纳米陶瓷材料的研究现状及应用

纳米材料在陶瓷方面的应用

嘿，你们知道吗？我觉得纳米材料在陶瓷里可神奇啦！

陶瓷大家都见过吧，就是那些漂亮的碗呀、盘子呀，还有花瓶什么的。纳米材料加到陶瓷里，能让陶瓷变得更厉害呢。

比如说，加了纳米材料的陶瓷会更坚硬。就像超级英雄有了强大的力量一样，不容易被摔坏。要是我们用的碗和盘子是这种陶瓷做的，就不用担心不小心掉到地上会碎啦。

纳米材料还能让陶瓷变得更漂亮。可以让陶瓷的颜色更鲜艳，就像彩虹一样美丽。而且还能让陶瓷的表面更光滑，摸起来舒服极了。

还有哦，纳米材料能让陶瓷有一些特别的功能。比如有的陶瓷加了纳米材料后，可以抗菌。就像有一群小卫士在保护着陶瓷，不让细菌靠近。这样我们用这种陶瓷装食物就会更卫生。

我听说有个地方生产的陶瓷杯子，就是用了纳米材料。那个杯子特别轻，拿在手里就像拿着一片羽毛一样。而且杯子还能保温，把热水倒进去，很长时间都不会凉。

再比如说，有些陶瓷地砖用了纳米材料后，变得很防滑。就像给地面穿上了一双不会滑倒的鞋子。这样我们在地上走的时候就会更安全。

总之，纳米材料在陶瓷方面的应用可多啦！它能让陶瓷更坚硬、更漂亮、更有功能。以后我们会看到更多用纳米材料做的陶瓷，它们会让我们的生活变得更加美好。

纳米材料在现实生活中的应用

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。纳米材料主要包括纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体，后三者是在前者的基础上进一步发展而来。那么，纳米材料在现实生活中的应用有哪些呢？

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

纳米材料已成为一种高性能陶瓷，其表面保持了传统陶瓷材料的硬度和化学稳定性，但内部仍具有纳米材料的延展性。

3、纳米传感器

纳米氧化锆、氧化镍、二氧化钛和其他陶瓷对温度变化、红外和汽车尾气非常敏感。因此，它们可用于制作温度传感器、红外探测器和汽车尾气探测器，其检测灵敏度远高于普通同类陶瓷传感器。

4、纳米倾斜功能材料

在航空航天氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面应与冷却剂接触。因此，内表面应由陶瓷制成，外表面应由具有良好导热性的金属制成。但大块陶瓷和金属很难结合。如果金属和陶瓷的成分在生产过程中逐渐且持续地发生变化，并且金属和陶瓷“有我在你，有你在我”，那么它们可以结合形成倾斜的功能材料。这意味着成分的变化就像一个倾斜的梯子。当金属和陶瓷纳米颗粒按照逐渐改变含量的要求混合和烧结时，可以达到燃烧室侧面耐高温和外部良好导热性的要求。

论文选萃　

Ｔｈｅｓｉｓ　

浅述纳米材料的生产现状及　

其在化工生产中的应用　

闫宏芹　

天津华能能源设备有限公司　

【摘要ｌ本文通过介绍纳米材料的特点及生产现状，阐述了其在化工生产中的应用，纳米科学技术的诞生，将对　

人类社会产生深远的影响，２　１世纪将是纳米技术的时代，有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源，人　类健康和环境保护等重大问题。　【关键词】纳米材料；催化；涂料；精细化工；医药；防腐　

什么是纳米材料？纳米（ｎｍ）是长　

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的单位。纳米材料（又称超细微粒、超　

细粉未）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具有表面效应、　体积效应、量子尺寸效应等一系列新颖　

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。　

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兴趣。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性质，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。　日本、美国和西欧都相继把实验室的成　

果转化为规模生产，据不完全统计，国　

际上已有２０多个纳米材料公司经营粉　体生产线，其中陶瓷纳米粉体对常规陶　

瓷和高技术陶瓷的改性、纳米功能涂层　的制备技术和涂层工艺、纳米添加功能　

油漆涂料的研究、纳米添加塑料改性以　

及纳米材料在环保、能源、医药等领域　

的应用，磨料、釉料以及纸张和纤维填　料的纳米化研究也相继展开　纳米材料　及其相关的产品从１　９９４年开始已陆续　进入市场，所创造的经济效益以２０％速　

中国辈分铸工韭２００８年第５期　度增长。纳米材料的应用前景十分广　

阔。近年来，它在化工生产领域也得到　了一定的应用，并显示出它的独特魅　

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 合）、纳米微粒与薄膜复合 （ 0- 2 复合） 、不同材质纳米薄膜层状复合 （ 2- 2 复合） 等。纳米复合材料可利用已知纳米材料奇特的物理、 化学性能进行设计， 具有优 良的综合性能，可应用于航空、航天及人们日常生产、生活的各个领域。纳米结 构是以纳米尺度的物质单元为基础， 按一定规律构筑或营造的一种新体系。 这些 物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及 纳米尺寸的孔洞等。