纳米技术的特点??

如题所述

1. 在长期的晶体材料研究中,人们通常将具有完整空间点阵结构的实体视为晶体,而将点阵中的空位、替位原子、间隙原子、相界、位错和晶界视为缺陷。
2. 格兰特教授在沙漠中的思考很快变成了现实。经过四年的不懈努力,他领导的研究组在1984年成功研制出了黑色金属粉末。实验证明,任何金属颗粒,当其尺寸在纳米量级时,都会呈现黑色。因此,纳米固体材料得以诞生。
3. 纳米材料一出现,便以其非凡的特性引起了材料界的广泛关注。纳米材料具有与传统材料明显不同的特征,例如,纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍;纳米相的铜比普通铜更坚固,且硬度随颗粒尺寸的减小而增大;纳米陶瓷材料具有塑性或称为超塑性等。
4. 纳米材料在汽车涂装业中的应用具有重要意义,特别是纳米材料作为效应颜料。它可以显著增加汽车面漆的光泽,受到众多专家的喜爱。
5. 某些纳米材料由于其透明性和优异的紫外线屏蔽作用,可用作防护材料。在产品和材料中添加少量的纳米材料(一般不超过2%的含量),可以大大减弱紫外线对这些产品和材料的损伤作用,提高它们的耐久性和透明性。这些材料广泛应用于护肤产品、包装材料、外用面漆、木器保护、天然和人造纤维以及农用塑料薄膜等方面。
6. 精细陶瓷材料的生产中,纳米材料的运用可以在低温、低压下生产出质地致密且性能优异的陶瓷。这些纳米粒子容易压实在一起,形成极薄的透明涂料,可喷涂在玻璃、塑料、金属、漆器甚至磨光的大理石上,具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有这种陶瓷的塑料眼镜片既轻又耐磨,还不易破碎。
7. 纳米粒子由于其表面积大、表面活性中心多,因此可用作催化剂。目前,已使用纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用作高分子聚合物氧化、还原及合成反应的催化剂,大大提高了反应效率。
8. 磁性材料中,纳米粒子属于单磁畴区结构的粒子,其磁化过程完全由旋转磁化进行,即使不磁化也是永久性磁体,因此可用作永久性磁性材料。磁性纳米粒子具有单磁畴结构及矫顽力很高的特征,用作磁记录材料可以提高信噪比,改善图像质量。
9. 传感材料方面,纳米粒子具有高比表面积、高活性、特殊的物理性质及超微小性等特征,是最有前途的传感器材料。外界环境的改变会迅速引起纳米粒子表面或界面离子价态和电子运输的变化,利用其电阻的显著变化可制成传感器,其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。
10. 材料的烧结过程中,由于纳米粒子的小尺寸效应及活性大,不论高熔点材料还是复合材料的烧结,都比较容易。这使得烧结温度低、烧结时间短,且可得到烧结性能良好的烧结体。
11. 在医学与生物工程领域,纳米粒子与生物体有着密切的关系。例如,构成生命要素之一的核糖核酸蛋白质复合体,其粒度在15~20nm之间,生物体内的多种病毒也是纳米粒子。此外,使用纳米二氧化硅微粒可进行细胞分离,用金的纳米粒子进行定位病变治疗,以减少副作用等。
12. 印刷油墨的制作中,根据纳米材料粒子大小不同,具有不同的颜色。可以选择颗粒均匀、体积适当的粒子材料来制成各种颜色的油墨,而不依赖于化学颜料。
13. 在能源与环保方面,德国科学家正在设计使用纳米材料制作的低温燃烧器。通过电化学反应过程,不经燃烧就能将天然气转化为电能。这种燃烧器的燃料利用率要比一般电厂的效率提高20%至30%,且大大减少了二氧化碳的排放量。
14. 微器件的制作中,纳米材料(特别是纳米线)可以使芯片集成度提高,电子元件体积缩小,从而使半导体技术取得突破性进展,大大提高了计算机的容量和运行速度,对微器件制作起决定性的推动作用。
15. 纳米材料在光电材料与光学材料领域也有重要应用。由于其特殊的电子结构与光学性能,纳米材料可用作非线性光学材料、特异吸光材料、军事航空中用的吸波隐身材料,以及包括太阳能电池在内的储能及能量转换材料等。
16. 增强材料方面,纳米结构的合金具有很高的延展性等特性,在航空航天工业与汽车工业中是一类有应用前景的材料。纳米硅作为水泥的添加剂可大大提高其强度;纳米纤维作为硫化橡胶的添加剂可增强橡胶并提高其回弹性;纳米管也有潜力作为纤维增强材料。
17. 纳米滤膜采用纳米材料发展而成,可以分离仅在分子结构上有微小差别的多组分混合物,实现高能分离操作。纳米材料还有其他应用,如火箭燃料推进剂、H2分离膜、颜料稳定剂及智能涂料、复合磁性材料等。由于具有特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能,纳米材料在宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程、环境保护、化工、医药、生物工程和核工业等领域有广泛应用。
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