納米技術在化工行業中的應用分析

摘要 隨著科學技術的發展，納米技術已經越來越多的進入到了人們的日常生活，而且化工行業作為國民經濟支柱產業之一，將以納米材料以及納米技術為主的高新技術應用到化工生產中，必將會對其產生積極的推動作用。因此，本文針對納米技術在化工行業中的應用進行分析。

關鍵詞 納米技術 化工 應用

中圖分類號： TQ02文獻標識碼：A

Application Analysis of Nanotechnology in Chemical Industry

WANG Jingxia

(Department of Chemistry and Chemical Engineering of Jining University， Jining， Shandong 273155)

AbstractWith the development of science and technology， nanotechnology has been more and more into people's daily lives， and the chemical industry as a pillar industry of national economy， apply nano-materials and nano technology-based high-tech to chemical production， will certainly have a positive role in promoting. Therefore， this paper analyzes the application of nanotechnology in chemical industry.

Key wordsnanotechnology; chemical; application

1 納米技術的特點

納米是一種新的度量單位，當物質達到或者接近納米尺度范圍以后就會形成一種特殊的結構層次，使其本身所具有的諸如強度、韌度、比熱、導電磁等性能發生突變，從而表現出一些新的性能。這種性能既不同于原來內部結構中單個的原子或分子，也不同于宏觀物質所構成的材料的性能。下面就對納米材料所表現出的一些特殊性能進行細致分析：

（1）力學性能。提高材料的硬度、韌性以及強度一直都是材料研究的主要方向。而具有納米結構的材料則能夠表現出更強的力學性能，由于納米材料的強度與粒子直徑成反比，而材料中粒子的細化以及高密度的存在極大程度的降低了納米材料的位錯密度，使得臨界位錯圈直徑遠大于納米粒子的直徑，這也就避免了在納米結構中發生位錯滑移和增殖，即納米晶強化效應。（2）磁學性能。當粒子間的尺寸達到納米范圍內時，粒子間的相互作用就會發生變化從而影響到物質材料的宏觀磁性。在納米結構中，各粒子的磁性隨著方向的變化而改變，所表現出的磁性 也與粒子的形狀、結構以及內應力有關，并且具有明顯的體積效應。（3）電學性能。在納米結構中，由于晶界面上原子體積分數增大其電阻也就高于同類的粗晶材料，甚至發生尺寸誘導。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。（4）熱學性能。由于在納米結構中的界面原子的密度很低并且排列混亂，也就削弱了彼此間的藕合作用，所以就使得納米材料的比熱和熱膨脹系數都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值。因此，在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。

2 納米技術在化工行業中的應用

由于納米結構在強度、韌度、比熱、導電磁等性能上都明顯優于同類型的物質材料，因此可以利用這些納米技術制造出一些具有特殊功能的材料，并將其運用到化工行業生產當中。目前，納米材料已經在高力學性能環境中得到了廣泛的應用，在化工行業當中利用納米技術制造的超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、表面涂層以及潤滑劑等都有著非常重要的應用。

在化工生產的過程中，為了提高化學反應的速度和反應速率，要在反應過程中添加一些催化劑。傳統的催化劑存在著明顯的缺點，造成生產原料巨大浪費的同時也大大降低了企業的經濟收益，甚至還會帶來嚴重的環境危害，而如果使用納米材料作為催化劑，利用其表面活性中心多這一特點，可以有效地提高化學反應速度和反應速率。由于納米材料所具有的特殊性能，將其利用于表面涂層技術當中也是化工行業研究的重點。表面涂層技術按照用途的不同可以分為結構涂層和功能涂層。其中結構涂層的作用是用來提高和穩固基體材料本身所具有的性能，例如有用來增強基體材料的硬度以及耐磨性、抗氧化能力、耐熱耐腐蝕性等的結構涂層。而功能涂層則是指給基體材料增加一些本身并不具備的功能，從而提高基體材料的整體性能，例如有增加導電性、絕緣性的電學功能涂層，增加光反射、光吸收以及消光的光學涂層以及增加熱敏、濕敏、氣敏的敏感性涂層等等。而納米結構在強度以及韌性方面都有極強的優越性，能夠很好地起到靜電屏蔽的作用，因此用納米材料做為表面涂層，能夠很好保護基體材料的同時也可以使其本身的功能得到進一步的提升。另外，也可以在傳統表面涂層的基礎上配合使用納米材料，即為納米復合體涂層。這種將納米結構的優勢與傳統涂層技術相融合，進而達到優勢互補的方式，將傳統的表面涂層工藝提升到一個新的高度。由此不難看出，納米涂層具有良好的應用前景，將為涂層技術帶來一場新的技術革命，也將推動復合材料的研究開發與應用。

納米技術在精細化工領域也有著極為廣泛的應用。由于精細化工的涵蓋面非常廣，產品數量眾多，并且涉及到人們日常生活的方方面面。因此，將以納米技術為主的高新科技融入其中，進一步改造和提升精細化工的產品性能是其未來發展的趨勢。例如利用納米結構制造高強度的聚合物材料、研制納米色素以及納米感光膠片等等。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，納米材料也能夠發揮其重要作用。在橡膠中加入以納米材料作為添加劑，可以有效地提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力，并且能夠增強相交的耐磨度。將納米材料運用到塑料生產當中，可以很好的提高塑料的強度和韌性，并且能夠增加塑料本身的致密性以及防水性能。而且在粘合劑和密封膠當中添加SiO2，利用SiO2表面的一層有機材料使其具有了親水性這一特點，在添加到密封膠以及粘合劑當中，使之能夠迅速形成一種硅石結構，從而限制了膠體流動，加快固化速度，并且由于顆粒尺寸很小，可以進一步提高粘合劑的粘結效果以及密封膠的密封性。

目前，我國納米技術在化工行業中應用正在穩固前行，所以還需要加大科技創新，以及對基礎技術的研究工作，建立出一套完整技術創新體系和管理機制，提高我國化工行業整體效益和競爭力，為企業創造出一個良好的發展環境，也只有這樣才能順應時代的潮流，使傳統的化工生產工藝在新形勢下重新煥發生機，并且帶動整個化工產業的發展。

3 我國納米技術應用的展望

納米技術雖然起源于國外發達國家，但是目前在我國也具有極大的發展潛力，國家也在不斷提升對這方面的關注程度，一方面增加對納米技術的研究經費，并密切關注納米技術以及納米材料的基礎研究工作。另一方面積極推動地方政府和企業對于納米技術的應用，從而實現了以基礎研究到產品應用的完整體系。現階段，我國對一些納米材料的研究也取得了令人矚目的成就。在物理、化學方面采用多種方法研制出的高密度、性能優越的納米陶瓷，以及制備出的金屬合金氧化物、碳化物等納米化合物，并且建立了相應的基礎設備，能夠真正意義上做到控制納米微粒的尺寸大小，制成納米薄膜以及其它納米材料與傳統材料相比較而言，在強度、硬度、韌性以及擴散度、可塑性、導電率等方面都有顯著提升。并且我國還在世界上首次發現了氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區所表現出的超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應以及自旋波共振等領域也取得了卓越的成就；設計并研制出了納米復合氧化物體系，它對中紅外波段吸收率高達 92％，并將其應用于紅外保暖纖維。目前，納米材料和納米技術這項誕生于二十一世紀的嶄新技術已經逐漸打破了人們的傳統生活理念，并從根本上解決了人類所面臨的諸如能源、環境保護以及醫藥衛生等重大問題。

4 結語

伴隨著社會的高速發展必將會對能源、環境、材料技術提出新的要求，并且對其性能的要求也會越來越高。因此，以納米材料為基礎的納米技術的誕生，將在未來對整個社會的發展起到至關重要的作用。因此可以預見，不斷出現的新型納米材料，以及納米技術的不斷改良，在未來將是納米技術的時代，所以現在要加倍重視對納米技術的研究工作。

參考文獻

[1]張立德，牟季美.納米材料和納米結構[J].科學出版社，2001.

[2]郭英.納米材料的應用分析[J].硅谷，2010.

[3]馮新建.納米技術及其在化工行業中應用[J].新疆化工，2008.

[4]陳樹剛.納米材料在化工行業中的應用分析[J].今日科苑，2008.

[5]張正國，燕志鵬.納米技術在強化傳熱中應用的研究進展[J].化工進展，2011.