納米材料的特性及其應(yīng)用

李鈺　李甘

摘要：隨著我國的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，在一些新型的材料生產(chǎn)應(yīng)用方面也有著促進(jìn)作用。納米材料就是通過納米技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，納米材料科學(xué)技術(shù)車給操作從無序到有序組織的臨界物質(zhì)，然后由此構(gòu)成了宏觀特殊材料。本文主要就納米材料的特性以及制備的方法加以闡述，然后結(jié)合實(shí)際對納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域詳細(xì)探究，希望能通過此次研究分析，對納米材料的應(yīng)用發(fā)展有所裨益。

關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；特性

納米技術(shù)是上世紀(jì)出現(xiàn)的新技術(shù)，在當(dāng)前社會的諸多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。納米材料則是納米技術(shù)的重要組成部分，從上世紀(jì)八十年代納米技術(shù)問世以來，在之后的技術(shù)發(fā)展速度比較迅速，對應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。通過從理論上加強(qiáng)納米技術(shù)的研究分析，對納米材料的實(shí)際應(yīng)用就能提供理論支持。

1.納米材料的特性以及制備的方法分析

1.1納米材料的特性分析

納米材料的類型是多樣化的，在使用的常規(guī)材料方面尺寸都相對比較大，材料有著宏觀陛。而納米材料則與之不同，倘若是三維方向是幾個(gè)納米長的就是3D納米微晶，在二維方向則是納米級。從納米材料的制造方法角度來看，只要是人工方式進(jìn)行制造的就是人工納米材料。納米材料有著比較特殊的物理化學(xué)性能，由于其特殊性能，就在高分子材料領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。從納米材料的表面效應(yīng)層面來看，主要是納米粒子表面原子數(shù)和總原子數(shù)比會隨著粒子粒徑減小從而大幅度增大。在納米粒子的表面能與表面的張力也會隨之增加，這樣就使得納米粒子的性質(zhì)有著很大變化，比較容易和其它的原子趨于穩(wěn)定，這一材料的吸附特性也比較突出。

納米材料的量子尺寸效應(yīng)特性方面，在納米粒子熱能以及電能和磁場能等能級比平均的能級問還要小的時(shí)候，納米材料就和宏觀物質(zhì)的特性有著不同。在量子隧道效應(yīng)特性層面，納米材料有著波粒二象性，所以就會有著隧道效應(yīng)。當(dāng)前的改性涂料使用的納米材料通常是納米半導(dǎo)材料。

除此之外，納米材料的小尺寸效應(yīng)特性也比較鮮明。在納米材料的晶體尺寸和光波的波長以及傳導(dǎo)電子德布羅意波長等物體特征尺寸相當(dāng)以及比其小的時(shí)候，這樣一般的固體材料就會以成立的周期性邊界條件，將破關(guān)以及聲和熱等電磁特征顯示出小尺寸的效應(yīng)。

1.2納米材料制備的方法分析

對納米材料的制備過程中，需要在方法上科學(xué)應(yīng)用。納米材料的制備的方法比較多，其中的氣相法就是比較突出的方法，是直接將氣體以及通過各種手段把物質(zhì)變成氣體，然后在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化以及化學(xué)反應(yīng)。氣相法的應(yīng)用方法類型也比較多，比較重要的有化學(xué)氣相反應(yīng)法以及氣體中蒸發(fā)法等。氣體中蒸發(fā)法重要是在惰性氣體或者是在活潑氣體當(dāng)中把金屬以及合金等蒸發(fā)汽化，接著和惰性氣體進(jìn)行沖突以及冷卻等從而就形成了納米微粒。采用這一氣體冷凝法進(jìn)行制備納米微粒表面清潔以及粒徑分布相對比較窄。

通過液相法的應(yīng)用也能對納米材料進(jìn)行制備，這一方法的應(yīng)用主要是通過均相溶液作為出發(fā)點(diǎn)的，然后在各種途徑的實(shí)施下，將溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離，這樣溶質(zhì)就能形成相應(yīng)形狀以及大小的微粒。對溶膠以及凝膠的方法應(yīng)用是比較多的，這是對納米材料制備的特殊性工藝，對微粉以及纖維等復(fù)合材料能加以制備。由于這一方法的應(yīng)用相對比較簡單，對設(shè)備的應(yīng)用要求也比較低，在未來的應(yīng)用前景比較廣闊。

納米材料制備方法中的化學(xué)氣相凝聚法也是比較重要的方法，這是上世紀(jì)末提出的新型納米微粒合成技術(shù)。這一方法應(yīng)用中，主要是通過氣態(tài)原料在氣相當(dāng)中通過化學(xué)反應(yīng)來形成的基本粒子，以及實(shí)施冷凝合成納米微粒。當(dāng)前采用這一方法對碳化硅以及二氧化鋯等納米微粒進(jìn)行了合成。

2.納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域

納米材料在當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域比較多樣，其中將納米材料在建筑涂料中的應(yīng)用，對建筑涂料的性能改變有著影響，能起到抗老化以及耐候性的作用效果。涂料的康老虎以及耐候性主要是涂膜受到紫外線以及陽光照射等因素影響出現(xiàn)的褪色以及變色等，在納米材料的應(yīng)用下，就能將SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3等都是在實(shí)際中比較優(yōu)良的抗老化劑，對建筑涂料的抗老化以及耐候性的性能提高有著積極促進(jìn)作用。

納米材料應(yīng)用到化學(xué)電源當(dāng)中也比較廣泛。納米材料其龐大表面積以及特異電催化性能在化學(xué)電源當(dāng)中的開發(fā)應(yīng)用比較突出，納米輕燒結(jié)體是電池電源的性能質(zhì)量提高的重要保障，這是將納米微粒構(gòu)成的密度只有原物質(zhì)十分之一塊狀海綿體作為化學(xué)電池以及燃料電池電極，從而能有效增加以及電解質(zhì)溶液和反應(yīng)氣體接觸表面和對效率有效提高。

例如：鎳和銀的輕燒結(jié)體作為化學(xué)電池等的電極在實(shí)際當(dāng)中已經(jīng)得到了應(yīng)用。TiO2納米微粒的燒結(jié)體作為光化學(xué)電池和鋰電池的電極得到了廣泛的研究和開發(fā)。通過納米材料和電源相結(jié)合，就能創(chuàng)造出新的電源類型，在電源的性能方面也能有效提高。

納米材料在結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用也比較廣泛，納米結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用主要是對純金屬納米材料的研究，在當(dāng)前的多元合金和納米復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展也比較突出。在納米陶瓷材料的應(yīng)用上就是比較重要的，其耐高溫以及高強(qiáng)度性能在生活中的應(yīng)用比較廣泛，將其在高溫發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中加以應(yīng)用在當(dāng)前已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，對燃料的熱效率增加也起到積極作用，對污染就能有效降低。

可以將納米材料作為光催化劑加以應(yīng)用。在半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)的發(fā)揮上比較突出，在光照下價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶以及價(jià)帶空穴能將周圍環(huán)境中烴基電子奪過來，從而烴基就成為了自由基，能作為強(qiáng)氧化劑加以應(yīng)用。

3.結(jié)語

總而言之，納米材料的特性比較多樣，在將納米材料應(yīng)用到人們的生活生產(chǎn)當(dāng)中，就能為人們帶來最大化的便宜，提高生產(chǎn)力水平以及生活質(zhì)量。未來的發(fā)展過程中，納米材料的發(fā)展會有進(jìn)一步的提高，屆時(shí)將會對人們帶來更大的效益。希望能通過此次理論研究分析，對納米材料的實(shí)際應(yīng)用的廣泛性起到促進(jìn)作用。