纳米材料与纳米技术研究进展 引言

纳米材料与纳米技术研究进展

系别：材料学院

姓名：李元莉

专业班级：光电1202

学号：3120707026

2014年10月

引言：科学家费曼于1959年在演讲《在底部还有很大的空间》中，以“由上而下”的方法出发提出从单个分子或原子进行组装，以控制物质结构，从而开启了纳米时代。[1]人们经过对中国古代字画的研究认为不褪色是由于所用的墨是由纳米级的炭黑组成，只是当时的人们没有意识到这些。随着21世纪科技的发展，纳米技术在很多领域都扮演着越来越重要的角色。

摘要：纳米材料被誉为”21世纪最有潜力的材料”,本文主要介绍了纳米材料与纳米技术在几个最新研究领域的应用于研究进展以及进展中所用的最新技术。

关键字：纳米材料、纳米技术最新研究

由于纳米材料的尺寸已经接近电子的相干长度，他的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大的变化，并且其尺度接近光的波长，加上其具有大表面积的特殊效应，使其所表现出的熔点，磁性，光学，导热，导电等特性往往不同于其在整体状态时所表现的性质。因此纳米材料的研究逐渐被人们重视。

（1）纳米技术在航天领域的应用

航天器主轴采用新研发的纳米复合材料图层，运行4年来未发现任何破损,它利用光催化技术，对空气中的毒气进行强烈分解消除作用，对一些有害气体有吸收和消除的功能，可以净化空气；[ 2]纳米Co-P镀层代替镀硬铬用于起落架，发动机和液压缸体，其表面形态呈团块状，无坑，无空隙，无微裂；用于航天火箭，大截面高强度航天器结构，光学，热学，力学及其他性能和功能材料，高效能源转换材料，低温冷却器材料以及保证可靠性，安全性的预设传感器和补偿系统的材料。[3]

（2）纳米技术在未来汽车工业中的应用

汽车工业用碳和氮化硼纳米管和复合金属氢化物来制造储氢罐；纳米结构磁铁比普通磁铁有二倍以上的磁饱和度，太阳能池的含纳米颗粒图层，可获得更多的电能，使未来电动汽车更平稳的发展。另外，纳米尾气净化装置也正在研究中，纳米粒子具有更强的催化效果.最新研究成果表明,符合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原功能，他的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳和但氧化物的污染问题.而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机气缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生一氧化碳和氮氧化物，也就不需要进行尾气处。[4]

（3）纳米技术在消耗品和日用品中的应用

用NDMX技术制造的高尔夫球，中空的钛心和含硬质纳米粒子的聚合物外壳使高尔夫球具有最大的惯性矩，飞的更远；纳米气凝胶具有优异的隔热性和消声效果，是建筑和车辆车窗系统的优质材料；纳尺聚丙烯块状共聚物可保证敏感复合元器件，如飞机外壳的可靠性和安全性。

（4）纳米技术在生物医学中的应用

从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，纳米结构也是生命现象中基本的东西。细胞中的细胞器和其他的结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”植物中的光合作用等都是“纳米工厂”的典型例子。研究人员正效法生物特性来实现技术上的纳米级控制和操纵。目前利用纳米Si02微粒实现细胞分离的技术，纳米金粒子的细胞内染色，表面覆盖磁性纳米微粒的新型药物或抗体进行局部定向治疗。[5]

除以上纳米材料在医药方面的应用外，还有如基因治疗、细胞移植、人造皮肤和血管以及实现人工移植动物器官的可能。[6]

（5）特殊纳米涂层

包括超晶格薄膜，LB薄膜和巨磁阻颗粒膜材料等。同时具有陶瓷特性（硬度高，摩擦小）和金属特性（韧性好），同时，还有耐热性好，抗沾粘性，细腻，厚度薄，无污染等优点。[9] 抗电晕漆包线纳米涂层，可实质性的改善其电晕；用碳纳米管代替铟锡薄膜制造印刷电路，柔软性好，无需坚固底层，使电路板更轻更薄；用于船舶石油精炼设备防腐的纳米涂层，在潮湿，霉菌和粉尘环境下长期工作也不会失去绝缘性。[7]

（6）纳米材料超微观检测手段

高分辨原子力显微镜，可以同时实现多种功能；三维原子探针显微镜，以及世界最高分辨率的扫描—透射电子显微镜，可在纳米增益中扫描的数字显微镜等超高清晰度，高分辨率的电子显微镜。除此之外，

此外，纳米材料和技术也在纳米结构电池和锂离子电池，纳米草坪构造电池，纳米增强有机复合材料等方面也有很大的发展发展前景。目前纳米技术的应用研究正在半导体芯片，癌症诊断，光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展，可以预测，不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管，平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物；用于集成电路的单电子晶体管，记忆及逻辑元件；纳米机器人，集成生物化学传感器等将被制造出来。[8]

结束语：在这个信息技术日新月异的时代，每天都会呈现出不同的变化。随着能源的日趋紧张和环境的不断恶化，新能源的开采和利用越来越成为人们关注的焦点话题。所以，纳米时代的到来，不仅给人们带来了极大的方便，也在一定程度上解决了一直困扰人们的难题。但是，科学是把双刃剑，纳米材料也会附加带来一些问题，如，有国家利用纳米高科技技术侵略其他国家，有些纳米材料会到来新的环境问题，纳米机器人的横空出世会若使用不当，会扰乱人类社会等一系列问题。所以，我们要准确衡量纳米材料的利与弊，尽量避免与防止纳米材料与纳米技术对人们的伤害，让纳米技术更好的造福人类。

参考文献：

(1)《纳米材料与纳米技术》张志焜、崔作林著；

(2)文献《最新科技前沿-纳米材料的发展与应用》；

(3)文档《纳米材料综述》；

(4)Ppt 《纳米材料在汽车中的应用》；

（5）文献《纳米材料最新研究成果》；

（6）苗宗宁等《实用临床医学杂志》;

(7）薛曾泉《纳米科技探索》；

(8) 百度文库《纳米材料未来展望》;

(9) 《纳米材料与纳米涂层简介》