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1、納米材料屬于納米技術(shù)中的一種,是一種很特殊的材料。物質(zhì)到納米尺度以后,大約是在0.1—100納米這個(gè)范圍空間,物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變,出現(xiàn)特殊性能。納米材料指的就是這種尺度達(dá)到納米單位的、具備特殊性能的材料。它在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用廣泛,包含以下幾點(diǎn):
1、納米磁性材料
在實(shí)際中應(yīng)用的納米材料大多數(shù)都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學(xué)性質(zhì),納米粒子尺寸小,具有單磁疇結(jié)構(gòu)和矯頑力很高的特性,用它制成的磁記錄材料不僅音質(zhì)、圖像和信噪比好,而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強(qiáng)磁性納米顆粒還可制成磁性液體,用于電聲器件、阻尼器件、旋轉(zhuǎn)密封及潤滑和選礦等領(lǐng)域。
2、納米陶瓷材
2、料
傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動(dòng),材料質(zhì)脆,燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小,晶粒容易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng),因此,納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度和高韌性以及良好的延展性,這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進(jìn)行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形,然后做表面退火處理,就可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性,而內(nèi)部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
3、納米傳感器
納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此,可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀,檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。
4、納米傾斜功
3、能材料
在航天用的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)中,燃燒室的內(nèi)表面需要耐高溫,其外表面要與冷卻劑接觸。因此,內(nèi)表面要用陶瓷制作,外表面則要用導(dǎo)熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結(jié)合在一起。如果制作時(shí)在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續(xù)變化,讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”,便能結(jié)合在一起形成傾斜功能材料,它的意思是其中的成分變化像一個(gè)傾斜的梯子。當(dāng)用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結(jié)成形時(shí),就能達(dá)到燃燒室內(nèi)側(cè)耐高溫、外側(cè)有良好導(dǎo)熱性的要求。
5、納米半導(dǎo)體材料
將硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成納米材料,具有許多優(yōu)異性能。例如,納米半導(dǎo)體中的量子隧道效應(yīng)使某些半導(dǎo)體材料的電子輸運(yùn)反常、導(dǎo)電率
4、降低,電導(dǎo)熱系數(shù)也隨顆粒尺寸的減小而下降,甚至出現(xiàn)負(fù)值。這些特性在大規(guī)模集成電路器件、光電器件等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。
利用半導(dǎo)體納米粒子可以制備出光電轉(zhuǎn)化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由于納米半導(dǎo)體粒子受光照射時(shí)產(chǎn)生的電子和空穴具有較強(qiáng)的還原和氧化能力,因而它能氧化有毒的無機(jī)物,降解大多數(shù)有機(jī)物,然后生成無毒、無味的二氧化碳、水等,所以,可以借助半導(dǎo)體納米粒子利用太陽能催化分解無機(jī)物和有機(jī)物。
6、納米催化材料
納米粒子是一種很好的催化劑,這是由于納米粒子尺寸小、表面的體積分?jǐn)?shù)較大、表面的化學(xué)鍵狀態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同、表面原子配位不全,導(dǎo)致表面的活性位置增加,使
5、它具備了作為催化劑的基本條件。鎳或銅鋅化合物的納米粒子對某些有機(jī)物的氫化反應(yīng)是很好的催化劑,可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應(yīng)的溫度從600℃降低到室溫。
7、醫(yī)療上的應(yīng)用
血液中紅血球的大小為6000~9000nm,而納米粒子只有幾個(gè)納米大小,實(shí)際上比紅血球小得多,因此它可以在血液中自由活動(dòng)。如果把各種有治療作用的納米粒子注入到人體各個(gè)部位,便可以檢查病變和進(jìn)行治療,其作用要比傳統(tǒng)的打針、吃藥的效果好。碳材料的血液相溶性非常好,21世紀(jì)的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。但是這種沉積工藝比較復(fù)雜,而且一般只適用于制備硬材料。
8、家電
用納
6、米材料制成的納米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用,可用為作電冰箱、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料。
9、環(huán)境保護(hù)
環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學(xué)和生物制劑造成的污染,并能夠?qū)@些制劑進(jìn)行過濾,從而消除污染。
10、紡織工業(yè)
在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料,經(jīng)抽絲、織布,可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝,可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品,可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
11、機(jī)械工業(yè)
采用納米材料技術(shù)對機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理,可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。
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