浅谈纳米技术的应用

《浅谈纳米技术的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米技术的应用有•人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术二由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国和继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议口1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。一、纳米材料的特殊性质纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它対蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于

2、该物质在粗晶状态时表现岀的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性—韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分了筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。（一）力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具冇纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳

3、米品粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比品粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有5（）多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗人的原因其力学强度一肓难以有人的提高。M用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，英韧性、强度、驶度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用（二）磁学性质当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2,在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金

4、磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。口前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71Gb/cm2o同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也对以川作新型的磁传感材料。高分了复合纳米材料对可见光具冇良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗品材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材

5、料中有着广泛的应用。（三）电学性质由于品界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗品材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电了器件具冇超高速、超容量、超微型低能耗的特点，冇可能在不久的将来全面取代冃前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米品体管，表现岀很好的品体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子品体管研究的深入进展，已经成功研制（四）热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同

6、类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原了密度低、界面原了耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方而有其广泛的应用询景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。（五）光学性质纳米粒了的粒径远小于光波波长。与入射光有交互作用，光透性可以通过控制粒径和气孔率而加以楮确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。山于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光谱一般存在蓝移现象，其光吸收率很大，所以可应用丁•红外线感测器材料。（六）生物医药材料应用纳米粒

7、子比红血细胞（6〜9nm）小得多，可以在血液屮自由运动，如果利川纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，就可以对人体进行全身健康检杏和治疗，疏通脑血管屮的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。在医药方面，可在纳米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品纳米材料粒子将使药物在人体内的输运更加方便。二、纳米技术现状目前在欧美I」上已有多家厂商相继将纳米粉末和纳米元件产业化，我国也在国际环境影响下创立了一（下转第37页）（上接第26页）些影响不大的纳米材料开发公司。美国2001年通过了"国家

8、纳米技术丿訂动计划（NationalTechnologyInitiative）”，年度拨款已达到5亿美圆以上。美国科技战略的重点已山过去的国家通信基础构想转向国家纳米技术计划。布什总统上台后，制定了新的发展纳米技术的战略规划目标：到2010年在全国培养80万名纳米技术人才，纳米技术创造的GDP要达到力亿美圆以上，并由