纳米材料的用途.doc

纳米材料的用途很广，主要用途有：

医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。

家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。

电子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。

环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。

纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。

机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。

纳米材料的用途

1 催化方面

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用 ,它可以控制反应时间、提高反应速率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低 ,而且催化剂的制备也靠经验进行 ,不仅造成生产原料的巨大浪费 ,使经济效益难以提高 ,而且对环境也造成污染。由于纳米粒子表面活性中心多 ,这就提供了纳米粒子作催化剂的必要条件。纳米粒子作催化剂可大大提高反应效率、控制反应速度 ,甚至使原来不能进行的反应也能完全的进行 。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高 1 0～ 15倍。纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂 ,特别是在有机制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒可近似地看成是一个短路的微型电池 ,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时 ,半导体纳米粒子吸收光产生电子空穴对 ,在电场作用下 ,电子与空穴分离 ,分别迁移到粒子表面的不同位置 ,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。光催化反应涉及到许多反应类型 ,如醇与烃的氧化、无机离子氧化还原、有机物产氢、氨基酸合成、固氮反应、水净化处理、水煤气变换等 ,有些是多相催化难以实现的 。半导体多相光催化剂能有效的降解水中的有机污染物 ,由于 Ti O2既有较高的光催化活性 ,有能耐酸碱 ,对光稳定、无毒 ,便宜易得 ,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道选用硅胶为基质 ,制得了催化活性较高的Ti O2/Si O2负载型光催化剂 。纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究是未来催化科学不可忽视的重要研究课题 ,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

2 在工程上的应用

纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如 Si C, BC等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结 ,另一方面 ,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度 ,缩短烧结时间。由于纳米粒子的尺寸效应和表面效应 ,使得纳米复相材料的熔点和相转变温度下降 ,在较低的温度下即可得到烧结性能良好的复相材料。由纳米颗粒构成的纳米陶瓷在低温下出现良好的延展性。纳米 Ti O2 陶瓷在室温下具有良好的韧性 ,在 1 80°C下经受弯曲而不产生裂纹。纳米复合陶瓷具有良好的室温和高温力学性能 ,在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面具有广泛的应用 ,在许多超高温、强腐蚀等许多苛刻的环境下起着其它材料无法取代的作用。随着陶瓷多层结构在微电子器件的包封、电容器、传感器等方面的应用 ,利用纳米材料的优异性能来制作高性能电子陶瓷材料也成为一大热点。有人预计纳米陶瓷很可能发展成为跨世纪新材料 ,使陶瓷材料的研究出现一个新的飞跃。纳米颗粒添加到玻璃中 ,可以明显改善玻璃的脆性。无机纳米颗粒具有很好的流动性 ,可以用来制备在某些特殊场合下使用的固体润滑剂。

3 在磁性材料方面的应用

磁性颗粒或晶粒的尺寸与形状使影响磁性材料性能极为重要的因素。长期以来人们控制磁性材料性能的基本准则是确定其基本配方后 ,主要是控制材料的显微结构。 60年代非晶磁性材料的问世为磁性材料的发展推进了一大步 ,以后经过进一步的发展 ,使非晶磁性材料发展为纳米微晶。又衍生出性能更微为优异的纳米微晶软磁材料与纳米复合永磁材料。目前纳米磁性材料已成为纳米材料研究、开发、生产中非常重要的一大领域。当纳米微晶材料的晶粒尺寸远小于铁磁交换作用长度时 ,晶粒内的磁矩方向将取决于磁晶各向异性能与交换能相互作用的极小值 ,使有效各向异性常数下降。磁记录在当今信息化时代得到了极其广泛的应用 ,如用在录音、录象、录码等信息记录、储存和运算等 ,磁记录朝向大容量、高密度以及微型化的方向发展 ,对颗粒磁记录介质的要求是高矫顽力、高取向性和小尺寸。纳米磁性材料具有单磁畴结构、矫顽力高的特性 ,用它制作磁记录材料可以大大提高信噪比 ,改善图象质量 ,而且可以达到记录高密度化 [4]。磁性液体是指具有超顺磁性的纳米尺寸颗粒 ,表面包覆一层长链分子 ,高度分散在基液中所构成的胶体体系。当磁性材料的粒径小于临界半径时 ,粒子具有超顺磁性 ,可分散在溶液中形成磁流体 ,它在外磁场作用下将不分离而整体运动 ,因此既具有磁性又具有液体的超流动性 ,在动态密封、扬声器等众多领域 ,磁性液体作为新型的人工功能材料开拓了固体磁性材料无法比拟的新应用领域 ,引起了各国的广泛关注 ,美、英、日本等国家已有产品问世。

4 医学和生物工程上的应用

在这方面 ,纳米材料很可能担任重要角色。美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物 ,称之为“定向导弹”,该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物 ,注射到人体血管中 ,通过磁场导航输送到病变部位 ,然后释放药物。由于纳米粒子的小尺寸使得它们可以在血管中自由流动 ,因此可以用来检查身体各部位的病变和治疗。纳米微粒在临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也开展了大量的研究工作。微粒和纳粒作为给药系统 ,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应 。纳米系统主要用于毒副作用大 ,生物半衰期短 ,易被生物酶降解的药物的给药。纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程 ,从而根据生物学原理发展分子应用工程。使纳米技术和生物学相结合 ,研究分子生物器件 ,利用纳米传感器可以获取细胞内的生物信息 ,从而了解机体状态 ,深化人们对生理及病理的解释。

5 在精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域 ,产品数量繁多 ,用途广泛 ,并且影响到人类生活的方方面面 ,纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音 ,并显示它的独特魅力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域 ,纳米材料都能发挥其重要作用。如在橡胶中加入纳米Si O2 ,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力 ,纳米 Al2 O3 和 Si O2 加入到普通橡胶中 ,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性 ,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇 ,涂料中添加不同成分的纳米材料 ,可使涂料的功能化大为提高。例如可使涂料具有耐磨、耐腐蚀、隔热、阻燃等多种性能。塑料中添加一定的纳米材料 ,可以提高塑料的强度和韧性 ,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米 Si O2 作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中 ,使其密封性和粘和性都大为提高。此外 ,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。随着纳米科学技术的发展 ,会有越来越多的纳米材料在精细化工方面得到应用。

6 陶瓷材料增韧改性

　陶瓷材料作为材料的三大支柱之一 ,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是 ,由于传统陶瓷材料质地较脆 ,韧性、强度较差 ,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用 ,纳米陶瓷随之产生 ,希望以此来克服陶瓷材料的脆性 ,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。英国著名材料专家 Cahn指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。所谓纳米陶瓷 ,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料 ,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上 。要制备纳米陶瓷 ,这就需要解决 :粉体尺寸、形貌和分布的控制 ,团聚体的控制和分散 ,块体形态、缺陷、粗糙度以及成分的控制。Gleiter指出 ,如果多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成 ,则能够在低温下变为延性的 ,能够发生 100%的塑性形变。并且发现 ,纳米 Ti O2陶瓷材料在室温下具有优良的韧性 , 在180℃经受弯曲而不产生裂纹。许多专家认为 ,如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题 ,从而控制陶瓷晶粒尺寸在 50nm以下的纳米陶瓷 ,则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。上海硅酸盐研究所研究发现 ,纳米 3Y-TZP陶瓷 ( 100nm左右 )在经室温循环拉伸试验后 ,其样品的断口区域发生了局部超塑性形变 ,形变量高达38 0% ,并从断口侧面观察到了大量通常出现在金属断口的滑移线 。Tatsuki等人对制得的 Al2O3-Si C纳米复相陶瓷进行拉伸蠕变实验 ,结果发现伴随晶界的滑移 , Al2O3晶界处的纳米 Si C粒子发生旋转并嵌入Al2O3晶粒之中 ,从而增强了晶界滑动的阻力 ,也即提高了Al2O3-Si C纳米复相陶瓷的蠕变能力 。

结束语

纳米材料的应用可谓涉及到各个领域。在机械，电于，光学，磁学 ，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响。并有可能从根本上解决人类面临的许多问题。特别是能，人类健康和环境保护等重大问题。下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性设计出顺应世纪的各种新型的材料和器件，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品。目前已出现可喜的苗头，具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料，能源，信息等各个领域发挥举足轻重的作用。

要回答这个问题，先要说说什么是纳米材料？它有哪些独特的性能？纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。用通俗的话讲：纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。一个纳米是多大呢？只有一米的10亿分之一，用肉眼根本看不到。由于它尺寸特别小，它就产生了两种效应，即小尺寸引起的表面效应和量子效应，即它的表面积比较大，处于表面上的原子数目的百分比显著增加，当材料颗粒直径只有1纳米时，原子将全部暴露在表面，因此原子极易迁移，使其物理性能发生极大变化。一是它对光的反射能力变得非常低，低到<1%；二是机械、力学性能成几倍增加；三是其熔点会大大降低（如金的熔点本是1064℃，但2纳米的金属粉末熔点只有33℃）；四是有特殊的磁性（如20纳米的铁粉，其矫顽力可增加1000倍）。
根据上述原理和特性，纳米材料大致有如下用途：
1． 纳米结构材料:
包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷，具有十分优异的机械、力学及热力性能。可使构件重量大大减轻。
2． 纳米催化、敏感、储氢材料：
用于制造高效的异质催化剂、气体敏感器及气体捕获剂，用于汽车尾气净化、石油化工、新型洁净能源等领域。
3． 纳米光学材料：
用于制作多种具有独特性能的光电子器件。如量子阱GaN型蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。
4． 纳米结构的巨磁电阻材料：
磁场导致物体电阻率改变的现象称为磁电阻效应，对于一般金属其效应常可忽略。但是某些纳米薄膜具有巨磁电阻效应。在巨磁电阻效应发现后的第6年，1994年IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍。这种材料还可以制作测量位移、角度的传感器，广泛应用于数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器中。
5． 纳米微晶软磁材料
用于制作功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。
6． 纳米微晶稀土永磁材料
将晶粒做成纳米级，可使钕铁硼等稀土永磁材料的磁能积进一步提高，并有希望制成兼备高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料（通过软磁相与永磁相在纳米尺度的复合）。

纳米材料的用途及纳米技术应用热点评述
2007-06-11 15:47
　　1. 纳米材料用途：
　　医药　使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和 DNA诊断出各种疾病。
　　家电　用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
　　电子计算机和电子工业　可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。
　　环境保护　环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
　　纺织工业　在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
　　机械工业　采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
       2.   纳米技术应用热点评述：
　　著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在60年代就预言：如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，物体就能得到大量的异乎寻常的特性。他所说的材料就是现在的纳米材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。
　　纳米材料从根本上改变了材料的结构，为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。其应用主要体现在以下七方面：
　　在陶瓷领域的应用
　　随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。
　　在微电子学上的应用
　　纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破，纳米电子学将成为下世纪信息时代的核心。
　　在生物工程上的应用
　　虽然分子计算机目前只是处于理想阶段，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性，并且，其奇特的光学循环特性可用于储存信息，从而起到代替当今计算机信息处理和信息存储的作用，它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍。
　　在光电领域的应用
　　纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。最近，麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器中，每个原子发射一个有用的光子，其效率之高，令人惊讶。
　　在化工领域的应用
　　将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用。利用纳米微粒构成的海绵体状的轻烧结体，可用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的分离和浓缩。纳米微粒还可用作导电涂料，用作印刷油墨，制作固体润滑剂等。
　　研究人员还发现，可以利用纳米碳管其独特的孔状结构，大的比表面（每克纳米碳管的表面积高达几百平方米）、较高的机械强度做成纳米反应器，该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。
　　在医学上的应用
　　科研人员已经成功利用纳米微粒进行了细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。另外，利用纳米颗粒作为载体的病毒诱导物已经取得了突破性进展，现在已用于临床动物实验，估计不久的将来即可服务于人类。
　　研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息。科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗。
　　在分子组装方面的应用
　　如何合成具有特定尺寸，并且粒度均匀分布无团聚的纳米材料，一直是科研工作者努力解决的问题。目前，纳米技术深入到了对单原子的操纵，通过利用软化学与主客体模板化学，超分子化学相结合的技术，正在成为组装与剪裁，实现分子手术的主要手段。
　　纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其重要性毋庸质疑，许多发达国家都投入了大量资金进行研究，正如钱学森院士所预言的那样："纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。"

典型的纳米材料
2007-06-11 15:31
一、纳米颗粒型材料
     应用时直接使用纳米颗粒的形态称为纳米颗粒型材料。被称为第四代催化剂的超微颗粒催化剂，利用甚高的比表面积与活性可以显著地提高催化效率，例如，以粒径小于0．3微米的镍和钢-锌合金的超微颗粒为主要成分制成的催化剂可使有机物氯化的效率达到传统镍催化剂的10倍；超细的铁微粒作为催化剂可以在低温将二氧化碳分解为碳和水，超细铁粉可在苯气相热分解中起成核作用，从而生成碳纤维。
     录音带、录像带和磁盘等都是采用磁性颗粒作为磁记录介质。随着社会的信息化，要求信息储存量大、信息处理速度高，推动着磁记录密度日益提高，促使磁记录用的磁性颗粒尺寸趋于超微化。目前用金属磁粉（20纳米左右的超微磁性颗粒）制成的金属磁带、磁盘，国外已经商品化，其记录密度可达4′106～4′107位／厘米（107～108位／英寸），即每厘米可记录4百万至4千万的信息单元，与普通磁带相比，它具有高密度、低噪音和高信噪比等优点。
     超细的银粉、镍粉轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极，可以增大与液体或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于电池的小型化。超微颗粒的轻烧结体可以生成微孔过滤器。例如，超微镍颗粒所制成的微孔过滤器平均孔径可达10纳米，从而可用于气体同位素、混合稀有气体、有机化合物的分离和浓缩，也可用于发酵、医药和生物技术中。磁性超细微粒作为药剂的载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，利于提高药效，这方面的研究国内外均在积极地进行。采用超微金颗粒制成金溶胶，接上抗原或抗体就能进行免疫学的间接凝集试验，可用于快速诊断。如将金溶胶妊娠试剂加入孕妇尿中，未妊娠呈无色，妊娠则呈显著红色，仅用0．5克金即可制备1万毫升的金溶胶，可测1万人次，其判断结果清晰可靠。有一种超微颗粒乳剂载体，极易和游散于人体内的癌细胞溶合，若用它来包裹抗癌药物，可望制成克癌"导弹"。
     在化学纤维制造工序中掺入铜、镍等超微金属颗粒，可以合成导电性的纤维，从而制成防电磁辐射的纤维制品或电热纤维，亦可与橡胶、塑料合成导电复合体。
1991年春的海湾战争，美国执行空袭任务的F－117A型隐身战斗机，其机身外表所包覆的红外与微波隐身材料中亦包含有多种超微颗粒，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力。在火箭发射的固体燃料推进剂中添加l％重量比的超微铝或镍颗粒，每克燃料的燃烧热可增加l倍。此外，超细、高纯陶瓷超微颗粒是精密陶瓷必需的原料。因此超微颗粒在国防、国民经济各领域均有广泛的应用。
二、纳米固体材料
     纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。
     纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，原子的扩散系数要比大块材料高1014～1016倍，从而使得纳米材料具有高韧性。通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点，但又具有脆性和难以加工等缺点，纳米陶瓷在一定的程度上却可增加韧性，改善脆性。
     如将纳米陶瓷退火使晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利用纳米陶瓷的范性对陶瓷进行挤压与轧制加工，随后进行热处理，使其转变为通常陶瓷，或进行表面热处理，使材料内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。电子陶瓷发展的趋势是超薄型（厚度仅为见微米），为了保证均质性，组成的粒子直径应为厚度的1％左右，因此需用超微颗粒为原材料。随着集成电路、微型组件与大功率半导体器件的迅速发展，对高热导率的陶瓷基片的需求量日益增长，高热导率的陶瓷材料有金刚石、碳化硅、氮化铝等，用超微氮化铝所制成的致密烧结体的导热系数为100～220瓦／（K·米），较通常产品高2 5～5．5倍。用超微颗粒制成的精细陶瓷有可能用于陶瓷绝热涡轮复合发动机，陶瓷涡轮机，耐高温、耐腐蚀轴承及滚球等。
    复合纳米固体材料亦是一个重要的应用领域。例如含有20％超微钻颗粒的金属陶瓷是火箭喷气口的耐高温材料；金属铝中含进少量的陶瓷超微颗粒，可制成重量轻、强度高、韧性好、耐热性强的新型结构材料。超微颗粒亦有可能作为渐变（梯度）功能材料的原材料。例如，材料的耐高温表面为陶瓷，与冷却系统相接触的一面为导热性好的金属，其间为陶瓷与金属的复合体，使其间的成分缓慢连续地发生变化，这种材料可用于温差达1000°C的航天飞机隔热材料、核聚变反应堆的结构材料。渐变功能材料是近年来发展起来的新型材料，预期在医学生物上可制成具有生物活性的人造牙齿、人遗骨。人造器官，可制成复合的电磁功能材料、光学材料等。
三、颗粒膜材料
     颗粒膜材料是指将颗粒嵌于薄膜中所生成的复合薄膜，通常选用两种在高温互不相溶的组元制成复合靶材，在基片上生成复合膜，当两组份的比例大致相当时。就生成迷阵状的复合膜，因此改变原始靶材中两种组份的比例可以很方便地改变颗粒膜中的颗粒大小与形态，从而控制膜的特性。对金属与非金属复合膜，改变组成比例可使膜的导电性质从金属导电型转变为绝缘体。
     颗粒膜材料有诸多应用。例如作为光的传感器，金颗粒膜从可见光到红外光的范围内，光的吸收效率与波长的依赖性甚小，从而可作为红外线传感元件。铬一三氧化二铬颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，可以有效地将太阳光转变为热能；硅、磷、硼颗粒膜可以有效地将太阳能转变为电能；氧化锡颗粒膜可制成气体一湿度多功能传感器，通过改变工作温度，可以用同一种膜有选择地检测多种气体。颗粒膜传感器的优点是高灵敏度、高响应速度、高精度、低能耗和小型化，通常用作传感器的股重量仅为0．5微克，因此单位成本很低。超微颗粒虽有众多优点，但在工业上尚未形成较大的规模，其主要原因是价格较高，两颗粒膜的应用则不受价格因素的影响，这是超微颗粒实用化的很重要方向。
四、纳米磁性液体材料
     磁性液体是由超细微粒包覆一层长键的有机表面活性剂，高度弥散于一定基液中，而构成稳定的具有磁性的液体。它可以在外磁场作用下整体地运动，因此具有其他液体所没有的磁控特性。常用的磁性液体采用铁氧体微颗粒制成，它的饱和磁化强度大致上低于0．4特。目前研制成功的由金属磁性微粒制成的磁性液体，其饱和磁化强度可比前者高4倍。国外磁性液体已商品化，美、日、英等国均有磁性液体公司，供应各种用途的磁性液体及其器件。磁性液体的用途十分广泛。
（1）旋转轴动态密封
     旋转轴转动部分的动态密封一直是工程界较为困难的课题。磁性液体用于旋转轴的动态密封是较为理想的一种方式。用环状的静磁场将磁性液体约束于被密封的转动部分，形成液体的"O"环，可以进行真空、加压、封水、封油等情况下的动态密封，目前已广泛用于机械、电子、仪器、宇航、化工、船舶等领域，如计算机硬盘转轴处的防尘密封，单晶炉转轴处的真空密封及X光机转靶部分的密封等。
（2）提高扬声器输出功率
     为了增进扬声器中青圈的散热，可在音圈部分填充磁性液体，由于液体的导热系数比空气高5～6倍，从而使得在相同结构的情况下，使扬声器的输出功率增加1倍。
（3）各种阻尼器件
     如在步进电机中滴加磁性液体，就可阻尼步进电机的余振，使步进电机平滑地转动。用磁性液体所构成的减震器可以消除极低频率的振动。
（4）分离不同比重的非磁性金属与矿物
     物体在磁性液体中的浮力是随着磁性液体的磁化状态而改变的，因此可采用一梯度磁场，控制磁场的强弱就可以分离不同比重的非磁性金属与矿物。
磁性液体的可能应用面十分广，如射流印刷用的磁性墨水、超声波发生器、X射线造影剂（代替钡剂）、磁控阀门、磁性液体研磨、磁性液体的光学与微波器件、磁性显示器、火箭和飞行器用的加速计、磁性液体发电机、定位润滑剂等。
几种纳米金属材料用途简介
2007-06-11 16:13
1、钴(Co)
　　高密度磁记录材料。利用纳米钴粉记录密度高、矫顽力高（可达119.4KA/m）、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。
　　磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。
　　吸波材料。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光--红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。
2、铜（Cu）
　　金属和非金属的表面导电涂层处理。纳米铝、铜、镍粉体有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。
　　高效催化剂。铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。
　　导电浆料。用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料，可大大降低成本。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。
3、铁 (Fe)
    高性能磁记录材料。利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大（可达1477km2/kg）、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。
　　磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域。
　　吸波材料。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光--红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。
　　导磁浆料。利用纳米铁粉的高饱和磁化强度和高磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁头的粘结结构等。
　　纳米导向剂。一些纳米颗粒具有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集于体内的局部，从而对病理位置进行高浓度的药物治疗，特别适于癌症、结核等有固定病灶的疾病。
4、镍(Ni)　
   磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。
　　高效催化剂。由于比表面巨大和高活性，纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。
　　高效助燃剂。将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率,改善燃烧的稳定性。
　　导电浆料。电子浆料广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等，对微电子器件的小型化起着重要作用。用镍、铜、铝纳米粉体制成的电子浆料性能优越，有利于线路进一步微细化。93>[|
　　高性能电极材料。用纳米镍粉辅加适当工艺，能制造出具有巨大表面积的电极，可大幅度提高放电效率。4il`x
　　活化烧结添加剂。纳米粉末由于表面积和表面原子所占比例都很大，所以具有高的能量状态，在较低温度下便有强的烧结能力，是一种有效的烧结添加剂，可大幅度降低粉末冶金产品和高温陶瓷产品的烧结温度。lS^8]
　　金属和非金属的表面导电涂层处理。由于纳米铝、铜、镍有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。
5、锌(Zn)　
    高效催化剂。锌及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。
纳米材料有哪些?都有哪些用途??
悬赏分：0 - 解决时间：2008-7-7 13:08

提问者： 13638001900 - 四级
最佳答案
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米＝100厘米，1厘米＝10000微米，1微米＝1000纳米，1纳米＝10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，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，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统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，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。

纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。
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。
纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。
纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。

最佳答案
纳米技术在涂料产品中的完美应用，主要包括内墙、外墙、抗菌乳胶漆、底漆等几十个品种。产品性能得到大大的提高：纳米特有的双疏性，不粘水，不粘油，耐洗刷达上万次；超强附着力和弹性，不空鼓，不起皮，不开裂；纳米材料紫外线屏蔽功能，大大提高了耐老化性，长久不褪色，使用寿命达十几年；独特的光催化作用、自洁功能，可防霉杀菌，净化空气。
根据涂料应用场合：
1、外墙涂料
若用户需提高涂料的抗老化、耐擦洗、抗沾污性能，对于中高档涂料，建议单用或与结合使用。前者加量为1—5%，后者加量为纳米氧化钛为0.5-3%,纳米硅为0.5—2%，对于中低档涂料，纳米材料加量为1-2%，主要用纳米氧化硅，不用或少用纳米氧化钛。一般而言，在成本允许范围内纳米材料用量尽可能用高的百分比，在对成本有严格控制的情况下，建议客户通过试验确定最佳的纳米材料添加量使之有着很好的性价比。
2、内墙涂料
若用户对室内空气质量有较高要求时，可用纳米氧化钛或米负离子粉来净化空气，用纳米抗菌材料或用纳米氧化锌来提高抗菌、防霉性能。用户可通过结合使用纳米氧化钛和纳米氧化硅来提高涂料的流平性、抗沾污性能和增稠性能，建议用量（1—3%），单用，复合皆可，采用负离子和锐钛型纳米氧化钛可以提高涂料净化空气的能力。
3、特殊涂料
①抗静电涂料，用于机房等抗静电要求高的场所；
②耐磨涂料，采用纳米氧化锆、纳米氧化钴等可显著提高涂料的硬度和耐磨性；
③耐腐蚀涂料，纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锌单独或组合使用可提高涂料的抗腐蚀性能，尤其是抗海水腐蚀能力；
④防火涂料，如果对涂料的防火性能有要求时，建议使用纳米氧化镁，添加量分别为0.5-5%。

三、在涂料中常用的几种纳米材料