纳米粉体的应用前景

磁性纳米微粒由于尺寸小,具有单磁畴 结构，矫顽力很高的特性,用它制作磁记录 材料可以提高信噪比,改善图像性质,如日本 松下电器公司已制成纳米级微粉录像带,具 有图像清晰、信噪比高、失真十分小的优 点。还可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁 性车票等。将磁性纳米微粒通过界面活性 剂均匀分散于溶液中制成的磁流体在宇航、 磁致冷、显示及医药中已广泛应用。
❖ 纳米CaCO3作为保健食品和药物成分，可提高 人体对钙质的吸收和利用；纳米花粉由于破坏了 花粉的细胞壁而提高了人体对花粉中有效成分的 吸收和利用；含纳米羟基磷灰石的牙膏具有比氟 更好的防龋齿功效；预计纳米材料在21世纪将会 作为生物医用的核心材料，在细胞分离和细胞染 色中发挥重要作用，将制成特殊药物或新型抗体 对人体进行局部定向治疗；纳米机器人将成为典 型的医疗纳米装置为人类医疗服务。
11 其它应用
如用纳米CaCO3改性聚丙烯（PP）、 高密度聚乙烯（HDPE），不仅使拉伸强 度大大提高，还大大提高了其缺口和无缺 口的抗冲强度，有明显的增韧作用；用纳 米TiO2、Al2O3、ZnO等超微粉体改性塑 料，使塑料具有良好的抗紫外能力而不易 老化；
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用纳米Al2O3、SiO2、Sb2O3可制得具有 阻燃效果优异并具有补强功能的高档阻 燃塑料；纳米TiO2、ZnO和Ag等具有良 好的杀菌作用，用它们改性塑料，制成 抗菌内衬门把手、防霉菌封条、复合增 强材料，使冰箱内食物贮存的环境得到 极大改善，增强了冰箱的抑菌保鲜功能。
纳米粉体的应用前景
由于对纳米材料的研究,尤其是制备大 块的纳米材料还处于实验室阶段,所以纳米 材料大量投入实际生产还需要一段时间,不 过还是有一部分已走出实验室,应用于工业 生产,而且产品已投入市场,以其优质的性 能深受消费者的欢迎。经过科研工作者们 的长期研究,发现纳米材料在以下方面很具 潜力。
1 磁性材料中的应用
9 调色材料中的应用
• 纳米材料的颜色随粒径尺寸不同 而改变，粒径越小，颜色越深。可以 选择体积适宜且粒径均匀的纳米材料 制备各种颜色的印刷油墨，用来代替 传统的化学颜料配色工艺。纳米材料 的颜色不仅随粒径而变，还具有随角 度变色的效应。例如，将二氧化钛纳 米粉添加在汽车、轿车等金属闪光面 漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色 彩效果，使传统汽车旧貌换新颜。
5 作为润滑油添加剂的应用
据报道,俄罗斯科学家将纳米铜粉末 或纳米铜合金粉末加入润滑油中,可使润 滑性能提高10倍以上,并能显著降低机械 部件的磨损,提高燃料效率,改善动力性,延 长寿命。俄罗斯采用纳米金刚石作为润滑 油的添加剂生产出了牌号为Ｎ-50Ａ磨合 润滑剂,专门用于内燃机磨合。这种润滑 剂可使磨合时间缩短50%～90%。
谢 谢！
➢ 粉体材料是新材料的重要组成部分，作为高新技 术，世界各国已把它作为研究的重点，从粉体粒 子的大小、制备的技术、特性、表面改性、表征 到应用，逐步形成了超细颗粒材料和超细技术、 超微粉体材料和超微细技术，特别是纳米材料和 纳米技术已席卷全球。在中国，纳米材料已形成 了热潮，从民用到工业，从食品到医药，都在迎 接另一个工业革命的到来。为此，我国“九五” 开始，就把超细、超微细和纳米技术与精细化工 相结合，以改造传统的精细化工，向绿色高新精 细化工的方向发展。
2 在陶瓷材料中的应用
随着纳米技术的广泛应用，纳米陶
瓷随之产生，以此来克服陶瓷材料的脆性，
使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工
性。由于纳米陶瓷具有优良的室温和高温
力学性能、抗弯强度，使其在切削刀具、
汽车发电动机部件等诸多方面都具有广泛
的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻
的环境下起着其它材料不可替代的作用，
• 美国将纳米计划视为下一次工业革命的 核心,并将纳米科技研究方面的投资从 1997年的116美元增加到2001年的497 亿美元,日本、德国等也设立了纳米材料 研究中心和研究网,一些国家也纷纷制定 相关战略和计划,力争在该领域走在世界 的前列。目前,我国在纳米材料的某些领 域已取得一些出色的成果,但总体水平与 美、日、欧相比,差距还很大。
纳米Al2O3粉体对250ｎｍ以下 的紫外光有很强的吸收能力，如把几 个纳米的Al2O3粉掺和到稀土荧光粉 中，可以利用纳米紫外吸收的蓝移现 象吸收掉有害的紫外光，而且不降低 荧光粉的发光效率。
4 催化剂材料中的应用
纳米微粒由于尺寸小,比表面积大,表面 的键态和电子态与颗粒内部不同,表面原子 配位不全导致表面的活性位置增加,这就使 它具备了作为催化剂的基本条件。而且随 着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成凸凹 不平的原子平台,这就增加了化学反应的接 触面。并且纳米微粒具有粒径小、密度小、 比表面积大、反应活性高、选择性强等许 多优点。
7 在医学及生物工程上的应用
❖ 由于纳米粒子一般比生物体内的细胞 小得多,10ｎｍ以下的颗粒可在血管中自 由移动,因此可以用来检测身体各部分的 病变并进行治疗,如表面包敷的磁性粒子 (Fe3O4)可作为治疗药物的载体,进入人 体后在外加磁场的导航下到达指定的病 变部位,达到定向治疗的目的。
❖ 纳米粒子作为显影剂可发现微小癌变,有 利于癌症的早期诊断和治疗。磁性超微 粒子还可用于癌细胞分离技术,如英国伦 敦的儿科医院已利用磁性超微粒子分离 癌细胞,成功的进行了人体骨髓液内癌变 细胞的分离。一些具有生物活性的纳米 材料,还可用于人造骨、人造牙、人造人 体器官等。
10 在化妆品中的应用
超微粉休材料使防晒化妆品备受欢迎
大气臭氧层的破坏程度每增加1%，紫 外线辐射的强度就会增强2%，而人类患皮 肤癌的可能性就增加3%，为此，以纳米级 TiO2、ZnO、Fe2O3等粉体经过表面改性和 复配制得的化妆品具有极好的抗紫外线功 能，备受青睐。
我国2000年化妆品行业有2500余家 企业，年总产值达320亿元左右，其中 抗紫外线类化妆品占整个化妆品品种 数的40%，占总产值的54%，而抗紫外 线防护剂产值12亿元，希望以纳米材 料为主体的紫外线屏蔽剂已超过30%。
如Ni或Cu-Zn化合物的纳米颗粒对某些有 机物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂 贵的铂催化剂,纳米铂催化剂,可以使乙烯的 氧化反应温度从600℃降到室温。虽然纳米 级的催化剂仍处于实验室阶段,尚未在工业 生产中广泛应用,但人们预计,随着对纳米微 粒催化剂的深入研究,它很可能成为新世纪 催化反应的主角。
8 环保和能源方面的应用
纳米材料不仅可用来消除水和空气中的 污染物,还可以成倍地提高太阳能电池的能量 转换效率。在环保和能源利用方面有着远大 的应用前景。如纳米TiO2光催化剂可以涂在 玻璃表面,具有自洁功能。任何粘在其表面上 的物质,包括油污、细菌,在光的照射下,通过 纳米光催化作用,变成气体或容易被擦掉的物 质。因此,纳米材料在发展绿色能源和环境技 术,减少污染和恢复被破坏的环境上有广阔的 应用前景。
结束语
• 虽然人们已用各种不同的方法制备出多种用途的 纳米材料,已有的方法不断地被改进,新的方法不 断被发现和采用,但存在着制备费用过高、产量 低等等一些特点,这阻碍了在许多领域的应用。 相信随着研究的不断深化,我们应该能克服在这 些领域的重重困难,进一步发展和完善制备技术。 科学家们预言,纳米时代的到来不会很久,它在未 来的应用将远远超过计算机工业,并成为未来信 息时代的核心。
具有广阔的应用前景。目前这方面已有不
少实验成果。
高强度铝基陶瓷中添加0. 01%～ 5%的NiO纳米粉，可提高材料的弯曲强 度和结构强度。用于磁性滑动触头的非磁 性陶瓷中，添加5%～50%的NiO的纳米 粉体，可使陶瓷具有与磁性薄膜相同的热 膨胀系数和选择性。
3 光学材料中的应用
纳米材料微粒由于小尺寸效应使它具 有常规大块材料不具备的光学特性，如出 现宽频带强吸收、吸收带蓝移、发光现象 和丁达尔效应等，因而在光学材料中应用 十分广泛。如用纳米微粒制成的光纤材料 可以降低光导纤维的传输损耗；红外线反 射膜材料可用于节能方面的应用等。
乌克兰科学院的研究及其产品再 次验证了纳米金刚石作为添加剂的 润滑油在性能上的优越性。
在国内,王示德的高级润滑油专 利采用了纳米添加剂与传统润滑油 的性能比较试验,说明纳米添加润滑 油具有更好的性能。
6 传感器材料中的应用
纳米微粒随着粒径的减小,比表面积的增大,表面原子 数的增多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬键等, 使得它表面积巨大、表面活性高与气体相互作用强、对 周围环境 (温度气氛、光、温度等)敏感度高、同时检 测范围扩大。这些特性使它满足了传感器功能上所要求 的灵敏度、响应速度以及检测范围等指标。因而可望利 用超微粒制成敏感度高的超小型、低能耗、多功能传感 器。如温度传感器、红外检测传感器、氧敏感传感器、 汽车排气传感器。