纳米金属

贵金属纳米材料
贵金属纳米材料是指由贵金属（如铂、金、银等）制备而成的纳米级材料。

由
于其特殊的物理、化学性质以及广泛的应用前景，贵金属纳米材料已成为当前研究的热点之一。

首先，贵金属纳米材料具有较大的比表面积。

由于其纳米级尺寸，贵金属纳米
材料的比表面积相对较大，这使得其具有更多的活性位点，从而能够更有效地催化化学反应，提高催化性能。

此外，较大的比表面积也使得贵金属纳米材料在传感器、生物医药等领域具有更广泛的应用前景。

其次，贵金属纳米材料具有优异的电子结构。

纳米级尺寸使得贵金属纳米材料
的电子结构发生变化，出现了量子尺寸效应，导致其电子性质发生变化。

这种变化不仅影响了材料的光电性能，还使得贵金属纳米材料在催化、传感等领域具有独特的优势。

此外，贵金属纳米材料还具有较高的化学活性。

相比于传统的贵金属材料，贵
金属纳米材料由于其特殊的结构和表面性质，具有更高的化学活性，能够更有效地参与化学反应，提高反应速率，降低反应温度，从而在催化、电化学等领域具有广泛的应用价值。

最后，贵金属纳米材料还具有良好的可控性。

通过合理的合成方法和条件，可
以精确地控制贵金属纳米材料的形貌、尺寸、结构等特征，从而调控其性能。

这为贵金属纳米材料的应用提供了更多的可能性，也为其在能源、环境等领域的应用提供了更多的选择。

总之，贵金属纳米材料以其独特的物理、化学性质，以及广泛的应用前景，成
为当前研究的热点之一。

未来，随着纳米技术的不断发展和深入，相信贵金属纳米材料将在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的发展做出更大的贡献。

金属材料中的纳米技术应用教程引言：纳米技术是指在纳米尺度（1纳米等于十亿分之一米）上进行材料制备、加工和操作的科学和技术领域。

在金属材料中，纳米技术的应用可以显著改变其特性和性能，对于提高材料的强度、硬度、导电性等方面具有重要作用。

本篇文章将重点介绍金属材料中的纳米技术应用，包括纳米材料制备方法、纳米颗粒增强金属材料、纳米涂层技术等方面的内容。

1. 纳米材料制备方法1.1 气相沉积法气相沉积法是一种常用的纳米材料制备方法，其中化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）是两种常见的技术路线。

CVD通过在高温下使金属原子气体发生化学反应，将其沉积在基底表面形成纳米结构。

PVD则是通过蒸发或溅射技术将金属原子蒸发或溅射到基底上，形成纳米颗粒或纳米薄膜。

1.2 溶液法溶液法包括溶胶-凝胶法、电化学沉积法等。

溶胶-凝胶法是一种将溶胶通过溶剂的蒸发和凝胶反应形成固态纳米颗粒的方法。

电化学沉积法是利用电化学反应在电极表面上生成纳米结构的方法。

1.3 机械法机械法包括球磨法、挤压法等。

球磨法通过高能球磨机将金属粉末与球磨介质一起磨细，形成纳米颗粒。

挤压法则是将金属坯料通过特定的挤压装置施加高压，使其显微结构发生变化，形成纳米结构。

1.4 其他方法除了上述方法，还有电弧放电、激光烧结、化学还原法等各种纳米制备方法，具体的选择和应用取决于所需纳米材料的性质和用途。

2. 纳米颗粒增强金属材料2.1 纳米颗粒强化纳米颗粒强化是将纳米颗粒加入金属矩阵中，通过强化效应来提高材料的力学性能。

纳米颗粒可以通过溶液法、气相沉积法等方法制备，并与金属相互作用形成强化效应。

由于纳米颗粒的尺寸小，具有大比表面积和较高的位错密度，可以引导位错运动，增加材料的强度和硬度。

2.2 纳米晶材料纳米晶材料是指具有纳米级晶粒尺寸的单晶或多晶材料。

通过纳米材料制备方法，可以得到具有高密度位错和快速原子扩散的纳米晶材料。

纳米晶材料具有高强度、高硬度、较强形变能力等特点，广泛用于航空航天、汽车、电子等领域。

金属纳米粒子的催化作用金属纳米粒子是一种具有特殊性质和潜在应用价值的材料，其催化作用引起了广泛的关注和研究。

本文将从金属纳米粒子的定义、制备方法、催化机理以及应用领域等方面阐述金属纳米粒子的催化作用。

一、金属纳米粒子的定义和制备方法金属纳米粒子是指直径范围在1到100纳米之间的金属粒子。

由于其尺寸效应和表面效应的存在，金属纳米粒子具有与其宏观物质不同的特殊性质，如高比表面积、量子尺寸效应和表面等离子共振等。

制备金属纳米粒子的方法多种多样，常见的方法包括物理法和化学法。

物理法包括溅射法、球磨法和激光蒸发法等，而化学法则是应用广泛的方法，包括还原法、凝胶法和微乳液法等。

二、金属纳米粒子的催化机理金属纳米粒子的催化作用主要源于其特殊的表面性质。

金属纳米粒子具有丰富的表面活性位点和高比表面积，这使得金属纳米粒子能够提供更多的反应活性中心，并提高反应物与催化剂之间的接触效率。

此外，金属纳米粒子还具有量子尺寸效应和电子结构调控效应，这些效应可以调控金属纳米粒子的催化性能。

金属纳米粒子的催化机理可以分为两种类型：金属纳米粒子表面催化和金属纳米粒子内部催化。

对于金属纳米粒子表面催化，反应物吸附在金属纳米粒子表面的活性位点上，通过吸附态的反应物与金属纳米粒子之间的相互作用，发生催化反应。

而金属纳米粒子内部催化是指反应物在金属纳米粒子内部发生反应，通过金属纳米粒子内的空间限制和电子结构调控，加速反应进程。

三、金属纳米粒子的催化应用金属纳米粒子的催化应用十分广泛，包括催化剂、催化剂载体、催化剂修饰剂和催化反应中间体等。

催化剂是金属纳米粒子最主要的应用之一，金属纳米粒子可以作为催化剂用于有机合成、环境治理、能源转化和化学传感等领域。

此外，金属纳米粒子作为催化剂载体，能够提高催化剂的分散性和稳定性，增强催化剂的催化活性和选择性。

金属纳米粒子还可以作为催化剂修饰剂，通过调控金属纳米粒子的形貌、尺寸和表面结构，改善催化剂的性能。

金属纳米线的制备与应用金属纳米线是一种高性能的材料，在太阳能电池、透明电极、柔性传感器、纳米电子学等领域得到了广泛的应用。

本文将会探讨金属纳米线的制备与应用。

一、金属纳米线的制备金属纳米线的制备方法有许多种，其中最为常用的是化学还原法、电化学法和高温烧结法。

这里我们重点介绍化学还原法。

化学还原法是将金属离子还原为纳米线的过程。

一般在水溶液中添加还原剂，如N2H4、NaBH4等，同时加入表面活性剂来调节纳米线的形成。

在调节 PH 值的同时，控制温度和反应时间，就可以合成出不同形态的金属纳米线。

例如，以银纳米线为例，制备方法如下：1.将AgNO3溶于蒸馏水中，制成1 mM 的 AgNO3 溶液。

2.在搅拌条件下向 AgNO3 溶液中滴加NaBH4 溶液。

3.反应15分钟后，向溶液中加入表面活性剂。

4.用离心机和蒸馏水进行深度清洗，然后将其在一定温度下烘干。

二、金属纳米线的应用1. 太阳能电池纳米线的特殊结构能够更好地吸收太阳能，提高电池发电效率。

铜纳米线的太阳能电池，其效率可达到20.8%。

2. 透明电极透明电极是用于显示器、触摸屏等电子设备的重要零件。

纳米线作为透明电极的材料，可以实现更薄、更透明、更柔软的设计，同时具有更好的导电性和抗电化学腐蚀性能。

银纳米线作为透明电极材料被广泛使用，其透过率和导电性能在薄膜和硅基太阳能电池电极方面均具有比较优异的表现。

3. 柔性传感器柔性传感器可以在人体肌肉的运动、心率变化、体温变化等方面具有广泛的应用。

金属纳米线的柔性结构可以进行自由扭曲和拉伸，可以收集更准确的数据。

银纳米线通过在弹性基板上形成薄膜或网格，以及其在具有高柔韧性的纺织物或自由弯曲的工件上的整合，能够制成高灵敏度、高分辨率的传感器。

4. 纳米电子学纳米电子学是一门研究使用纳米尺度下的材料和相应器件的电子学。

纳米线作为一种重要的纳米尺度材料，其尺寸和电学性能可以精确控制，并可以被用于制作纳米场效应晶体管和纳米逻辑门等器件。

金属纳米粒子用量计算公式引言。

金属纳米粒子在许多领域中都具有重要的应用价值，如医学、材料科学、化学等。

在这些应用中，确定金属纳米粒子的用量是非常重要的，因为用量的控制直接影响到其性能和效果。

因此，建立金属纳米粒子用量计算公式是非常有必要的。

一、金属纳米粒子用量的影响因素。

确定金属纳米粒子的用量需要考虑多种因素，其中最主要的包括以下几点：1. 应用领域，不同的应用领域对金属纳米粒子的用量要求不同，例如在医学领域中，金属纳米粒子用量可能会受到生物相容性、毒性等因素的限制；而在材料科学领域中，用量可能会受到材料性能要求的限制。

2. 目标效果，金属纳米粒子的用量也会受到目标效果的影响，不同的目标效果对用量的要求也会有所不同。

3. 金属纳米粒子的性质，不同性质的金属纳米粒子对用量的要求也会有所不同，比如粒径、形状、表面性质等。

综上所述，金属纳米粒子用量的计算公式需要考虑到以上因素的综合影响。

二、金属纳米粒子用量计算公式的建立。

在建立金属纳米粒子用量计算公式时，需要考虑到上述因素的综合影响。

一般来说，金属纳米粒子用量可以通过以下公式进行计算：用量 = C × V。

其中，C为金属纳米粒子的浓度，单位为mg/mL或g/L；V为需要使用的体积，单位为mL或L。

在实际应用中，可以根据具体情况对公式进行修正，例如在医学领域中，可以考虑到生物相容性、毒性等因素对用量的影响，进而修正公式中的参数。

三、金属纳米粒子用量计算公式的应用举例。

以下举例说明金属纳米粒子用量计算公式的应用：假设需要使用一种金属纳米粒子进行医学治疗，其浓度为10 mg/mL，需要使用的体积为50 mL，那么根据上述公式，可以计算出其用量为：用量 = 10 mg/mL × 50 mL = 500 mg。

在实际应用中，可以根据具体情况对公式进行修正，以满足不同领域的需求。

四、金属纳米粒子用量计算公式的发展趋势。

随着金属纳米粒子在各个领域中的应用不断扩大，金属纳米粒子用量计算公式的研究也将会得到更多的关注。

纳米金属片的作用《纳米金属片的作用》嘿，朋友们！想象一下，你正在家里捣鼓一些小发明，突然发现了一个神奇的小玩意儿——纳米金属片。

这玩意儿可不得了，别看它小小的，作用那可是大大的呢！有一天，我就像往常一样在我的小工作室里瞎转悠，东摸摸西碰碰。

突然，我看到了一个小盒子，打开一看，哇塞，里面是一些亮晶晶的纳米金属片。

我当时就好奇了，这是啥呀？能用来干啥呢？于是我就开始研究起来。

我拿起一片纳米金属片，仔细观察，嘿，这玩意儿还挺薄的呢，就像一张纸一样。

我试着用手去掰它，哎呀，还挺硬的，根本掰不动。

这时候我心里就想了，这东西这么小，又这么硬，能有啥用呢？不过我可没放弃，我继续研究。

我发现这纳米金属片有个特别神奇的地方，就是它的导电性特别好。

我就想啊，这要是用到电子设备里，那不是能让设备的性能大大提升嘛！比如说手机，要是用纳米金属片来做电路板，那手机的运行速度肯定超快，打游戏再也不会卡顿啦！哈哈，想想就觉得爽。

还有啊，这纳米金属片的强度也很高。

我试着用锤子去砸它，嘿，根本砸不烂。

这要是用来做汽车零件，那汽车的安全性不就大大提高了嘛。

以后开车就不用担心出车祸啦，因为车子都变得超级坚固啦！再说说这纳米金属片的导热性。

哇，那也是一流的。

如果把它用在电脑的散热器上，那电脑就再也不会发热啦，也不用担心电脑会因为过热而死机啦。

哎呀呀，这纳米金属片的作用简直太多啦！我感觉自己就像是发现了一个宝藏一样兴奋。

我都迫不及待地想要把这些纳米金属片用到各种地方去啦。

你看，这小小的纳米金属片，虽然不起眼，但是却有着大大的作用。

它就像是一个隐藏在科技世界里的小精灵，默默地为我们的生活带来便利和惊喜。

所以啊，朋友们，可别小看了这些小小的玩意儿。

说不定哪天，它们就会给我们带来意想不到的惊喜呢！纳米金属片，就是这么神奇！这么厉害！现在你们知道纳米金属片的作用了吧，是不是也和我一样对它充满了好奇和期待呢？。

纳米颗粒金属硬度大的原理
纳米颗粒金属硬度大的原理可以从以下几个方面解释：
1. 尺寸效应：纳米颗粒的尺寸通常在纳米级别，具有大比表面积和较高的表面自由能。

这使得纳米颗粒在晶界、界面和缺陷等位置具有更高的应变和应力场，增加了材料的硬度。

2. 界面固溶效应：纳米颗粒中的晶粒尺寸比常规晶粒小得多，这使得在晶界和界面处发生了更强烈的固溶效应。

这些界面固溶效应导致原子间的相互作用增强，从而提高了材料的硬度。

3. 填充效应：纳米颗粒中可能存在空隙或空行为。

这些空间会被填充，例如通过材料的再结晶过程，填充效应会导致晶界和界面中的原子排列更加致密，从而增加了材料的硬度。

4. 细化晶粒：纳米颗粒中的晶粒尺寸通常比常规晶粒小得多，这使得晶粒内部的位错和应变场更加复杂。

这些复杂的位错和应变场使晶体结构更加紧密，并且使材料更难发生塑性变形，从而提高了材料的硬度。

需要注意的是，纳米颗粒材料的硬度不仅受到以上因素的影响，还会受到材料的成分、晶体结构及制备方法等因素的影响。

此外，纳米颗粒材料的硬度也可能随
着温度的变化而发生改变。

金属纳米团簇综述一、金属纳米团簇团簇，也称超细小簇。

团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离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，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。

团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太小，用小块固体描述又显得太大，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。

因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态。

而金属纳米团簇是团簇的一种，其一般由少则数个、多则上百个原子组成，其尺寸与电子费米波长相当，并且因为其超小尺寸、冷光性、耐光性和生物相容性的特点，近年来成为纳米材料的明星成员。

二、金属纳米团簇的合成方法与机理1、直接合成法以制备Au(I)举例，在硫醇配体的存在下，Au(III)会被转化成Au(I)-SR络合物，然后通过还原剂(NaBH4)直接将Au(I)-SR络合物还原成团簇。

根据报道，在合成用谷胱甘肽(GSH)保护的金纳米团簇时，采用这种方法，虽然合成步骤比较方便，但是合成的团簇的尺寸比较分散，包括了Au10(SG)10、Au15(SG)13、Au15(SG)14、Au22(SG)16、Au22(SG)17等等，并且产率很低。

值得一提的是，在这种方法中，有两个关键的步骤：1）热力学选择：即通过反应温度的控制，从而控制反应过程中的某一产物的形成；2）动力学控制：即通过还原剂的强弱以及加入的快慢等来控制产物的形成，比如强还原剂LiAlH4、NaBH4，温和还原剂NaBH3CN、CO等等。

Figur1.1 NaBH4直接将Au(I)-SR络合物还原成团簇示意图。

Figue1.2 通过还原合成[Au25(SR)18]-团簇示意图。

2、种子生长法种子生长法即采用较小尺寸金属纳米团簇作为种子，逐步生长为较大尺寸金属纳米团簇的方法。

纳米金属材料：进展和挑战1引言40多年往常, 科学家们就认识到实际材料中得无序结构是不容忽视得.许多新发觉得物理效应,诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关得传输现象等,只出现在含有缺陷得有序固体中.事实上,假如多晶体中晶体区得特征尺度（晶粒或晶畴直径或薄膜厚度）达到某种特征长度时（如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等）,材料得性能将不仅依靠于晶格原子得交互作用,也受其维数、尺度得减小和高密度缺陷操纵.有鉴于此,hgleitcr认为,假如能够合成出晶粒尺寸在纳米量级得多晶体,即要紧由非共格界面构成得材料[例如,由50％（in vol．）得非共植晶界和50％（in vol．）得晶体构成］,其结构将与一般多晶体（晶粒大于lmm）或玻璃（有序度小于2nm）明显不同,称之为"纳米晶体材料"（nanocrystalline materials）.后来,人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nn）得材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructured materials）.由于其独特得微结构和奇异性能,纳米材料引起了科学界得极大关注,成为世界范围内得研究热点,其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科. 目前,广义得纳米材料得要紧包括：l）清洁或涂层表面得金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；4）纳米晶体和纳米玻璃材料；5）金属键、共价键或分子组元构成得纳米复合材料.wwwm通过最近十多年得研究与探究,现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、有用化等方面取得显著进展,研究成果日新月异,研究范围不断拓宽.本文要紧从材料科学与工程得角度,介绍与评述纳米金属材料得某些研究进展.2纳米材料得制备与合成材料得纳米结构化能够通过多种制备途径来实现.这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"."两步过程"是将预先制备得孤立纳米颗粒因结成块体材料.制备纳米颗粒得方法包括物理气相沉积（pvd）、化学气相沉积（cvd）、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液得热分解和沉淀等,其中,pvd法以"惰性气体冷凝法"最具代表性."一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料,使其产生相或结构转变,直截了当制备出块体纳米材料.诸如,非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严峻塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等.目前,关于制备科学得研究要紧集中于两个方面：l）纳米粉末制备技术、理论机制和模型.目得是改进纳米材料得品质和产量；2）纳米粉末得固结技术.以获得密度和微结构可控得块体材料或表面覆层.3纳米材料得奇异性能1）原子得扩散行为原子扩散行为妨碍材料得许多性能,诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等.纳米晶co得自扩散系数比cu得体扩散系数大14～16个量级,比cu得晶界自扩散系数大3个量级.wurshum 等最近得工作表明：fe在纳米晶n中得扩散系数远低于早期报道得结果.纳米晶pd得界面扩散数据类似于一般得晶界扩散,这非常可能是由于纳米粒子固结成得块状试样中得残留疏松得妨碍.他们还报道了fe在非晶fesibnbcu（finemete）晶化形成得复相纳米合金（由fe3si纳米金属间化合物和晶间得非晶相构成）中得扩散要比在非晶合金中快10～14倍,这是由于存在过剩得热平衡空位.fe在fe-si纳米晶中得扩散由空位调节操纵.2）力学性能目前,关于纳米材料得力学性能研究,包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸得应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等差不多相当广泛.所研究得材料涉及不同方法制备得纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷.研究纳米材料本征力学性能得关键是获得内部没有（或非常少）孔隙、杂质或裂纹得块状试样.由于试样内有各种缺陷,早期得许多研究结果已被最近取得得结果所否定.样品制备技术得日臻成熟与进展,使人们对纳米材料本征力学性能得认识不断深入.许多纳米纯金属得室温硬度比相应得粗晶高2～7倍.随着晶粒得减小,硬度增加得现象几乎是不同方法制备得样品得一致表现.早期得研究认为,纳米金属得弹性模量明显低于相应得粗晶材料.例如,纳米晶pd得杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶得70％.然而,最近得研究发觉,这完全是样品中得缺陷造成得,纳米晶pd和cu得弹性常数与相应粗晶大致相同,屈服强度是退火粗晶得10～15倍.晶粒小子50nm得cu韧性非常低,总延伸率仅1％～4％,晶粒尺寸为110nm得cu延伸率大于8％.从粗晶到15urn,cu得硬度测量值满足hallpetch关系；小于15nm后,硬度随晶粒尺寸得变化趋于平缓,尽管硬度值非常高,但仍比由粗晶数据技hallpetch关系外推或由硬度值转换得可能值低非常多.只是,纳米晶cu得压缩屈服强度与由粗晶数据得hallpetch关系外推值和测量硬度得值（hv／3）特别吻合,高密度纳米晶cu牙d pd 得压缩屈服强度可达到1gpa量级.尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推,纳米材料应该既具有高强度,又有较高韧性.但迄今为止,得到得纳米金属材料得韧性都非常低.晶粒小于25nm时,其断裂应变仅为＜5％,远低于相应粗晶材料.要紧缘故是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等.用适当工艺制备得无缺陷、无微观应力得纳米晶体cu,其拉伸应变量可高达30％,讲明纳米金属材料得韧性能够大幅度提高.纳米材料得塑性变形机理研究有待深入.纳米晶金属间化合物得硬度测试值表明,随着晶粒得减小,在初始时期（类似于纯金属盼情况）发生硬化,进一步减小晶粒,硬化得歪率减缓或者发生软化.由硬化转变为软化得行为是相当复杂得,但这些现象与样品得制备方法无关.材料得热处理和晶粒尺寸得变化可能导致微观结构和成份得变化,如晶界、致密性、相变、应力等,都可能妨碍晶粒尺寸与硬度得关系.研究纳米晶金属间化合物得要紧动机是探究改进金属间化合物得室温韧性得可能性.bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在得优越性.其中包括提高强度和韧性.haubold及合作者研究了igc法制备得nial得力学性能,但仅限于单一样品在不同温度退火后得硬度测量.smith 通过球磨nial得到晶粒尺寸从微米级至纳米级得样品,进行了"微型盘弯曲试验",观看到含碳量低得材料略表现出韧性,而含碳多得材料没有韧性.最近choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶nial,发觉晶粒小于10nm时,屈服强度高干粗晶nial,且在室温下有韧性,对形变得贡献要紧源于由扩散操纵得晶界滑移.室温压缩实验显示由球磨粉末固结成得纳米晶fe-28al-2cr具有良好得塑性（真应变大于1．4）,且屈服强度高（是粗晶得1o倍）.测量tial （平均晶粒尺寸约10nm）得压缩蠕变（高温下测量硬度随着恒载荷加载时刻得变化）表明,在起始得快速蠕变之后,第二时期蠕变特别缓慢,这意味着发生了扩散操纵得形变过程.低温时（低于扩散蠕变开始温度）,纳米晶得硬度变化非常小.观看到得硬度随着温度升高而下落,缘故之一是压头载荷使样品进一步致密化,而要紧是因为材料流变加快.mishra等报道,在750～950°c,10-5～10-3s-1得应变速率范围,纳米晶ti-47．5al-3cr（g-tial）合金得形变应力指数约为6,讲明其形变机制为攀移位错操纵.值得注意得是,最近报道了用分子动力学计算机模拟研究纳米材料得致密化过程和形变.纳米cu丝得模拟结果表明,高密度晶界对力学行为和塑性变形过程中得晶界迁移有显著妨碍.纳米晶（3～5nm）ni在低温高载荷塑性变形得模拟结果显示,其塑性变形机制主是界面得粘滞流淌、晶界运动和晶界旋转,不发生开裂和位错发散,这与粗晶材料是截然不同得.3）纳米晶金属得磁性早期得研究发觉.纳米晶fe得饱和磁化强度试比一般块材a-fe约低40％.wagner等用小角中子散射（sans）实验证实纳米晶fe由铁磁性得晶粒和非铁磁性（或弱铁磁性）得界面区域构成,界面区域体积约占一半.纳米晶fe得磁交互作用不仅限于单个晶粒,而且能够扩展越过界面,使数百个晶粒磁化排列.daroezi等证实球磨形成得纳米晶fe和ni得饱和磁化强度与晶粒尺寸（50mm～7nm）无关,但纳米晶得饱和磁化曲线形状不同于微米晶材料.随着晶粒减小,矫顽力显著增加.schaefer等报道,纳米晶ni中界面原子得磁拒落低至034mb／原子（块状ni为0．6mb／原子）,界面组份得居里温度（545k）比块状晶体ni得（630k）低.最近得研究还发觉,制备时残留在纳米晶ni中得内应力对磁性得妨碍非常大,纳米晶ni得饱和磁化强度与粗晶ni差不多相同. yoshizawa等报道了快淬得fecunbsib非晶在初生晶化后,软磁性能良好,可与被莫合金和最好得co基调合金相媲美,且饱和磁化强度非常高（bs约为1．3t）.其典型成份为fe735cu1nb3si135b9称为"finemet".性能最佳得结构为a-fe（si）相（12～20nm）镶嵌在剩余得非晶格基体上.软磁性能好得缘故之一被认为是铁磁交互作用.单个晶粒得局部磁晶体各向异性被有效地落低.其二是晶化处理后,形成富si得a-fe相,他和磁致伸缩系数ls下落到2′10-6.继finemet之后, 90年代初又进展了新一族纳米晶软磁合金fe-zr-（cu）-b-(si)系列（称为'nanoperm"）.退火后,这类合金形成得bcc相晶粒尺寸为10～20nm,饱和磁化强度可达1．5～1．7t,磁导率达到48000（lkhz）.铁芯损耗低,例如,fe86zr7b6cu1合金得铁芯损耗为66mw·g-1（在1t, 50hz条件下）,比目前做变压器铁芯得fe78si9b13非晶合金和bccfe-3．5％si合金小45％和95％,有用前景特别诱人.4）催化及贮氢性能在催化剂材料中,反应得活性位置能够是表面上得团簇原子,或是表面上吸附得另一种物质.这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体得边角紧密相关.由于纳米晶材料能够提供大量催化活性位置,因此非常适宜作催化材料.事实上,早在术语"纳米材料"出现前几十年,差不多出现许多纳米结构得催化材料,典型得如rh／al2o3、pt／c之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上得催化剂.已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用.sakas等报道了纳米晶5％（in mass）li-mgo（平均直径5．2nm,比表面面积750m2·g-1）得催化活性.它对甲烷向高级烃转化得催化效果非常好,催化激活温度比一般li浸渗得mgo至少低200°c,尽管略有烧结发生,纳米材料得平均活性也比一般材料高3．3倍.ying及合作者利用惰性气氛冷凝法制成高度非化学当量得ceo2-x纳米晶体,作为co还原so2、co氧化和ch4氧化得反应催化剂表现出非常高得活性.活化温度低于超细得化学当量ceo2基材料.例如,选择性还原so2为s得反应,可在500°c实现100％转换,而由化学沉淀得到得超细ceo2粉末,活化温度高达600°c.掺杂cu得cu-ceo2-x纳米复合材料能够使so2得反应温度落低到420°c.另外,ceo2-x纳米晶在so2还原反应中没有活性滞后,且具有超常得抗co2毒化能力.还能使co完全转化为co2得氧化反应在低于100°c时进行,这对冷起动得汽车排气操纵特别有利.值得注意得是如此得催化剂仅由较廉价得金属构成,毋须添加资金属元素.feti和mg2ni是贮氢材料得重要候选合金.其缺点是吸氢非常慢,必须进行活化处理, 即多次地进行吸氢----脱氢过程.zaluski等最近报道,用球磨mg和ni粉末可直截了当形成化学当量得mg2ni,晶粒平均尺寸为20～30nm,吸氢性能比一般多晶材料好得多.一般多晶mg2ni 得吸氢只能在高温下进行（假如氢压力小于20pa,温度必须高于250°c）,低温吸氢则需要长时刻和高得氢压力,例如200°c、120bar(lbar＝0．1mpa),2天.纳米晶mg2ni在200°c以下, 即可吸氢,毋须活化处理. 300°c第一次氢化循环后,含氢可达～34％（in mass）.在以后得循环过程中,吸氢比一般多晶材料快4倍.纳米晶feti得吸氢活化性能明显优于一般多晶材料.一般多晶feti得活化过程是：在真空中加热到400～450℃,随后在约7pa得h2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（35～65pa）得氢中,激活过程需重复几次.而球磨形成得纳米晶feti只需在400℃真空中退火05h,便足以完成全部得氢汲取循环.纳米晶feti合金由纳米晶粒和高度无序得晶界区域（约占材料得20％～30％）构成.4纳米材料应用示例目前纳米材料要紧用于下列方面：l）高硬度、耐磨wc-co纳米复合材料纳米结构得wc-co差不多用作爱护涂层和切削工具.这是因为纳米结构得wc-co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于一般得粗晶材料.其中,力学性能提高约一个量级,还可能进一步提高.高能球磨或者化学合成wc-co纳米合金差不多工业化.化学合成包括三个要紧步骤：起始溶液得制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀得原粉末；再经流床热化学转化成为纳米晶wc-co粉末.喷雾干燥和流床转化差不多用来批量生产金属碳化物粉末.wc-co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料.vc或cr3c2等碳化物相得掺杂,能够抑制烧结过程中得晶粒长大.2)纳米结构软磁材料finemet族合金差不多由日本得hitachi special metals,德国得vacuumschmelze gmbh和法国得imply等公司推向市场,已制造销售许多用途特别得小型铁芯产品.日本得alps electric co．一直在开发nanoperm族合金,该公司与用户合作,不断扩展纳米晶fe-zr-b合金得应用领域. 3)电沉积纳米晶ni电沉积薄膜具有典型得柱状晶结构,但能够用脉冲电流将其破裂.精心地操纵温度、ph值和镀池得成份,电沉积得ni晶粒尺寸可达10nm.但它在350k时就发生反常得晶粒长大,添加溶质并使其偏析在晶界上,以使之产生溶质拖拽和zener粒子打轧效应,可实现结构得稳定.例如,添加千分之几得磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600k.电沉积涂层脉良好得操纵晶粒尺寸分布,表现为hall－petch强化行为、纯ni得耐蚀性好.这些性能以及可直截了当涂履得工艺特点,使管材得内涂覆,尤其是修复核蒸汽发电机特别方便.这种技术差不多作为eectrosleevetm工艺商业化.在这项应用中,微合金化得涂层晶粒尺寸约为100nm,材料得拉伸强度约为锻造ni得两倍,延伸率为15％.晶间开裂抗力大为改善.4）al基纳米复合材料al基纳米复合材料以其超高强度（可达到16gpa）为人们所关注.其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度得a-al粒子,合金元素包括稀土（如y、ce）和过渡族金属（如fe、ni）.通常必须用快速凝固技术（直截了当淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构.但这只能得到条带或雾化粉末.纳米复合材料得力学行为与晶化后得非晶合金相类似,即室温下超常得高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下得塑性不稳定性）.这类纳米材料（或非晶）能够固结成块材.例如,在略低于非晶合金得晶化温度下温挤.加工过程中也能够完全转变为晶体,晶粒尺寸明显大干部份非晶得纳米复合材料.典型得al基体得晶粒尺寸为100～200nm,镶嵌在基体上得金属间化合物粒子直径约50nm.强度为08～1gpa,拉伸韧性得到改善.另外,这种材料具有非常好得强度与模量得结合以及疲劳强度.温挤al基纳米复合材料差不多商业化,注册为gigastm.雾化得粉末能够固结成棒材,并加工成小尺寸高强度部件.类似得固结材料在高温下表现出非常好得超塑性行为：在1s-1得高应变速率下,延伸率大于500％.5结语在过去十多年里,尽管纳米材料得研究差不多取得了显著进展,但许多重要咨询题仍有待探究和解决.诸如,如何获得清洁、无孔隙、大尺寸得块体纳米材料,以真实地反映纳米材料得本征结构与性能?如何开发新得制备技术与工艺,实现高品质、低成本、多品种得纳米材料产业化?纳米材料得奇异性能是如何依靠于微观结构（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷得性质、合金化等）得?反之,如何利用微观结构得设计与操纵, 进展具有新颖性能得纳米材料,以拓宽纳米材料得应用领域?某些传统材料得局域纳米化能否为其注入新得生命力?如何实现纳米材料得功能与结构一体化?如何使纳米材料在必要得后续处理或使用过程中保持结构与性能得稳定性?等等.这些差不多咨询题是进一步深入研究纳米材料及事实上用化得关键,也是纳米材料研究被称为"高风险与高回报并存"得缘故.我国系统开展纳米材料得科学研究始于80年代末,通过近十年得努力,差不多做出了一批高水平、有国际妨碍得工作.整体水平和实力紧步美、日、德等要紧西方国家之后,受到国际学术界得高度重视.然而,在激烈得国际竞争形势下,急需以现有工作为基础,以若干学科为突破目标,集中人力、物力、财力得投入,使我国在这一领域得研究水平上一个新台阶.致谢：作者在从事纳米材料得研究中得到国家自然科学基金委（国家自然科学基金资助课题：59001447,59321001,59431021,59771019,59471014,59431022）、国家科委（"攀登打算"：纳米材料科学）、。