中国新技术新产品
工 业 技 术
中国新技术新产品 2008 NO.08(下)ChinaNewTechnologiesandProducts
浅谈纳米材料的特性及应用
汶秀玲
(陕西省宝鸡眉县职教中心,陕西 宝鸡 722300)
人类对物质世界的研究,曾小到原子、分
子,大到宇宙空间。从无限小和无限大两个物质
尺寸去认识物质,使人们了解到世界是物质的。
物质是由原子或分子构成的,原子、分子是保持
物质化学、物理理特性的最小微粒。这为人类认
识世界、改造世界推进科学的向前发展提供了
坚实的理论基础,也产生了一个个的科学原理
和定理,推动了人类生产和生活的不断向前发
展。
随着科学研究的进一步发展,人们发现当
物质达到纳米尺度以后,大约在 1～100纳米这
个范围空间。物质的性能就会发生突变,出现特
殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子,
也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材
料,即为纳米材料。
过去,人们只注意原子、分子,或者宇宙空
间,常常忽略他们的中间领域,而这个领域实际
上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这
个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的
性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发
现:一个导电,导热的铜、银导体做成纳米尺度
以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电,
也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度,大约是
在1～100纳米这个范围空间,就会产生特殊的
表面效应,体积效应,量子尺寸效应,量子隧道
效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。
拥有一系列的新颖的物理和化学特性,这些特
性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用
价值。
近年来,已在医药、生物、环境保护和化工
等方面得到了应用,并显示出它的独特魅力。
1医学方面的应用:
目前,国际医学行业面临新的决策,那就是
用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从
动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组
合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想
法,随着健康科学的发展,人们对药物的要求越
来越高。控制药物释放减少副作用,提高药效,
发展药物定向治疗,必须凭借纳米技术。纳米粒
子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒
子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻
击癌细胞或修补损伤组织,尤其是以纳米磁性
材料作为药物载体的靶定向药物,称为"定向导
弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面
携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输
送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸
小,可以在血管中自由的滚动,因此可以用检查
和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查
和给药,避免身体健康部位受损,可以大大减小
药物的毒副作用,因而深受人们的欢迎。
2在涂料方面的应用;
纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具
有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统
的涂层技术,再给涂料中添加纳米材料,可获得
纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统
涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能,
如;有超硬、耐磨,抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、
变色等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高
其防护能力,实现防紫外线照射,耐大气侵害和
抗降解等,在卫生用品上应用可起到杀菌保结
作用。在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材
料,可达到减少光的透射和热估递效果,产生隔
热,阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不
同,这样可以通过复合控制涂料的颜色,克服碳
黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米
材料的颜色不仅限粒径而变,而具有随角度变
色的效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米Tio2
添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层
产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车
面色彩多样化。
3在化工方面的应用;
化工业影响到人类生活的方方面面,如果
在化工业中采用纳米技术,将更显示出独特畦
力。在橡胶塑料等化工领域,纳米材料都能发挥
重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2,可以提高
橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3
和 SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐
磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭
黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,
可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防
水性也相应提高。最近又开发了食品包装的
TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外
线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解
工业废水中的有利污染物,具有除净度高,无二
次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有
着很好的应用前景。
4其他生活方面的应用:
纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、
住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳
丽,但因摩擦容易产生静电,因而在生产时加入
少量金属纳米微粒,就可以摆脱烦人的静电现
象。不久前,关于保温被、保温衣的电视
宣传
免费孕前优生健康检查孕期保健知识宣传1冬季预防流感知识宣传手足口病防知识宣传森林防火宣传内容
,提
到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、
变色、贮光,具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣
机等一些电器时间长了容易产生细菌,而采用
了纳米材料,新设计的冰箱、洗衣机既可以抗
菌,又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极
大,有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有
害的部分,市场上的许多化妆品正是因为加入
了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的
涂料耐洗刷性差,时间不长墙壁就会变的班驳
陆离,纳米技术应用之后,涂料的技术指标大大
提高,外墙涂料的耐洗刷性提高很多,以前的电
视、音响等家电外表一般都是黑色的,被称为黑
色家电,这是因为家电外表材料中必须加入碳
黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒
的种类,进而可控制涂料的颜色,使黑色家电变
成彩色家电。
总之,在未来生活中,纳米技术将带给我们
无限的舒心与时尚,使人类的生存的条件更加
优越。
参考文献
[1]赵清荣:雷达与对抗[J],2001,(3):20-23。
[2]秦嵘等。宇航材料工艺[J],1997,(4):17-20。
[3]张立德,牟秀美,纳米材料学[M],沈阳;辽宁科
学技术出版社1994。
[4]刘列,张明雪,胡连成,宇航材料工艺[J],
1994,24。
摘 要:纳米尺寸开辟科学新领域,介绍纳米材料的神奇特性及在生活中的应用。
关键词:纳米尺寸;性能
94- -
浙公网安备 33021202002483