纳米材料

材料绝大多数是固体物质，它的颗粒大小一般在微米级，一个颗粒包含着无数原子和分子，这时材料显示的是大量分子的宏观性质。后来人们发现，若用特殊的方法把颗粒加工到纳米级大小，这时一个纳米级颗粒所含的分子数大为减少，用它做成的材料称为纳米材料。纳米材料具有奇特的光、电、磁、热、力和化学等性质，和宏观材料迥然不同。究竟是什么原因使纳米材料具有如此独特的性质，目前还研究得不深入。总的来说，纳米材料的粒子是超细微的，粒子数多，表面积大，而且处于粒子界面上的原子比例甚高，一般可达总原子数一半左右。这就使纳米材料具有不寻常的表面效应、界面效应和量子效应等，因此而呈现出一系列独特的性质。例如金的熔点是1063 ℃，而纳米金只有 330 ℃，熔点降低近 700 ℃；银的熔点由金属银的 960.8 ℃降为纳米银的 100 ℃。纳米金属熔点的降低不仅使低温烧结制备合金成为现实，还可使不互溶的金属冶炼成合金。又如纳米铂黑催化剂，由于表面积大，表面活性高，可使乙烯氢化反应的温度从 600 ℃降至室温；纳米铁的抗断裂应力比普通铁高 12 倍，等等。纳米材料的问世促使纳米技术的诞生。所谓纳米技术是指用单个原子或分子作材料建造物体的技术。 1 个纳米是 10 亿分之 1 米，在这么一个数量级上制造出来的物体都是微型的，纳米技术真可谓巧夺天工了。例如可以制造微型飞机、微型宇宙飞船、微型机器人等。利用微型机器人可做血管吻接手术，让它进入人的血管，清除血管壁上的胆固醇，防止脑血栓。