当前位置：首页> 正在进行安全检测...

正在进行安全检测...

时间：2023-11-17 05:40:19 下载该word文档

浅谈纳米材料摘要：现如今，纳米材料已经正在逐渐渗入到人们生活中的各个方面，食品、医疗、机械等等等等，“纳米”这个本来不为大部分人所熟知的科学概念也正在一步步越来越广泛地为大众所了解，纳米材料所显现出来的神奇特性和功能更是牢牢吸引着广大科学家甚至普通人。所以身为一个普通的大学生，本文所要讲的并不是十分深奥严谨的科学大道理，而是简单地在上过“材料与人类文明”这门课以后谈一下我对纳米及纳米材料这种新型材料的接触、认识和看法，以及简单谈一下就我看来纳米材料有怎样的前景。关键词：纳米纳米材料前景正文：五十年代末期，美国著名的物理学家理查德费曼（RichardP.Feynman）曾经设想过：“如果有一天我们能够按照人的意志排列组合一个个原子和分子，那将会出现什么样的奇迹啊？”之后，他便提出了逐级地缩小生产装置，以致最后直接由人类按照需求排布原子以制造产品。显然，这在当时只是一个十分美好的梦想。然而，随着时间的推移和科学技术的日益发展，这个原本看起来不切实际的梦想正在逐渐地成为现实。进入六十年代以后，人们就开始对分立的纳米粒子进行了真正卓有成效的研究;七十年代末，德雷克斯勒成立了NST（NanoscaleScience&Technology）研究组；1984年德国科学家Gleiter首先制成了金属纳米材料，同年在柏林召开了第二届国际纳米粒子和等离子簇会议，使纳米材料成为世界性的热点之一；1990年在美国巴尔的摩召开的第一届NST会议，标志着纳米科技的正式诞生；1994年在德国斯图加特举行的第二届NST会议，表明纳米材料已成为材料科学和凝聚态物理学等领域的焦点。近年来，世界各国给予了纳米材料极大的关注，毫无疑问，纳米材料必将在最近的几年中大放异彩，人类即将或者说已经进入纳米时代。纳米是一个十分微小的尺度单位，1纳米是十亿分之一米，大约是单个原子直径的4倍。我最初接触到纳米这个概念还是在小学的时候，那时候会看一些有关科学的连环画故事，便看到了这样一个故事，具体的有点记不太清了，但大意好像是讲一只青蛙到处喝喜酒，但每喝一次就脏一次衣服，后来有人推荐给他用荷叶做衣服，他便扯了几片荷叶的叶子裹在身上继续喝喜酒。果然，虽然每到一处地方就有人用鄙夷的眼神看着他，但是他用荷叶做的衣服果然不脏了，于是他就痛快地到处大吃大喝。这是我第一次接触到纳米。正如课上提过的，荷叶不沾水，因为荷叶上有纳米尺度的绒毛。通过电子显微镜，人们观察到荷叶表面覆盖着无数尺寸约10微米的突包，而且每个突包的表面又布满了直径约为几百纳米的更细的绒毛。正是这种特殊的纳米结构，使得荷叶表面不沾水滴。当荷叶上有水珠时，风吹动水珠在叶面上滚动，水珠可以粘起叶面上的灰尘，并从上面高速滑落，从而使得荷叶能够更好地进行光合作用。除此之外，与荷叶类似的，一些有翅昆虫（如蜻蜓、蜜蜂、蛾、蝴蝶、蝉、甲虫、蚊、蝇等）的翅膀表面也具有自清洁性，在它们的翅膀上分布有形状不同的微观结构，如蝉翼上均匀分布着纳米柱状结构，使其具有超疏水性，而达到自清洁目的，避免了空气中的水和灰尘等污染物的附着而影响飞行。研究人员从自然界中荷叶的疏水表面获得灵感，在织物表面附着一层纳米材料，这些纳米粗糙表面形成一层永久性的空气层，从而实现了疏水的目的。同传统衣物相比，这种疏水衣物不沾水且易于清洗，但是纳米防水衣物如果出现磨损，会导致防水功能下降。当然，纳米技术和纳米材料的应用还远远不止这个。正如前文所表现的，当物质到纳米尺度以后，物质的性能就会发生突变，出现特殊性质。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性质构成的材料，即为纳米材料。然而值得一提的是，如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，就不能叫纳米材料。纳米材料具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、特殊化学反应性质、催化性质、光学性质和其他很多特殊的不同于一般材料的性质。体积效
应也叫作小尺寸效应，纳米粒子周期性的边界条件被破坏，磁性、光吸收、熔点、热阻、化学活性、催化性能等与普通粒子相比，产生了极大的变化。例如：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，其表面积、表面能及表面结合能增大，具有不饱和性质，表现出很高的和化学活性。其他性质不再赘述。作为一个能源与动力工程的学生，纳米材料在能源方面的应用相当广泛。面对当前的能源问题与环境问题，纳米材料发挥着相当重要的作用。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。当前科学家们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，可以使空气中的大于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，已见成效。而在合理利用传统能源方面，许多纳米净化剂、助燃剂够能使煤充分燃烧，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。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。除了环境与能源方面，纳米材料更将在信息产业、纳米生物药业、纳米新材料、造纸业、改造传统产业等领域进一步大显身手。参考文献：张梅纳米材料的研究现状及展望2002李明怡纳米材料应用现状及发展趋势2002附录

阅读全文