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纳米陶瓷材料的研究现状及应用
1.功能涂层：纳米陶瓷材料的高硬度和高抗磨性使其成为制备高质量
涂层的理想材料。
纳米陶瓷涂层可以应用于飞机、汽车、船舶等工程机械
设备的表面，提高其抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性。
2.生物医学材料：纳米陶瓷材料具有优异的生物相容性和生物稳定性，因此广泛应用于医学领域。
例如，纳米陶瓷颗粒可以用于制备人工骨髓和
骨折修复材料，其高强度和生物活性有助于骨骼再生。
此外，纳米陶瓷材
料还可以用于制备人工关节和牙科修复材料等。
3.电子器件：纳米陶瓷材料的高介电常数和热稳定性使其成为制备高
性能电子器件的理想材料。
例如，纳米陶瓷材料可以用于制备高密度的电
子器件，提高电子器件的工作效率和可靠性。
4.环境保护：纳米陶瓷材料可以用于制备高效的催化剂和吸附剂，用
于处理工业废水和废气等污染物。
纳米陶瓷材料的高比表面积和活性位点
可以提高催化剂和吸附剂的活性和选择性。
总之，纳米陶瓷材料的研究和应用已经取得了很大的进展。
随着纳米
技术的不断发展，相信纳米陶瓷材料在各个领域的应用前景会更加广阔。
同时，纳米陶瓷材料的制备和性能的研究也是一个具有挑战性和发展潜力
的领域。
涂层纳米功能材料【摘要】涂层纳米功能材料是一种具有特殊功能的纳米材料，经过多年的发展与研究，已经在多个领域得到了广泛应用。
本文首先介绍了涂层纳米功能材料的定义和发展历程，然后详细探讨了其制备方法以及在材料科学、化工行业和医药领域的应用情况。
分析了涂层纳米功能材料的未来发展方向，强调其在未来的重要性和广阔的前景展望。
通过本文的阐述，读者将更加深入地了解涂层纳米功能材料的特点和应用领域，对其在未来的发展方向和重要性有更清晰的认识。
【关键词】关键词：涂层纳米功能材料、定义、发展历程、制备方法、材料科学、化工行业、医药领域、未来发展方向、重要性、前景展望1. 引言1.1 涂层纳米功能材料的定义涂层纳米功能材料是指通过纳米技术在材料表面或者内部进行涂覆或者添加一层纳米尺度的功能性材料，从而赋予材料新的特性或者提升原有的性能。
这些功能性材料可以包括纳米颗粒、纳米纤维、纳米薄膜等，其尺寸在纳米级别，具有高比表面积、特异的物理、化学和生物特性。
涂层纳米功能材料的应用范围广泛，可以涉及到材料科学、化工行业、医药领域等不同领域。
通过在材料表面涂覆纳米材料，可以改善材料的抗氧化性、耐腐蚀性、导热性、导电性等特性，从而提升材料的整体性能。
涂层纳米功能材料还可以应用在医药领域，例如用于药物输送、生物传感器等领域，具有广阔的应用前景。
涂层纳米功能材料的定义在于纳米技术在材料表面的应用，通过精密的涂层工艺，赋予材料新的特性和功能，为各领域带来了许多新的机遇和挑战。
随着科技的不断发展和进步，涂层纳米功能材料必将成为未来材料科学领域中的重要研究方向。
1.2 涂层纳米功能材料的发展历程涂层纳米功能材料的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始意识到纳米材料具有独特的物理、化学、生物学特性，并具有广泛的应用潜力。
随着纳米技术的不断发展，涂层纳米功能材料也逐渐走上舞台。
在过去的几十年里，涂层纳米功能材料的研究取得了显著进展。
涂层纳米功能材料【摘要】涂层纳米功能材料是一种具有特殊功能和性能的材料，广泛应用于工业领域。
本文首先介绍了涂层纳米功能材料的概念和在工业中的应用。
然后详细讨论了涂层纳米功能材料的制备方法、性能特点及优势与挑战。
接着分析了涂层纳米功能材料在汽车制造和航空航天领域中的应用场景。
最后对涂层纳米功能材料的发展前景进行展望，指出了未来研究方向。
本文旨在为读者提供关于涂层纳米功能材料的全面了解，并展示其在不同领域的巨大应用潜力。
涂层纳米功能材料正在改变着工业生产模式，为科技进步和经济发展带来新的动力，值得进一步深入研究和探索。
【关键词】涂层纳米功能材料、制备方法、性能特点、优势、挑战、汽车制造、航空航天、发展前景、研究展望。
1. 引言1.1 引言介绍涂层纳米功能材料的概念涂层纳米功能材料是指在基础材料表面添加纳米材料，通过涂层的方式赋予基础材料新的功能和性能。
传统的涂层材料多为微米级颗粒，而纳米级涂层材料具有更高的比表面积和特殊的物理、化学性质，能够有效改善基础材料的性能。
涂层纳米功能材料的引入可以有效提高材料的耐磨、抗腐蚀、防污染等性能，同时实现功能化和智能化，为工业生产提供更多选择。
目前，涂层纳米功能材料在航空航天、汽车制造、电子产品等领域得到广泛应用。
通过引入纳米颗粒，可实现对材料表面的微观改造，提高产品的性能和品质。
在汽车制造中，涂层纳米功能材料可以提高汽车漆的光泽度和耐候性，延长汽车的使用寿命；在航空航天领域，通过涂层纳米功能材料的应用可以减轻飞机的重量，提高飞行效率，降低燃油消耗。
涂层纳米功能材料的研究和应用具有重要意义，有望成为未来材料科学领域的研究热点。
1.2 涂层纳米功能材料在工业中的应用涂层纳米功能材料在工业中的应用范围广泛，涉及到许多领域和行业。
涂层纳米功能材料在汽车制造领域的应用是一个热点话题。
通过使用涂层纳米功能材料，汽车制造商可以提高汽车的耐磨性、防腐蚀性和保养周期，从而延长汽车的使用寿命，减少维护成本，提升用户体验。
纳米陶瓷涂层技术纳米陶瓷涂层技术是指利用纳米技术制备的陶瓷涂层，主要应用于金属、玻璃、塑料等材料表面，能够提供优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能。
本文将从纳米陶瓷涂层的基本原理、制备方法、应用领域及发展前景等方面进行探讨，以期对读者有所帮助。
一、基本原理纳米陶瓷涂层是指由纳米级陶瓷颗粒组成的薄膜，在表面涂覆于物体表面。
与普通涂层相比，纳米陶瓷涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能，主要原理如下：1.纳米级陶瓷颗粒具有较高的硬度和抗磨损性能，能够有效增强涂层的耐磨损性能。
2.纳米级陶瓷颗粒对外界腐蚀介质具有较强的抵抗能力，能够有效提高涂层的防腐蚀性能。
3.纳米级陶瓷颗粒具有较高的热稳定性和耐高温性能，能够有效提高涂层的耐高温性能。
基于以上原理，纳米陶瓷涂层能够为物体表面提供优异的保护效果，广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等领域。
二、制备方法纳米陶瓷涂层的制备方法多种多样，常见的有物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、电沉积法等。
下面将分别对几种常见的制备方法进行介绍：1.物理气相沉积法物理气相沉积法是利用物质的物理性质在真空或低压环境下进行涂层制备的一种方法。
具体步骤包括蒸发源的加热、蒸发源的蒸发、蒸发物质的传输和沉积在衬底表面等过程。
通过控制沉积条件和衬底温度，可以制备出具有优异性能的纳米陶瓷涂层。
2.化学气相沉积法化学气相沉积法是利用气相化学反应在衬底表面进行涂层制备的一种方法。
具体步骤包括气相前驱体的裂解、反应产物的沉积和涂层的形成等过程。
通过选择合适的前驱体和反应条件，可以制备出具有优异性能的纳米陶瓷涂层。
3.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是利用溶胶和凝胶过程在衬底表面进行涂层制备的一种方法。
具体步骤包括制备溶胶、溶胶成型、凝胶和烧结等过程。
通过控制溶胶的成分和制备条件，可以制备出具有优异性能的纳米陶瓷涂层。
4.电沉积法电沉积法是利用电化学反应在电极表面进行涂层制备的一种方法。
具体步骤包括电解液的选择、电极的处理、电沉积过程和电沉积后的处理等过程。
透明隔热涂料中常用的三种纳米材料透明隔热涂料是一种专门用于降低建筑物能耗并提高住宅舒适度的新型材料。
其特点是能够在不改变建筑外观的情况下，大大减少来自太阳辐射和室内空调热量的损失，从而实现节能降耗和环保减排的目标。
在透明隔热涂料中，纳米材料是起到关键作用的。
本文将介绍透明隔热涂料常用的三种纳米材料。
1. 碳纳米管碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是由单层碳原子在指定方向上自组装成的一维纳米材料，其具有非常优异和独特的物理特性。
在透明隔热涂料中，碳纳米管作为透明導熱材料，可以将热量快速引导到透明材料表面，从而防止了热量在材料内部的传导，提高了透明材料的导热性，增加了隔热效果。
除此之外，由于碳纳米管具有优异的光吸收和防紫外线能力，还可以作为太阳能电池器件的重要组成部分，提高太阳能电池的效率。
2. 纳米氧化铝纳米氧化铝（Nano aluminum oxide，NAO）是常见的纳米材料之一，具有高强度、高稳定性以及优异的光学和电学性能。
在透明隔热涂料中，纳米氧化铝可以作为隔热剂使用。
由于纳米氧化铝具有非常小的颗粒尺寸，可以优化涂层的性质，增加涂层的牢度，从而提高隔热效果。
此外，纳米氧化铝还可作为填充剂，增加透明隔热涂料的硬度和耐擦擦性，延长其使用寿命。
3. 纳米二氧化硅纳米二氧化硅（Nano silicon dioxide，NSD）是一种无机纳米材料，具有良好的热稳定性、力学性能和光学性能。
在透明隔热涂料中，纳米二氧化硅可用作多种功能材料的添加剂，如增塑/增粘剂、防晒剂和流平剂等。
它们在透明隔热涂料中的作用如下:•增塑/增粘剂: 因为纳米二氧化硅可以分散到涂料中，它可以增加涂层间的黏合作用，提高涂层的韧性和耐久性。
•防晒剂：纳米二氧化硅可以有效吸收紫外线，从而保护被涂表面不被太阳辐射所损坏。
•流平剂：纳米二氧化硅可增加透明隔热涂料的流动性，防止涂层产生气泡和纹理不均。
结论透明隔热涂料的研发和应用对于改善建筑物的能源利用效率和降低温室气体排放具有极大的作用。
纳米材料在涂料中的应用纳米材料是近年来进展起来的一种新型高性能材料，熟悉这种材料的性能和拓展其应用领域，是很多材料工作者特别感爱好的课题。
着重介绍了近年来国内外有关纳米材料在涂料中的应用和争论开发状况，并对其进展方向提出了一些建议。
纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在IoOnm以下，随着晶格数量大幅度增加，材料的强度、韧性和超塑性都大为提高，对材料的电学、磁学、光学等性能产生重要的影响。
纳米材料有四个基本的效应，即小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，因而消失常规材料所没有的一些特殊性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇怪的磁性和极强的吸波性等，从而使纳米材料已获得和正在获得广泛的应用，如以纳米二氧化铁改性做成的陶瓷，其硬度和强度是一般陶瓷的3-4倍;；用纳米材料制造电子器件，可使电子产品的体积大大缩小，电子元件信息存储量大为增加;以纳米材料做成的磁性材料在高频场中具有巨磁阻抗效应，已成为铁氧体用于功能变压器、脉冲变压器、高频变压器、扼流圈、互感器磁头、传感器等的有力竞争者。
以无机纳米材料与有机高分子树脂复合，通过精细掌握无机纳米粒子匀称分散在高聚物基体中以制备性能更加优异的新型涂料是近几年的事，国内外有关这方面的报道正在不断增加。
1国外争论概况国外将无机纳米材料用于涂料中的一个最胜利例子莫过于军事隐身涂料，用纳米级的碳基铁粉、银粉、铁氧体粉末改性的有机涂料到飞机、导弹、军舰等武器上，使该装备具有隐身性能，由于纳米超细粉末具有很大的比表面积，能汲取电磁波，同时纳米粒子尺寸远小于红外及雷达波波长，对波的透过率很大，因此不仅能汲取雷达波，也能汲取可见光和红外线，由它制成的涂层在很宽的频带范围内可以躲避雷达的侦察，同时也有红外隐身作用。
现在，隐身涂料作为隐身技术的关键技术之一，已不仅仅用于飞航导弹等飞行器上,最新的进展是几个主要工业化我国和军事强国已开头将隐身涂料技术应用于海军舰艇、隐身装甲车、隐身水雷、隐身火炮、隐身坦克、隐身车辆、隐身雷达、隐身通讯系统、隐身工程、隐身工事、隐身机器人、隐身作战服和红外隐身照明弹等技术装备上。
一、纳米材料与纳米涂层简介1、什么是纳米材料？（1）纳米（nanometrer）是一个度量单位，1纳米（nm）等于10-9米。
（2）纳米材料（nano material），就是指用直径达到纳米级（1~100nm）的微小粒子制成的各种材料。
2、为何纳米材料的性能比普通材料更优？●当构成物质的颗粒尺寸进入纳米尺度，特别是几个纳米时，因其内部粒子间的结构形态将发生根本性变化，从而使得一系列的物理性能都更加优化，甚至发生本质上的变化，比如硬度、韧性、耐热性、防腐性能等等。
3、纳米涂层（也称纳米薄膜）●纳米薄膜具有的光，电，热以及机械方面的性能等方面的独特功能。
第二章、我们的纳米涂层1、我们的纳米涂层属于金属陶瓷材料，有金属和陶瓷双重特性，如下所述：（1）涂层硬度极高，是刀具，模具钢材硬度的3倍以上，甚至可达4000HV以上（陶瓷特性）（2）涂层细腻光滑，与钢材之间的摩擦系数小（陶瓷特性）：（3）涂层与金属不易粘黏，可以防止积屑，提高被加工件表面质量（陶瓷特性）：（4）良好的韧性，耐冲击，耐碰撞，可用于冲压模具（金属特性）（5）良好的热稳定性，部分涂层甚至可以承受1000℃以上的工作温度（陶瓷特性）（6）涂层晶粒极其微小，结构极为紧密，故有良好的耐酸碱腐蚀性能（7）涂层无毒无害，且环保，可用于医疗器械，人工环节食品加工的刀工具（例如：果汁刀片机）等（8）可导电，导磁（金属特性）2、应用中表现出的优点主要有：（1）刀具，模具的耐磨性大大增强，使用寿命提高3~10倍，甚至更高，使得客户成本大大降低；（2）减少换刀，修模的时间，提高生产效率；（3）产品表面质量提高，且不良率下降；（4）涂层的厚度很薄，仅为3µm左右（0.0003mm），故一般不会影响刀具，模具的尺寸精度。
三、涂层特性表四、涂层应用推荐表五、对工件的要求1、材质（1）一般要求是金属材料，如模具钢、高速钢、硬质合金、不锈钢、铜、铝合金等。
疏水纳米涂层材料
疏水纳米涂层材料是一种具有超疏水性能的材料，其表面具有微观纳米结构，能够有效排斥水分，具有自清洁、防污、耐腐蚀、耐磨等特点。
常见的疏水纳米涂层材料主要包括以下几种：
1. 氟化物超疏水涂层材料：主要包括氟化聚合物和氟化硅烷等，具有优异的疏水性能和稳定性，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
2. 二氧化硅纳米涂层材料：通过纳米技术处理，将二氧化硅纳米颗粒分散在涂层中，形成具有超疏水性能的表面。
这种涂层材料具有良好的透明性和耐磨性，适用于玻璃、金属等基材的涂覆。
3. 碳纳米管超疏水涂层材料：利用碳纳米管的优异导电性和化学稳定性，制备出具有超疏水性能的涂层材料。
这种涂层材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于金属、塑料等基材的涂覆。
此外，还有一些其他的疏水纳米涂层材料，如氧化铝、聚四氟乙烯等。
这些材料具有不同的特点和适用范围，可以根据具体需求进行选择和应用。
总的来说，疏水纳米涂层材料在各个领域都有广泛的应用前景，特别是在需要防水、防污、自清洁等功能的场合。
随着纳米技术的不断发展和完善，疏水纳米涂层材料的性能和应用也将得到不断提升和拓展。
纳米材料的主要应用纳米材料是一种具有尺寸在纳米级别（1纳米=10-9米）的材料，具有独特的物理和化学性质。
由于其特殊的结构和性能，纳米材料在各个领域都有着广泛的应用。
本文将重点介绍纳米材料的主要应用。
一、能源领域1. 太阳能电池：纳米材料在太阳能电池中的应用可以提高能量转换效率。
例如，纳米颗粒可以增加光吸收的表面积，从而增强光电转换效率。
2. 锂离子电池：纳米材料可以用于锂离子电池的正极和负极材料中，提高电池的储能密度和循环寿命。
3. 燃料电池：纳米材料可以用作燃料电池的催化剂，提高氢气的电催化反应效率，从而提高燃料电池的能量转换效率。
二、医疗领域1. 生物传感器：纳米材料可以制备出高灵敏度、高选择性的生物传感器，用于检测生物分子、细胞和病原体等。
2. 肿瘤治疗：纳米材料可以作为药物载体，将抗癌药物精确地输送到肿瘤部位，提高治疗效果并减少副作用。
3. 医学成像：纳米材料可以作为造影剂用于医学成像，例如磁共振成像（MRI）和荧光成像。
三、环境领域1. 污水处理：纳米材料可以用于污水处理中的重金属离子去除、废水中有害物质的分解等，提高水处理效率和水质。
2. 大气污染治理：纳米材料可以用于大气污染治理中的气体吸附、催化氧化等，减少有害气体的排放。
3. 环境监测：纳米材料可以制备出高灵敏度、高选择性的传感器，用于监测环境中的有害物质。
四、电子领域1. 纳米电子器件：纳米材料可以用于制备纳米电子器件，如纳米晶体管、纳米存储器等，提高电子器件的性能。
2. 柔性显示器：纳米材料可以制备出柔性显示器的材料，如柔性有机发光二极管（OLED）等。
3. 传感器：纳米材料可以制备出高灵敏度、高选择性的传感器，用于检测温度、湿度、压力等。
五、材料领域1. 纳米涂层：纳米材料可以用于制备抗菌、防腐蚀、耐磨损等功能性涂层，提高材料的性能和寿命。
2. 纳米复合材料：纳米材料可以与传统材料复合，提高材料的力学强度、导电性等性能。
涂层纳米功能材料(一)
摘要：纳米材料复合涂层的结构和特性是纳米科技中的重要研究课题，本文重点讨论了制造技术的新观念，纳米材料的完美定律，涂层材料的发展前景，纳米场发射特性等。
进而，讨论重要的物理理论研究的热点-电子强关联体系和软凝聚态问题。
展现了涂层材料科学与技术的深刻理论内容和重要的发展前景。
关键词：纳米涂层；场发射；电子强关联；软凝聚态物质2003年在国际和中国都发生了具有突发性的灾难事件，但中国的GDP仍以9.1％的高速度在增长，达到了人民币11.6万亿元，其中第二产业贡献4万多亿元。
中国现今的第二产业主要领域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工厂，也是大市场。
在国际竞争中所以有优势是中国的劳动力廉价，这个优势我们能保持多久?我们还注意到与化工有关的产品中，我们的生产效率是国际发达国家的5％，能耗是3倍，环境的破坏是9倍。
这就是我们所付出的代价。
不论形势如何严峻，21世纪是中华民族振兴的机遇期，制造业绝对是一个极其重要的领域，是个急速发展变化的领域。
2003年3月国际真空学会执委会在北京举行，会议上讨论了将原来的冶金专委会改名为“表面工程专委会”，当时也考虑了另一个名字“涂层专委会”，我想用涂层材料更合适，含有继承性和变革性。
20世纪70年代曾经说成是塑料年代，此后塑料科技和工业迅速崛起，极大地改变了人类社会。
继而是信息时代，通信网、计算机网、万维网、智能网，信息流，日新月异地改变着人类的生活和观念。
我们这个时代是高速发展的时代，技术和观念都在与时俱进地改变着。
本世纪初兴起了纳米科技，促进其到来的是由于微电子小型化的发展趋势，推动科技发展进入纳米时代1]，不仅电子学将进入纳电子学领域，物理学进入介观物理领域，各类科技，包括生物医学等都在探索纳米结构与特性。
涂层和表面改性越来越多地增加了纳米科技的内容，这是一种低维材料的制造和加工科技，将是制造技术的主流，将迅速地改变传统制造技术的方法、理论和观念，作为现今国际上的制造大国，世界加工厂，我们更应该注意研究制造技术的发展和未来。
1突破传统制造技术的观念
纳米科技研究的内容主要是在原子、分子尺度上构造材料和器件，测量表征其结构和特性，探索、发现新现象、新规律和应用领域。
与我们熟悉传统的相比，纳米材料和器件具有显著的维数效应和尺寸效应。
近几年来，在纳米材料制造方面做了大量的研究工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果2～7]。
接下来深入到纳米线、纳米管和纳米带的研究8～14]，出现了一些成功有效的制造方法，发现了一些惊人的结构和特性。
在此基础上，发展了纳米复合材料的研究，展现了非常有希望的应用前景15～17]。
近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。
T.B.Sercombe等人报道了快速加工铝(Al)组件的新方法18]，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和第二次渗入铝合金。
在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。
与传统制造工艺相比，这个过程是简单的快速的，可以制造任何复杂组件，包括聚合物、陶瓷、金属。
图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。
在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。
(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。
(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件，小柱的厚为0.5mm其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。
他们还制作了公斤重量多种结构的样品。
这是一种冶金技术的探索，开辟了一种新的冶金和制造技术途径。
2纳米材料的完美定律
描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。
原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。
对于我们熟悉的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的改变而变化。
这是纳米材料
和器件的典型特征，它决定了纳米材料的多样性。
其中有个重要规律，我们称之为纳米材料的完美定律，用简单语言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。
它包括了纳米晶粒的魔数规则，即含有13、55、147…等数量原子的原子团是稳定的，对于富勒烯碳60和碳70存在的几率最大，而对于碳59或碳71等结构体系根本不存在。
这就是为什么斯莫利(Smmolley)他们当初能在大量的富勒烯中首先发现碳60和碳70，从而获得了诺贝尔奖。
对于一维纳米结构，包括纳米管和纳米线，存在类似的规则。
可以模型上认为是由壳层构成的，每个壳层中更精细的结构称为股，每一股是一条原子链，中心为1股包裹壳层为7股的表示为7-1结构，再外壳层为11股的，表示为11-7-1结构，等等，构成最稳定的结构，这是一维纳米结构的魔数规则。
对二维纳米膜存在类似的缺陷熔化规则，即不容许存在很多缺陷，一旦超过临界值，缺陷自发产生，完全破坏二维晶态结构。
上述这些低维结构特征是完美定律的具体表述，进步普遍表述理论是正在研究中的课题。
完美定律是我们讨论涂层材料的出发点，因为纳米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。
在制造过程中，方法简单、产额高、成本低是最有竞争力的。
可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市场，一定是不计成本的特殊需要，有政治背景或短期的社会需求。
因此在我们探索纳米材料制造时，首先考虑的应是满足完美定律的技术，如用甲烷电弧法制备纳米金刚石粉技术1]，电化学沉积法制备金属纳米线阵列技术19]，以及电炉烧结法制造氧化物纳米带技术20]等等。
3涂层纳米材料将给我们带来什么?
涂层纳米材料是纳米科技领域具有代表的材料，或是低维纳米材料的有序堆积结构，或者是低维纳米材料填充的复合结构。
两者都比传统材料有惊人的结构和特性。
如新型高效光电池21]、各向异性结构材料19]、新型面光源材料22]等，这里举例介绍基于热电效应的新型纳米热电变换材料。
热电效应器件的代表是热电偶，即利用不同导体接触的温差电现象进行温度测量的器件。
基于热电效应可以制成两类器件：热产生电和电产生温差。
前者可以用于制造焦电器件，即用热直接发电，如将焦电材料涂于内燃机缸表面，利用缸体温度高于环境几百度的温差发电，将余热变作电能回收。
后者可以做成电致冷器件。
这类的直接热电变换器件具有无污染，没有活动部件，长寿命，高可靠性等优点，但块体材料制成器件的效率低，限制了它的应用。
纳米科技兴起以后，人们探索利用纳米晶或纳米线结构能否解决热电效应的效率问题。
认为用量子点超晶格材料有希望显著提高热电器件的效率，这是由于纳米材料显著的能级分裂，有利于载流子的共振输运和降低晶格热传导，从而提高了器件的效率。
T.C.Harman等人23]报告了量子点超晶格结构的热-电效应器件，他们制备了PbSeTe／PbTe 量子点超晶格(QDSL)结构，用其制造了热电器件(Thermo-electrics，TE)，图2(a)是纳米超晶格TE致冷器件的结构和电路图，(b)电流-温度曲线。
将TE超晶格材料，其宽11mm，长5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于热槽，另一端置于冷槽，为了减小冷槽热传导而形成这同结接触，用一根细金属线与热槽连接。
当如图2(a)所示加电流源时，将致冷降温。
对于这种纳米线超晶格结构，由于量子限制效应，发生间隔很大的能级分裂，从而得到很高的热电转换效率。
图2(b)是TE器件的电流-温度曲线，实验点标明▲为热与冷端温差(▲T)与电流(I)关系，电流坐标表示相应通过器件的电流。
▲为热端温度Th与电流I的关系，其温度对于流过器件的电流不敏感。
▲为冷端温度Tc与电流I的关系，其温度对于电流是敏感的。
图中A 是测得的最大温差，43.7K，B是块体(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大温差，30.8K。
从图中可以看出，在较大电流时，冷端温度趋于饱和。
采用这种致冷器件由室温降至一般冰箱的冷冻温度是可能的。
电热效应的逆过程的应用就是焦电器件，即利用热源与环境的温差发电。
对于内燃机、锅炉、致冷器高温热端等设备的热壁，涂上超晶格纳米结构涂层，利用剩余热能发电，将是人们利用纳米材料和组装技术研究的重要课题。
类似面致冷、取暖，面光源，面环境监测等涂层功能材料，将给家电产业带来革命性的影响，将会极大地改变人类的生活方式和观念。
