納米材料的特性及其應用

李鈺　李甘

摘要：隨著我國的科學技術迅速發展，在一些新型的材料生產應用方面也有著促進作用。納米材料就是通過納米技術進行實現的，納米材料科學技術車給操作從無序到有序組織的臨界物質，然后由此構成了宏觀特殊材料。本文主要就納米材料的特性以及制備的方法加以闡述，然后結合實際對納米材料的應用領域詳細探究，希望能通過此次研究分析，對納米材料的應用發展有所裨益。

關鍵詞：納米材料；納米技術；特性

納米技術是上世紀出現的新技術，在當前社會的諸多領域都得到了廣泛應用。納米材料則是納米技術的重要組成部分，從上世紀八十年代納米技術問世以來，在之后的技術發展速度比較迅速，對應用領域的進一步發展起到了積極促進作用。通過從理論上加強納米技術的研究分析，對納米材料的實際應用就能提供理論支持。

1.納米材料的特性以及制備的方法分析

1.1納米材料的特性分析

納米材料的類型是多樣化的，在使用的常規材料方面尺寸都相對比較大，材料有著宏觀陛。而納米材料則與之不同，倘若是三維方向是幾個納米長的就是3D納米微晶，在二維方向則是納米級。從納米材料的制造方法角度來看，只要是人工方式進行制造的就是人工納米材料。納米材料有著比較特殊的物理化學性能，由于其特殊性能，就在高分子材料領域有著廣泛應用。從納米材料的表面效應層面來看，主要是納米粒子表面原子數和總原子數比會隨著粒子粒徑減小從而大幅度增大。在納米粒子的表面能與表面的張力也會隨之增加，這樣就使得納米粒子的性質有著很大變化，比較容易和其它的原子趨于穩定，這一材料的吸附特性也比較突出。

納米材料的量子尺寸效應特性方面，在納米粒子熱能以及電能和磁場能等能級比平均的能級問還要小的時候，納米材料就和宏觀物質的特性有著不同。在量子隧道效應特性層面，納米材料有著波粒二象性，所以就會有著隧道效應。當前的改性涂料使用的納米材料通常是納米半導材料。

除此之外，納米材料的小尺寸效應特性也比較鮮明。在納米材料的晶體尺寸和光波的波長以及傳導電子德布羅意波長等物體特征尺寸相當以及比其小的時候，這樣一般的固體材料就會以成立的周期性邊界條件，將破關以及聲和熱等電磁特征顯示出小尺寸的效應。

1.2納米材料制備的方法分析

對納米材料的制備過程中，需要在方法上科學應用。納米材料的制備的方法比較多，其中的氣相法就是比較突出的方法，是直接將氣體以及通過各種手段把物質變成氣體，然后在氣體狀態下發生物理變化以及化學反應。氣相法的應用方法類型也比較多，比較重要的有化學氣相反應法以及氣體中蒸發法等。氣體中蒸發法重要是在惰性氣體或者是在活潑氣體當中把金屬以及合金等蒸發汽化，接著和惰性氣體進行沖突以及冷卻等從而就形成了納米微粒。采用這一氣體冷凝法進行制備納米微粒表面清潔以及粒徑分布相對比較窄。

通過液相法的應用也能對納米材料進行制備，這一方法的應用主要是通過均相溶液作為出發點的，然后在各種途徑的實施下，將溶質和溶劑進行分離，這樣溶質就能形成相應形狀以及大小的微粒。對溶膠以及凝膠的方法應用是比較多的，這是對納米材料制備的特殊性工藝，對微粉以及纖維等復合材料能加以制備。由于這一方法的應用相對比較簡單，對設備的應用要求也比較低，在未來的應用前景比較廣闊。

納米材料制備方法中的化學氣相凝聚法也是比較重要的方法，這是上世紀末提出的新型納米微粒合成技術。這一方法應用中，主要是通過氣態原料在氣相當中通過化學反應來形成的基本粒子，以及實施冷凝合成納米微粒。當前采用這一方法對碳化硅以及二氧化鋯等納米微粒進行了合成。

2.納米材料的應用領域

納米材料在當前的應用領域比較多樣，其中將納米材料在建筑涂料中的應用，對建筑涂料的性能改變有著影響，能起到抗老化以及耐候性的作用效果。涂料的康老虎以及耐候性主要是涂膜受到紫外線以及陽光照射等因素影響出現的褪色以及變色等，在納米材料的應用下，就能將SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3等都是在實際中比較優良的抗老化劑，對建筑涂料的抗老化以及耐候性的性能提高有著積極促進作用。

納米材料應用到化學電源當中也比較廣泛。納米材料其龐大表面積以及特異電催化性能在化學電源當中的開發應用比較突出，納米輕燒結體是電池電源的性能質量提高的重要保障，這是將納米微粒構成的密度只有原物質十分之一塊狀海綿體作為化學電池以及燃料電池電極，從而能有效增加以及電解質溶液和反應氣體接觸表面和對效率有效提高。

例如：鎳和銀的輕燒結體作為化學電池等的電極在實際當中已經得到了應用。TiO2納米微粒的燒結體作為光化學電池和鋰電池的電極得到了廣泛的研究和開發。通過納米材料和電源相結合，就能創造出新的電源類型，在電源的性能方面也能有效提高。

納米材料在結構材料中的應用也比較廣泛，納米結構材料應用主要是對純金屬納米材料的研究，在當前的多元合金和納米復合材料的應用發展也比較突出。在納米陶瓷材料的應用上就是比較重要的，其耐高溫以及高強度性能在生活中的應用比較廣泛，將其在高溫發動機當中加以應用在當前已經得到了實現，對燃料的熱效率增加也起到積極作用，對污染就能有效降低。

可以將納米材料作為光催化劑加以應用。在半導體的光催化效應的發揮上比較突出，在光照下價帶電子躍遷到導帶以及價帶空穴能將周圍環境中烴基電子奪過來，從而烴基就成為了自由基，能作為強氧化劑加以應用。

3.結語

總而言之，納米材料的特性比較多樣，在將納米材料應用到人們的生活生產當中，就能為人們帶來最大化的便宜，提高生產力水平以及生活質量。未來的發展過程中，納米材料的發展會有進一步的提高，屆時將會對人們帶來更大的效益。希望能通過此次理論研究分析，對納米材料的實際應用的廣泛性起到促進作用。