納米材料及其技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

王之晗 湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡濱江中學(xué)

納米材料及其技術(shù)是在原子尺度上研究材料的一種技術(shù)，它的發(fā)展與應(yīng)用在化工領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著十分重要作用?，F(xiàn)如今，人們?cè)絹碓街匾曎Y源的保護(hù)與合理利用、醫(yī)學(xué)上生物相容性等。因此，納米材料及其技術(shù)的研究是當(dāng)今研究的一大熱點(diǎn)。

1.納米材料及其技術(shù)的概述

納米技術(shù)是指在納米尺度上研究物質(zhì)和材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用的技術(shù)，納米技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于新世紀(jì)材料科學(xué)與工程有著十分重要的影響 。納米技術(shù)所涉及的領(lǐng)域很廣泛，其在納米材料方面的技術(shù)只是這之中的一部分，納米材料及其技術(shù)是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。納米材料及其技術(shù)的出現(xiàn)可以將生產(chǎn)中的原材料的能耗降到特別低的程度，解決的材料的浪費(fèi)，節(jié)約了能源，有利于我國建設(shè)節(jié)約型社會(huì)與環(huán)境友好型社會(huì)。

2.納米材料的制備與合成

2.1 粉碎法

材料在受到力的作用時(shí)，其微觀粒子的結(jié)構(gòu)往往會(huì)發(fā)生變化，會(huì)造成原子的重新排列，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者重結(jié)晶。結(jié)構(gòu)決定性能，因此，材料的導(dǎo)電性、吸附性等物理化學(xué)性質(zhì)就會(huì)隨著結(jié)構(gòu)的變化而變化。材料會(huì)因?yàn)槭芰Χ谄鋬?nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料的化學(xué)組成也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

2.2 構(gòu)筑法

構(gòu)筑法也是采用物理手段來制備納米材料，構(gòu)筑法是采用人工合成的超微粒子，是由原子或者分子等微觀粒子合成的。采用蒸發(fā)、離子濺射、溶劑分解等方法將材料分子化或原子化，之后使許多原子或分子在惰性氣體或不活潑氣體中、流動(dòng)油面上凝聚。

2.3 液相反應(yīng)法-沉淀法

沉淀法是一種采用化學(xué)方法合成納米材料的方法，是將在液體狀態(tài)下的不同化學(xué)成分的物質(zhì)進(jìn)行混合，并在其中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┦蛊涑恋?，再將沉淀物進(jìn)行干燥或者煅燒。

3.納米材料及其技術(shù)的應(yīng)用

3.1 納米材料技術(shù)在工業(yè)環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

采用納米材料技術(shù)將燃料中的S含量降低，可以減少S對(duì)空氣的污染，也可以提高燃料的使用率，節(jié)約能源，最大限度的提高了燃燒率。采用這種方法也可以對(duì)汽車尾氣、工業(yè)廢氣等對(duì)空氣有污染的氣體進(jìn)行催化，最大限度的減少對(duì)環(huán)境的污染，也是當(dāng)今社會(huì)的一大熱點(diǎn)。根據(jù)納米材料具有吸附性這一特點(diǎn)，納米材料可以對(duì)工業(yè)污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸附，減少對(duì)水和環(huán)境的污染，有利于建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)。

3.2 納米材料技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

催化劑在化工生產(chǎn)中起著十分關(guān)鍵的作用，它的使用可以降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，提高材料的生產(chǎn)效率。但是，催化劑在使用過程中，不能充分的發(fā)揮其催化作用，催化效率低，使原材料不能最大限度的使用，造成生產(chǎn)原料的浪費(fèi)，降低了過程的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益。采用納米粒子作為催化劑，由于其表面活性中心多，為催化劑提供了必要條件，可以大大提高原材料的使用效率，降低能耗，原材料的充分反應(yīng)，也可以減少反應(yīng)過程中污染氣體的排放，有利于較少對(duì)環(huán)境的污染。

3.3 納米材料技術(shù)在涂料方面的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)決定性能，由于納米材料特殊的結(jié)構(gòu)，因此，納米材料具有一些優(yōu)異的性能。目前，納米材料及其技術(shù)在化學(xué)涂層方面的應(yīng)用越來越廣泛，由于其原子尺度小，可以更好的吸附到材料表面，有利于對(duì)被吸附材料的保護(hù)，提高其使用性能。

3.4 納米材料技術(shù)在醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，可以將納米材料作為藥物載體，并且，可以采用納米材料制作人體器官、人體關(guān)節(jié)等，這主要是采用納米材料的生物相容性的特點(diǎn)。隨著納米材料及其技術(shù)的發(fā)展，已有科學(xué)家設(shè)計(jì)出一個(gè)金剛石的氧氣容器-人工微米紅細(xì)胞，這種紅細(xì)胞輸送氧氣的能力強(qiáng)，并且還具有生物炭活性等性質(zhì)。其對(duì)貧血癥患者的治療有著十分重要的作用。

3.5 納米材料技術(shù)在能源方面的應(yīng)用

納米材料技術(shù)在能源的利用、回收、在制造方面有著十分重要的作用。已有科學(xué)家采用納米材料及其技術(shù)制備了太陽能發(fā)光極，它的使用可以提高光電的轉(zhuǎn)換率，提高太陽能的使用效率，并且成本相對(duì)于同類產(chǎn)品設(shè)備較低。采用納米材料及其技術(shù)制備的納米碳管是一種新型儲(chǔ)氫材料，可以減少對(duì)環(huán)境的污染、節(jié)約能源，對(duì)環(huán)境的保護(hù)有重要作用。

4.結(jié)論

納米材料及其技術(shù)是在原子尺度上研究材料的一種技術(shù)，通過采用不同的物理化學(xué)方法可以制備與合成出具有不同結(jié)構(gòu)、不同性能的納米材料。納米材料在化工領(lǐng)域、工業(yè)環(huán)保領(lǐng)域、生物工程與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、涂料以及能源利用率等方面的應(yīng)用都有著十分重要作用。其可以提高能源利用率、最大限度的減少對(duì)原材料的浪費(fèi)、降低能耗，有利于資源的保護(hù)與合理利用，有利于我國建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)。