纳米材料制备技术及其发展趋势综述

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1、纳米材料制备技术及其发展趋势综述摘要:纳米材料是一种极具潜力和发展空间的材料。本文具体介绍了零维，一维，二维和三维纳米材料制备技术及其发展趋势。纳米材料的制备技术具有非常重要的地位,通过纳米材料的制备使之具有其他一般材料所没有的优越性能,应用于现代科技的各个领域。关于纳米材料制备方法的研究在不断发展,形成了一个十分重要的研究领域。随着纳米科技的发展,纳米材料的制备已日渐成熟,纳米的广泛应用使得纳米逐渐走进了我们生活的各个方面，纳米科学也将成为21世纪一个令人瞩目的学科。关键词：纳米材料、制备技术、发展趋势引言自从1984年德国科学家Gleiter

2、等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料由于具有明显不同于体材料和单个分子的独特性质：表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，而且在电子学、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要价值，它引起了世界各国科学工作者的浓厚兴趣，以及各国政府的广泛关注，这使得近十多年来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究，都取得了丰硕的成果。然而对纳米材料的研究工作还远没有结束，在上述三个方面依然有十分广阔的未知领域，吸引着更多的科研人员为之努力奋斗。其中，有关纳米材料制备方法的研究，仍吸引着人们众多的关注。纳米材料带人类走进了一

3、个续石器时代、铜器朝代、铁器时代以后的“纳米时代”。纳米必将给21世纪带来一场震撼全球的新技术革命。一、纳米材料1.1纳米材料的概述纳米是一个长度单位，1nm=10-9 m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生显著的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。20纳米材料是20世纪80年代中期发展起来的一种具有全新结构的材料，由于纳米结构单元的尺度与物质的许多特征长度相当，如电子的德布罗意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚

4、度、铁磁性临界尺寸等等，从而导致纳米材料和纳米结构的物化特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然，创造新知识的可能性延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。纳米材料所具有的独特性质使其在电学、光学、电化学、磁学、催化以及化学传感等方面具有广阔的应用前景。90年代中期以后，以新一代量子器件和纳米结构器件为背景的纳米结构设计和合成成为纳米材料科学领域新的研究热点[1-2]。纳米材料的研究大致可分为三个阶段。第一阶段（1990年以前），人们主要是在实验室探索用各种手段合成纳米颗粒粉体或块体等单一材料和单相材料，研究评价表征纳米

5、材料的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能；第二阶段（1990-1994年），人们关注的热点是如何利用纳米材料已被挖掘出来的奇特的物理、化学等性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合以及发展复合纳米薄膜；第三阶段（1994年到现在），纳米组装体系、人工组装合成的纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜镶嵌体系等纳米结构材料体系越来越受人们的关注，正在成为纳米材料研究的新热点[3-5]。1.2纳米材料的分类纳米材料的分类方法主要有以下几种。按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料（即纳米颗粒材料材料

6、的尺寸在空间三维中均处于纳米尺度范围，如纳米粉体和原子团簇等）；一维纳米材料（指在空间三维中有两维处在纳米尺度，如纳米棒、纳米纤维、纳米管和纳米带等）；二维纳米材料（指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如纳米薄膜和超晶格等）；三维纳米材料（指块体材料中基本结构单元处于纳米尺度）。维数对材料的性质有重大影响，比如电子在三维、二维、一维和零维结构中的相互作用方式是不同的[6-7]。对低维纳米材料的研究，被认为是研究其它纳米材料的基础[8]。按材质，纳米材料可分为纳米材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可分为纳米陶瓷材

7、料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称为纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。20按功能，纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。1.3纳米材料的特性当小粒子尺寸进入纳米量级（1nm～100nm）时，其本身具有一些特异的物理效应，因而其光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质也就相应地发生十分显著的变化[9-10]。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可

8、广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据核心的位置。（1）小尺寸效应当物体体积减小时，通常有