自然界(例如生物体)存在的纳米材料及其特性功能
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用纳米科技与材料：纳米材料的特性与应用纳米科技是指在纳米尺度下研究和应用材料，其中纳米材料是纳米科技的核心之一。
纳米材料具有特殊的结构和属性，因此在各个领域都具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米材料的特性及其应用领域。
一、纳米材料的特性纳米材料具有以下几个主要特性：1. 尺寸效应：当材料的尺寸缩小到纳米级别时，其性能表现会与宏观尺寸的材料有显著差异。
例如，纳米材料的比表面积相对更大，导致更多的原子或分子暴露在表面上，因此纳米材料具有更高的反应活性。
2. 量子效应：在纳米尺度下，由于粒子的量子行为显著影响了材料的电、磁、光等性能，从而产生新的特性。
例如，纳米材料的电导率、光学性质和磁性可能与宏观尺寸材料截然不同。
3. 界面效应：界面是纳米材料中不可忽视的因素之一。
纳米材料的界面与周围环境之间的相互作用对其性能具有重要影响。
界面性质的调控可以改变纳米材料的导电性、磁性和光学性能等。
4. 热力学效应：纳米材料由于其特殊的表面性质，可能造成不稳定的热力学状态，导致一系列与热力学平衡相关的现象发生，如相变温度的变化、熔点降低等。
二、纳米材料的应用领域1. 电子领域：纳米材料在电子器件中的应用正日益重要。
例如，纳米颗粒可以用于制备高效的太阳能电池；纳米线可以用于制作柔性电子器件；纳米薄膜能够改善电子器件的导电性能。
2. 光学领域：纳米材料具有特殊的光学性质，广泛应用于光学器件制备和光学传感器等领域。
例如，纳米粒子的表面等离子共振效应使其具有优异的荧光性能，可用于生物分析和生物成像。
3. 医学领域：纳米材料在医学领域有着广泛的应用前景。
纳米载体可以用于药物的传输和靶向给药；纳米生物传感器能够检测和监测生物分子；纳米材料也可以用于修复组织和组织工程等。
4. 能源领域：纳米材料在能源转换和储存领域有着重要应用。
纳米材料的高比表面积、导电性和导热性能使其成为高效能源器件的理想选择。
浅论纳米材料的特性及应用
浅论纳米材料的特性及应用纳米材料（Nanomaterials）是指至少有一条尺寸小于100纳米的尺度，无论是从纵向、横向和表面上来看，都表现出特殊性质的材料。
纳米材料具有巨大的比表面积、高的表面活性和优异的物理、化学和生物性能，这些与其微观结构、形态、成分等相关。
因此，纳米材料是当前研究的热点之一，也是各个领域中需要重点关注的关键材料之一。
本文将就纳米材料的特性及应用进行浅析。
纳米材料的特性1. 比表面积大：纳米材料具有巨大的比表面积，这是由于纳米尺度下，物质表面与体积比不断增大，因此比表面积增加。
跟传统的微米材料相比，纳米材料表面积增加了数倍或数十倍。
这也是纳米材料在催化、传感、吸附等应用中常常被用到的原因。
2. 物理、化学性质优异：在纳米材料表面存在的大量表面活性位点，使其物理、化学性质得到了显著提高。
纳米材料表面活性位点的数量增加，强度加强，表面性质集中，因此性能更稳定，催化效率更高，电化学活性更强等等。
3. 尺寸效应、量子效应：由于纳米材料尺寸在纳米以下，材料某些性质与材料本身的大小呈现出非线性关系，如吸收光波长的变化、激发能量的变化、输运特性的变化等。
这就是所谓的尺寸效应。
同时，当纳米材料具有能量量子化效应时，控制其尺寸、形态、组成等因素能够使其能带结构、光学响应和磁学等性质发生改变，进而调节其电学、光学、磁学性能。
纳米材料的应用1. 催化剂：纳米材料的高比表面积、表面活性位点及在某些纳米材料上出现的空间初始化的结构使得它们表现出高度优异的催化活性。
以Pt纳米材料为例，由于其高的催化活性，广泛应用于汽车尾气净化、电化学电极、燃料电池等领域。
2. 生物传感器：纳米材料特有的表面活性，催化作用以及生物兼容性等特性，可用于生物传感器的制备和应用。
纳米材料实现了对生物分子、细胞的高灵敏度、高特异性识别和检测。
著名的纳米生物传感器如Au纳米颗粒、石墨烯等。
3. 纳米药物：临床上长期以来一直致力于研究如何制备高质量、优异性能的新型药物，纳米材料作为药物载体在药物的输送过程中提高了药物的效应和减少了副作用。
纳米材料的结构特征
纳米材料的结构特征一、概论纳米材料是新型结构材料的一种，主要是指材料的基本结构单元至少有一维处于纳米尺度范围(一般在11100 nm)，并由此具有某些新特性的材料。
纳米材料相对于其他材料而言有五大物理效应即：体积效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应和介电限域效应，这五大效应成就了纳米材料的诸多优势，这里就不一一介绍了。
纳米材料相对于其他材料的优势正是因为其结构的特点，下面讲述纳米材料的结构特征。
二、自然界中存在的纳米材料早在宇宙诞生之初，纳米材料和纳米技术就已经存在了，比如，那些溶洞中的石笋就是一纳米一纳米的生长起来的，所以才千奇百怪；贝壳和牙齿也是一纳米一纳米的生长的，所以才那样坚硬；植物和头发是一纳米一纳米生长的，所以才那样柔韧；荷叶上有用纳米技术生长出来的绒毛，所以才能不沾水，就连人类的身体，也是一纳米一纳米生长起来的，所以才那样复杂。
在地球的漫长演化过程中，自然界的生物，从亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌…应该说，它们个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，在大自然中地顽强存活着，不仅给人们留下了深刻的印象，而且给现代的纳米科技工作者带来了无数灵感和启示。
三、纳米材料的概论1、纳米材料：纳米材料是指三维空间尺度上至少有一维处于纳米量级或由它们作为基本单元构成的材料。
2、纳米科技：纳米科技(纳米科学技术)是指在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及利用这种特性开发新产品的一门科学技术。
3、纳米结构单元：构成纳米材料的结构单元包括限定的团簇或人造原子团簇、纳米微粒、纳米管、纳米棒、纳米丝、同轴纳米电缆、纳米单层膜及多层膜等。
（1）原子团簇指几个至几百个原子的聚集体，如Fen，CunSm，CnHm（n和m都是整数）和碳簇（C60，C70和富勒烯等）等。
纳米材料的性质和应用
纳米材料的性质和应用在当今的科技发展中，纳米材料起到了越来越重要的作用。
纳米材料指的是尺寸在1-100纳米之间的材料，由于其独特的物理、化学、生物性质，纳米材料已经成为材料科学领域中的研究热点，并在多个领域展现了广泛的应用前景。
本文将会介绍纳米材料的性质和应用。
一、纳米材料的性质1.1 尺寸效应与大尺寸的材料相比，纳米材料拥有独特的尺寸效应。
在纳米材料中，相对于大尺寸材料，电量子尺寸效应、表面效应以及量子点效应等加强，这使得纳米材料在电子与光学等性能方面呈现出独特且出色的表现。
1.2 比表面积相同质量的纳米材料，其比表面积远大于大尺寸材料。
这是因为纳米材料的表面积与体积比远大于大尺寸材料，这种高比表面积使得纳米材料在吸附、反应、催化等方面具有更高的活性，具备更强的活性表面。
1.3 催化性质纳米材料由于具有较高的比表面积和尺寸大小效应，因而在催化反应中展现出了优异的催化性质。
纳米金属催化剂普遍具有较高的活性和选择性，可被应用于氧化还原反应、氢化反应等多个领域。
1.4 原子结构微观结构上，纳米材料由于晶粒尺寸小于传统材料晶体中晶粒尺寸的平均距离，因而在晶体结构和晶格纵横比等方面也表现出与大尺寸材料显著不同的情况。
二、纳米材料的应用2.1 纳米材料在催化领域的应用纳米材料因其独特的催化性质，在催化领域中展现了广泛的应用前景。
例如，氧化铁纳米颗粒是市场应用较广泛的催化剂之一。
鉴于纳米铁颗粒活性高，对有机物的还原作用也得到了广泛应用。
此外，纳米催化剂在车用领域中得到广泛应用，节约了能源。
2.2 纳米材料在生物医学中的应用纳米材料的性质控制能力、可定制性将其应用范围扩大到医学领域。
由于纳米材料具有高比表面积，可改善材料与细胞之间的接触面积和其它物理-化学相互作用。
其在生物医学中的应用包括：基因治疗、肿瘤治疗、药物输送和生物成像等。
2.3 纳米材料在能源领域的应用纳米材料也被广泛应用于能源领域，例如纳米结构材料的光电特性，可以用于太阳能电池，而纳米材料也可用于如锂离子电池等的电储能设备中。
纳米材料在物理领域有哪些独特性质和应用
纳米材料在物理领域有哪些独特性质和应用在当今的科学领域中，纳米材料无疑是一颗璀璨的明星。
纳米材料，指的是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1 100 纳米）的材料。
由于其尺寸微小，纳米材料展现出了许多独特的物理性质，这些性质为其在物理领域的广泛应用奠定了基础。
首先，让我们来了解一下纳米材料的独特性质。
其中之一就是表面效应。
随着颗粒尺寸的减小，纳米材料的比表面积会显著增大。
这意味着表面原子所占的比例大幅增加，从而导致表面能和表面活性显著提高。
比如说，纳米金属颗粒在空气中会迅速氧化燃烧，而大块的金属则相对稳定。
量子尺寸效应也是纳米材料的重要特性之一。
当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽的现象，均称为量子尺寸效应。
这使得纳米材料的电学、磁学和光学性质等发生了显著变化。
例如，纳米级的半导体材料能发出特定颜色的光，可用于制造新型的发光器件。
小尺寸效应同样不可忽视。
当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化。
比如，纳米颗粒的熔点通常会显著低于大块材料的熔点。
此外，纳米材料还具有宏观量子隧道效应。
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
接下来，我们看看纳米材料在物理领域的广泛应用。
在电子学领域，纳米材料有着巨大的应用潜力。
由于量子尺寸效应，纳米半导体材料的电学性能得到了优化，可以用于制造更小、更快、更节能的电子器件。
例如，纳米晶体管的尺寸可以做到更小，从而提高芯片的集成度和性能。
纳米材料还可以用于制造高性能的电容器和电阻器，改善电子设备的性能。
在磁学领域，纳米磁性材料展现出了独特的性质。
生物体中存在的纳米材料及其特性
生物体中存在的纳米材料及其特性摘要:本文简单罗列了一些生物界中常见的动植物中的纳米结构及其特性，通过这些简介可以清晰地体现出纳米材料的重要性，也可以直观的为我们展现自然界中的纳米材料及其特性，更加可以通过这些让我们联想到现实生活中纳米技术的应用。
关键词:纳米材料生物体结构原因自然界中，纳米材料和它的形成过程早已存在。
只是先前人们不认识而已。
在地球的漫长演化过程中，在自然界的生物中，存在许多通过纳米技术形成的纳米材料。
亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌… 个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，顽强存活着。
只是在现代科学技术发展起来之后，人们才对自然界中的纳米技术和纳米材料有了一些认识。
例如，知道了石灰岩溶洞中的石笋是一纳米一纳米生长起来的，它们的形状才会那么千奇百怪。
贝壳和牙齿是一纳米一纳米生长的，才会那么坚硬。
植物茎和头发也是一纳米一纳米生长的，才那么柔韧。
那么什么是纳米材料呢？纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。
纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。
纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。
因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。
纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。
纳米材料种类及应用
纳米材料种类及应用纳米材料是指材料的尺寸在纳米量级的材料，具有特殊的物理、化学以及力学性质。
纳米材料种类繁多，根据材料的组成、结构和性质可以分为无机纳米材料、有机纳米材料和生物纳米材料等。
下面将就一些常见的纳米材料种类及其应用进行介绍。
1. 纳米金属颗粒：金属纳米颗粒具有独特的电子结构和表面物理性质，广泛用于催化、传感、光学、电子学等领域。
例如，纳米银颗粒具有优异的导电和抗菌性能，可应用于导电胶、导电墨水、抗菌涂料等领域。
纳米金颗粒还可以用于纳米电子器件和磁性材料中。
2. 纳米氧化物：氧化物纳米颗粒具有独特的光学和电学性质，广泛应用于催化、能源存储、传感、环境治理等领域。
例如，二氧化钛纳米颗粒具有良好的光催化性能，可用于光催化水分解、废水处理等。
纳米氧化铁颗粒在废水处理、磁性材料等领域也有广泛应用。
3. 纳米碳材料：纳米碳材料包括纳米碳管和石墨烯等。
纳米碳管具有优异的力学、导电和导热性能，可应用于电子器件、储能器件等。
石墨烯则因其出色的导电性、透明性和力学性能，在柔性显示器、锂离子电池、传感器等方面有广泛应用。
4. 纳米复合材料：纳米复合材料由纳米颗粒和基底材料组成，具有较高的强度、硬度和耐磨性。
纳米复合材料被广泛应用于电子器件、汽车制造、建筑材料等领域。
例如，纳米陶瓷材料可用于制作高性能陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。
纳米纤维增强复合材料则可用于制作航空航天领域的结构件。
5. 纳米生物材料：纳米生物材料是将纳米材料应用于生物医学领域的一种材料。
例如，纳米药物载体可以用于精准给药，提高药物的生物利用度；纳米生物传感器可用于检测生物标志物，诊断疾病；纳米生物图像剂可用于改善生物影像学性能。
总之，纳米材料具有独特的物理、化学和力学性质，广泛应用于催化、能源、传感、医学、环境等领域。
随着纳米科技的不断发展，纳米材料的应用前景将更加广阔。
纳米材料的特性与性能解析
纳米材料的特性与性能解析纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，其颗粒大小在纳米级别（1纳米=10-9米）范围内。
相对于传统材料而言，纳米材料拥有独特的物理、化学和生物学特性，展现出出色的性能和广泛的应用前景。
本文将深入解析纳米材料的特性和性能，帮助读者更好地了解纳米技术的重要性和潜力。
首先，纳米材料的特性之一是其巨大的比表面积。
由于颗粒尺寸极小，纳米材料的比表面积远大于同等体积的传统材料。
这意味着纳米材料提供了更多的活性位点，具有更多的反应表面，更高的反应速率和更高的化学反应活性。
此外，纳米材料的巨大比表面积还使其具有更好的吸附能力，可以被用于环境污染物的吸附和分解，有助于解决环境保护问题。
其次，纳米材料还表现出优异的力学性能。
由于其小尺寸、高表面能和大应变能力，纳米材料通常具有高强度、高硬度和高韧性。
这些优异的力学性能使得纳米材料在材料加工、摩擦减磨、机械工程等领域具有广泛的应用前景。
例如，纳米材料用于制备高强度的纳米复合材料，可以提高材料的强度和韧性，延长材料的使用寿命。
此外，纳米材料还表现出独特的光学性能。
在纳米尺度下，光的吸收、散射和透射等特性会发生明显变化。
纳米材料的颜色、荧光等光学性质可以通过纳米颗粒的形状、大小和组成来控制和调节。
这使得纳米材料在电子显示器、光电器件、传感器等领域具有广泛的应用。
例如，利用纳米材料的荧光特性，科学家们开发了高效的荧光探针，广泛应用于生物医学研究和临床诊断中。
此外，纳米材料还具有独特的热学性能。
由于其小尺寸和表面效应，纳米材料表现出与体积相同的传统材料相比更高的热导率和更低的热膨胀系数。
这使得纳米材料在热传导和热管理方面具有潜力。
例如，纳米材料被广泛应用于制备高效热界面材料，用于改善电子元器件的散热性能，提高器件的稳定性和可靠性。
最后，纳米材料还表现出独特的电学性能。
相对于传统材料而言，纳米材料具有更高的载流子迁移率、更低的电阻率和更好的电化学活性。
生物纳米材料的组成及特性分析
生物纳米材料的组成及特性分析生物纳米材料是指通过生物技术手段制备的材料，其尺寸通常在纳米尺度范围内（1-100纳米），具有特殊的结构和性质。
通过对生物纳米材料的组成和特性进行分析，可以更好地理解其在生物医学、环境保护等领域的应用潜力。
生物纳米材料的组成可以包括有机物质和无机物质两个方面。
有机物质通常是生物大分子，如蛋白质、碳水化合物和核酸等，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
无机物质则是以无机纳米颗粒的形式存在，如金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒等。
1.尺寸效应：生物纳米材料在纳米尺度下具有独特的物理和化学性质。
纳米颗粒具有高比表面积，因此具有更多的反应活性位点，更大的表面能和更高的相对表面吸附活性，从而展现出与其宏观材料相比独特的光学、磁性、电学和力学性质。
2.生物相容性：生物纳米材料通过合适的表面修饰和功能化可以改善其生物相容性。
表面修饰可以提供更好的胶体稳定性、减少蛋白吸附、减轻细胞毒性等。
此外，生物大分子组成的生物纳米材料通常能够与生物体的分子相互作用，与生物体具有更好的相容性。
3.生物成像：生物纳米材料常用于生物分子和细胞的成像。
由于其尺寸小和比表面积大的特点，纳米颗粒在显微镜下呈现出独特的荧光表现，有助于研究生命体系的图像学特征。
4.药物传递：生物纳米材料可用作药物的载体，具有药物负载能力和控释性能。
通过调控其尺寸、表面修饰、微观结构等因素，可以实现药物的高效传递、靶向治疗、增加药物在体内的稳定性和生物利用度。
5.生物催化：生物纳米材料可用作酶的模拟剂，在催化反应中发挥优异的催化性能。
通过精密调控其材料结构和表面性质，可以提高其催化活性和选择性。
综上所述，生物纳米材料具有独特的组成和特性。
通过了解生物纳米材料的组成和特性，我们可以更好地开发和应用这些材料，促进相关领域的科学研究和技术创新。
纳米材料的特性及其应用
纳米材料的特性及其应用近年来，随着科技的不断发展，纳米技术已经成为一个备受关注的领域。
纳米材料是指具有尺寸在1到100纳米之间的材料，其独特的物理、化学、生物学特性使得其具有广泛的应用前景。
本文将从纳米材料的特性以及其在各个领域的应用入手，简述其在现代科技中的重要性。
首先，纳米材料具有独特的物理特性。
由于纳米材料的尺寸远小于光的波长，因此其表现出一些传统材料所不具有的物理性质。
比如说，纳米颗粒可以表现出量子尺寸效应。
在量子力学中，有个非常著名的定理——不确定性原理。
这个定理讲明了，如果粒子的位置被测得非常准确，那么粒子的动量就变得十分不确定。
换句话说，通过测量粒子的位置，我们已经干扰了它的动量，这就造成了粒子的效应。
在纳米颗粒中，电子的有效半径与颗粒的尺寸相同，因此其位置变得极其不确定，这种现象就称为量子尺寸效应。
另外，纳米材料由于表现出高比表面积和更高的狭缝面积，因此在光学、磁性和电学等方面也表现出非常不同寻常的特性。
纳米材料的化学特性也非常独特。
目前，科学家们正在研究如何利用纳米粉体的化学反应特性来开发新的材料。
比如说，在纳米粉体中，由于表层原子与内部原子之间的化学键进行了重新组合，因此其化学反应与传统的化学反应也有很大的不同。
这种性质使得纳米材料可以被用来制造各种独特的金属、陶瓷、玻璃、金属氧化物等材料。
此外，纳米技术也对制药和生物技术领域的研究带来了希望。
通过纳米材料，医生们可以制造出更精密的药物交付系统或是更精确的治疗方法。
此外，在纳米材料与生物分子相互作用的过程中，也可能会出现一些不同寻常的化学反应。
观察纳米材料的生物学特性时，我们不得不提到的是纳米颗粒的毒性问题。
由于纳米颗粒比传统材料更加容易穿过细胞膜，进入人体重要器官，因此其毒性也更加强烈。
现在，纳米颗粒可能会对身体造成损害的潜在问题正在受到广泛关注。
最后，纳米材料在生活的各个领域的应用前景也是广阔的。
在电子学领域，由于纳米技术能够制造出比传统微电子元件更为微小和高效的器件，因此人们已经开始研究如何运用纳米技术开发出电子元件的下一代。
纳米材料的特性和应用
纳米材料的特性和应用摘要本文简要介绍了纳米材料的分类及特性，并对纳米材料在化工、生物医学、环境、食品等领域的应用进行了综述，最后对纳米材料的发展趋势进行了展望。
关键词纳米材料；分类；特性；应用；发展1 引言有科学家预言, 在21 世纪纳米材料将是“最有前途的材料”, 纳米技术甚至会超过计算机和基因学, 成为“决定性技术”。
国际纳米结构材料会议于1992 年开始召开(两年一届) , 并且目前已有数种与纳米材料密切相关的国际期刊。
德国科学技术部预测到2010 年纳米技术市场为14 400 亿美元, 美国政府自2000 年克林顿总统启动国家纳米计划以来, 已经为纳米技术投资了大约20 亿美元。
同时, 欧盟在2002～2006 年期间将向纳米技术投资10 多亿美元。
日本2002 年的纳米技术开支已经从1997 年的1. 20 亿美元提高到7. 50 亿美元。
2 纳米材料及其分类纳米材料（nano- material）又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。
粒子尺寸范围在1-100 nm 之间，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计，将纳米材料大致可分成四种类型，即零维的纳米粉末（颗粒和原子团簇）、一维的纳米纤维（管）、二维的纳米膜、三维的纳米块体。
3 纳米材料的特性13.1 小尺寸效应当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时, 周期性的边界条件将被破坏, 使其磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通粒子相比都有很大变化。
如银的熔点约为900℃, 而纳米银粉熔点仅为100℃, 一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%。
3.2 表面效应纳米晶粒表面原子数和总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质变化。
纳米晶粒的减小, 导致其表面热、表面能及表面结合能都迅速增大, 致使它表现出很高的活性,如日本帝国化工公司生产的T iO2平均粒径为15 nm , 比表面积高达80～110 m2/g 2。
天然纳米材料
天然纳米材料天然纳米材料是指存在于自然界中的具有纳米级尺寸特征的物质，它们可以是天然产生的，也可以是人工合成的。
这些材料因其特殊的纳米尺度特征，具有许多独特的物理、化学和生物学性质，广泛应用于材料科学、生物医学、环境保护等领域。
本文将对天然纳米材料的特点、来源、应用以及未来发展进行介绍。
天然纳米材料的特点主要包括尺寸小、比表面积大、量子效应明显等。
由于其尺寸处于纳米级别，天然纳米材料具有特殊的物理和化学性质。
比如，纳米尺寸的金属颗粒具有较大的比表面积，使其在催化、传感等领域具有独特的应用价值；纳米级粒子的量子效应也使得一些纳米材料在光电、磁性等方面表现出与宏观材料不同的特性。
天然纳米材料的来源多种多样，包括矿石、植物、动物等。
例如，矿石中的石墨烯是一种天然纳米材料，具有优异的导电性和机械性能；某些植物的细胞壁中含有纳米级的纤维素，具有良好的生物相容性和可降解性；一些海洋生物体内含有纳米级的矿物颗粒，具有抗菌、抗氧化等功能。
天然纳米材料在材料科学、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景。
在材料科学领域，天然纳米材料可以用于制备高性能的传感器、催化剂、纳米复合材料等；在生物医学领域，天然纳米材料可以用于制备药物载体、生物成像剂、组织工程支架等；在环境保护领域，天然纳米材料可以用于水处理、污染物吸附等方面。
未来，随着纳米技术的不断发展，天然纳米材料的研究和应用将会得到进一步推动。
人们可以通过仿生合成、生物修饰等手段，实现天然纳米材料的精准控制和定向设计，以满足不同领域的需求。
同时，人们也需要关注天然纳米材料可能带来的环境、生态等方面的影响，加强对其安全性、毒性等方面的研究和评估。
综上所述，天然纳米材料具有独特的特点和广泛的应用前景，其研究和开发将对材料科学、生物医学、环境保护等领域产生深远的影响。
我们期待着在未来能够看到更多基于天然纳米材料的创新产品和技术，为人类社会的可持续发展做出贡献。
纳米材料的特点及应用实例
纳米材料的特点及应用实例纳米材料是一种具有特殊结构和尺寸的材料，其尺寸通常在1到100纳米之间。
由于其特殊的结构和尺寸，纳米材料具有许多独特的性质和特点。
下面将详细介绍纳米材料的主要特点以及一些应用实例。
1.尺寸效应：由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，与宏观材料相比具有较高的比表面积和更丰富的表面能量。
这使得纳米材料具有更高的反应活性和吸附能力，使其在催化剂、传感器和储能设备等方面具有广泛的应用。
2.量子效应：纳米材料的电子和光学性质受到量子效应的影响，如量子限制、量子隧道效应和量子尺寸效应。
这些效应使纳米材料在光电器件、光催化和光学传感器等领域有着重要的应用。
3.机械性能：纳米材料通常具有高硬度、高强度和良好韧性等优异的机械性能，这使得它们在增强材料、涂层材料和生物材料等领域具有广泛的应用。
4.热稳定性：纳米材料具有较高的表面能量，使其在热稳定性方面表现出优于宏观材料的性能。
这使得纳米材料在高温环境下的应用具有重要意义，例如高温催化剂和高温润滑剂等领域。
5.光学性能：纳米材料在可见光和红外光谱范围内具有特殊的吸收、散射和发射性质。
这使得纳米材料在太阳能电池、光催化和光学传感器等领域有着广泛的应用。
下面是一些常见的纳米材料及其应用实例：1.纳米金：纳米金具有良好的导电性和抗氧化性能，在电子器件、传感器和催化剂等领域有着广泛的应用。
2.纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有较高的比表面积和孔体积，广泛应用于催化剂、吸附剂和药物传递系统等领域。
3.纳米碳管：纳米碳管具有优异的电导性和力学性能，在电子器件、增强材料和储能设备等领域有着重要的应用。
4.纳米氧化锌：纳米氧化锌具有良好的光催化性能和抗菌性能，在太阳能电池、光催化和生物医学领域有广泛的应用。
5.纳米银：纳米银具有良好的导电性和抗菌性能，在电子器件、抗菌材料和生物传感器等领域有重要的应用。
综上所述，纳米材料具有许多独特的特点和性质，并在诸多领域中具有广泛的应用前景。
纳米材料的名称与用途
纳米材料的名称与用途纳米材料是指尺寸在纳米级别的材料，其具有特殊的物理、化学和生物性质，广泛应用于各个领域。
下面将介绍几种常见的纳米材料及其用途。
1.纳米金箔：纳米金箔是指尺寸小于100纳米的金箔材料。
纳米金箔具有高度的导电性和导热性能，可广泛用于生物传感器、光学器件、电子装备等领域。
2.纳米二氧化硅：纳米二氧化硅是指尺寸小于100纳米的二氧化硅颗粒。
纳米二氧化硅具有良好的吸湿性和消除异味的特性，被广泛应用于食品包装、空气净化等领域。
3.纳米碳管：纳米碳管是由碳原子构成的纤维材料。
纳米碳管具有很高的强度和导电性能，可应用于电池、超级电容器、复合材料等领域。
4.纳米氧化锌：纳米氧化锌是一种常用的纳米材料，具有优异的光电性能和抗菌性能。
纳米氧化锌广泛用于太阳能电池、抗菌涂料、防晒霜等领域。
5.纳米银颗粒：纳米银颗粒是指尺寸小于100纳米的银颗粒。
纳米银颗粒具有优异的导电性、抗菌性和光学性能，可用于导电胶、抗菌剂、纳米墨水等领域。
6.纳米纤维：纳米纤维是指尺寸在纳米级别的薄丝状材料。
纳米纤维具有极高的比表面积和孔隙度，被广泛应用于过滤材料、纺织品、生物医学材料等领域。
7.纳米陶瓷：纳米陶瓷是指尺寸小于100纳米的陶瓷材料。
纳米陶瓷具有较高的硬度、抗腐蚀性和耐磨性，广泛应用于催化剂、涂层材料、传感器等领域。
8.纳米颗粒药物：纳米颗粒药物是指尺寸小于100纳米的药物颗粒。
纳米颗粒药物具有较大的比表面积和较长的血液循环时间，可用于靶向治疗、控释药物等领域。
9.纳米反应器：纳米反应器是由纳米颗粒组成的催化剂。
纳米反应器具有较大的表面积和高效的催化活性，可用于有机合成、环境净化等领域。
10.纳米凝胶：纳米凝胶是由纳米颗粒形成的胶体溶液。
纳米凝胶具有较大的孔径和较高的吸附能力，可用于吸附剂、药物运载等领域。
总之，纳米材料以其独特的尺寸效应和表面效应，赋予了普通材料无法具备的性能和特性，广泛应用于电子、医药、环保、新能源等领域，为人们的生活和产业发展带来了巨大的改变。
生物纳米材料的功能及应用研究
生物纳米材料的功能及应用研究全球科学技术的快速发展，促进了新型材料技术的研发。
其中，生物纳米材料的功能与应用备受关注。
本文将介绍生物纳米材料的概念、性质、功能和应用研究进展。
一、生物纳米材料的概念和性质生物纳米材料是指尺寸小于100纳米的生物分子，例如蛋白质、核酸和多糖等。
它们具有独特的性质：与特定的分子互相作用，形成高度有序的结构。
生物纳米材料可以用于制备新型的材料，具有高效、可控、可重复等特点。
二、生物纳米材料的功能研究1. 光学应用生物纳米材料的结构和性质使其在光学应用上具有广泛的用途。
例如，蛋白质纳米材料可以用于构建高分辨率的生物传感器，核酸纳米材料可以用于制造可程序的光子材料，多糖纳米材料可以用于制备光敏材料。
2. 生物医药应用生物纳米材料在生物医药领域的应用是一个重要的研究方向。
例如，纳米粒子可以通过改变其表面化学性质来实现靶向输送药物。
蛋白质可以修饰成可远程控制的纳米机器人，用于精确治疗。
核酸纳米材料可以用于基因诊疗和基因编辑。
三、生物纳米材料的制备生物纳米材料的制备方法包括生物合成、化学合成和物理合成等。
较为普遍的生物合成方法有：克隆表达、大肠杆菌表达、酵母表达等。
其中，克隆表达是目前用得最多的一种生物合成方法。
化学合成方法则包括：化学还原法、水热法、溶剂热法等。
物理合成方法则包括：激光剥蚀法、离子束打造法等。
四、生物纳米材料的应用前景随着生物纳米材料研究的不断深入，其应用前景也越来越广泛。
例如，生物纳米材料可以用于构建可重构纳米电子器件、快速响应传感器、医疗用途等。
同时，结合人工智能、机器人技术、虚拟现实技术等，未来应用的领域也将变得更加广阔。
五、结论生物纳米材料在光学应用和生物医药领域等具有广泛的应用前景，其研究也在不断深入。
未来，结合多学科领域的研究，生物纳米材料的功能和应用将会更加丰富和多样化。
自然界(例如生物体)存在的纳米材料及其特性功能
自然界（例如生物体）存在的纳米材料及其特性功能摘要:纳米是一个长度单位，指的是一米的十亿分之一。
纳米技术技，则是在纳米尺度(1到1000纳米之间)上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的技术。
在纳米技术中，纳米材料是其主要的研究对象与基础。
事实上，纳米技术并不神秘，也并不是人类的专利。
早在宇宙诞生之初，纳米材料和纳米技术就已经存在了，比如，那些溶洞中的石笋就是一纳米一纳米的生长起来的，所以才千奇百怪；贝壳和牙齿也是一纳米一纳米的生长的，所以才那样坚硬；植物和头发是一纳米一纳米生长的，所以才那样柔韧；荷叶上有用纳米技术生长出来的绒毛，所以才能不沾水，就连人类的身体，也是一纳米一纳米生长起来的，所以才那样复杂。
在地球的漫长演化过程中，自然界的生物，从亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌… 应该说，它们个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，在大自然中地顽强存活着，不仅给人们留下了深刻的印象，而且给现代的纳米科技工作者带来了无数灵感和启示。
关键词 :纳米材料；生物纳米材料；仿生材料。
一，纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。
真正有意识的研究纳米粒子可追溯到20世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”，但受到当时试验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。
到了20世纪60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。
1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。
天然纳米材料
天然纳米材料天然纳米材料是指存在于自然界中的尺寸小于100纳米的材料。
这些材料具有特殊的物理、化学和生物学特性，在各个领域具有广泛的应用潜力。
下面就几种常见的天然纳米材料进行介绍。
1. 纳米黄金：纳米黄金是指黄金颗粒的尺寸小于100纳米。
由于其特殊的光学性能，纳米黄金在生物医学、传感器和纳米电子学等领域具有广泛应用。
例如，纳米黄金可用于制备高效的抗癌药物载体和生物分子探针，还可用于纳米颗粒增强光电转化效率等。
2. 纳米二氧化硅：纳米二氧化硅是一种常见的天然纳米材料，其存在于植物、动物和微生物体内。
纳米二氧化硅具有高比表面积、良好的稳定性和生物相容性。
它可用于制备载药纳米颗粒、纳米生物传感器和高效分离纯化材料等。
3. 纳米石墨烯：纳米石墨烯是一种由碳原子构成的薄层材料，具有优异的导电性和热导性。
它在电子器件、能源储存和分离膜等领域有广泛应用。
纳米石墨烯还可以与其他材料结合，制备出具有特殊功能的复合材料。
4. 纳米蛋白质：蛋白质是生命体内重要的功能分子，具有多样性的结构和功能。
纳米蛋白质是指通过特定方法制备出的尺寸小于100纳米的蛋白质颗粒。
纳米蛋白质可用于制备生物传感器、药物递送系统和组织工程材料等。
5. 纳米硅藻土：硅藻土是一种富含二氧化硅的天然矿物质，其形状呈碎末状。
经过特殊处理，硅藻土可以制备成纳米尺寸的颗粒。
纳米硅藻土具有优异的吸附性能和孔隙结构，广泛应用于环境修复、催化剂和生物医学等领域。
这些天然纳米材料不仅具有独特的结构和特性，还具有良好的生物相容性和可持续性。
它们在纳米科技领域的应用将为我们带来更多的机遇和挑战，推动科学技术的发展。
纳米材料的性质与应用
纳米材料的性质与应用随着科技的发展，人们对于材料的研究也越来越深入。
近年来，纳米材料作为一种新型材料被广泛关注。
纳米材料是一种尺寸在1-100纳米之间的物质，具有很多独特的性质和应用。
本文将从纳米材料的性质和应用两个方面进行探讨。
纳米材料的性质首先，纳米材料具有革命性的物理与化学性质。
其分子、原子组成更为均匀，表面积更大，因此其化学反应活性极高。
其次，由于纳米材料的颗粒大小在纳米级别，使得材料拥有了独特的机械性质。
例如，在银纳米颗粒中，小颗粒之间的表面能相互作用，这种相互作用在单个银原子中就不会发生。
此外，纳米材料还有一些特殊的性质：1）表面效应：由于纳米材料大量的原子位于材料表面，使得它的表面能量和表面积非常大，因此使得表面性质变得非常重要；2）量子效应：纳米材料存在量子限制，这意味着物体的电子在纳米颗粒中不再像在大块材料中那样按照固定的规则运动。
通过这些不同的性质，纳米材料突破了材料的物理与化学界限，拥有许多独特的应用。
纳米材料的应用1.生物医学领域纳米材料在生物医学领域的应用是比较受关注的。
由于其表面积较大的特点，可将纳米颗粒表面改性成分子量小、生物相容性强并特定的结构物，用于靶向药物递送系统、癌症诊断等。
此外，纳米药物递送系统还能减少药物对身体其他器官的损伤，提高药物的药效和限制副作用。
2.电子和电磁领域另一方面，纳米材料在电子和电磁领域的应用也是越来越多。
由于纳米材料的电子结构与金属和半导体不同，因此可以广泛应用于太阳能电池、发光二极管、微纳电子器件等领域。
此外，纳米材料具有极高的电学性能，可以大大增加储能器件的密度，以及提高电导率。
3.环境治理纳米材料的应用在环境治理领域也具有潜力。
例如，利用纳米铁粉可解决污水处理中的难题，可用来降解有机物、重金属等。
4.纤维素材料纳米纤维素材料被广泛用于电池隔膜、纸浆和纸张制造、塑料增强等领域。
结语总之，纳米材料的性质与应用具有广泛的应用前景。
尽管其应用仍在开发之中，但我们可以看到，纳米科技将会在未来很多领域发挥重要的作用。
纳米材料的特性及其在各领域中的应用
纳米材料的特性及其在各领域中的应用摘要：纳米材料是21世纪最有前途的新型材料之一，具有很多独特而优异的性质，在很多领域得到了广泛应用。
本文阐述了纳米材料的基本特性，包括表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等，介绍了纳米材料在各个领域中的应用，并对其未来发展趋势进行了分析。
关键词：纳米材料特性应用纳米科技是21世纪快速发展的主流科技之一，交叉性、综合性很强，在国民经济和科学技术等方面有着广阔的应用前景。
纳米材料是纳米科技发展的基础，被称为“二十一世纪新材料”，在很多领域都有广泛的应用价值，成为人们目前研究的重点领域之一。
纳米材料基本组成单元的尺寸在1～100纳米范围内，而且基本单元至少有一维处于纳米尺度范围，同时具有常规材料不具备的优异性能[1]。
纳米材料特殊的力学、光学、电学、磁学、热学等特性，已经在当前高速发展的各个科技领域中得到了广泛应用，产生了巨大的经济效益和社会影响。
本文阐述了纳米材料的基本特性，介绍了纳米材料在各个领域中的应用，并展望了其未来发展趋势。
一、纳米材料的特性1.表面效应表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的减小而急剧增大的现象[2][3]。
由于表面原子数增多，表面能高，原子配位数不全，存在严重的缺位状态，很不稳定，活性极高，极易与其他原子结合，从而产生一些新颖的效应。
如利用这一特性，金属超微颗粒可以作为新一代具有高催化活性和产物选择性的催化剂。
2.量子尺寸效应当粒子的尺寸小到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象就是量子尺寸效应[4][5]。
相邻电子能级EF为费米能级。
对于大粒子或宏观物体包含无限个原子，即宏观物体的能级间距几乎为零，即能级是连续的；而对于纳米粒子而言，其包含的原子数十分有限，N值很小，于是δ就有一定的数值，即能级是分裂的，呈现为离散能级。
因此，当能级间距大于热能、磁能、光子的能量等时，就要考虑量子尺寸效应，导致纳米粒子与宏观物体的特性显著不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自然界（例如生物体）存在的纳米材料及其特性功能摘要:纳米是一个长度单位，指的是一米的十亿分之一。
纳米技术技，则是在纳米尺度(1到1000纳米之间)上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的技术。
在纳米技术中，纳米材料是其主要的研究对象与基础。
事实上，纳米技术并不神秘，也并不是人类的专利。
早在宇宙诞生之初，纳米材料和纳米技术就已经存在了，比如，那些溶洞中的石笋就是一纳米一纳米的生长起来的，所以才千奇百怪；贝壳和牙齿也是一纳米一纳米的生长的，所以才那样坚硬；植物和头发是一纳米一纳米生长的，所以才那样柔韧；荷叶上有用纳米技术生长出来的绒毛，所以才能不沾水，就连人类的身体，也是一纳米一纳米生长起来的，所以才那样复杂。
在地球的漫长演化过程中，自然界的生物，从亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌… 应该说，它们个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，在大自然中地顽强存活着，不仅给人们留下了深刻的印象，而且给现代的纳米科技工作者带来了无数灵感和启示。
关键词 :纳米材料；生物纳米材料；仿生材料。
一，纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。
真正有意识的研究纳米粒子可追溯到20世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”，但受到当时试验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。
到了20世纪60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。
1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。
1984年德国萨尔兰大学（Saarland University)的Gleiter以及美国阿贡实验室的Siegal相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。
Gleiter在高真空的条件下将粒子直径为6nm的铁粒子原位加压成形，烧结得到了纳米微晶体块，从而使得纳米材料的研究进入了一个新阶段。
1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议（International Conference on Nanoscience&Technology)，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。
自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。
国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。
它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。
它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。
目前对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。
而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。
二，自然界中的纳米材料1，自然界中的各类纳米现象自然通过数千万年进化出来的生物体有着人们无法想象的复杂性。
微观角度看,很多生物体特殊的功能都与纳米息息相关。
更加令人惊奇的是,不仅生物体所用的材料尺度是微观的，而且，生物体还对这有机、无机材料进行了进一步的处理，使得整体显示出一种微观度上的高度有序性,同时，正是由于这种微观尺度上的有序组装,使得材料的性质与普通宏观材料显示了极大的不同。
进一步研究发现,生物体采用这些组装结构都与其所需性能密切相关。
首先 ,在材料的机械性质上 ,微观尺度的组装能够极大的提升特定材的机械性能。
通过对贝壳、牙齿、骨骼等的研究发现 ,这些生物体中最坚硬的部分,其主要组成为各种无机矿物质,如碳酸钙、二氧化硅、轻基磷灰石等。
尤其是碳酸钙 ,其被大量用作无脊椎动物的保护部分,如贝壳、甲壳等。
这种常见的化合物,在我们的建筑上随处可见,其本身的强度和硬度是有限的,原本不足以抵抗外界很大压力。
然而,生物体却创造性的使用了有机、无机杂化的方法,并通过微观尺度上的组装,增强了其机械性能,使得这种矿物质能够满足生物体保护自身的作用。
以软体动物贝壳为例,经研究发现其主要成分为碳酸钙的两种最稳定晶型之一:方解石或文石。
这些碳酸钙一定的方式组织起来,尤其是珍珠质部分,这部分材料呈一种有序的堆叠结构。
这种结构与建筑上常用的砖泥结构相类似,以碳酸钙晶体 (多为文石)单元为“砖”,以有机体如蛋白质等为“泥”,使用层层堆砌的方式形成如图1所示。
研究发现,这种结构比普通碳酸钙矿物有着更高的强度和硬度,可以很好的分散外界的压力,从而起到保护和支撑生物体的作用。
图1 贝壳珍珠质层中有机无机杂化等级结构的SEM图及示意图生物体选用的有序材料不仅用于提升机械性能,在光学性能的提高上,生物体也显示了强大的实力。
一种被称为结构色的生物体显色方式被发现是纳米层次上的有序和无序结构相互作用的结果。
生物如蝴蝶(图2 (a),(b))、鸟类(图2 (e),(d)),蛾子等许多有着非常绚丽的色彩研究发现,这些色彩不一定是色素产生的,很大一部分与生物体微观结构有关。
电镜观察发现,这部分生物体通过将微观材料在特定度空间的排列,使得某一波段的可见光在其间发生干涉、衍射或散等,过滤出特定波长的光,从而显示出美丽的色彩。
这其中最著名的是光子晶体,这是一类特殊的晶体,其原理很像半导体,有一个光子能隙,在此能隙里电磁波无法传播。
蛋白石是其中的典型,它的组成仅仅是宏观透明的二氧化硅,其立方密堆积结构的周期性使其具有了光子能带结构,随着能隙位置的变化,反射光也随之变化,最终显示出绚丽的色彩(图2 (e) ,（f))。
(a ,b)大闪碟M 。
d ididus ,(c，d )孔雀 ,(e ，f)蛋白石图2 自然界中有结构色的生物照片及其形成结构色的组成部分的S E M图除结构色外,生物体还用特殊组装形式来完成对外界光线的感应 ,如形成复眼结构等。
以蚊子的复眼为例,其不仅仅是由无数微米级的小眼组成,而且每个小眼表面都有无数纳米结构的整齐排列,这使得蚊子复眼具有了优异的超疏水性,从而具有很好的防雾能力。
纳米在此继续显示着其巨大的威力,还有一种名为Melanophila acuminate的甲虫的可以感知8Okm以外的森林火灾。
它们通过由50到100个15um的传感器组成的特殊陷窝器来侦测红外线,这种优异的传感能力如能很好的运用 ,必将对人类的遥感技术产生深远的影响。
这些器官主要是特殊的有机材料,也有生物体利用纯无机材料显示自己的光学性能。
如海蛇尾brittlestars利用单晶方解石作为自身的光探测器,对不同的光线显示出不同的颜色。
生物体还通过纳米层次的组装来实现各种特殊而令人惊奇的力。
部分植物叶和昆虫、鸟类等的翅膀上有特殊的疏水性能 ,这是由其表面微米或纳米尺度的规则或不规则排列所产生的,这种组合所产生的超疏水性能使其能轻易的使水滴在表面形成水珠,通过重力作用自然滚落 ,同时带走叶面上的污染物,这种行为称为植物等的自清洁能力,这种性质以荷叶为代表,又称为荷叶效应。
还有一些更加令人惊奇的现象,如水龟可以在水面上自由行走,研究发现水龟的这种本领,来源于其腿部数千根同向排列的多层微米尺寸刚毛。
这些刚毛使水龟的腿能够在水中划出多倍于己的水量,从而使其具有非凡的浮力,这种浮力让水龟可以沉着应对各种恶劣的自然环境而永不沉没(图3(a),(b))。
类似的甲虫的脚上无数细小的刚毛 ,使其能够紧紧的粘在物体上(图3 (c),(d))。
还有,壁虎能够自由的在光滑的墙壁上行走,经研究发现,壁虎脚上有无数微米级的刚毛阵列,而这些刚毛每个又由无数纳米级的刚毛排列组成,如此众多的微结构单元 ,最终使得壁虎脚能够通过范德华力粘附在物体上,从而在光滑平面上行走自，如(图3(e) -(h))。
如此种种,随着研究的深入,可以发现许许多多奇特的生物现象均来自于纳米世界。
(a)水龟腿部在水中 (b)水龟腿部的SEM图 (c)甲虫照片 (d) 甲虫脚部SEM图 (e-h) 壁虎脚上刚毛逐级放大图图3 自然界中显示从纳米到微米级组装结构的生物足部的照片及放大显示的SEM图2，自然界中具有纳米现象的生物（1）洁身自好的莲花一提到莲花，人们就会很自然地联想到荷叶上滚动的露珠，即所谓的莲花效应。
那么，什么原因导致了这种莲花效应呢？莲花效应又能给莲花本身带来什么好处？现代电子显微镜技术给可以帮助我们给出正确的答案。
通过电子显微镜，可以观察到莲叶表面覆盖着无数尺寸约10个微米突包，而每个突包的表面又布满了直径仅为几百纳米的更细的绒毛。
这是自然界中生物长期进化的结果，正是这种特殊的纳米结构，使得荷叶表面不沾水滴。
借助莲花效应，莲花可保持叶子清洁。
当荷叶上有水珠时，风吹动水珠在叶面上滚动，水珠可以粘起叶面上的灰尘，并从上面高速滑落，从而使得莲叶能够更好地进行光合作用。
（2）飞檐走壁的壁虎壁虎可以在任何墙面上爬行，反贴在天花板上，甚至用一只脚在天花板上倒挂。
它依靠的就是纳米技术。
壁虎脚上覆盖着十分纤细的茸毛，可以使壁虎以几纳米的距离大面积地贴近墙面。
尽管这些绒毛很纤弱，但足以使所谓的范德华键发挥作用，为壁虎提供数百万个的附着点，从而支撑其体重。
这种附着力可通过“剥落”轻易打破，就像撕开胶带一样，因此壁虎能够穿过天花板。
（3）贝类--娴熟的粘合高手普通的贝类就是与蔬菜一起烹饪、在饭店每天都可以吃到的那种，堪称纳米粘合技术的高手。
当它想把自己贴在一块岩石上时，就会打开贝壳，把触角贴到岩石上，它将触角拱成一个吸盘，然后通过细管向低压区注射无数条黏液和胶束，释放出强力水下胶粘剂。
这些黏液和胶束瞬间形成泡沫，起到小垫子的作用。