纳米材料分类和应用最全介绍

纳米材料综述功能材料与应用论文（已处理）纳米材料综述摘要概述了纳米材料的基本概念、分类方法及结构特征, 重点介绍了纳米材料的光谱、催化、光电化学及反应性等化学特性及应用.1、纳米材料的基本概念纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级 0.11 nm, 100nm 的超微粒子纳米微粒及由其聚集而构成的纳米固体材料。

纳米固体材料分为纳米晶体材料、纳米非晶态材料及纳米准晶态材料。

其中纳米晶体材料按其结构形态又可分为四类:1 零维纳米晶体, 即纳米尺寸超微粒子;2 一维纳米晶体, 即在一维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如一维纤维, 一维碳纳米管;3 二维纳米晶体, 即在二维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如纳米薄膜、涂层;4 三维纳米晶体, 指晶粒在三维方向上均为纳米尺度, 如纳米体相材料, 纳米陶瓷材料。

另外, 还有纳米复合材料, 以复合方式不同分为0-0、0-2、0-3 型复合, 即零维纳米粒子分别与纳米粒子、二维及三维材料复合而成的固体材料。

纳米材料科学是现代化学、物理学、材料学、生物学等多门学科相互交叉、相互渗透的新兴学科, 其研究内容主要包括两个方面:1 系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性,通过和常规材料对比, 找出纳米材料的特殊规律, 建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论, 发展完善纳米材料科学体系;2 探索新的制备方法, 发展新型的纳米材料, 研究制备工艺与材料结构、性能之间的关系规律, 并拓宽其应用领域。

2、纳米材料的性质2.1、纳米微粒的结构和特性纳米粒子处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是由数目很少的原子或分子组成的聚集体。

由于纳米粒子具有壳层结构。

粒子的表面原子占很大比例，并且是无序的类气状结构, 而在粒子内部则存在有序-无序结构，这与体相样品的完全长程有序结构不同。

纳米粒子的结构特征使其产生了小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，并由此派生出传统固体材料所不具备的许多特殊性质。

纳米材料在日常生活中的应用纳米材料是一种非常小型的材料，其尺寸约为1到100纳米。

由于其小尺寸特性，纳米材料在许多领域中都有广泛的应用，包括电子学、生物医药学、化学、能源学和材料学等。

近年来，纳米材料在日常生活中的应用也越来越多，下面就来介绍一些。

1. 纳米银材料在消毒领域的应用银是一种广泛用于清洗和消毒的材料，而纳米银材料的消毒效果更加突出。

由于纳米银材料的粒径非常小，其表面积比普通银材料大几百倍。

这意味着更多的银原子可以与环境中的细菌和病毒接触，从而杀死它们。

纳米银材料可以应用于医院、食品工业、以及个人卫生用品等场合中。

2. 纳米材料在防晒霜中的应用纳米二氧化钛是一种常用的防晒剂成分，因为它能够吸收紫外线，并转化为热能。

纳米二氧化钛具有非常小的颗粒大小，这意味着它能够均匀分散在防晒霜中，并能够对肌肤进行更好的覆盖和保护作用。

此外，纳米二氧化钛对于皮肤的刺激比某些化学防晒剂更小，从而使其更适合于敏感肌肤人群使用。

3. 纳米材料在涂料中的应用纳米材料已经开始在涂料中得到广泛应用，因为它们有许多有益的性质，如防水、防污、自清洁等。

在一些城市中，建筑物外面已经涂上了这种涂料，并表现出了长久不褪色、自清洁的效果。

同样的，汽车和飞机也在使用这种涂层，这样可以帮助它们减少污垢堆积和氧化。

4. 纳米材料在催化剂领域的应用一些纳米材料具有催化性能，如纳米白金和纳米铜等。

这些材料广泛用于化学工业、石油和天然气生产、以及汽车排放处理等领域。

由于纳米材料的高比表面积，使得它们与废气接触的面积更大，从而提高了催化反应的效率，使得催化剂处理工作更加高效。

5. 纳米材料在生物医药学领域的应用纳米材料也被广泛应用于生物医学。

纳米药物可以通过皮肤、肌肉和静脉注射等方式进入人体，从而舒缓或治疗各种疾病。

纳米材料的小尺寸使得它们可以反应更多的生物分子，如细胞、酶和受体等。

这意味着纳米药物可以更好地针对特定类型的细胞和分子结构，从而提高了治疗效果和无副作用的程度。

经过之前一段时间对纳米材料与纳米技术的介绍，相信大家对纳米技术以及纳米材料有了一定的了解。

那么今天就让我们回顾一下纳米材料的具体细节吧。

纳米材料的分类方法很多，按其结构可分为：晶粒尺寸在三个方向都在几个纳米范围内的称为三维纳米材料；具有层状结构的称为二维纳米材料；具有纤维结构的称为一维纳米材料；具有原子簇和原子束结构的称为零维纳米材料。

按化学组成可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子、纳米复合材料等。

按材料物性可分为纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料等。

按材料用途可分为纳米电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料、纳米光电子材料、纳米储能材料等。

▲图片源于网络，仅供参考上纳米材料具有特殊的结构，由于组成纳米材料的超微粒尺度属纳米量级，这一量级大大接近于材料的基本结构一一分子甚至于原子，其界面原子数量比例极大，一般占总原子数的50%左右，纳米微粒的微小尺寸和高比例的表面原子数导致了它的量子尺寸效应和其他一些特殊的物理性质。

不论这种超微颗粒由晶态或非晶态物质组成，其界面原子的结构都既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的类似气体固体结构，因此，一些研究人员又把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态固体材料”。

1）小尺寸效应、当超细微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，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减少，导致声、光、电磁、热力学等物性呈现新的小尺寸效应。

小尺寸效应的表现首先是纳米微粒的熔点发生改变，普通金属金的熔点是1337K,当金的颗粒尺寸减小到2nm时，金微粒的熔点降到600K；纳米银的熔点可降低到IOOC。

由于纳米微粒的尺寸比可见光的波长还小，光在纳米材料中传播的周期性被破坏，其光学性质就会呈现与普通材料不同的情形。

光吸收显着增加并产生吸收峰的等离子共振频移，磁有序态向无序态转变等，例如，金属由于光反射显现各种颜色，而金属纳米微粒都呈黑色，说明它们对光的均匀吸收性、吸收峰的位置和峰的半高宽都与粒子半径的倒数有关。

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。

纳米材料的介绍一、纳米材料概述纳米材料是指纳米级尺寸的材料，具有良好的化学、光学等性能。

纳米材料泛指三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料。

根据物理形态的不同，纳米材料可划分为五类：纳米薄膜、纳米粉体、纳米纤维、纳米块体、纳米相分离液体。

纳米材料的性能一般由量子力学决定，其光、电、磁、热性能与普通材料存在明显的差异。

相较于传统材料制品，纳米材料制品在光学、热学、力学、化学等性能方面具有明显优势。

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。

二、纳米材料定义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地认识。

三、纳米材料的性质1、"强" 在电子，医保，环保，能源等领域具有更多的优势。

2、"高" 适用纳米材料制作的器材，拥有更高的耐热，导电，高磁导性，可塑性。

3、"轻" 纳米材料更加轻更加便利，体积变小的同时还可以提高效率。

纳米材料种类及应用纳米材料是指材料的尺寸在纳米量级的材料，具有特殊的物理、化学以及力学性质。

纳米材料种类繁多，根据材料的组成、结构和性质可以分为无机纳米材料、有机纳米材料和生物纳米材料等。

下面将就一些常见的纳米材料种类及其应用进行介绍。

1. 纳米金属颗粒：金属纳米颗粒具有独特的电子结构和表面物理性质，广泛用于催化、传感、光学、电子学等领域。

例如，纳米银颗粒具有优异的导电和抗菌性能，可应用于导电胶、导电墨水、抗菌涂料等领域。

纳米金颗粒还可以用于纳米电子器件和磁性材料中。

2. 纳米氧化物：氧化物纳米颗粒具有独特的光学和电学性质，广泛应用于催化、能源存储、传感、环境治理等领域。

例如，二氧化钛纳米颗粒具有良好的光催化性能，可用于光催化水分解、废水处理等。

纳米氧化铁颗粒在废水处理、磁性材料等领域也有广泛应用。

3. 纳米碳材料：纳米碳材料包括纳米碳管和石墨烯等。

纳米碳管具有优异的力学、导电和导热性能，可应用于电子器件、储能器件等。

石墨烯则因其出色的导电性、透明性和力学性能，在柔性显示器、锂离子电池、传感器等方面有广泛应用。

4. 纳米复合材料：纳米复合材料由纳米颗粒和基底材料组成，具有较高的强度、硬度和耐磨性。

纳米复合材料被广泛应用于电子器件、汽车制造、建筑材料等领域。

例如，纳米陶瓷材料可用于制作高性能陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。

纳米纤维增强复合材料则可用于制作航空航天领域的结构件。

5. 纳米生物材料：纳米生物材料是将纳米材料应用于生物医学领域的一种材料。

例如，纳米药物载体可以用于精准给药，提高药物的生物利用度；纳米生物传感器可用于检测生物标志物，诊断疾病；纳米生物图像剂可用于改善生物影像学性能。

总之，纳米材料具有独特的物理、化学和力学性质，广泛应用于催化、能源、传感、医学、环境等领域。

随着纳米科技的不断发展，纳米材料的应用前景将更加广阔。

纳米材料的分类
纳米材料可以根据其组成、结构和制备方法进行多种分类。

以下是几种常见的纳米材料分类方法：
1.按组成分分类：
-无机纳米材料：如金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒、量子点等。

-有机纳米材料：如纳米碳管、石墨烯、纳米胶体等。

2.按结构分类：
-纳米颗粒：具有球形、棒状、多面体等形状的纳米颗粒。

-纳米线/纳米管：具有纳米级直径和长径比的纳米线状材料。

-纳米薄膜：具有纳米级厚度的平面材料。

3.按制备方法分类：
-自下而上法：通过原子、分子或簇的组装自下而上地构建纳米结构，如溶液法、气相沉积法等。

-自上而下法：通过宏观材料的切割、磨碎或化学处理等手段自上而下地制备纳米材料，如机械球磨法、物理气相沉积法等。

-生物合成法：利用生物体内的生物合成过程制备纳米材料，如细菌、植物、藻类等。

4.按应用领域分类：
-电子材料：如量子点、纳米线场效应晶体管（NW-FET）、纳米电容器等。

-光学材料：如纳米光子晶体、纳米金、纳米量子点等。

-生物医学材料：如纳米药物载体、纳米生物传感器、纳米生物标记物等。

-能源材料：如纳米材料催化剂、纳米结构电池电极材料、纳米光伏材料等。

5.按形态分类：
-球形纳米材料：如纳米颗粒、纳米球状结构等。

-非球形纳米材料：如纳米管、纳米片、纳米棒等。

这些分类方法并不是相互独立的，纳米材料通常可以根据不同的特性和应用需求进行多种维度的分类。

纳米材料的应用范围很广，其独特的性能在生物医药，化工领域，电子行业等都发挥了十分重要的作用。

纳米材料属于纳米技术的一种，其本身也可分为多个类别。

那么，纳米材料有哪些种类呢？下面就来为大家详细介绍一下。

纳米材料一般分为：纳米微粒、纳米纤维、纳米薄膜（多层膜和颗粒膜）、纳米固体。

1、纳米微粒纳米体系的典型代表，一般为球形或类球形（与制备方法密切相关），它属于超微粒子范围（1～1000nm）。

由于尺寸小、比表面大和量子尺寸效应等原因，它具有不同于常规固体的新特性，也有异于传统材料科学中的尺寸效应。

比如，当尺寸减小到数个至数十个纳米时，原来是良导体的金属会变成绝缘体，原为典型共价键无极性的绝缘体其电阻大大下降甚至成为导体，原为p型的半导体可能变为n型。

常规固体在一定条件下其物理性能是稳定的，而在纳米态下其性能就受到了颗粒尺寸的强烈影响，出现幻数效应。

从技术应用的角度讲，纳米颗粒的表面效应等使它在催化、粉末冶金、燃料、磁记录、涂料、传热、雷达波隐形、光吸收、光电转换、气敏传感等方面有巨大的应用前景。

2、纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。

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。

静电纺丝法是制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。

3、纳米薄膜由纳米晶粒组成的准二维系统，它具有约占50%的界面组元，因而显示出与晶态、非晶态物质均不同的崭新性质。

比如，纳米晶Si膜具有热稳定性好、光吸收能力强、掺杂效应高、室温电导率可在大范围内变化等优点。

据估计，纳米薄膜将在压阻传感器、光电磁器件及其它薄膜微电子器件中发挥重要作用。

4、纳米固体由大量纳米微粒在保持表（界）面清洁条件下组成的三维系统，其界面原子所占比例很高，因此，与传统材料科学不同，表面和界面不再往往只被看成为一种缺陷，而成为一重要的组元，从而具有高热膨胀性、高比热、高扩散性、高电导性、高强度、高溶解度及界面合金化、低熔点、高韧性和低饱和磁化率等许多异常特性，可以在表面催化、磁记录、传感器以及工程技术上有广泛的应用。

新型纳米材料的性质与应用随着科学技术的发展和人类对物质世界的不断探索，纳米材料作为一种新型材料逐渐引起人们的关注。

纳米级的物质和普通物质相比，具有特殊的物理、化学性质和生物学特性，因此具有广泛的应用前景。

本文将从纳米材料的定义、性质和应用这三个方面进行分析。

一、新型纳米材料的定义纳米材料是指粒径在1~100纳米之间的物质，也可以理解为由纳米级粒子组成的材料。

常见的纳米材料有纳米粉末、纳米涂层、纳米纤维、纳米管、纳米膜以及纳米颗粒等。

这些材料普遍具有特殊的物理、化学性质和生物学特性。

它们的价炒表面积大、晶格缺陷多、电子结构异常等。

二、新型纳米材料的性质1.表面效应纳米材料在表面积相同的情况下，比普通材料的表面积更大，因此更容易接触到周围环境。

同时，纳米材料的表面原子与体积原子的不同，导致表面电子结构的变化，使表面存在大量的能级和玻璃态。

这些因素会产生新的特性，例如吸附能力更强、可溶性更好、化学反应快速等。

2.量子效应当纳米材料的粒径小到一定程度时，电子会出现量子限制效应，即电子束缚在有限的空间内，限制了电子的运动。

纳米材料的量子限制效应会影响材料的光电性能、电学性能、热学性能、化学活性等，产生新的应用潜力。

3.化学共价键的变化纳米材料的表面原子和内部原子之间的相互作用会发生变化，化学共价键也会发生改变。

随着体积的缩小，原子间结合角和键长都发生了变化，出现了新的化学键和化学反应。

这些变化会直接影响材料的物理、化学性质。

三、新型纳米材料的应用1.医学领域纳米材料在医学领域的应用非常广泛。

纳米颗粒可以制成药物包裹物，作为一种新型的靶向治疗药物；纳米管可以用于药物传递和治疗癌症等疾病；纳米传感器可以探测人体内的化学物质和蛋白质等，为诊断和治疗提供便利条件。

2.能源领域纳米材料在能源领域的应用主要集中在太阳能电池、燃料电池和锂电池等领域。

纳米颗粒、纳米管和纳米膜可以增加材料的虚位，提高电池的能量密度；纳米材料的比表面积高，增大了电池表面与电解液的接触面积，提高了催化反应的效率，也提高了太阳能电池的效率。

纳米材料简介第一篇：纳米材料简介纳米材料的应用及其展望我们都听说过“纳米材料”，一提到它，我们马上想到它的诸多特点，例如：加入纳米材料后的复合材料重量轻，强度高；纳米复合仿生材料在骨骼修复中可以很好的与人体组织相适应；纳米催化材料可以在缓和条件下完成反应，节约资源，减少排放；纳米材料制造的涂料清洁，可以防污……说了这么多，那么究竟什么是纳米材料呢？一、纳米材料的介绍纳米材料是在1~100纳米范围的材料，是纳米科技的物质基础。

根据材料的三维尺度是否分别处于纳米范围，可分为纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜等。

还有一类重要的材料，其总体尺寸超过纳米尺寸，是把具有纳米尺寸的单元按照一定方式组装形成的，仍然保持着纳米结构单元的纳米尺寸效应，称为纳米结构材料，也包含在纳米材料中。

纳米材料具有小尺寸效应、量子效应和表面效应等，在机械性能、磁、光、电、热等方面都显示出与传统块体大尺寸材料不同的特性和功能，因而在能源、环境、生物技术、医学和健康、催化和传感等领域有着十分广阔的应用前景。

二、纳米材料的应用1、纳米光材料纳米材料具有块体材料所没有的光电性质，纳米光材料一直是纳米材料研究的热点。

美国麻省理工学院研究人员成功研制10纳米*40纳米的金纳米棒。

金纳米棒可吸收红外光线，被红外激光激活，而不会破坏周围的细胞。

当金纳米棒受到红外激光激发，周围低浓度的CTAB会加速金纳米棒的热耗散，高浓度的CTAB将减缓耗散。

因此，利用金纳米棒上述特性，构建携带特殊设计DNA的金纳米棒，对靶细胞实现特定功能以及用于癌症治疗和药物传输具有重要意义。

2、纳米新能源材料纳米能源材料在新能源研究中将发挥决定性作用。

以色列开发出TiO2纳米染料敏化太阳能电池。

当阳光照射到覆有染料涂层纳米TiO2粒子上时，有机染料将吸收光和传递太阳能，并通过TiO2导带将太阳能转化为电流。

由于效率高、成本低的特点（仅为硅太阳能电池的1/2），未来在照明，小家电以及尚未通电的边远地区具有较好的市场前景。