納米材料的應(yīng)用研究

朱順冬

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)，“材料”是個(gè)熱門(mén)的話題。材料問(wèn)題與能源問(wèn)題息息相關(guān)，人們由于對(duì)能源問(wèn)題的重視，從而引起對(duì)材料問(wèn)題的關(guān)注。越來(lái)越多的新材料出現(xiàn)在人們的生活中，影響著人們的生活。“納米”這個(gè)詞出現(xiàn)的時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但是出現(xiàn)之后一直是個(gè)熱點(diǎn)話題：出現(xiàn)了許多新型的納米材料，不同的納米材料應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，從各個(gè)方面影響著我們的衣食住行。

關(guān)鍵詞：納米材料；應(yīng)用；合成

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、納米材料的定義

“namometer”這個(gè)英文單詞翻譯成漢文的意思是“納米”，而 “納米”的譯名也是由此得來(lái)的。如果物質(zhì)的長(zhǎng)度介于1～100納米這個(gè)范圍內(nèi)，即介于納米尺度范圍內(nèi)時(shí)，物質(zhì)的性能隨之會(huì)發(fā)生劇變，會(huì)在其他方面表現(xiàn)出特殊性能，如將導(dǎo)致聲、電、光、熱、磁性呈現(xiàn)新的特性。通常情況下把不同于物質(zhì)微觀組成的原子、分子和宏觀物質(zhì)構(gòu)成的性能的材料，稱之為納米材料。納米材料是一類材料的概稱，而并非指某一種具體的材料。

二、納米材料的應(yīng)用

納米材料從20世紀(jì)70年代被人們發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在才半個(gè)世紀(jì)左右，但在這半個(gè)世紀(jì)里納米材料卻得到了跳躍式的發(fā)展和應(yīng)用，受到各行業(yè)人士的喜愛(ài)。這是由于納米材料在許多方面的性能都要優(yōu)越于組成原本物質(zhì)的分子、原子或者宏觀物質(zhì)。納米材料現(xiàn)在主要應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和健康、催化、航天航空、電子器件和環(huán)境、空間探索、資源和能量、生物技術(shù)等領(lǐng)域。

1.在催化方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的催化劑大多數(shù)都是根據(jù)以往人們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)合成的，這樣的催化劑合成難度大，催化的效率低，不僅造成生產(chǎn)原料的大量浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境的污染也嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益難以提高。催化劑的催化效率與催化劑的表面活性有關(guān)，而納米材料表面活性物質(zhì)多，這就為納米材料作為催化劑提供了許多可能性。納米粒子作為催化劑，可以大大降低反應(yīng)的難度，提高反應(yīng)效率，降低成本，甚至使一些不能進(jìn)行的反應(yīng)也順利進(jìn)行。通常情況下，用納米微粒作催化劑時(shí)其催化效率是一般催化劑的10～15倍。

2.在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

在高中的時(shí)候，我們都學(xué)過(guò)生物，生物是從分子的角度去分析物質(zhì)的，而更多的是讓我們了解蛋白質(zhì)、RNA、DNA和病毒，并知道它們的尺度都是在1～100納米之間。這闡述了生命的最基礎(chǔ)物質(zhì)是納米結(jié)構(gòu)單元。RNA、DNA是屬于生命的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命體的物質(zhì)之一，細(xì)胞是構(gòu)成生命的最小結(jié)構(gòu)單元。細(xì)胞就像是個(gè)“納米車(chē)間”，而細(xì)胞器和其他結(jié)構(gòu)單元都是為了完成某個(gè)工藝的“納米機(jī)械”，如植物的光合作用就是個(gè)“納米工廠”。目前人們主要通過(guò)改變RNA或者DNA的結(jié)構(gòu)來(lái)改變物質(zhì)的性能及特征。如人們通常通過(guò)雜交來(lái)改變植物的遺傳性質(zhì)，主要作物有雜交水稻、雜交大豆等，這些改良后的農(nóng)作物大大提高了抗蟲(chóng)性、產(chǎn)量等。另一方面，納米材料在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也得到一定的發(fā)展，主要貢獻(xiàn)有某些遺傳病毒的遺傳疫苗的制備、用納米微粒二氧化鈦進(jìn)行細(xì)胞的分割等。

3.在精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是最近幾十年才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)行業(yè)，但是它的崛起速度卻超乎人們的想象，這是由精細(xì)化工的產(chǎn)品特征而決定的。精細(xì)化工產(chǎn)品具有種類多、數(shù)量大、制備工藝簡(jiǎn)單、用途廣、成本低和利用率高等優(yōu)點(diǎn)，納米材料的介入，使得精細(xì)化工的產(chǎn)量、質(zhì)量、性能和用途得到更大拓展，從而進(jìn)一步加快了精細(xì)化工的崛起。納米材料在精細(xì)化工中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在塑料、橡膠和涂料等領(lǐng)域。

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