文章目录：
- 1、什么是纳米材料
- 2、纳米材料的特点
- 3、什么是纳米材料？
- 4、纳米材料是指什么材料?
- 5、生活中有哪些纳米材料？
什么是纳米材料
纳米材料又称为超微颗粒材料，是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在0.1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典岩兄镇型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同，可以概括为五大效应：
体积效应
当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。纳米粒子的以下几个方面效应及其多方面的应用均基于它的体积效应。例如，纳米粒子的熔点可远低于块状本体，此特性为粉粉冶金工业提供了新工艺；利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质，可以改变颗粒尺寸，控制吸收的位移，制造具有一种频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁屏粗粗蔽，隐形飞机等。
表面效应
表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。表9-2给出了纳米粒子尺寸与表面原子数的关系。
随粒径减小，表面原子数迅速增加。另外，随着粒径的减小，纳米粒子的表面积、表面能的都迅速增加。这主要是粒径越小，处于表面的原子数越多。表面原子的晶体场环境和结合能与内部原子不同。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易于其他原子想结合而稳定下来，因而表现出很大的化学和催化活性。
量子尺寸
粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。Kubo采用一电子模型求得金属超微粒子的能级间距为：4Ef/3N
式中Ef为费米势能，N为微粒中的原子数。宏观物体的N趋向于无限大，因此能级间距趋向于零。纳米粒子因为原子数有限，N值较小，导致有一定的值，即能级间距发生分裂。半导体纳米粒子的电子态由体相材料的连续能带随着尺寸的减小过渡到具有分立结构的能级，表现在吸收光谱上就是从没有结构的宽吸收带过渡到具有结构的吸收特性。在纳米粒子中处于分立的量子化能级中的电子的波动性带来了纳米粒子一系列特性，如高的光学非线性，特异的催化和光催化性质等。
量子隧道
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒产生变化，故称为宏观的量子隧道效应。用此概念可定性解释超细镍微粒在低温下保持超顺磁性等。
介电限域
纳米粒子的介电限域效应较少不被注意到。实际样品中，粒子被空气﹑聚合物﹑玻璃和溶剂等介质所包围，而这些介质的折射率通常比无机半导体低。光照射时，由于折射率不同产生了界面，邻近纳米半导体表面的区域﹑纳米半导体表面甚至纳米粒子内部的场强比辐射光的光强增大了。这种局部的场强效应，对半导体纳米粒子的光物理及非线性光学特性有直接的影响。对于无机-有机杂化材料以及用于多相反应体系中光催化材料，介电限域效应对反应过程和动力学有重要影尘竖响
上述的小尺寸效应﹑表面效应﹑量子尺寸效应﹑宏观量子隧道效应和介电限域应都是纳米微粒和纳米固体的基本特征，这一系列效应导致了纳米材料在熔点﹑蒸气压﹑光学性质﹑化学反应性﹑磁性﹑超导及塑性形变等许多物理和化学方面都显示出特殊的性能。它使纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理﹑化学性质。
纳米材料的特点
纳米材料的特点：
（1）表面与界面效应尺桐激。
主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。
（2）小尺寸效应。
当纳米轮粗微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。
（3）量子尺寸效应。
当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。
（4）宏观量子隧道效应。
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道陵袜效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。
什么是纳米材料？
纳米材料是一种尺寸范围在1-100纳米之间的材料。其尺寸与可见光波长相当，因此具有许多独特的性质和特征。纳米材料通常是由单个分子或原子组成的结构单元组成的，在这个尺度上，材料的物理、化学性质与量子效应密切相关。
纳米材料可以根据不同的形态分为三类：0D纳米粒子、1D纳米线和2D纳米片等。0D纳米粒祥枝子是球形或立方体的粒子，例锋宴物如纳米金粒子和纳米氧化锌；1D纳米线主要是指纳米碳管和纳米线等；银液2D纳米片是平面状的材料，例如石墨烯和二维硼化物等。
纳米材料的特性在同样材料中具有显著的区别。与传统材料相比，纳米材料具有更高的比表面积、更大的体积能量和更好的催化效果，因此在很多领域都有广泛的应用前景。纳米材料已经被应用于电子、生物医学、环境保护、能源等方面，将来还将有更多的应用领域被发现和开拓。
但是，纳米材料也存在一些问题和挑战。由于纳米材料的特殊性质，其毒性和难以控制的自组装行为等也成为目前制备和应用过程中的关键问题。因此，纳米材料的安全性和环境友好性也需要得到重视和研究。
纳米材料是指什么材料?
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往皮纤往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
应用范围：
纳米磁性材料：在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造答岁的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好。
而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。
纳米陶瓷材料：传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。
如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工燃举仿成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。
生活中有哪些纳米材料？
一、衣： 1.在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可除味杀菌； 2.在化纤布中加入少量金属纳米微粒，誉氏可消除静电现象。 二、食： 1.利用纳米材料，冰箱可以抗菌； 2.使用纳米材料制作无菌餐具、无菌食品包装用品； 3.利用纳米粉末，使废水彻底变清水，完全达到饮用标准； 4.制作纳米食品，色香味俱全，有益健康。 三、住： 1.纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性提高10倍； 2.玻璃和瓷砖表面加涂纳米薄层，可制成自洁玻璃和念扮自洁瓷砖，无需擦洗； 3.含有纳米微粒的建筑材料可吸收对人体有害的紫外线。 四、行： 1.纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标； 2.纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、仔虚灶飞机等发动机部件的理想材料，极大提高发动机效率、工作寿命和可靠性； 3.纳米卫星可随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。
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