纳米材料的特性及其应用

李钰　李甘

摘要：随着我国的科学技术迅速发展，在一些新型的材料生产应用方面也有着促进作用。纳米材料就是通过纳米技术进行实现的，纳米材料科学技术车给操作从无序到有序组织的临界物质，然后由此构成了宏觀特殊材料。本文主要就纳米材料的特性以及制备的方法加以阐述，然后结合实际对纳米材料的应用领域详细探究，希望能通过此次研究分析，对纳米材料的应用发展有所裨益。

关键词：纳米材料；纳米技术；特性

纳米技术是上世纪出现的新技术，在当前社会的诸多领域都得到了广泛应用。纳米材料则是纳米技术的重要组成部分，从上世纪八十年代纳米技术问世以来，在之后的技术发展速度比较迅速，对应用领域的进一步发展起到了积极促进作用。通过从理论上加强纳米技术的研究分析，对纳米材料的实际应用就能提供理论支持。

1.纳米材料的特性以及制备的方法分析

1.1纳米材料的特性分析

纳米材料的类型是多样化的，在使用的常规材料方面尺寸都相对比较大，材料有着宏观陛。而纳米材料则与之不同，倘若是三维方向是几个纳米长的就是3D纳米微晶，在二维方向则是纳米级。从纳米材料的制造方法角度来看，只要是人工方式进行制造的就是人工纳米材料。纳米材料有着比较特殊的物理化学性能，由于其特殊性能，就在高分子材料领域有着广泛应用。从纳米材料的表面效应层面来看，主要是纳米粒子表面原子数和总原子数比会随着粒子粒径减小从而大幅度增大。在纳米粒子的表面能与表面的张力也会随之增加，这样就使得纳米粒子的性质有着很大变化，比较容易和其它的原子趋于稳定，这一材料的吸附特性也比较突出。

纳米材料的量子尺寸效应特性方面，在纳米粒子热能以及电能和磁场能等能级比平均的能级问还要小的时候，纳米材料就和宏观物质的特性有着不同。在量子隧道效应特性层面，纳米材料有着波粒二象性，所以就会有着隧道效应。当前的改性涂料使用的纳米材料通常是纳米半导材料。

除此之外，纳米材料的小尺寸效应特性也比较鲜明。在纳米材料的晶体尺寸和光波的波长以及传导电子德布罗意波长等物体特征尺寸相当以及比其小的时候，这样一般的固体材料就会以成立的周期性边界条件，将破关以及声和热等电磁特征显示出小尺寸的效应。

1.2纳米材料制备的方法分析

对纳米材料的制备过程中，需要在方法上科学应用。纳米材料的制备的方法比较多，其中的气相法就是比较突出的方法，是直接将气体以及通过各种手段把物质变成气体，然后在气体状态下发生物理变化以及化学反应。气相法的应用方法类型也比较多，比较重要的有化学气相反应法以及气体中蒸发法等。气体中蒸发法重要是在惰性气体或者是在活泼气体当中把金属以及合金等蒸发汽化，接着和惰性气体进行冲突以及冷却等从而就形成了纳米微粒。采用这一气体冷凝法进行制备纳米微粒表面清洁以及粒径分布相对比较窄。

通过液相法的应用也能对纳米材料进行制备，这一方法的应用主要是通过均相溶液作为出发点的，然后在各种途径的实施下，将溶质和溶剂进行分离，这样溶质就能形成相应形状以及大小的微粒。对溶胶以及凝胶的方法应用是比较多的，这是对纳米材料制备的特殊性工艺，对微粉以及纤维等复合材料能加以制备。由于这一方法的应用相对比较简单，对设备的应用要求也比较低，在未来的应用前景比较广阔。

纳米材料制备方法中的化学气相凝聚法也是比较重要的方法，这是上世纪末提出的新型纳米微粒合成技术。这一方法应用中，主要是通过气态原料在气相当中通过化学反应来形成的基本粒子，以及实施冷凝合成纳米微粒。当前采用这一方法对碳化硅以及二氧化锆等纳米微粒进行了合成。

2.纳米材料的应用领域

纳米材料在当前的应用领域比较多样，其中将纳米材料在建筑涂料中的应用，对建筑涂料的性能改变有着影响，能起到抗老化以及耐候性的作用效果。涂料的康老虎以及耐候性主要是涂膜受到紫外线以及阳光照射等因素影响出现的褪色以及变色等，在纳米材料的应用下，就能将SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3等都是在实际中比较优良的抗老化剂，对建筑涂料的抗老化以及耐候性的性能提高有着积极促进作用。

纳米材料应用到化学电源当中也比较广泛。纳米材料其庞大表面积以及特异电催化性能在化学电源当中的开发应用比较突出，纳米轻烧结体是电池电源的性能质量提高的重要保障，这是将纳米微粒构成的密度只有原物质十分之一块状海绵体作为化学电池以及燃料电池电极，从而能有效增加以及电解质溶液和反应气体接触表面和对效率有效提高。

例如：镍和银的轻烧结体作为化学电池等的电极在实际当中已经得到了应用。TiO2纳米微粒的烧结体作为光化学电池和锂电池的电极得到了广泛的研究和开发。通过纳米材料和电源相结合，就能创造出新的电源类型，在电源的性能方面也能有效提高。

纳米材料在结构材料中的应用也比较广泛，纳米结构材料应用主要是对纯金属纳米材料的研究，在当前的多元合金和纳米复合材料的应用发展也比较突出。在纳米陶瓷材料的应用上就是比较重要的，其耐高温以及高强度性能在生活中的应用比较广泛，将其在高温发动机当中加以应用在当前已经得到了实现，对燃料的热效率增加也起到积极作用，对污染就能有效降低。

可以将纳米材料作为光催化剂加以应用。在半导体的光催化效应的发挥上比较突出，在光照下价带电子跃迁到导带以及价带空穴能将周围环境中烃基电子夺过来，从而烃基就成为了自由基，能作为强氧化剂加以应用。

3.结语

总而言之，纳米材料的特性比较多样，在将纳米材料应用到人们的生活生产当中，就能为人们带来最大化的便宜，提高生产力水平以及生活质量。未来的发展过程中，纳米材料的发展会有进一步的提高，届时将会对人们带来更大的效益。希望能通过此次理论研究分析，对纳米材料的实际应用的广泛性起到促进作用。