納米材料及其技術的發展與應用

王之晗 湖南省長沙市長郡濱江中學

納米材料及其技術是在原子尺度上研究材料的一種技術，它的發展與應用在化工領域、醫學領域有著十分重要作用。現如今，人們越來越重視資源的保護與合理利用、醫學上生物相容性等。因此，納米材料及其技術的研究是當今研究的一大熱點。

1.納米材料及其技術的概述

納米技術是指在納米尺度上研究物質和材料的結構、性質與應用的技術，納米技術的發展與應用對于新世紀材料科學與工程有著十分重要的影響 。納米技術所涉及的領域很廣泛，其在納米材料方面的技術只是這之中的一部分，納米材料及其技術是納米技術發展的基礎。納米材料及其技術的出現可以將生產中的原材料的能耗降到特別低的程度，解決的材料的浪費，節約了能源，有利于我國建設節約型社會與環境友好型社會。

2.納米材料的制備與合成

2.1 粉碎法

材料在受到力的作用時，其微觀粒子的結構往往會發生變化，會造成原子的重新排列，形成非晶態結構或者重結晶。結構決定性能，因此，材料的導電性、吸附性等物理化學性質就會隨著結構的變化而變化。材料會因為受力而在其內部發生化學反應，導致材料的化學組成也會發生相應的變化。

2.2 構筑法

構筑法也是采用物理手段來制備納米材料，構筑法是采用人工合成的超微粒子，是由原子或者分子等微觀粒子合成的。采用蒸發、離子濺射、溶劑分解等方法將材料分子化或原子化，之后使許多原子或分子在惰性氣體或不活潑氣體中、流動油面上凝聚。

2.3 液相反應法-沉淀法

沉淀法是一種采用化學方法合成納米材料的方法，是將在液體狀態下的不同化學成分的物質進行混合，并在其中加入適當的沉淀劑使其沉淀，再將沉淀物進行干燥或者煅燒。

3.納米材料及其技術的應用

3.1 納米材料技術在工業環保領域的應用

采用納米材料技術將燃料中的S含量降低，可以減少S對空氣的污染，也可以提高燃料的使用率，節約能源，最大限度的提高了燃燒率。采用這種方法也可以對汽車尾氣、工業廢氣等對空氣有污染的氣體進行催化，最大限度的減少對環境的污染，也是當今社會的一大熱點。根據納米材料具有吸附性這一特點，納米材料可以對工業污水中的有害物質進行吸附，減少對水和環境的污染，有利于建設環境友好型社會。

3.2 納米材料技術在化工生產中的應用

催化劑在化工生產中起著十分關鍵的作用，它的使用可以降低反應的活化能，加快反應速率，提高材料的生產效率。但是，催化劑在使用過程中，不能充分的發揮其催化作用，催化效率低，使原材料不能最大限度的使用，造成生產原料的浪費，降低了過程的生產效率與經濟效益。采用納米粒子作為催化劑，由于其表面活性中心多，為催化劑提供了必要條件，可以大大提高原材料的使用效率，降低能耗，原材料的充分反應，也可以減少反應過程中污染氣體的排放，有利于較少對環境的污染。

3.3 納米材料技術在涂料方面的應用

結構決定性能，由于納米材料特殊的結構，因此，納米材料具有一些優異的性能。目前，納米材料及其技術在化學涂層方面的應用越來越廣泛，由于其原子尺度小，可以更好的吸附到材料表面，有利于對被吸附材料的保護，提高其使用性能。

3.4 納米材料技術在醫學材料的應用

在醫學領域中，可以將納米材料作為藥物載體，并且，可以采用納米材料制作人體器官、人體關節等，這主要是采用納米材料的生物相容性的特點。隨著納米材料及其技術的發展，已有科學家設計出一個金剛石的氧氣容器-人工微米紅細胞，這種紅細胞輸送氧氣的能力強，并且還具有生物炭活性等性質。其對貧血癥患者的治療有著十分重要的作用。

3.5 納米材料技術在能源方面的應用

納米材料技術在能源的利用、回收、在制造方面有著十分重要的作用。已有科學家采用納米材料及其技術制備了太陽能發光極，它的使用可以提高光電的轉換率，提高太陽能的使用效率，并且成本相對于同類產品設備較低。采用納米材料及其技術制備的納米碳管是一種新型儲氫材料，可以減少對環境的污染、節約能源，對環境的保護有重要作用。

4.結論

納米材料及其技術是在原子尺度上研究材料的一種技術，通過采用不同的物理化學方法可以制備與合成出具有不同結構、不同性能的納米材料。納米材料在化工領域、工業環保領域、生物工程與醫學領域、涂料以及能源利用率等方面的應用都有著十分重要作用。其可以提高能源利用率、最大限度的減少對原材料的浪費、降低能耗，有利于資源的保護與合理利用，有利于我國建設資源節約型與環境友好型社會。