浅论纳米材料的特性

1963年，uyeda 及其合作者发展了气体蒸发法制备纳米粒子，并对金属纳米微粒的形貌和晶体结构进行了电镀和电子衍射研究，使科学界对纳米技术的概念有了多方面的认识。1974年，taniguchi 最早使用纳米论文联盟http://科技（nanotechnology）一词描述精细机械加工。1984 年，德国科学家 gleiter 等人首次采用惰性气体凝聚法制备了具有清洁表面的纳米粒子，然后在真空室中原位加压成纳米固体，并提出纳米材料界面结构模型。到1989年， 纳米固体研究的种类已从由晶态微粒制成的纳米晶体材料（纳米导体、纳米绝缘 体、纳米半导体）发展到纳米非晶体材料，并成功地制造出一些性能异常的复合 纳米固体材料。1990 年7月，在美国巴尔地摩召开的首届国际纳米科学技术会 议（nst）上，正式把纳米材料科学做为材料科学学科的一个新的分支。从此，一个将微观基础理论研究与当代高科技紧密结合起来的新型学科——纳米材料 学正式诞生，并一跃进入当今材料科学的前沿领域。
　　 纳米材料的组成及其分类
　　 1、按照维数，纳米材料的结构单元可以分为三类
　　 （1）零维指在空间有三维处于纳米尺度。如原子团簇、纳米微粒、量子点或人造原子等。原子团簇，是指几个至几百个原子的聚集体，粒径小于 1nm。它可以是由一元或多元原子以化学键结合起来的，也可以是由原子团簇与其它分子以 配位化学键构成的原子簇化合物，如 fen,agnsm 和 c60,c70 等。www.11665.CoM纳米颗粒，尺寸在1-100nm 之间，日本名古屋大学的上田良二先生给纳米微粒下的定义是用电子显微镜能看到的微粒。量子点或人造原子，是由一定数量的实际原子组成德聚集体，它们的尺寸小于 100nm。人造原子具有与单个原子相似的离散能及，电荷也是不连续的，电子以轨道的方式运动。不同的是电子间的交互作用要复杂得多，人造原子中电子是处于抛物线型的势阱中，由于库仑排斥作用，部分电子处于势阱上部，弱的结合使它们具有自由电子的特征。
　　 （2）一维指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒和纳米管等；
　　 （3）两维指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。目前，纳米材料的研究除涉及上述纳米材料的三类范围外，还涉及到无实体的纳 米空间材料，如纳米管、微孔和介孔材料，有序纳米结构及自组装体系等。纳米材料按照不同的组成和标准可以有不同的分类。
　　 纳米材料按照组成可分为无机纳米材料、有机纳米材料、无机复合纳米材料、有机/无机复合纳米材料和生物纳米材料等。
　　 纳米材料按照成键形式可以分为金属纳米材料、离子半导体纳米材料、半导体纳米材料以及陶瓷纳米材料等。
　　 纳米材料按照物理性质可以分为半导体纳米材料、磁性纳米材料、导体纳米材料和超硬纳米材料等。按照物理效应可以分为压电纳米材料、热电纳米材料、铁电纳米材料、激光纳米材料、电光纳米材料、声光纳米材料和非线性纳米材料等。
　　 纳米材料按照用途可分为光学纳米材料、感光纳米材料、光/电纳米材料等。
　　 2、纳米材料的性质
　　 纳米材料具有大的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等将导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同与常规粒子，另外，粒子集合体的形态（离散态、链状、网络状、聚合状）也迥然不同，这将导致粒子最终物理性能变化多端。
　　 2.1磁力学性质
　　 纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶粒材料所不具有的磁特性，纳米微粒的磁特性主要有如下几点:
　　 （l）超顺磁性在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。纳米微粒尺寸小到一定临界值时