摘要：綜述了納米材料研究概況，對(duì)納米材料的研究進(jìn)展、制備方法、及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，并與傳統(tǒng)材料進(jìn)行比對(duì)，介紹了納米材料的的優(yōu)點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：納米材料;制備方法;應(yīng)用

　　德國(guó)科學(xué)家H.Gleiter教授最先提出納米晶體材料這一概念，指的是晶粒尺寸在納米數(shù)量級(jí)(通常該尺寸<100nm)以下的超細(xì)材料，隨著時(shí)代的進(jìn)步科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)納米材料的概念也在不斷發(fā)生轉(zhuǎn)變，理解初期階段，它是指由納米超微顆粒通過(guò)壓制等方法形成的納米固體或具有一定厚度的薄膜，時(shí)至今日，廣義的納米材料是指在材料的三維尺度中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料[1]。

　　經(jīng)過(guò)時(shí)代的演變和發(fā)展，納米材料的概念一直演繹更新，國(guó)際上普遍認(rèn)同凡是尺寸在納米數(shù)量級(jí)(1～100nm)或出現(xiàn)納米效應(yīng)的超細(xì)材料均可認(rèn)為是納米材料，在納米材料中金屬納米粒子一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，金屬納米粒子由于自身的獨(dú)特性， 在醫(yī)藥、光電、電子產(chǎn)業(yè)、熱學(xué)、生物信息等方面具有重要的應(yīng)用前景，在這些領(lǐng)域有許多新的突破和進(jìn)展，如Frens采用不同濃度的檸檬酸鈉作為還原劑而得到了金納米顆粒系列，其粒徑范圍在 16～ 147nm[2];Nersisyam等利用溶膠-凝膠法制造銀納米粒子，通過(guò)使用不同的還原劑將銀納米粒子的范圍控制在20～50mm[3];王睿等利用乙二醇還原性，在對(duì)溶劑進(jìn)行高溫加熱的情況下并施以光誘導(dǎo)作用將銀納米粒子的尺寸控制在50nm左右同時(shí)得到三角形和圓盤(pán)形兩種粒子形態(tài)[4]。除開(kāi)金銀這些貴重金屬，對(duì)銅納米粒子的研究最近也掀起了一股熱潮，李延君等人通過(guò)對(duì)不同溫度和不同濃度試劑的調(diào)配在極性溶劑中制備了粒徑范圍在7～ 70nm的銅納米粒子[5]。

　　納米材料的晶粒尺寸一般在100nm以下數(shù)量級(jí)，在納米材料中晶粒的晶界呈多面性，而晶界的體積百分?jǐn)?shù)往往和材料缺陷密度呈正比，體積百分?jǐn)?shù)越大其缺陷密度越高，這種獨(dú)特的晶粒結(jié)構(gòu)使得納米材料相對(duì)于傳統(tǒng)材料呈現(xiàn)出許多的優(yōu)越性，它的奇特性能包括宏觀量子隧道效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、導(dǎo)電性好、力學(xué)性能優(yōu)異等等。

　　納米材料其實(shí)對(duì)我們每個(gè)人來(lái)說(shuō)它并不陌生，自然界中就存在許多的天然的納米材料，比如牙齒、隕石等都是由納米顆粒組成，而如今大多數(shù)國(guó)家都將納米材料制作及技術(shù)發(fā)展作為重要的科研領(lǐng)域，它在某種程度上反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家在材料領(lǐng)域的發(fā)展水平，時(shí)至今日，制備納米材料的方法多種多樣，例如機(jī)械研磨、物理粉碎、氣相沉積、溶膠法及真空冷凝等方法[6]。針對(duì)納米材料的制備方法按照其原理不同分法亦不相同：發(fā)生反應(yīng)的狀態(tài)不同主要分為干法(固體之間的反應(yīng))和濕法(水溶液里進(jìn)行的反應(yīng));原料存在的狀態(tài)不同亦可分為固相法(金屬鹽或金屬氧化物混合后通過(guò)煅燒的方法直接發(fā)生固相反應(yīng))、氣相法(物質(zhì)在氣體的狀態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng))與液相法(可溶性性鹽溶液通過(guò)蒸發(fā)、升華將金屬粒子結(jié)晶出來(lái));按制備手段也可分為化學(xué)法(沉淀法、相轉(zhuǎn)變法、氣溶膠反應(yīng)法等)、物理法(蒸汽冷凝法、電火花法、離子濺射法等)和綜合法(PECVD、LICVD等)。

　　這些方法各有所長(zhǎng)各有所短，比如固相法利用熱分解原理得到的產(chǎn)物容易再次凝結(jié)成塊，需要重新粉碎、攪拌，增加了成本;物理粉碎法相對(duì)來(lái)說(shuō)工藝簡(jiǎn)單、低成本高產(chǎn)量，但是極易引入雜質(zhì)，造成產(chǎn)物質(zhì)量純度低;氣相法制備的納米顆粒純度較高，與之相應(yīng)的成本高，對(duì)納米顆粒的粒徑尺寸也有要求，這些制備方法既有優(yōu)勢(shì)也有自身的劣勢(shì)，而這些劣勢(shì)限制了納米材料的進(jìn)一步發(fā)展。

　　納米材料作為材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)焦點(diǎn)，納米技術(shù)也被國(guó)際公認(rèn)為21世紀(jì)最具發(fā)展力的的科研領(lǐng)域，諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)逨eyneman早年就預(yù)言：如果能在極小的尺度下對(duì)粒子進(jìn)行重新組合排列，物質(zhì)就會(huì)顯示出不一樣的特性。現(xiàn)在我們明白他所說(shuō)的就是納米材料，通過(guò)對(duì)納米材料中超微顆粒結(jié)構(gòu)的變化得到的獨(dú)特性能解決科研領(lǐng)域中的許多難題，它的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，以下列領(lǐng)域?yàn)榇恚?/p>

　　陶瓷領(lǐng)域 納米技術(shù)在陶瓷中的應(yīng)用越來(lái)越流行，其原理是將納米尺度的陶瓷粉加入瓷釉中，改善傳統(tǒng)陶瓷性能，達(dá)到抗菌、自?xún)舻裙δ?，特別是在力學(xué)增強(qiáng)方面，如材料的硬度、強(qiáng)度、韌性等。傳統(tǒng)陶瓷的加工工藝離不開(kāi)高溫，可是通過(guò)高溫?zé)Y(jié)會(huì)增加材料的脆性，陶瓷的斷裂韌度會(huì)隨著脆性的增加而降低，這就使得傳統(tǒng)陶瓷具有易碎的特點(diǎn)，納米陶瓷材料所需要的溫度在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上可降低接近600℃，同時(shí)無(wú)需催化劑，大大降低了對(duì)材料品質(zhì)的污染，減少了能耗需要，納米陶瓷材料在較低的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，在保留陶瓷硬度的同時(shí)增加了它的韌性、彈性形變、耐腐蝕、耐高溫高壓等特點(diǎn)，新型的陶瓷甚至可以磨削，至此陶瓷材料遠(yuǎn)離高能耗、易碎。

　　催化方向 納米技術(shù)廣泛的滲透到催化領(lǐng)域，納米催化的出現(xiàn)及關(guān)于它相關(guān)研究越來(lái)越受到更多人的重視，普通的催化劑對(duì)溫度有較高的要求，但是納米催化劑對(duì)溫度的要求較低的，通常在常溫后者低溫就可以進(jìn)行，納米催化劑是超微顆粒，尺寸小，故高表面能高，發(fā)生反應(yīng)后其效果是普通催化劑的數(shù)十倍或百倍以上，例如金屬納米粒子Ni和Cu-Zn組成的催化劑與傳統(tǒng)的催化劑Ni相比對(duì)有機(jī)加氫的效率增長(zhǎng)了10倍。

　　醫(yī)藥方面 納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用也有明顯的優(yōu)勢(shì)，可增加患者的療效，而納米技術(shù)在醫(yī)藥生產(chǎn)上的應(yīng)用可以使醫(yī)療技術(shù)更加細(xì)化，同時(shí)能研制出普通醫(yī)藥無(wú)法比擬具有特定功能的藥品，而一些具有納米技術(shù)的儀器在對(duì)疾病的診斷方面只需要患者極少的一點(diǎn)的血液，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)、DNA的匹對(duì)就可確定出疾病，如果將納米粒子作為藥物載體，那么藥物就具有靶向作用，可以直擊病灶。使治療更加直接，而藥物產(chǎn)生的毒性也能明顯降低。

　　復(fù)合材料 復(fù)合材料由于其優(yōu)良的綜合性能而廣泛應(yīng)用于光電、航天材料、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，而納米復(fù)合材料更具吸引力，現(xiàn)如今納米復(fù)合材料主要括納米聚合物基、納米碳管功能、納米鎢銅，例如Wu-Cu納米復(fù)合物具有較高的綜合性能，導(dǎo)電性能優(yōu)異，傳熱好，不易發(fā)生熱膨脹。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張立德，牟繼美.納米材料和納米結(jié)構(gòu).第一版，北京科學(xué)出版社，2001年.

　　[2]Frens G. Regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions[J]. Nature：Physical Science，1973，241(105)：20-22.

　　[3]Nesisyan H H， Lee H， Son H T， et al. Materials Research Bulletin，2003，38：949-956.

　　[4]王睿，等.不同形態(tài)銀納米粒子的非線性光學(xué)特性.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào).2012，33：149-152.

　　[5]李延軍，唐建國(guó)，等.粒徑可控的銅納米粒子的液相還原法制備.化學(xué)工程師.2008(5)：17-20.

　　[6]Lu K，Lu J， Wang T， et al.A new method for synthesizing nanocrystaline alloys[J].Journal of Applied Physics，1991，69(1)：522-524.