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纳米材料有什么应用??? 纳米材料有什么应用

纳米材料有什么应用???

纳米材料有什么应用


最佳答案 - 由提问者8个月前选出

要回答这个问题,先要说说什么是纳米材料?它有哪些独特的性能?纳米材料的学术定义是:在三维尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。用通俗的话讲:纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。一个纳米是多大呢?只有一米的10亿分之一,用肉眼根本看不到。由于它尺寸特别小,它就产生了两种效应,即小尺寸引起的表面效应和量子效应,即它的表面积比较大,处于表面上的原子数目的百分比显著增加,当材料颗粒直径只有1纳米时,原子将全部暴露在表面,因此原子极易迁移,使其物理性能发生极大变化。一是它对光的反射能力变得非常低,低到<1%;二是机械、力学性能成几倍增加;三是其熔点会大大降低(如金的熔点本是1064℃,但2纳米的金属粉末熔点只有33℃);四是有特殊的磁性(如20纳米的铁粉,其矫顽力可增加1000倍)。
  根据上述原理和特性,纳米材料大致有如下用途:
1. 纳米结构材料:
  包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷,具有十分优异的机械、力学及热力性能。可使构件重量大大减轻。
2. 纳米催化、敏感、储氢材料:
  用于制造高效的异质催化剂、气体敏感器及气体捕获剂,用于汽车尾气净化、石油化工、新型洁净能源等领域。
3. 纳米光学材料:
  用于制作多种具有独特性能的光电子器件。如量子阱GaN型蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。
4. 纳米结构的巨磁电阻材料:
  磁场导致物体电阻率改变的现象称为磁电阻效应,对于一般金属其效应常可忽略。但是某些纳米薄膜具有巨磁电阻效应。在巨磁电阻效应发现后的第6年,1994年IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头,将磁盘记录密度一下子提高了17倍。这种材料还可以制作测量位移、角度的传感器,广泛应用于数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器中。
5. 纳米微晶软磁材料
  用于制作功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。
6. 纳米微晶稀土永磁材料
  将晶粒做成纳米级,可使钕铁硼等稀土永磁材料的磁能积进一步提高,并有希望制成兼备高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料(通过软磁相与永磁相在纳米尺度的复合)。

1 楼          时间:2008-1-11

信息产业中的纳米技术:信息产业不仅在国外,在我国也占有举足轻重的地位。2000年,中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面:①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件,都要原器件,美国已经着手研制,现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件,这种器件已经在实验室研制成功,而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件,这方面我国还很落后,但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间,所以,中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件,如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面,我国的研究水平不落后,在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等,可添加氧化锌纳米材料改性。

环境产业中的纳米技术:纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境,必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备,可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm,该设备已进入实用化生产阶段;利用多孔小球组合光催化纳米材料,已成功用于污水中有机物的降解,对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物,有很好的降解效果。近年来,不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业,用于提高水的质量,已初见成效;采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显;治理淡水湖内藻类引起的污染,最近已在实验室初步研究成功。

能源环保中的纳米技术:合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面,现在主要是净化剂、助燃剂,它们能使煤充分燃烧,燃烧当中自循环,使硫减少排放,不再需要辅助装置。另外,利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了,实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质,有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快,就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料,我国也在做,它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

纳米生物医药:这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前,国际医药行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后,用一种很少的骨架,比如人体可吸收的糖、淀粉,使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进,采用纳米技术可以提高一个档次。

纳米新材料:虽然纳米新材料不是最终产品,但是很重要。据美国测算,到21世纪30年代,汽车上40%钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替,这样可以节省汽油40%,减少co2,排放40%,就这一项,每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外,还有各种功能材料,玻璃透明度好但份量重,用纳米改进它,使它变轻,使这种材料不仅有力学性能,而且还具有其他功能,还有光的变色、贮光,反射各种紫外线、红外线,光的吸收、贮藏等功能。

纳米技术对传统产业改造:对于中国来说,当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱,可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉,用的是抗菌涂料,里面的果盘都采用纳米材料,发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展;其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势,中国纺织要在进入wto后能占据有利地位,现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传,提到应用了纳米技术,特殊功能的有防静电的、阻燃的等等,把纳米的导电材料组装到里面,可以在11万伏的高压下,把人体屏蔽,在这一方面,纺织行业应用纳米技术形势看好;第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶,可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能,而且釉不结霜,其它综合性能都很好;第四是建材工业中的油漆和涂料,包括各种陶瓷的釉料、油墨,纳米技术的介入,可以使产品性能升级。

 
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