納米材料在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用探析

曹偉

摘要：由于納米材料的特殊性，其化工領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，并且表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢。本文重點(diǎn)針對納米材料在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：納米材料;化工領(lǐng)域;應(yīng)用

近幾年來，材料學(xué)中，發(fā)現(xiàn)了一種大小僅在1mm--100mm之間的材料，人們將其命名為納米材料。這種材料由納米粒子組成，而納米粒子的大小僅在原子和分子之間。由于其大小的特殊性，所以在環(huán)保、涂料、催化劑等化工領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，且表現(xiàn)出了非常突出的性能優(yōu)勢。

一、納米材料的性質(zhì)分析

（一）力學(xué)性質(zhì)

納米材料主要由納米級的納米粒子組成。而納米粒子的粒徑越小，納米材料的強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性質(zhì)就越大。鑒于納米材料的這一力學(xué)性質(zhì)，將其應(yīng)用到對強(qiáng)度和硬度有特殊要求的包裝上，可以有效提升包裝的力學(xué)性能，解決包裝容易遭到破壞的問題。例如，塑料具有耐熱性差、強(qiáng)度低、脆性大等缺點(diǎn)，將納米二氧化鈦或者納米碳酸鈣等材料加入到塑料中，就可以有效改善塑料的各種缺點(diǎn)，顯著提升塑料的力學(xué)性能。將納米材料應(yīng)用到塑料行業(yè)，已經(jīng)成為塑料行業(yè)的一次技術(shù)性突破。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

分析納米材料的納米粒徑，發(fā)現(xiàn)其粒徑均屬于納米級別，不同納米晶粒之間的磁力作用就會(huì)對納米材料的磁學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。而納米晶粒的磁各向異性與晶粒之間的磁相互作用，直接決定著納米顆粒的磁化作用。現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁致電阻效應(yīng)普遍在3%左右，而將納米材料的電阻效應(yīng)則高達(dá)50%，將其應(yīng)用到計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)中，可以顯著提升計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)的靈敏度。

（三）電學(xué)性質(zhì)

與同類的粗晶材料相比，納米材料的電阻更高。因?yàn)榧{米例子可以在隧道量子效應(yīng)以及庫倫堵塞效應(yīng)的作用下，進(jìn)行納米電子器件的制作。并且，這樣制作出來的納米電子器件，具有非常突出的電學(xué)性能優(yōu)勢，例如超高速、超容量、超微型、超低能耗等。這些電學(xué)性能均優(yōu)于當(dāng)前半導(dǎo)體器件的力學(xué)性能。所以，以納米材料為主要制作材料的電子器件會(huì)在電氣行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并逐步取代現(xiàn)有的半導(dǎo)體材料。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

由于納米材料的界面原子密度較低，且排列相對混亂，所以降低了納米材料界面原子的耦合作用。再加上納米材料的熱膨脹系統(tǒng)較大，使得納米復(fù)合材料應(yīng)用，可以對機(jī)械耦合性能進(jìn)行有效的調(diào)整。

二、納米材料在化工領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

（一）納米材料在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用

環(huán)保是空氣污染問題治理與水體污染問題治理中最基本的要求。而納米材料在空氣凈化以及污水處理等方面發(fā)揮著十分重要的作用。首先，因?yàn)榧{米材料的顆粒尺寸非常細(xì)微，且納米微粒表面形態(tài)與粒徑大小之間的關(guān)系還十分密切，粒徑越小，納米微粒表面就越粗糙，甚至呈現(xiàn)出凹凸不平的原子臺階特點(diǎn)。正是因?yàn)榧{米材料的這一特點(diǎn)，所以在汽車尾氣超標(biāo)報(bào)警器以及各種凈化設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，可以有效減少降低有毒氣體的排放。其次，在污水處理過程中，要想將污水中的有害物質(zhì)、細(xì)菌、病毒以及其它污染物質(zhì)進(jìn)行徹底的去除，就可以借助納米技術(shù)和納米材料對其中的貴金屬進(jìn)行提煉，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。并且，無論是水體中的有機(jī)污染物，還是無機(jī)污染物，納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用均可以將其轉(zhuǎn)化為礦化物。最后，在石油提煉工業(yè)中的脫硫環(huán)節(jié)中，納米材料也可以發(fā)揮相應(yīng)的作用[1]。

（二）納米材料在涂料領(lǐng)域中的應(yīng)用

鑒于納米材料表面與結(jié)構(gòu)的特殊性，與其他材料相比，納米材料的活力非常強(qiáng)大。在化工領(lǐng)域中，表面涂層技術(shù)的發(fā)展受到社會(huì)各界人士的關(guān)注。而將納米材料應(yīng)用到表面涂層技術(shù)中，極大的提升了我國表面涂層技術(shù)的發(fā)展水平。將納米材料應(yīng)用到傳統(tǒng)的涂層技術(shù)中，可以獲得納米復(fù)合體系土層，提升涂層的質(zhì)量與性能。將納米材料應(yīng)用到涂料的制作中，可以顯著提升涂料的防護(hù)能力，使其具有防紫外線、防大氣侵害的作用。將納米材料應(yīng)用到建筑材料玻璃、涂料中，可以有效增強(qiáng)玻璃和涂料的熱傳遞效果，減少光透射作用，進(jìn)而起到明顯的隔熱效果。將納米材料中TiO2的應(yīng)用到汽車裝飾噴涂領(lǐng)域中的汽車漆面中，可以使汽車漆面呈現(xiàn)出一種非常獨(dú)特的色彩效果[2]。

（三）納米材料在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用

在眾多化工領(lǐng)域中，催化劑也發(fā)揮著十分重要的作用，可以加強(qiáng)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)速度與速率的控制，進(jìn)而降低化工生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升。例如，納米粒子可以作為一種光催化劑，廣泛應(yīng)用于光催化反應(yīng)中。因?yàn)榕c其他光催化劑相比，納米粒子的粒徑更細(xì)，催化效率更高，可以非常容易的借助光學(xué)手段實(shí)現(xiàn)界面電荷的轉(zhuǎn)移，所以將納米TiO2應(yīng)用到高速公路照明裝置中的玻璃罩面中，可以憑借其較強(qiáng)的光催化活性來有效分解處理玻璃罩面表面的油污，進(jìn)而提升高速公路照明裝置的透視性。另外，將1wt%的抄襲鋁或者鎳顆粒，加入到火箭發(fā)射過程中使用到的固體燃料推進(jìn)器中，可以顯著增強(qiáng)火箭發(fā)射過程中的燃燒使用率，使其達(dá)到100%。如果是NO的催化還原，同樣可以通過180m2/g的碳納米管的應(yīng)用來提升NO的實(shí)際轉(zhuǎn)化率[3]。

三、結(jié)語

納米材料與納米急速的發(fā)展對人們的日常生活與工作產(chǎn)生了不可忽視的影響，有效解決了人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中遇到的各種問題。而我們加大納米材料與納米技術(shù)的研究目的，也是為了提升納米材料的應(yīng)用能力，使其為人們的日常生活與工作提供服務(wù)，使人們的日常生活狀態(tài)與所處環(huán)境得到改善。而且，與其他材料相比，納米材料的應(yīng)用有著非常突出的優(yōu)勢。只有加大納米材料與納米技術(shù)的研究，才能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到更多的領(lǐng)域中，促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉常瓊.在化工領(lǐng)域中納米新材料的有效應(yīng)用分析[J].化工管理，2019（03）：97.

[2]張曉蕾.納米材料在化學(xué)化工領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（16）：21.

[3]趙剛.納米新材料在化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2016，42（07）：69.