纳米材料的表面效应
在科学技术高度发达的今天，纳米作为高端科技的名词之一，常常被人们提及。与此同时，纳米材料因其特殊性，越来越受到科学界的广泛重视。科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。
纳米材料是指至少一个维度上具有100纳米以下尺度的相分离材料，并且其性质不同于一般材料。科学实验证实，当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时，会出现特异的表面效应、体积效应和量子效应，其光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。
在此，着重介绍纳米材料的表面效应。
简单而言，纳米材料的表面效应，就指物质颗粒减小，使更多原子处于反应的表面，纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。如下图所示:
从图中可以看出，粒径在10nm以下，将迅速增加表面原子的比例。当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。
如右图所示，球形颗粒的表面积与直径的
平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故
其比表面积(表面积,体积)与直径成反比。
随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，
说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不
同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒
-3(直径为 2*10微米)进行电视摄像，实时
观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状(如立方八面体，十面体，二十面体等)，它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性，在
空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。
纳米材料特殊的表面效应，让纳米材料在当今科技的舞台上发挥着越来越重要的作用，纳米材料被广泛应用于电子、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着核心的位置。
其中，纳米粉末可用于高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。纳米纤维可用于:微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。纳米膜可用于气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。纳米块体的主要用途为:超高强度材料;智能金属材料等。
正是因为有了这样特殊的性质，纳米材料的表面效应同样有了格外广阔的应用前景，像环境科学领域的具有独特功能的纳米膜，这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染;材料科学中的纳米粉末，也是利用纳米材料的表面效应，制成纳米粉末添加剂，可以增大材料的韧性，减轻材料的比重;还有机械工业采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命;以及纺织工业中在合成纤维树脂中添加纳米SiO、纳米ZnO、纳米2
SiO复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服2
装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
随着研究的不断深入，我们坚信，纳米材料会在未来人类的生活中承担起举足轻重的角色，为人类生活的高速发展提供重要的保障～
本文档为【纳米材料的表面效应】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
浙公网安备 33021202002483