纳米材料及应用简介

纳米材料的特性及应用摘要系统阐述了纳米材料的特性,并重点介绍了纳米材料在陶瓷领域,医学上,皮革制品上,环境保护等方面的应用。

并对纳米材料未来的应用前景进行了展望。

关键词：纳米材料特性应用前言纳米，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于万分之一头发丝粗细。

当物质到纳米尺度以后，大约是在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。

这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料即为纳米材料[1]。

纳米材料处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，即接近于分子或原子的临界状态。

在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。

纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。

纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。

由于纳米材料从根本上改变了材料的结构，使得它成为当今新材料研究领域最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象[2]。

近年来，纳米材料取得了引人注目的成就。

例如，存储密度达到每平方厘米400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世[3]。

充分显示了纳米材料在高技术领域应用的巨大应用潜力。

纳米材料诞生多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。

进入90年代后，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。

一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。

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。

纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。

主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。

因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。

这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。

目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。

纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。

纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。

其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。

从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。

然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。

2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。

还使得衣服不易出现折叠的痕迹。

很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。

利用纳米材料，冰箱可以消毒。

利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。

另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。

这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。

比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。

纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。

纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。

玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。

这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。

使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。

纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。

纳米材料的导电材料及其应用近年来，纳米技术的突飞猛进，已经在多个领域产生了巨大的影响和应用。

其中，导电材料的研究是纳米技术的一个重要发展方向。

纳米材料的导电性能得到了极大的改善，同时，纳米导电材料的应用也得到了迅猛的发展。

本文将从以下几个方面介绍纳米材料的导电材料及其应用。

一、纳米材料的导电机理纳米材料的导电机理较为复杂，主要与纳米粒子的尺寸、特殊的表面性质以及电子传输路径有关。

首先，纳米材料由于其尺寸较小，相对于宏观材料来说表面积更大，因此，纳米材料具有更强的表面能，而表面能又会影响材料的电子传输速度和导电性能。

同时，纳米材料也具有更多的表面缺陷，这些缺陷可提高电子散射的发生概率，增加了导电的阻力。

其次，纳米材料的导电机理还与电子的传输路径有关。

当纳米材料的尺寸降低到纳米量级，由于其尺寸较小，传输电子的路径更为复杂，通过了多个表面缺陷、界面缺陷和晶界缺陷等，相比宏观材料而言更加复杂，这会极大地增加了电子的碰撞机率，促进了电子间的相互作用，从而提高了纳米材料的导电性能。

二、导电纳米材料的种类导电纳米材料有很多种，常见的有导电纳米碳管、导电纳米金粉、导电氧化物纳米粉体、导电高分子材料等。

1.导电纳米碳管导电纳米碳管由于其电子透过率高、导电性好，被广泛用于电池、太阳能电池、触摸屏、透明导电薄膜、传感器等领域。

其中，窄带隙碳纳米管是一种超导体材料，可以在低温下获得极高的传导电性。

另外，含杂原子的碳纳米管具有更好的传导性，可应用于柔性显示器等领域。

2.导电纳米金粉导电纳米金粉是由极细的金粉粒子组成的材料，由于金的高导电性，导电纳米金粉在电子学、光电器件与高科技产品领域得到广泛应用。

例如常用于磨料、微电子元件、半导体器件的金纳米粉末。

3.导电氧化物纳米粉体目前，纳米氧化物材料是导电氧化物材料领域的热点研究方向，同时其导电性能也在逐步提高。

高纯度钨酸锌、氧化铜等材料相对稳定，而且具有较高的导电性，因此可用于制备传感器、气敏元件和制备分散液等各领域。

纳米材料的定义、特点和应用前景中国科学院上海硅酸盐研究所作者：张青红图1图2图3什么是纳米材料？纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。

纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。

可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。

纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。

由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。

因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。

纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。

纳米材料的特点？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得到不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望得到新的用途。

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，可以得到带隙和发光性质不同的材料。

也就是说，通过纳米技术得到了全新的材料。

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平方米，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。

纳米材料的特点及应用实例纳米材料是一种具有特殊结构和尺寸的材料，其尺寸通常在1到100纳米之间。

由于其特殊的结构和尺寸，纳米材料具有许多独特的性质和特点。

下面将详细介绍纳米材料的主要特点以及一些应用实例。

1.尺寸效应：由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，与宏观材料相比具有较高的比表面积和更丰富的表面能量。

这使得纳米材料具有更高的反应活性和吸附能力，使其在催化剂、传感器和储能设备等方面具有广泛的应用。

2.量子效应：纳米材料的电子和光学性质受到量子效应的影响，如量子限制、量子隧道效应和量子尺寸效应。

这些效应使纳米材料在光电器件、光催化和光学传感器等领域有着重要的应用。

3.机械性能：纳米材料通常具有高硬度、高强度和良好韧性等优异的机械性能，这使得它们在增强材料、涂层材料和生物材料等领域具有广泛的应用。

4.热稳定性：纳米材料具有较高的表面能量，使其在热稳定性方面表现出优于宏观材料的性能。

这使得纳米材料在高温环境下的应用具有重要意义，例如高温催化剂和高温润滑剂等领域。

5.光学性能：纳米材料在可见光和红外光谱范围内具有特殊的吸收、散射和发射性质。

这使得纳米材料在太阳能电池、光催化和光学传感器等领域有着广泛的应用。

下面是一些常见的纳米材料及其应用实例：1.纳米金：纳米金具有良好的导电性和抗氧化性能，在电子器件、传感器和催化剂等领域有着广泛的应用。

2.纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有较高的比表面积和孔体积，广泛应用于催化剂、吸附剂和药物传递系统等领域。

3.纳米碳管：纳米碳管具有优异的电导性和力学性能，在电子器件、增强材料和储能设备等领域有着重要的应用。

4.纳米氧化锌：纳米氧化锌具有良好的光催化性能和抗菌性能，在太阳能电池、光催化和生物医学领域有广泛的应用。

5.纳米银：纳米银具有良好的导电性和抗菌性能，在电子器件、抗菌材料和生物传感器等领域有重要的应用。

综上所述，纳米材料具有许多独特的特点和性质，并在诸多领域中具有广泛的应用前景。

纳米材料的配合物及其应用纳米材料是一种尺寸小于100纳米的微观物质。

纳米材料具有很多非常特殊的物理和化学特性，例如高比表面积、高表面能、低晶格能、高局部应变等。

随着人们对纳米科学的深入研究和应用的不断发展，纳米材料成为了一种非常重要的材料。

而纳米材料的配合物也因此应运而生。

纳米材料的表面化学性质是纳米材料的重要特征。

因为表面化学性质的不同，纳米材料的化学特性和物理特性都会发生很大的变化。

同时，纳米材料的表面具有很高的活性，显然不利于其在实际应用中的稳定性。

因此，使用纳米材料的配合物来调控纳米材料的化学性质，提高其稳定性，以及进一步拓展其应用是非常必要的。

纳米材料的配合物是由两种或者两种以上不同的化学物质组成的化合物。

其中，其中一种化学物质一般为纳米材料本身，而另外一种化学物质则通常为有机分子或者无机物。

这些分子和纳米材料之间会发生特殊的相互作用，从而改变了纳米材料的表面性质，并且提高了纳米材料的应用价值。

在纳米材料的配合物中，常用的有机分子包括脂肪族化合物、烷基胺、磷脂类物质和聚合物等等。

这些分子都具有不同的分子结构和功能，从而可以针对不同的需要来实现和改进纳米材料的性能和应用。

例如，通过利用有机分子和纳米材料的相互作用，可以控制纳米材料的形态和结构。

这些有机分子可以在纳米材料表面对纳米材料进行包覆，从而形成具有特殊形态和结构的纳米粒子。

同时，有机分子可以调节纳米材料表面的电化学性质，提高其在电化学领域的应用。

除了有机分子外，还有许多无机物也可以用来制备纳米材料的配合物。

例如，金属离子、复合氧化物、金属有机化合物等等。

这些无机物可以通过共价键、离子键或者范德华力协同作用与纳米材料发生作用，从而控制纳米材料表面的性质。

典型的例子是纳米金的复杂化合物，可以用于生物传感器等各种应用领域。

纳米材料的配合物在化学催化、生物分析、药物输送、光电器件等多个领域具有非常广泛的应用。

配合物的性质不仅决定了纳米材料的稳定性，而且也有助于控制纳米材料的反应活性和选择性，从而实现更好的应用。