納米材料的介紹

　　物質尺度減小到納米范圍（10-7～10-9m）時，在光、聲、電、磁、熱與化學反應等方面皆呈現出與宏觀材料不同的新奇特性。世界性納米材料研究的熱潮于20世紀80年代興起，1990年在美國巴爾的摩召開了第一屆國際納米材料科學會議（NanoScienceandTechnology，簡稱NST），標志著納米材料科學的誕生。納米微粒的奇異性質與結構，以及由它組裝出來的豐富多彩的各種納米結構體系，在硅基發(fā)光材料，陶瓷增韌、納米器件、生物導彈、納米催化及納米復合仿生材料等方面展現出了令人振奮的應用前景。

　　人類可能在剛剛具有思想的時候，就開始有意識地以長度或者說是大小來區(qū)分世界的萬物，并將繽紛繁雜的世界劃分成為數眾多的人能接受的區(qū)域逐一進行認識。

　　隨著社會的發(fā)展，人類對客觀世界的認識不斷朝著宏觀和微觀兩個層次深入。所謂宏觀，是指研究的對象尺寸很大，其下限是人的肉眼可見的最小的物體（約1微米），而上限是無限的。目前人們對宏觀認識的尺度已經延伸到上百億光年，在這個基礎上，相繼建立起一些科學領域，如經典力學、地球物理學、天體物理學、空間科學等。所謂微觀，是指上限為原子和分子，而無下限的一個時空。到20世紀初，人們已經對分子、原子、質子。中子、介子、超子等構成的微觀世界在十分微小層次上有了認識，時間已縮短到飛秒（10-15s）的數量級。一些描述這些微觀體系的學科相繼建立，如原子核物理、粒子物理、量子力學等。直到20世紀80年代初，人們才發(fā)現，在宏觀世界和微觀世界之間，還有一個層次的時空被遺忘了，介于宏觀與微觀之間的領域——介觀的概念才被提出來。在這個領域中，三維尺寸都很小的細小體系出現了許多既不同于宏觀物體，也不同于微觀體系的奇異現象。80年代中期，微米和亞微米的細小體系因用實驗觀察到了電子束的振幅振蕩而在凝聚態(tài)物理學中一度引起轟動。差不多在相同的時期，C60團簇研究席卷全球。

　　在亞微米級體系和團簇之間還存在一個十分引人注目的新的微小體系，即納米體系，這個體系的范圍通常定為1～100nm左右。納米微粒就是這個體系的典型代表，它屬于超微粒子范圍（1～1000nm），具有不同于常規(guī)固體的新的特性，不僅如此，由它構成的一維纖維。二維薄膜以及三維固體也表現出不同于常規(guī)線狀、薄膜和塊狀材料的性質。優(yōu)良導體的金屬，當尺寸減小到幾納米時就成了絕緣體，且各種金屬納米微粒幾乎都是黑色；原本不發(fā)光的材料，當粒徑小于幾個納米時就可以在室溫下發(fā)射可見光；原來鐵磁性的粒子可以變成超順磁性，矯頑力為零；納米粒子的熔點急劇下降；由納米微粒構成的納米陶瓷有極高的硬度，并在低溫下出現良好的延展性正是由于上述原因，1～100nm的微小體系已經成為材料學、化學以及物理學等學科的前沿熱點和交叉點。1990年7月，在美國巴爾的摩召開的國際第一屆納米科學技術會議，正式把納米材料科學作為材料科學的一個新的分支公布于世，納米材料科學的誕生標志著人類的認識又延伸到了過去不被人注意的納米尺度。納米體系給各學科帶來的不只是一個新的研究領域和新的科學研究內涵，它本身還包含著豐富的哲學內涵。

　　在分子以上到微米尺度以下或是在1～100nm量級的尺度范圍內研究化學就產生了納米化學這一新學科，它和其他的納米學科一樣，并不拘泥于尺度上的分界，而是著眼與小尺存所引起物質的變異行為。

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