纳米材料的进展及其制备方法和应用的综述

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1、纳米材料的进展及其制备方法和应用的综述摘要:介绍了纳米材料最近几年的研究进展，主要包括纳米材料的结构特性，也介绍了纳米材料的广泛应用和K主要的制备方法。同时对纳米材料的微乳液法和激光诱导气相沉积法,这两种制备方法进行了简耍介绍。1＜习：纳米材料；特性；应;制备1.引言近年来，纳米材料作为一种新型的材料已经得到了人们的广泛关注。纳米材料是指尺度为l-100nm的超微粒以是非晶体、赝晶和晶体）组成的固态材料。上世纪80年代初,徳国科学家H-Gleiter酋先川惰性气体凝聚法制备出了具奋淸洁表面的纳米粒子并且提出了纳米品体材料的概念，并采用人工方法首

2、次合成了纳米品体，至90年代，世界上便掀起了制备和研究纳米材料的热潮。鬥前，美国、LI木和德国等在纳米材料研究领域处于领先水平，我国也汝入了国际先进行列。如今,纳米材料作为21III:纪最有前途的材料已受到越来越多的各国科技界和产业界浓厚的兴趣和广泛的关注。2.结构特征纳米材料乂称为纳米结构材料。纳米材料具冇很特殊的结构特征，主要冇纳米粒和晶界组成。纳米材料在结构上属于原子簇和宏观物体交界的过渡区域.是由数Id很少的原了•或分子组成的原子或分子的聚集体。粒子具有壳层结构，其表面层原子占很大的比例并旦是无序的类气休状结构，在粒子内部存，在有序无序

3、结构。与品体体相基层的完企长程有序结构不同，纳米粒了的结构的特殊性使它们具有与传统同体材料不同的许多特殊性质,成为材料科学领域屮跨世纪的材料科学研究的热门课题。纳米材料具有以K4个主要的结构特征：（1）小尺十效应构成纳米固体的单元一纳米微晶由宏观尺、r进入纳米级范围，微粒的尺、r与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相下长度或透射深度等物理特征尺、r相当或比它们更小吋，晶体点阵的周期性条件将被破坏，准连续的能级将分裂成分立的能级，而呈现KubOo效应。非晶态纳米微粒的颗粒表而层附近原了密度减小，导致声、光、电磁、热力学等物理性质呈现小尺寸效应。（

4、2）宏观量子隧道效应微观粒子其有贯穿势垒的能力称为隧道效应。一些宏观量，如微颗粒的磁化强度，s了•相干器件中的磁通s等具冇隧道效应。这对®础研究及实川都冇着重耍的意义。（3）表而效应纳米材料中的品粒表而积很大，具有巨人的表而能，位于表而的原子占有相当大的比例，从而使得表Iftf原了具冇高的活性，极不稳定，很容易与艽它原了•结合。例如，金属的纳米粒子在空气屮会燃烧其至爆炸，无机的纳米粒子暴露在空气屮会吸附气体，并与气体进行反应。（4）界而效应随着纳米材料的粒径减小，界而原子所占比例迅速增大。巨大的纳米材料界而处的原了排列浞乱,表面原子配位严重不足

5、,界面上存在人釐缺陷，这就导致表面活性增加，晶格敁著收缩，晶格常数变小，以及表ifti原了输送和构型的变化，原了在外力作用下，很容易迁移，因此表现岀很好的韧性与一定的延展性，与界面状态有关的吸附、扩散等物理、化学性质将与传统的大颗粒材料显著不同。纳米材料按结构不同讨以分为以下四类（1）零维材料，如原子簇和原子來；（2）—维材料，其有纤维结构，如将纳米颗粒沿一维方向进行排列即可得到纳米丝；（3）二维材料，在二维空间排列得到的层状结构，如纳米薄膜；（4）三维材料，在三维空间堆积的纳米块。1.纳米材料的应用纳米材料独特的结构特征和特殊性能，具柯I•分

6、诱人的应用前景。夼特性质为艽广泛的应川奠定了基础。我们首先讨论下纳米材料在高技术领域的应用。科学家们已成功地利用纳米材料和纳米技术制造出只冇失发丝直径大小的电动马达，用作人体血管血栓清除的设备。这种马达口丁以10万r/min的速度带动切削头來打通血栓，疏通血液循环。澳人利亚己研制出纳米级的卞物传感器,椬入人体后来监测糖尿病患者的血糖变化，其灵敏度相当高。利用纳米材料对电磁波的超吸收功能，将其涂覆于飞机和导•弹上，叫防止被雷达测!11,达到隐形的FI的。还可生产岀在高温下能超倍拉伸的陶瓷，其超塑性可达到标准形状的200%以上。这种可超倍拉伸的陶瓷

7、将作为防腐、耐热、耐磨的新材料而得到广泛应用。利川纳米材料在高温卜'的高强、高韧和稳定性好的特点改造传统的工具，如切削刀具，可人人提窈硬度和使用寿命。纳米碳管可广泛应用于超微导线、超微丌关及纳米级的电子线路等。利用某些纳米材料,U木科学家己研制成功£1洁玻璃和£1洁瓷砖。这种新产品的表血杏一层纳米级的TiO2,在光的照射不，任何沾污在表面上的污物，乜括油污、细菌等，均会被光催化分解，使之被鉍化成气体或小分子物质，极易被清洗。利用纳米材料的红外反射功能,在各种灯泡内壁涂以纳米微粒以形成脱结构可以在透过可见光的转换，不仅节能，而且可以延长灯具的使川

8、寿命。将纳米材料用于化妆品，可以生产ill高档的rt有防晒和抗紫外功能的产品。纳米材料作为新一代催化剂备受国内外重视。纳米材料同样可以作为搞笑的气敏材