納米粉體材料納米碳管

由于納米粉體材料可以壓制成納米固體。所以納米粉體是納米固體的基礎(chǔ)。

(1)納米涂層

納米涂層是運用表面技術(shù)，將部分或全部含有納米粉的材料涂于基體，由于納米粉體的獨特表面性質(zhì)，從而賦予材料新的各種性質(zhì)。

① 可以做成表面涂料從而改變物質(zhì)表面的光學(xué)性質(zhì)，如光學(xué)非線性、光吸收、光反射、光傳輸?shù)?。納米顆粒在燈泡工業(yè)上有很好的應(yīng)用。對于高壓鈉燈，碘弧燈有69%的電能轉(zhuǎn)化為紅外線，只有少量的光能是可見光，并且燈管發(fā)熱也會減少燈管的壽命，納米顆粒給其提供了新的解決方案，人們利用SiO2和TiO2的納米顆粒制成了多層干涉薄膜總厚度為微米級襯在燈管的內(nèi)部不僅透光率好而且又很強的紅外線反射能力?？梢怨?jié)省電15%.

②納米紅外涂層，也受到很多人的研究，利用二氧化硅和三氧化二鐵、三氧化二鋁的納米粉末復(fù)合后就可以很強的吸收紅外線，可以做成軍人的衣服，既可以保暖又可以躲避敵人熱頻段的探測，并且重量減少30%.

③納米紫外涂層，是利用了納米顆粒的藍移現(xiàn)象，可作為半導(dǎo)體紫外線過濾器。還有可以涂在塑料表面可以減緩塑料的老化，甚至可以做成防曬霜保護皮膚。

④納米隱身技術(shù)，隨著各種探測手段越來越先進，雷達發(fā)射電磁波，利用紅外探測器可以探測發(fā)熱體等在以后的軍事斗爭中，納米隱身技術(shù)就顯得很重要了。一方面由于納米顆粒尺寸遠小于紅外及其雷達波的波長，因此納米顆粒的透射率就比常規(guī)的材料要大得多，從而減少了反射率，避開了探測;另一方面，納米微粒的表面能比常規(guī)材料要多得多，這就使納米微粒對電磁波的吸收很強，使反射回去的電磁波輕度大大減小從而很難被發(fā)現(xiàn)。納米級的硼化物，碳化物以及納米碳管在這方面很有發(fā)展前途。

(2)在環(huán)境保護方面的應(yīng)用

礦物能源的短缺，環(huán)境污染困擾著人們，納米材料在環(huán)境保護，環(huán)境治理和減少污染方面的應(yīng)用，已經(jīng)呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。納米顆?？梢钥咕?、防腐、除臭、凈化空氣、優(yōu)化環(huán)境，便于降解等，此外還可以吸附重金屬離子凈化水質(zhì)，吸附細菌，病毒，有毒離子等。

(3)納米粒子光催化

光催化可以用于環(huán)保，降解農(nóng)藥，有機物等。由于納米粒子粒徑小，比表面積大，光催化效率高;另外納米粒子生成的電子、空穴在達到表面大部分不會重新結(jié)合，因此空穴低，化學(xué)反應(yīng)活性高。

(1) 氣相法，是指直接利用氣體或者通過各種手段將物質(zhì)變?yōu)闅怏w，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)的反應(yīng)，最后冷卻過程中凝聚長大形成納米微粒的方法。

具體有惰性氣體冷凝法、濺射法、流動液面上真空蒸鍍法、通電加熱法、爆炸絲法、化學(xué)氣相反應(yīng)法等

(2)液相法，液相法制備納米微粒的共同特點是該法均以均相的溶液為出發(fā)點，通過各種途徑使溶質(zhì)和溶劑分離，溶質(zhì)形成一定的形狀和大小的顆粒，得到所需粉末樣品的前軀體，熱解后得到納米微粒。

主要的制備方法有沉淀法、水解法、噴霧法、溶膠凝膠等等

(3)固相法，固相法是通過從固相到固相的轉(zhuǎn)變來制造粉體，對于氣象和液相，分子具有大的易動度，所以集合狀態(tài)是均勻的，對于外界條件來講，反應(yīng)很敏感。而固相法分子擴散很遲緩，集合狀態(tài)時多種多樣的。比較穩(wěn)定。

主要方法有熱分解法、固相反映法、火花放電法、溶出法、球磨法等

納米粉體顆粒一般指一次顆粒(含有氣孔率低的一種獨立粒子)，可以是晶態(tài)，非晶和準晶態(tài)，可以是多晶體也可以是單晶體。

對于球形顆粒來說顆粒尺寸即指其直徑。則對規(guī)則顆粒，尺寸的定義常為等當(dāng)直徑，如體積等當(dāng)直徑，攝影面積直徑等。

下面介紹兩種主要的測量方法:

透射電鏡(TEM)法:拍攝多張納米微粒圖片，測量其等當(dāng)半徑，然后畫出不同晶粒尺寸下的晶粒數(shù)分布圖，將分布曲線中峰值的顆粒尺寸作為平均粒徑。

X射線衍射線線寬法:測定的是晶粒尺寸而不是顆粒尺寸，由于晶粒的細小可以引起衍射線的寬化，其衍射線半強度的寬化度B與晶粒尺寸D關(guān)系可以用下式來表示:

B=0.89λ/D*角度的余弦 其中B=Bm-Bs，B只是晶粒細化引起的寬化

納米粉體材料的性質(zhì)與以下幾個效應(yīng)有很大的關(guān)系:

(1).小尺寸效應(yīng)

隨著顆粒的量變，當(dāng)納米顆粒的尺寸與光波、傳導(dǎo)電子德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理尺寸特征相當(dāng)或更小時，周期邊界性條件將被破壞，聲、光、電、磁、熱、力等特性均會出現(xiàn)質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化成為小尺寸效應(yīng)。

(2).表面與界面效應(yīng)

納米微粒尺寸小、表面大、位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。由于納米粒徑的減小，最終會引起表面原子活性增大，從而不但引起納米粒子表面原子輸送和構(gòu)型的變化，同時也引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化。以上的這些性質(zhì)被稱為"表面與界面效應(yīng)"。

(3).量子尺寸效應(yīng)

當(dāng)粒子尺寸下降到某一值時，金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變成離散能級的現(xiàn)象成為量子尺寸效應(yīng)。

具體從各方面說來有以下特性:

(1)熱學(xué)特性

納米微粒的熔點，燒結(jié)溫度比常規(guī)粉體要低得多。這是由于表面與界面效應(yīng)引起的。

比如:大塊的pb的熔點600k，而20nm球形pb微粒熔點降低288k，納米Ag微粒在低于373k時開始融化，常規(guī)Ag的熔點遠高于1173k。還有，納米TiO2在773k加熱出現(xiàn)明顯致密化，而大晶粒樣品要出現(xiàn)同樣的致密化需要再升溫873k才能達到，這和燒結(jié)溫度有很大關(guān)系。

(2)光學(xué)特性

寬頻帶強吸收

當(dāng)尺寸減小到納米顆粒時，幾乎成黑色，對可見光反射率急劇下降。

有些納米顆粒如同氮化硅，SiC及三氧化二鋁對紅外有一個寬頻帶強吸收譜。而ZnO、三氧化二鐵和二氧化鈦納米顆粒對紫外線有一個寬頻帶強吸收譜。

藍移和紅移

和大塊材料相比，納米微粒普遍吸收帶存在藍移，即吸收帶移向短波長方向;而在某些條件下粒徑減小至納米級時吸收帶向長波方向轉(zhuǎn)移，即紅移。

(3)化學(xué)性質(zhì)

由于表面效應(yīng)，可以做催化劑，提高反應(yīng)活力。

納米材料分為納米粉體材料、納米固體材料、納米組裝體系三類。納米粉體材料是納米材料中最基本的一類。納米固體是由分體材料聚集，組合而成。而納米組裝體系則是納米粉體材料的變形。

納米粉體也叫納米顆粒，一般指尺寸在1-100nm之間的超細粒子，有人稱它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸計算，假設(shè)每個原子尺寸為1埃，那么它所含原子數(shù)在1000個-10億個之間。它小于一般生物細胞，和病毒的尺寸相當(dāng)。

細微顆粒一般不具有量子效應(yīng)，而納米顆粒具有量子效應(yīng);一般原子團簇具有量子效應(yīng)和幻數(shù)效應(yīng)，而納米顆粒不具有幻數(shù)效應(yīng)。

納米顆粒的形態(tài)有球形、板狀、棒狀、角狀、海綿狀等，制成納米顆粒的成分可以是金屬，可以是氧化物，還可以是其他各種化合物。

納米材料分為納米粉體材料、納米固體材料、納米組裝體系三類。納米粉體材料是納米材料中最基本的一類。納米固體是由分體材料聚集，組合而成。而納米組裝體系則是納米粉體材料的變形。

納米粉體也叫納米顆粒，一般指尺寸在1-100nm之間的超細粒子，有人稱它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸計算，假設(shè)每個原子尺寸為1埃，那么它所含原子數(shù)在1000個-10億個之間。它小于一般生物細胞，和病毒的尺寸相當(dāng)。

細微顆粒一般不具有量子效應(yīng)，而納米顆粒具有量子效應(yīng);一般原子團簇具有量子效應(yīng)和幻數(shù)效應(yīng)，而納米顆粒不具有幻數(shù)效應(yīng)。

納米顆粒的形態(tài)有球形、板狀、棒狀、角狀、海綿狀等，制成納米顆粒的成分可以是金屬，可以是氧化物，還可以是其他各種化合物。

納米粉體顆粒一般指一次顆粒(含有氣孔率低的一種獨立粒子)，可以是晶態(tài)，非晶和準晶態(tài)，可以是多晶體也可以是單晶體。

對于球形顆粒來說顆粒尺寸即指其直徑。則對規(guī)則顆粒，尺寸的定義常為等當(dāng)直徑，如體積等當(dāng)直徑，攝影面積直徑等。

下面介紹兩種主要的測量方法:

透射電鏡(TEM)法:拍攝多張納米微粒圖片，測量其等當(dāng)半徑，然后畫出不同晶粒尺寸下的晶粒數(shù)分布圖，將分布曲線中峰值的顆粒尺寸作為平均粒徑。

X射線衍射線線寬法:測定的是晶粒尺寸而不是顆粒尺寸，由于晶粒的細小可以引起衍射線的寬化，其衍射線半強度的寬化度B與晶粒尺寸D關(guān)系可以用下式來表示:

B=0.89λ/D*角度的余弦 其中B=Bm-Bs，B只是晶粒細化引起的寬化