纳米材料的物理性质主要有什么! 适当举出利用物理性质在生活中的具体应用。

作者&投稿:余翁 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
纳米材料的物理性质有哪些~

特性 :   
(1)表面与界面效应   这是指纳米晶体粒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。例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表面原子占99%。主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。   
(2)小尺寸效应   当纳米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。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。   
(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。例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。  
 (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。
文章参考于百度百科

广义地说,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(0.1nm~100nm)或由他们作为基本单元构成的材料。   特性 :   (1)表面与界面效应   这是指纳米晶体粒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。例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表面原子占99%。主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。   (2)小尺寸效应   当纳米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。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。   (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。例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。   (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。

随着纳米技术的不断发展,在微观上具有各种形貌的纳米材料的研究引起了人们广泛的兴趣。这是由于纳米材料的物理和化学性能会随着材料的尺寸,组成和形貌的改变而变化。如:光学性能、电学性能、磁学性能、吸附性能以及催化性能等等都与纳米材料自身的形貌和组成密切相关。中空的微/纳米球由于其具有体积密度小,表面积大,以及独特的物理、化学性能等优点而具有广泛的应用,已越来越引起人们的兴趣.
纳米金属块体耐压耐拉 将金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料强度比一般金属高十几倍,又可拉伸几十倍。用来制造飞机、汽车、轮船,重量可减小到原来的十分之一。
1.在催化方面的应用
催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。
纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,非凡是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。
光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。
2、在生物医学中应用
从蛋白质、DNA、RNA到病毒,都在1-100nm的尺度范围,从而纳米结构也是生命现象中基本的东西。细胞中的细胞器和其它的结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”,细胞就象一个个“纳米车间”,植物中的光合作用等都是“纳米工厂”的典型例子。遗传基因序列的自组装排列做到了原子级的结构精确,神经系统的信息传递和反馈等都是纳米科技的完美典范。生物合成和生物过程已成为启发和制造新的纳米结构的源泉,研究人员正效法生物特性来实现技术上的纳米级控制和操纵。纳米微粒的尺寸常常比生物体内的细胞、红血球还要小,这就为医学研究提供了新的契机。目前已得到较好应用的实例有:利用纳米SiO2微粒实现细胞分离的技术,纳米微粒,特别是纳米金(Au)粒子的细胞内部染色,表面包覆磁性纳米微粒的新型药物或抗体进行局部定向治疗等。
正在研制的生物芯片包括细胞芯片、蛋白质芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等,都具有集成、并行和快速检测的优点,已成为纳米生物工程的前沿科技。将直接应用于临床诊断,药物开发和人类遗传诊断。植入人体后可使人们随时随地都可享受医疗,而且可在动态检测中发现疾病的先兆信息,使早期诊断和预防成为可能。纳米生物材料也可以分为两类,一类是适合于生物体内的纳米材料,如各式纳米传感器,用于疾病的早期诊断、监测和治疗。各式纳米机械系统可以快速地辨别病区所在,并定向地将药物注入病区而不伤害正常的组织或清除心脑血管中的血栓、脂肪沉积物,甚至可以用其吞噬病毒,杀死癌细胞。另一类是利用生物分子的活性而研制的纳米材料,它们可以不被用于生物体,而被用于其它纳米技术或微制造。
3、在其它精细化工方面的应用
精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。
4、在国防科技的应用
纳米技术将对国防军事领域带来革命性的影响。例如:纳米电子器件将用于虚拟训练系统和战场上的实时联系;对化学、生物、核武器的纳米探测系统;新型纳米材料可以提高常规武器的打击与防护能力;由纳米微机械系统制造的小型机器人可以完成特殊的侦察和打击任务;纳米卫星可用一枚小型运载火箭发射千百颗,按不同轨道组成卫星网,监视地球上的每一个角落,使战场更加透明。而纳米材料在隐身技术上的应用尤其引人注目。 在雷达隐身技术中,超高频(SHF,GHz)段电磁波吸波材料的制备是关键。纳米材料正被作为新一代隐身材料加以研制。由于纳米材料的界面组元所占比例大,纳米颗粒表面原子比例高,不饱和键和悬挂键增多。大量悬挂键的存在使界面极化,吸收频带展宽。高的比表面积造成多重散射。纳米材料的量子尺寸效应使得电子的能级分裂,分裂的能级间距正处于微波的能量范围,为纳米材料创造了新的吸波通道。纳米材料中的原子、电子在微波场的辐照下,运动加剧,增加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁波的吸收性能。美国研制的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率达99%,法国最近研制的CoNi纳米颗粒被覆绝缘层的纳米复合材料,在2-7GHz范围内,其m¢和m¢¢几乎均大于6。最近国外正致力于研究可覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料,并提出了单个吸收粒子匹配设计机理,这样可以充分发挥单位质量损耗层的作用。纳米材料在具备良好的吸波功能的同时,普遍兼备了薄、轻、宽、强等特点。纳米材料中的硼化物、碳化物,铁氧体,包括纳米纤维及纳米碳管在隐身材料方面的应用都将大有作为
5、其他领域
除此之外,纳米材料还在诸如海水净化、航空航天、环境能源、微电子学等其他领域也有着逐渐广泛的应用,纳米材料在这些领域都在逐渐发挥着光和热。
所以在物理性质方面主要是3喽
希望能够帮助你

我是做纳米材料研发的,实际应用中,(1)表面与界面效应(3)小尺寸效应,这两个效应应用最多。给你举个例子:纳米二氧化钛的光催化降解有机物就是综合利用了这两个效应。透明隔紫外涂料里加入纳米二氧化钛主要利用了小尺寸效应。希望这些对你有用,当然也可以联系我,我可以给你更多的应用及解释。

(1)表面与界面效应(2)量子尺寸效应
(3)小尺寸效应
(4)宏观量子隧道效应
可以在刀具里面加纳米材料,使得刀具更加坚硬。(小尺寸效应)
在液体中加入纳米材料,使得液体变得不透明。(量子尺寸效应)

纳米材料的特点
答:纳米材料的特点主要包括其极小的尺寸、高比表面积、独特的物理化学性质以及广泛的应用潜力。首先,纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间,这种极小的尺度为它们带来了很多独特的性质。例如,由于量子效应,纳米材料的光学、电学和磁学性质与大块材料相比有很大的不同。这使得纳米材料在光电子、磁记录等领域...

纳米材料的特点
答:通过合理设计纳米材料的结构,可以实现其特定的物理、化学和生物学性质,从而满足不同领域的需求。总之,纳米材料具有尺寸效应、表面效应、量子效应、机械性能、界面效应和可调控性等独特特点。这些特点赋予纳米材料广泛的应用前景,在能源、材料、医药、电子等领域具有重要的研究和应用价值。

纳米材料有什么特性??
答:纳米材料的特点:当粒子的尺寸减小到纳米量级,将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说:被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉,其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理,可以通过控制晶粒尺寸来得到不同能隙的硫化镉,这将大大丰富材料的研究内容和可望...

纳米粉体的特性为
答:纳米粉体的特性主要包括以下方面:1、小尺寸效应:纳米粉体比常规材料在更小的空间中具有更好的性能。这使得纳米粉体适用于小型化、高效化和多功能化的电子产品。2、宏观量子隧道效应:当纳米粉体的尺寸达到量子尺度时,其会有越过一定能量范围的宏观物体无法越过的行为。这种特性使纳米粉体在磁学、热学...

纳米材料的研究基础对象是什么?一般要多少度的温度下才会成型?
答:据我所知,目前实验的基础对象是锌(Zn)氧化物或者硝化物,在一千度以下,大概八百左右,可以成型!物理性质:高倍显微镜下有很美的立体柱子外观,表面光滑!化学性质,好像记得是抗菌,抗紫外!具体我也记不得了,我知道的就这些!是我的一位师兄提供的答案!

谈谈对纳米材料和纳米技术的认识?求解释
答:从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。 纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷...

纳米材料和常规尺寸材料的物理化学性质有什么主要区别
答:随着纳米技术的不断发展,在微观上具有各种形貌的纳米材料的研究引起了人们广泛的兴趣。这是由于纳米材料的物理和化学性能会随着材料的尺寸,组成和形貌的改变而变化。如:光学性能、电学性能、磁学性能、吸附性能以及催化性能等等都与纳米材料自身的形貌和组成密切相关。中空的微/纳米球由于其具有体积密度小,表...

纳米材料的四大基本效应是什么 纳米材料的四大基本效应
答:1、表面与界面效应:当纳米微粒的尺寸与光的波长、电子德布罗意波长、超导相干波长和透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,其周期性边界条件将被破坏,它本身和由它构成的纳米固体的声、光、热、电、磁和热力学等物理性质,体现出传统固体所不具备的许多特殊性质。其中造成这一现象的一个重要因素是其表面与...

关于超导体和纳米材料的相关知识
答:研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次,是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度(1~100urn)与物质中的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,...

纳米材料的化学特性。。。急!!!大家帮忙啊~
答:当颗粒进入纳米级别时,它们以及由它们构成的纳米固体主要表现出以下四个方面的效应:1. 体积效应(小尺寸效应):当粒径达到一定程度时,纳米材料的许多物理性质与颗粒尺寸有着敏感的关系,展现出独特的小尺寸效应或量子尺寸效应。例如,通常不发光的半导体如Si、Ge,在粒径达到纳米级别时,会显示出明显的...