納米材料在化工領域中的應用探析

曹偉

摘要：由于納米材料的特殊性，其化工領域中有著廣泛的應用，并且表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢。本文重點針對納米材料在化工領域中的應用進行了詳細的分析，以供參考。

關鍵詞：納米材料;化工領域;應用

近幾年來，材料學中，發(fā)現(xiàn)了一種大小僅在1mm--100mm之間的材料，人們將其命名為納米材料。這種材料由納米粒子組成，而納米粒子的大小僅在原子和分子之間。由于其大小的特殊性，所以在環(huán)保、涂料、催化劑等化工領域中的應用非常廣泛，且表現(xiàn)出了非常突出的性能優(yōu)勢。

一、納米材料的性質分析

（一）力學性質

納米材料主要由納米級的納米粒子組成。而納米粒子的粒徑越小，納米材料的強度和硬度等力學性質就越大。鑒于納米材料的這一力學性質，將其應用到對強度和硬度有特殊要求的包裝上，可以有效提升包裝的力學性能，解決包裝容易遭到破壞的問題。例如，塑料具有耐熱性差、強度低、脆性大等缺點，將納米二氧化鈦或者納米碳酸鈣等材料加入到塑料中，就可以有效改善塑料的各種缺點，顯著提升塑料的力學性能。將納米材料應用到塑料行業(yè)，已經(jīng)成為塑料行業(yè)的一次技術性突破。

（二）磁學性質

分析納米材料的納米粒徑，發(fā)現(xiàn)其粒徑均屬于納米級別，不同納米晶粒之間的磁力作用就會對納米材料的磁學性質產生影響。而納米晶粒的磁各向異性與晶粒之間的磁相互作用，直接決定著納米顆粒的磁化作用?，F(xiàn)階段的計算機硬盤系統(tǒng)的磁致電阻效應普遍在3%左右，而將納米材料的電阻效應則高達50%，將其應用到計算機硬盤系統(tǒng)中，可以顯著提升計算機硬盤系統(tǒng)的靈敏度。

（三）電學性質

與同類的粗晶材料相比，納米材料的電阻更高。因為納米例子可以在隧道量子效應以及庫倫堵塞效應的作用下，進行納米電子器件的制作。并且，這樣制作出來的納米電子器件，具有非常突出的電學性能優(yōu)勢，例如超高速、超容量、超微型、超低能耗等。這些電學性能均優(yōu)于當前半導體器件的力學性能。所以，以納米材料為主要制作材料的電子器件會在電氣行業(yè)中得到廣泛的應用，并逐步取代現(xiàn)有的半導體材料。

（四）熱學性質

由于納米材料的界面原子密度較低，且排列相對混亂，所以降低了納米材料界面原子的耦合作用。再加上納米材料的熱膨脹系統(tǒng)較大，使得納米復合材料應用，可以對機械耦合性能進行有效的調整。

二、納米材料在化工領域中的具體應用

（一）納米材料在環(huán)保領域中的應用

環(huán)保是空氣污染問題治理與水體污染問題治理中最基本的要求。而納米材料在空氣凈化以及污水處理等方面發(fā)揮著十分重要的作用。首先，因為納米材料的顆粒尺寸非常細微，且納米微粒表面形態(tài)與粒徑大小之間的關系還十分密切，粒徑越小，納米微粒表面就越粗糙，甚至呈現(xiàn)出凹凸不平的原子臺階特點。正是因為納米材料的這一特點，所以在汽車尾氣超標報警器以及各種凈化設備中有著廣泛的應用，可以有效減少降低有毒氣體的排放。其次，在污水處理過程中，要想將污水中的有害物質、細菌、病毒以及其它污染物質進行徹底的去除，就可以借助納米技術和納米材料對其中的貴金屬進行提煉，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。并且，無論是水體中的有機污染物，還是無機污染物，納米材料與納米技術的應用均可以將其轉化為礦化物。最后，在石油提煉工業(yè)中的脫硫環(huán)節(jié)中，納米材料也可以發(fā)揮相應的作用[1]。

（二）納米材料在涂料領域中的應用

鑒于納米材料表面與結構的特殊性，與其他材料相比，納米材料的活力非常強大。在化工領域中，表面涂層技術的發(fā)展受到社會各界人士的關注。而將納米材料應用到表面涂層技術中，極大的提升了我國表面涂層技術的發(fā)展水平。將納米材料應用到傳統(tǒng)的涂層技術中，可以獲得納米復合體系土層，提升涂層的質量與性能。將納米材料應用到涂料的制作中，可以顯著提升涂料的防護能力，使其具有防紫外線、防大氣侵害的作用。將納米材料應用到建筑材料玻璃、涂料中，可以有效增強玻璃和涂料的熱傳遞效果，減少光透射作用，進而起到明顯的隔熱效果。將納米材料中TiO2的應用到汽車裝飾噴涂領域中的汽車漆面中，可以使汽車漆面呈現(xiàn)出一種非常獨特的色彩效果[2]。

（三）納米材料在催化領域中的應用

在眾多化工領域中，催化劑也發(fā)揮著十分重要的作用，可以加強反應時間、反應速度與速率的控制，進而降低化工生產對生態(tài)環(huán)境的破壞，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的提升。例如，納米粒子可以作為一種光催化劑，廣泛應用于光催化反應中。因為與其他光催化劑相比，納米粒子的粒徑更細，催化效率更高，可以非常容易的借助光學手段實現(xiàn)界面電荷的轉移，所以將納米TiO2應用到高速公路照明裝置中的玻璃罩面中，可以憑借其較強的光催化活性來有效分解處理玻璃罩面表面的油污，進而提升高速公路照明裝置的透視性。另外，將1wt%的抄襲鋁或者鎳顆粒，加入到火箭發(fā)射過程中使用到的固體燃料推進器中，可以顯著增強火箭發(fā)射過程中的燃燒使用率，使其達到100%。如果是NO的催化還原，同樣可以通過180m2/g的碳納米管的應用來提升NO的實際轉化率[3]。

三、結語

納米材料與納米急速的發(fā)展對人們的日常生活與工作產生了不可忽視的影響，有效解決了人們日常生活與工作中遇到的各種問題。而我們加大納米材料與納米技術的研究目的，也是為了提升納米材料的應用能力，使其為人們的日常生活與工作提供服務，使人們的日常生活狀態(tài)與所處環(huán)境得到改善。而且，與其他材料相比，納米材料的應用有著非常突出的優(yōu)勢。只有加大納米材料與納米技術的研究，才能夠將其應用到更多的領域中，促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

[1]葉常瓊.在化工領域中納米新材料的有效應用分析[J].化工管理，2019（03）：97.

[2]張曉蕾.納米材料在化學化工領域中的應用研究[J].山東工業(yè)技術，2016（16）：21.

[3]趙剛.納米新材料在化工領域的應用研究[J].化工設計通訊，2016，42（07）：69.