纳米材料及其应用

低，制备过程并不严谨。所以它的生产使得原料在很大程度上的浪费，而 目对环境也造成污染。所以，在催化剂上，纳米材料有极强的优势 ，纳米 材料的比表面积大，表面活性中心多，这为做催化剂提供了必要条件。同 时纳米材料的表面效应和体积效应决定了它具有 应选择 ｌ 生它可大大提高反应效率 ，控制反应速度 ，对比一般的催化剂 ，用 纳米微粒作催化剂的话 ， 可以将反应速度提高１ ～ ， ０ １倍。 ２３ 纳 米材 料 在 磁 性 材 料 方 面 的 应 用 ．
近年来随着信息量飞速增加 ， 要求记录介质材料高性能化 ， 特别是 记录高密度化。高记录密度的记录介质材料 与超微粒有密切 的关系。若 以超微粒作记录单元 ，可使记 录密度大大提高。纳米磁性微粒由于尺寸 小 、，具有单磁畴结构 ，矫顽力很高的将 陛，用它制作磁记录材料可以 提高信 噪比，改善 图像质量 。此外 ， 电子计算机中为防止尘埃进入硬 在 盘中损坏磁头 与磁盘 ，存转轴处也 已普遍采用磁性液体的防尘密封 。 纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用 。由于纳米微粒尺寸远小 于红外及雷达波波长 ，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料 要强得多 ，这就大大减少波的反射率 ，使得红外探测器和雷达接收到的 反射信号变得很微弱 ，从而达到隐身的作用 ；另一方 面，纳米微粒材料 的比表面积比常规粗粉大３～４ 个数量级 ，对红外光和电磁波的吸收率也 比常规材料大得多 ，这就使得红外探测器及雷达得到 的反射信号强度大 大降低 ，因此很难发现被探测 目标 ，起到 ＿ 『 隐身作用。
ｆ２５ ． 倍 ２２ 纳 米 材料 在 催 化 方 面 的 应 用 ．
பைடு நூலகம்
３ 结 束语
总之 ，纳米材料作为新世纪最有发展前景的新兴学科 ，世界各国都 已投入大量的人力和财力进行各个层次的研究 ，并且取得了许多成果 。 正如钱学森先生在上世纪所言 ：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 ， 是一次技术革命 ， 会 从而将是２世纪的又一次产业 １
。
关键 词 纳米 ；纳米材料 ：应 用
中圈分类号 Ｔ ３３ 文献标识码 Ａ 文章编号 １７— ６ １（ １）９— １６０ Ｂ８ ６ ３９７一２ ００ １０４ — １ ０
现如今 ，科学界普遍认为 ，纳米技术是２世纪经济增长 的一台主要 １ 的发动机 ，它将成为超过网络技术和基因技术的 “ 决定性技术” ，并将 成为最有前途 的材料。它所具有的独特的物理和化学性质 ，可以节省资 源、合理利用能源并且 能够净化生存环境 ，它的发展研究会对化工行业 产生带来新的机遇。
１１ ３ 张立德 ． 米材料和纳 米结构【 ． 京： 纳 Ｍ】 北 科学 出版 社， １ ． ２ ０ ０
革命。 参 考文 献
［】 １ 黄开金 ． 纳米材料 的制 备及应用［ ． Ｍ］ 北京： 冶金工 业出版社，０ ９ ２０ ．
在许多化学化工领域中催化剂起着举足轻重的作用 ，它可以控制反 应时问，提高反应效率和反应速度 。但是 ，大多数的传统催化剂催化效率
［１ ２李晓俊 纳 米材料 的制 备及应用研 究【Ｊ １ ：Ｊ Ｍ ． 东 Ｉ东大学 出版社 ， ０ ． “ ｌ ２ ６ ０
ｌ ４ ６
应 用 科 学
２ 第霸 科年 １ ０ ７ １ 期 ０
纳 米材 料 及 其 应 用
方 源
（ 武汉 大学 动力与机械学 院，湖北武汉 ４ ０ ７ ３０ ２）
摘 要 提起 “ ”这个词 ，可 能很 多人都听说过 ．但 什么是纳米 ，什 么是纳米材料 ，可 能很多人并不一定 清楚 主要介绍纳米及 纳米 纳米 材料 的研 究现 状及其在各方 面应用。
生物传感器是用固定化的生物潘 肚成分为敏感元件与适 当的能量转 换器件结合而成 的传感装置用 以测定一种或几种分析物的禽量 。生物传 感器是多学科交叉的产物，是一种全新 的检测技术 ，存生命科学 、临床 诊断、环境监控以及过程控制等各种领域都有所应用。 在生物传感器的研制 中，人们尝试用多种新方法束固定酶 ，以期达 到实用的要求 。纳米颗粒 比表面积大 、吸附能力强 ，可以很牢 固地吸附 酶等生物大分子 ，增加 酶的吸附置和稳定性 ， 且蛋 白质等物质吸附在纳 米金属颗粒的表面 Ｌ 仍能保持生物活性 。纳米金 可与巯基结合 ，形成牢 固的共价键 ，增加了其 固化Ｇ Ｄ的稳老 性而不影 响其活性 ：纳米颗粒增 Ｏ 加 了三维电极 的有效固定 而积 ，可以结合更多的ＧＯ Ｄ，使得检测下限延 长：同时纳米金的存在加快了Ｇ Ｄ Ｏ 活性 中心Ｆ ＡＦ Ａ ２ Ｄ ／ Ｈ 与金 电极表面的 Ｄ 氧化还原反应 ，因此制成 了高灵敏度 的生物传感器。并 且经研究分析 ， 在纳米铜修饰 的金电极上 以邻胺基苯酚聚合物固载Ｇ Ｄ Ｏ 制成的电极 ，纳 米铜加入后对葡萄糖的检 出线低２ ，最大响应 电流高３ ，灵敏度提高 倍 倍
２４ 纳 米 材料 在 涂 料 方 面 的 应 用 ．
２ 纳 米材料 的应 用
２１ 纳 米 颗 粒 在 电 化 学 生物 传 感器 中 的应 用 ．
纳米 涂料 利用其独特 的光催化技术 对空气 中有毒气体有强烈 的分 解 ，消除作用 。对甲醛 、氨气等有害气体有吸收和消除的功能 ，使室 内 空气更加清新 。经测试 ，对各种霉菌的杀抑率达９ ％以上 ，有长期 的防 ９ 霉防潮效果 ；纳米改性 内墙涂料 ，实际上是高级的卫生型涂料 ，在卫生 用品 上应用可起到杀菌保洁作用 ，适合 于家庭、医院 、宾馆和学校的涂 装 ；纳米改性外墙涂料 ，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低 的表面张力 ，具有高强的附着力 ，漆膜硬度高且有韧性 ， 良的 自 优 洁功 能 ，强劲 的抗粉尘和抗脏物的粘附能力 ，疏水性极佳 ，容易清洗污物的 性能。耐洗性 大于１０ ０ ，具有 良好 的保光保色性能 ，抗紫外线能力 ５０次 极 强 。使 用寿 命达 １年 以上 。 ５ ２５ 纳米材料在陶瓷上的应 用 ． 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。它 具有 的高碾嚏 、高韧性 、低温超塑性 、易加工等传统陶瓷无与伦 比的优 点。其 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 。美 国著名材料专家Ｇｅ ｅ ｌ ｔ ￣出 ，如果多晶陶瓷是由大小为几 ｉｒ 个纳米的晶粒组成，则能够在低温下变为延性的 ， 能够发生１０ ０ ％的塑性 形变。并 且发现 ，纳米陶瓷材料在室温下具有优 良的韧性 ，在 １０Ｃ经 ８￣ 受弯 曲而不产生裂纹。
１ 纳米材 料 的特性
纳米是英文ｎｍ ｍｅ ｒ ａ ｏ ｔ 的译音 ，是一 个物理学上的度量单位 ，１ ｅ 纳米 是１ 米的十亿分之一 ，相 当于４ 个原子排列起来 的长度 。纳米是一个尺 ５ 度概念 ，并没有物理 内涵。当物质到纳米尺度 以后 ，大约是在１ ０ 纳 ～１０ 米这个范围空问，物质的性能就会发生突变 ，出现特殊性能。这种既具 不同于原来组成的原子 、分子 ，也不同于宏观的物质 的特殊性能构成的 材料 ，即为纳米材料 。 纳米材料有以下独特特性 ： １ ）小尺寸效应 。当微粒光波波长 、德布罗意波长以及 超导态 的相 干 长度或透射深度等的物理特征尺寸相近或更小 的时候 ，符合周期性 的 边界 条 件 受 到破 坏 ，因此 在 光 、热 、电 、声 、磁 等 的 物 理特 性 方 面都 会 出现一些新的效应 ，称为小尺寸效应。 ２）表 面与界而效应 。纳米微粒的表而积很大 ，在表 面的原子数 目 所 占比例很高 ，大大增加 了纳米粒子 的表面沿Ｉ 生；表面粒子的活性不但 引起微粒表面原子输运和构型的变化 ，同时也引起表面电子 旋构象和 电子能谱 的变化 。 ３ ）量子尺寸效应 。当粒子尺寸降低到某一值时 ，费米能级附近的 电子能级由准连续变为离散能级 的现象 ，当能级间距 大于热能 、磁能 、 静磁能 、静 电能 、光子能量或超导态的凝聚能时 ，量子尺寸效应能导致 纳米粒子的磁 、光 、电、声、热 、超 导等特性 显著不 同。 ４）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。小尺寸效应 、 表面界面效应 、量子尺寸效应和量子隧道效应 ，都是 纳米粒子与纳米固体材料的基本特性 ，是纳米微粒和纳米固体 出现与宏 观 特性 “ 反常 ” 的原 因。