什么是納米材料？

納米材料那么什么是納米材料呢？納米級結(jié)構(gòu)的材料簡稱為納米材料，因?yàn)榧{米材料是近幾年開始被關(guān)注和應(yīng)用的材料，所以也理解為納米結(jié)構(gòu)的新材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超邃密顆粒材料的總稱。

納米材料具有肯定的獨(dú)特征，當(dāng)物質(zhì)尺度小到肯定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)庖代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來描述它的舉動，當(dāng)粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時(shí)，其粒徑雖改變?yōu)?000倍，但換算成體積時(shí)則將有10的9次方倍之巨，所以二者舉動上將產(chǎn)生顯明的差異。

納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按肯定規(guī)律修建或營造的一種新系統(tǒng)。

介孔組裝系統(tǒng)納米微粒與介孔固體組裝系統(tǒng)因?yàn)槲⒘Ｗ约旱奶卣鳎约芭c界面的基體耦合所產(chǎn)生的一些新的效應(yīng)，也使其成為了研究熱點(diǎn)，按照其中支持體的種類可將它劃分為無機(jī)介孔復(fù)合體和高分子介孔復(fù)合體兩大類，按支持體的狀況又可將它劃分為有序介孔復(fù)合體和無序介孔復(fù)合體。

外觀與界面效應(yīng)

超微顆粒的外觀具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會敏捷氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用外觀包覆或故意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保外觀穩(wěn)固化。行使外觀活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑、貯氣材料和低熔點(diǎn)材料。  

1、特別的光學(xué)性子

金屬在超微顆粒狀況都呈現(xiàn)為黑色

2、特別的熱學(xué)性子

在研究納米材料過程中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。

行使磁性超微顆粒具有高矯頑力的特征，已作成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等。行使超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。

美國學(xué)者報(bào)道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而賡續(xù)裂。研究注解，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是由于它是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬—陶瓷復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性子，其應(yīng)用前景十分寬廣。  
超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還體現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特征以及化學(xué)性能等方面。

量子尺寸效應(yīng)當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級時(shí)，費(fèi)米能級附近的電子能級由延續(xù)態(tài)分裂成分立能級。當(dāng)能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí)，會出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能轉(zhuǎn)變。

量子尺寸效應(yīng): 當(dāng)粒子的尺寸降落到某個值時(shí)，金屬費(fèi)米能級附近的電子能級由準(zhǔn)延續(xù)變?yōu)殡x散能級的征象和半導(dǎo)體微粒存在不延續(xù)的最高被占有分子軌道和最低未被占有分子軌道能級之間的能隙變寬征象。

宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道效應(yīng)，它們可以穿過宏觀體系的勢壘而產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。

上述的小尺寸效應(yīng)﹑外觀效應(yīng)﹑量子尺寸效應(yīng)﹑宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域應(yīng)都是納米微粒和納米固體的基本特性，這一系列效應(yīng)導(dǎo)致了納米材料在熔點(diǎn)﹑蒸氣壓﹑光學(xué)性子﹑化學(xué)反應(yīng)性﹑磁性﹑超導(dǎo)及塑性形變等很多物理和化學(xué)方面都表現(xiàn)出特別的性能。它使納米微粒和納米固體呈現(xiàn)很多奇異的物理﹑化學(xué)性子。

納米涂料的制備技術(shù)與納米涂料特征

納米涂料納米涂料的制備技術(shù)

因?yàn)榧{米粒子外觀存在等電點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)pH值使之與等電點(diǎn)時(shí)pH值相差最大時(shí)，可增大納米粒子分散的穩(wěn)固性，但該法僅適用于納米粒子在水中的分散。 

化學(xué)分散法即對納米粒子的外觀改性。行使硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯、硬脂酸、外觀活性劑和超分散劑等外觀處理劑對納米粒子進(jìn)行外觀改性處理，改善納米粒子的分散性。

物理分散法包括使用高速剪切分散機(jī)的高速攪拌、用三輥機(jī)及研磨機(jī)的研磨分散、使用球磨機(jī)的球磨分散以及超聲波分散。

它既能散射又能吸取紫外線，屏蔽紫外線的能力很強(qiáng)。通過研究發(fā)現(xiàn)納米TiO₂可以明顯加強(qiáng)丙烯酸樹脂的紫外線屏蔽性能。P1Stamatakis認(rèn)為，衰減300～400 nm紫外線，球狀TiO2最佳的顆粒尺寸是50～120 nm。納米TiO2衰減長波紫外線時(shí)，散射起重要作用；納米TiO2衰減短波紫外線時(shí)，吸取起重要作用經(jīng)分光光度儀測試注解：納米SiO2具有極強(qiáng)的紫外反射，對波長400n以內(nèi)的紫外光反射率70%以上；在涂料中能形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的；同時(shí)增長涂料的隔熱性。因此，納米SiO2是一種優(yōu)秀的涂料抗老化添加劑。添加納米SiO2制得的納米涂料，可明顯降低因?yàn)閁V照射而造成的顏色衰減，大大進(jìn)步涂料的抗老化性能，在苯丙涂料中加入0.15～2%納米SiO2涂膜老化顯明減緩。

2、納米隱身涂料

納米隱身涂料(雷達(dá)波吸取涂料)指能有用地吸入雷達(dá)波并使其散射衰減的一類功能涂料。當(dāng)納米級的羥基鐵粉、鎳粉、鐵粉末改性的有機(jī)涂料涂到飛機(jī)、導(dǎo)彈、軍艦等武器裝備上，可使這些裝備具有隱身性能。其原理是：一方面，納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波長，對這種波的透過率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，大大削減波的反射率，使得紅外探測器和雷達(dá)接收到的反射旌旗燈號變得很薄弱，從而達(dá)到隱身作用；另一方面，納米微粒材料的比外觀積比常規(guī)材料大得多，使得紅外探測器及雷達(dá)得到的反射旌旗燈號強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標(biāo),起到了隱身作用。

根據(jù)Rayleigh光散射理論，納米TiO2對可見光呈透明性，在與鋁粉等混用時(shí)，入射光一部分在散光鋁粉外觀發(fā)生鏡面反射，另一部分透過納TiO2發(fā)生色散后，在納米TiO2與鋁粉界面反射，形成散光涂層，因而具有獨(dú)特的顏色效應(yīng)。納米TiO2閃光鋁粉或云母珠光顏料用于涂料系統(tǒng)中，能在涂層的照光區(qū)呈現(xiàn)一種金黃色的亮光，而在側(cè)光區(qū)反射藍(lán)色乳光，能增長金屬面漆顏色的豐滿度。牛健發(fā)明了一種納米金屬汽車面漆，它是采用多種納米金屬粉體材料，與引進(jìn)國外先輩納米金屬汽車面漆制作技術(shù)相結(jié)合研制成功的新一代高級汽車涂料，它具有極強(qiáng)的附著力和耐酸、耐堿、抗氧化等耐化學(xué)藥品性能；具有隨角異色效應(yīng)，并具有抗磨、抗刮碰等優(yōu)秀的抗外界物理沖擊性能，還吸取有害射線對人體及底漆的輻射，能珍愛人體健康，延伸面漆的使用壽命。美國人則普拉尚特卡馬特向?qū)У目蒲行〗M在納米月刊上寫道，這種涂料含有半導(dǎo)體微粒這種被稱為量子點(diǎn)的納米微粒由二氧化鈦組成將二氧化鈦納米微粒涂上硫化鎘或硒化鎘，然后將其放入酒精和水的混合液中就形成了濃厚的糊狀物涂到透明的導(dǎo)電物質(zhì)上以后，這種涂料就會把光轉(zhuǎn)化為電能這種涂料不用特別工具就能涂抹在任何導(dǎo)電外觀上卡馬特說他的研究工作得到了美國能源部的資助。

4、特別納米界面涂料

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，納米材料與某些樹脂經(jīng)過特別復(fù)合后，其外觀會具有一些特別的物理化學(xué)性能，比如可同時(shí)存在疏水、疏油征象，這種性能可應(yīng)用于開發(fā)超雙親界面物性材料和超雙疏界面物性材料，應(yīng)用于建筑涂料中可以進(jìn)步涂料的耐污染性能。

光照可引起TiO₂外觀在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)，即在紫外光照射下，TiO₂價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，在其外觀生成電子空穴對，電子與四價(jià)鈦反應(yīng)，空穴與外觀橋氧離子反應(yīng)，分別形成正三價(jià)的鈦離子和氧空位。此時(shí)外觀吸附的空氣中的水在氧空位離解成為化學(xué)吸附水(外觀羥基)，化學(xué)吸附水可進(jìn)一步吸附空氣中的水分形成物理水吸附層，如許就構(gòu)成了均勻分布納米尺寸星散的親水和親油微區(qū)，類似二維的毛細(xì)管征象，在宏觀的TiO₂外觀將體現(xiàn)出奇妙的超雙親性。行使這個性子可制作新型裝修材料，如可應(yīng)用于高層建筑大廈、運(yùn)輸工具等的窗玻璃、擋風(fēng)玻璃的后視鏡、浴室鏡子、眼鏡片、測量儀器的玻璃罩外觀，使之具有自潔和防污、防霧等結(jié)果。另外用于輪船等外觀摩擦阻力可削減10～15%，節(jié)約能源并進(jìn)步運(yùn)行速度。

6、超雙疏性界面物性材料 

7、納米高強(qiáng)度涂料 

8、保型隔熱納米涂 

9、其他納米改性涂料 

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