纳米材料的应用研究

朱顺冬

摘 要：在当今社会，“材料”是个热门的话题。材料问题与能源问题息息相关，人们由于对能源问题的重视，从而引起对材料问题的关注。越来越多的新材料出现在人们的生活中，影响着人们的生活。“纳米”这个词出现的时间虽然不长，但是出现之后一直是个热点话题：出现了许多新型的纳米材料，不同的纳米材料应用于不同的领域，从各个方面影响着我们的衣食住行。

关键词：纳米材料；应用；合成

中图分类号：TB383 文献标识码：B

一、纳米材料的定义

“namometer”这个英文单词翻译成汉文的意思是“纳米”，而 “纳米”的译名也是由此得来的。如果物质的长度介于1～100纳米这个范围内，即介于纳米尺度范围内时，物质的性能随之会发生剧变，会在其他方面表现出特殊性能，如将导致声、电、光、热、磁性呈现新的特性。通常情况下把不同于物质微观组成的原子、分子和宏观物质构成的性能的材料，称之为纳米材料。纳米材料是一类材料的概称，而并非指某一种具体的材料。

二、纳米材料的应用

纳米材料从20世纪70年代被人们发现到现在才半个世纪左右，但在这半个世纪里纳米材料却得到了跳跃式的发展和应用，受到各行业人士的喜爱。这是由于纳米材料在许多方面的性能都要优越于组成原本物质的分子、原子或者宏观物质。纳米材料现在主要应用于生物医学和健康、催化、航天航空、电子器件和环境、空间探索、资源和能量、生物技术等领域。

1.在催化方面的应用

传统的催化剂大多数都是根据以往人们的经验来合成的，这样的催化剂合成难度大，催化的效率低，不仅造成生产原料的大量浪费，而且对环境的污染也严重，经济效益难以提高。催化剂的催化效率与催化剂的表面活性有关，而纳米材料表面活性物质多，这就为纳米材料作为催化剂提供了许多可能性。纳米粒子作为催化剂，可以大大降低反应的难度，提高反应效率，降低成本，甚至使一些不能进行的反应也顺利进行。通常情况下，用纳米微粒作催化剂时其催化效率是一般催化剂的10～15倍。

2.在生物医学方面的应用

在高中的时候，我们都学过生物，生物是从分子的角度去分析物质的，而更多的是让我们了解蛋白质、RNA、DNA和病毒，并知道它们的尺度都是在1～100纳米之间。这阐述了生命的最基础物质是纳米结构单元。RNA、DNA是属于生命的遗传物质，蛋白质是构成生命体的物质之一，细胞是构成生命的最小结构单元。细胞就像是个“纳米车间”，而细胞器和其他结构单元都是为了完成某个工艺的“纳米机械”，如植物的光合作用就是个“纳米工厂”。目前人们主要通过改变RNA或者DNA的结构来改变物质的性能及特征。如人们通常通过杂交来改变植物的遗传性质，主要作物有杂交水稻、杂交大豆等，这些改良后的农作物大大提高了抗虫性、产量等。另一方面，纳米材料在医学方面的应用也得到一定的发展，主要贡献有某些遗传病毒的遗传疫苗的制备、用纳米微粒二氧化钛进行细胞的分割等。

3.在精细化工方面的应用

精细化工是最近几十年才发展起来的一个行业，但是它的崛起速度却超乎人们的想象，这是由精细化工的产品特征而决定的。精细化工产品具有种类多、数量大、制备工艺简单、用途广、成本低和利用率高等优点，纳米材料的介入，使得精细化工的产量、质量、性能和用途得到更大拓展，从而进一步加快了精细化工的崛起。纳米材料在精细化工中的应用主要表现在塑料、橡胶和涂料等领域。

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