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纳米材料的效应

时间:2022-02-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此,有一些研究人员把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。正是由于纳米材料这种特殊的结构,使之产生四大效应,即:小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应,从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能,表现出独特的光、电、磁和化学特性。
纳米材料的效应_现代科学技术与社会发展

四、纳米材料的效应

纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体,也不同于长程无序、长程有序的“气体状”固体结构,是一种介于固体和分子间的亚稳中间态物质。因此,有一些研究人员把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。正是由于纳米材料这种特殊的结构,使之产生四大效应,即:小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应,从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能,表现出独特的光、电、磁和化学特性。

当金属或非金属被制成小于100纳米的粉末时,其物理性质就发生了根本的变化,具有高强度、高韧性、高比热、高导电率、高扩散率、高磁化率及对电磁波具有强吸收性等,据此可制造出具有特定功能的产品。例如,纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;气体在纳米材料中扩散速度比在普通材料中快几千倍;纳米磁性材料的磁记录密度可比普通材料提高10倍;纳米颗粒材料与生物细胞结合力很强,为人造骨质的应用拓宽了途径,等等。

正因为纳米材料所具有的特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能,使得它能广泛应用于宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程、环境保护、化工、医药、生物工程和核工业等领域,不仅在高科技领域有不可替代的作用,也为传统产业带来了生机和活力。有预测说,到2010年,纳米技术的市场容量将达到14 400亿美元。于细微处见神奇,见微知著的纳米科技将彻底改变目前的产业结构,从而将引起21世纪又一次产业革命。

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