10.纳米材料与技术和纳米技术越来越广泛地应...

摘要;纳米材料是正在快速崛起的纳米科技的重要物质基础,;纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术;关键词:纳米材料;纳米技术;应用;1引言;有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术;1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德;1991年,美国科学家成功地合成了碳纳米管,并发;2纳米与化学;2.1纳米材料简介一、纳米材料的特殊性质;纳米材料高度的弥散
摘 要 纳米材料是正在快速崛起的纳米科技的重要物质基础,纳米材料的研究是纳米科技领域中的先导性、支撑性工作。 大量的事实已经充分说明,纳米材料与化学学科的相互交叉和覆盖是全方位的,发展极其迅速。例如,获得2005年度诺贝尔化学奖的研究成果似乎只与高分子材料、药物化学、绿色化学有关,实际上,在20世纪末,其相关化学原理报道后不久,即被引入纳米材料制备的研究之中。 纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面的主要应用,并简单展望了纳米材料的应用前景。
关键词:纳米材料;纳米技术;应用
1 引言 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”,由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相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自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。 1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品,这是关于纳米科技最早的梦想。
1991年,美国科学家成功地合成了碳纳米管,并发现其质量仅为同体积钢的1/6,强度却是钢的10倍,因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年,纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2纳米与化学 2.1纳米材料简介 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,它对蠕变,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,往往不同于该物
质在粗晶状态时表现出的性质。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、分子筛、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。具有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米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,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50多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,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。目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/cm2。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,所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率,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晶材料低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、光磁材料中有着广泛的应用。
(三)电学性质
由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,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子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管,表现出很好的晶体三极管放大特性。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。随着单电子晶体管研究的深入进展,已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
(四)热学性质
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同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、原子密度低、界面原子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面有其广泛的应用前景。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
纳米粒子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精确控制,在光感应和光过滤中应用广泛。由于量子尺寸效应,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,所以可应用于红外线感测器材料。
二、纳米材料的主要应用 借助于纳米材料的各种特殊性质,科学家们在各个研究领域都取得了性的突破,这同时也促进了纳米材料应用的越来越广泛化。 1、 特殊性能材料的生产 材料科学领域无疑会是纳米材料的重要应用领域。高熔点材料的烧结纳米材料的小尺寸效应(即体积效应)使得其在低温下烧结就可获得质地优异的烧结体(如SiC、WC、BC等),且不用添加剂仍能保持其良好的性能。另一方面,由于纳米材料具有烧结温度低、流动性大、渗透力强、烧结收缩大等烧结特性,所以它又可作为烧结过程的活化剂使用,以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。例如普通钨粉需在3 000℃高温时烧结,而当掺入0.1%~0.5%的纳米镍粉后,烧结成形温度可降低到1 200℃~1 311℃。 复合材料的烧结 由于不同材料的熔点和相变温度各不相同,所以把它们烧结成复合材料是比较困难的。纳米材料的小尺寸效应和表面效应,不仅使其熔点降低,且相变温度也降低了,从而在低温下就能进行固相反应,得到烧结性能好的复合材料。纳米陶瓷材料的制备
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纳米材料在航天科技中的运用
随着纳米技术的研究发展,纳米材料越来越广泛地运用在我们的日常生活中了。纳米材料涉及到科技、生物、化学等领域中,为人们的生活带来了许多便利。对航天科技的发展也起着重要的作用。&&航天科技的发展是一个综合领域的发展。其运用到的科技,设备等等都是建立在其他领域基础之上的。今天我们要提的就是航天科技中设备的运用。&&首先了,是飞船船舱的运用。我们都知道,飞船发射时都要经历高温的过程。那么耐高温材料是一个必备的话题了。什么材料耐高温了,纳米材料耐高温。纳米材料相比起普通的材料而言,因比表面积小,活性大,特征显著。因此,纳米材料广泛运用于科技设备中。&&其次,纳米材料总有特性显著的,运用也很广泛。例如,宇航员的航天服。宇航员的航天服可谓是先进科技的综合代表了。那我们的纳米材料其实运用在航天服上也是很广泛的。首先是纳米氧化钛吧,纳米氧化钛本身具有防紫外线的特征,因此运用在航天服中可以抗老化、防辐射、杀菌、抗高温等。纳米氧化铝具有耐高温和保温的效果,同时也会运用在航天服的夹层中,是必备的。&&纳米技术与我们的生活密切相关,对航天事业的发展也是占据着及其重要的作用,因此,纳米材料的运用还是非常广泛的。
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现在生活中看到越来越多标榜纳米材料的东西了
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新材料 最广的应用范围在民用
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太空领域 宇宙技术
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谢谢楼主分享!
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应用广泛!哈哈{:soso_e179:}
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感谢分享。。。
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不错哦,谢谢分享
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纳米技术是未来所有领域都能用到的吧?
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