中原子总数比例将增大 7、平均粒径为40nm的铜粒子的熔点与同一种固体材料的熔点相比降低了300℃左右 8、DNA的直径约2nm左右，SARS病毒约60--120nm，艾滋(AIDS)病毒约100nm 9、属于液相制备方法的是溶胶－凝胶法（Sol-gel） 10、一个C60分子的结构是由12个五边形和20个六边形组成的球体 二、填空题 1、最早明确提出纳米尺度上科学和技术问题的是理查德·费曼 2、纳米科学技术(NST)的英文全称为：Nano-science and technology 3、当纳米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以及纳米半导体粒子能隙的调制现象，均被称为量子尺寸效应 4、为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方案。其中“自下而上”是指以原子、分子为基本单位，根据人们的意愿进
行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的器件或产品的方式 5、纳米结构自组装体系英文全称为Nanostructured Self-assembling system 6、从学科角度层面上划分，纳米科学技术主要包括纳米(体系)物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工与测量学、纳米力学等7个既相对独立又相互渗透的学科 7、碳材料有非晶碳(无定形碳)和晶态碳材料之分。其中晶态碳材料包括石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管；其中C-60的发现开创了碳科学的新领域，同时，三位科学家也因此分享了1996年诺贝尔化学奖 8、宏观尺度的下限是肉眼所能分辨的最小尺寸，而微观尺度的上限约为原子分子的大小，即0.1nm左右 9、国家纳米技术(推进)计划，英文全称为National Nanotechnolgy Initiative 10、纳米生物材料工程主要集中在6个方面，即生物分子操作和组装、可控室温活性的功能分子膜、生物分子芯片、生物分子识别专家系统、自组装生物膜、生物分子机器 三、名词解释或问答 1、纳米科学技术： 是指在纳米尺度上研究物质组成体系的运动规律和相互作用，以及在应用中实现特有功能和智能作用的、多学科交叉的科学和技术 2、小尺寸效应（亦称体积效应） 由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化现象称为纳米材料的小尺寸效应 3、纳米材料： 是指在三个维度上至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本组元构成的材料。主要包括纳米粒子或纳米粉体材料，一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材 4、纳米器件：
锂离子电池纳米材料研究进展 Progress of Lithium-ion Battery in Nano-scale Material 魏雨 （材料科学与工程学院无机非金属材料系090611114） 摘要锂离子电的核心是选择高能储锂电极材料，纳米材料以其独特的物理化学性能应用作为锂离子电池电极材料，具有减小极化，增大充放电电流密度，提高放电容量和循环稳定性等优点，有利于高性能、高容量和高功率电池的发展。 纳米电极材料具有非常广阔的应用前景，但目前已有的研究基本处于实验开发阶段，且主要集中在制备方法上，其微观结构和电化学性能沿需进一步研究探讨。 关键词锂离子电池纳米材料研究方向 Abstract The main task in Lithium-ion battery research is how to find out the material with high storage Lithium. Nano-scale material is used to be the positive electrode of Lithium-ion battery for its special physical and chemical performances. In this paper, the applying actuality of Nano-scale anode and cathode materials of Lithium-ion battery are introduced. The performances and the preparation methods of the materials are also recommended. Key words Lithium-ion battery, nano-scale material, electrochemistry performance 1.电极 锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点。 优点：更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环寿命；可发生在块体材料中不可能出现的反应；更高的电极/电解液接触面积提高了充/放电速率；短的电子输运路径（允许在低电导或高功率下使用）；短的锂离子传输路径（允许在低锂离子传导介质或高功率下使用）。 缺点：高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加，导致自放电现象，差的循环性能及寿命；劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺，否则会限制它的应用；电极合成过程可能会更加复杂。 认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力 度。 2.负极 2.1 活泼/惰性纳米复合（active/inactive composite）概念 该方法包含了两种材料的混合，一种与锂反应，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。将这一概念应用到不同的体系中，结果显示这些电极极大地提高了锂电池的循环性能。 1999年ou Mao等发现机械合金化得到的Sn基复合材料Sn-Fe-C存在Sn2Fe
纳米技术作为一门新兴的技术,在多个范畴具有十分重要的应用,特别是极大地推进了新型建材的开展,引见了纳米技术在新型建筑涂料、复合水泥、自洁玻璃、陶瓷、防护资料等方面的应用,经过阐述可知,纳米资料在新型建材范畴具有很好的开展应用前景。 纳米技术;新型建材;应用;前景 1 纳米涂料的应用 通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差,耐老化、耐洗刷性差,光亮度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的处理这一问题,纳米涂料具有下述优越的性能:(1)具有很好的伸缩性,可以弥盖墙体细小裂痕,具有对微裂痕的自修复作用。(2)具有很好的防水性,抗异物粘附、沾污性能,抗碱、耐冲刷性。(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。(4)纳米涂料的色泽鲜艳温和,手感温和,漆膜平整,改善建筑的外观等。 固然国内外对纳米涂料的研讨还处在初步阶段,但是已在工程上得到了较普遍的应用,如北京纳美公司消费的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷,效果良好。在首体改造工程中,运用纳米涂料1700吨,涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研讨中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。 2 纳米水泥的应用 普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小,同时其本身也存在一些固有的缺陷,使其在运用过程中不可防止地产生开裂并毁坏。为理解决这一问题就必需加速对具有特殊性能混凝土的研发,而纳米混凝土就能有效的处理这样问题,纳米混凝土,与普通混凝土相比,纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显着进步,同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能,因此可用于一些特殊的建筑设备中(如国防设备)。通常在普通混凝土中参加纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已到达纳米混凝土的性能,而且经过改动纳米资料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥资料包括纳米防水复合水泥,纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。 纳米防水水泥是经过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米资料而制成的,该纳米外加剂掺入水泥后,能够加快水泥诱导期和加速期的水化反响,改善水泥凝固的三维构造,同时进步水泥石的密实度,加强了防水性能。 纳米敏感水泥是在水泥中参加对四周环境变化非常敏感的纳米资料,从而到达改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。依据添加的敏感资料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建立、高速路面的铺设等。 纳米环保复合水泥是应用纳米资料的光催化功用,从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及外表自清洁等功用。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。 纳米隐身复合资料是经过运用具有吸收电磁波功用的纳米资料(纳米金属粉居多),在电磁波映照时,纳米资料的外表效应使得原子与电子运动加剧,促使电子能转化为热能,增强对电磁波的吸收,从何使资料可以在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查,这一资料常用于军事国防建筑等。 3 纳米玻璃的应用 普通玻璃在运用过程中会吸附空气中的有机物,构成难以清洗的有机污垢,同时,水在玻璃上易构成水雾,影响可见度和反光度。而经过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜构成的纳米玻璃,则能有效的处理上述缺陷,同时TiO2光催化剂在阳光作用下,能够合成甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有十分好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去费事的人工清洗过程。 4 纳米技术在陶瓷资料中的应用 陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以及良好的外观性能而在工程界得到了普遍的应用(如铺贴墙面的瓷砖),但是陶瓷易发作脆性毁坏,因此在运用过程中也遭到了一定的限制。运用纳米资料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能,可以吸收一定量的外来能量。在陶瓷基中参加纳米级的金属碳化物纤维能够大大进步陶瓷的强度,同时具有良好的抗烧蚀性,火箭喷气口的耐高温资料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温资料。用纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷资料具有高硬度、高韧性、高强度、耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲倦等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新资料在更大的范围内改动资料的力学性质,具有十分宽广的应用前景5纳米级多相资料中纳米粒子的开发与应用 纳米级多相资料的优越性并非不为人知,这里不加赘述。笔者在这里讨论的是,在一种纳米粒子(或者微米粒子)