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納米材料論文（精選7篇）
在日常學(xué)習(xí)、工作生活中，許多人都寫過論文吧，論文是對某些學(xué)術(shù)問題進(jìn)行研究的手段。那么，怎么去寫論文呢？以下是小編幫大家整理的納米材料論文，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
納米材料論文 篇1
摘要： 伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 功能化納米材料的應(yīng)用成為了順應(yīng)時代的發(fā)展的必然趨勢。在對相關(guān)技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行全面分析的過程中， 要對其原理進(jìn)行生物分子檢測， 有效結(jié)合組織工程學(xué)分析相關(guān)研究效果。對無機(jī)納米材料表面化學(xué)分析進(jìn)行闡釋， 并集中討論了納米材料表面化學(xué)在生物分析中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 納米材料; 表面化學(xué); 生物分析; 應(yīng)用;
1、無機(jī)納米材料表面化學(xué)分析
納米材料形成后， 表現(xiàn)會完全呈現(xiàn)出無機(jī)界面， 并且能有效包裹在表面活性劑中， 其本身并不具備生物動能， 且不能直接應(yīng)用在細(xì)胞或者是生物活體上�；诖耍� 相關(guān)操作人員要對其進(jìn)行表面化學(xué)的改性處理和修飾， 保證納米材料生物功能得以發(fā)揮。并且， 在納米材料表面化學(xué)研究體系內(nèi)， 主要是對生物相容性、生物穩(wěn)定性以及生物分散性等進(jìn)行集中傳遞， 保證納米顆粒研究效果更加直觀[1]。
1) 表面物理化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)變動， 多數(shù)無機(jī)納米材料都是非極性物質(zhì)， 基本的沸點(diǎn)較高， 要求在高溫環(huán)境中形成， 表面都會出現(xiàn)油胺、油酸以及三辛基氧膦等物質(zhì)， 能溶于非極性溶劑中。在對生物應(yīng)用進(jìn)行分析的過程中， 納米材料溶解在水相中， 具備非常好的分散性以及穩(wěn)定性， 為了其能發(fā)揮實(shí)際價值， 就要對溶解性等數(shù)據(jù)等予以綜合處理， 整合表面改性。目前， 較為有效地表面改性處理機(jī)制就是替代法， 能和無機(jī)材料親和力更好的分子進(jìn)行處理， 完善替代性處理效果。
2) 進(jìn)行靶向修飾操作， 主要是借助靶向功能分子完成基礎(chǔ)的處理工作， 利用識別靶細(xì)胞的過程有效對受體進(jìn)行識別處理， 將定位體系確定在目標(biāo)組織中， 并且有效發(fā)揮相關(guān)物質(zhì)的治療和診斷功能。
3) 生物傳感和檢測。因?yàn)榧{米材料本身具備光信號、電信號的傳遞能力， 因此， 在生物電子和生物傳感器設(shè)計工作中， 要發(fā)揮納米材料的生物相容性特征， 規(guī)避生物識別能力較差的弱項(xiàng)， 合理性完善納米材料生物功能水平。并且， 進(jìn)行生物傳感處理后就能提升生物分子和組織細(xì)胞的固定能夠效果， 也能借助生物高特異性判定相關(guān)數(shù)據(jù)， 構(gòu)建更加有效的生物傳感系統(tǒng)。
2、納米材料表面化學(xué)在生物分析中的應(yīng)用
2.1 細(xì)胞分析
伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 將技術(shù)應(yīng)用在生物體系中， 主要利用的就是生物傳感機(jī)制。目前， 生物體傳感項(xiàng)目主要分為細(xì)胞結(jié)構(gòu)、活體結(jié)構(gòu)等， 相較于傳統(tǒng)的研究項(xiàng)目和分子結(jié)構(gòu)探針元素， 納米材料能有效提升影像信號的強(qiáng)度， 并且整體細(xì)胞結(jié)構(gòu)的`靶向性能更加突出， 能為代謝動力學(xué)可控效果優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。例如， 正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)、電子計算機(jī)技術(shù)以及核磁共振技術(shù)等都是較為常見的技術(shù)項(xiàng)目[2]。
(1) 將納米探針應(yīng)用在細(xì)胞環(huán)境中。細(xì)胞微環(huán)境中， 主要的影響因素不僅包括p H數(shù)值和細(xì)胞因子， 也包括氧化還原環(huán)境等， 溫度和離子濃度也會對其產(chǎn)生影響。目前， 主要的研究方向就是對早期淋巴祖細(xì)胞進(jìn)行環(huán)境分析和系統(tǒng)化數(shù)據(jù)處理。相關(guān)部門在對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深度研究和探討， 旨在為干細(xì)胞移植工作和化療治療提供更加有效的技術(shù)體系。例如， 在高p H環(huán)境中， 多巴胺分子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)， 就會發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 形成多巴醌， 這種物質(zhì)本身具有較強(qiáng)的還原勢， 在對其進(jìn)行量子點(diǎn)電子激態(tài)處理的過程中， 能形成轉(zhuǎn)移就會對輻射躍遷造成影響， 造成熒光動態(tài)淬滅。
(2) 將納米探針應(yīng)用在酶活性測定項(xiàng)目中， 尤其是酶催化反應(yīng)過程。因?yàn)樵谀[瘤組織中， 酶本身就會出現(xiàn)變動， 利用水解細(xì)胞結(jié)構(gòu)間質(zhì)的方式， 癌細(xì)胞就會從原發(fā)部位直接脫落， 借助血液循環(huán)實(shí)現(xiàn)癌癥的轉(zhuǎn)移， 正是對其異常問題進(jìn)行分析后不難發(fā)現(xiàn)， 有效借助那么納米探針對酶結(jié)構(gòu)異常表達(dá)進(jìn)行測定對醫(yī)療項(xiàng)目研究具有重要意義和價值。
2.2 癌癥診療
化療治療過程在醫(yī)學(xué)研究中具有重要意義和價值， 在臨床化療中主要應(yīng)用的是阿霉素以及紫杉醇等藥物， 藥物依舊存在靶向性不好的問題。目前， 較為有效的靶向性處理機(jī)制中， 主要是借助主動靶向完成納米藥物的運(yùn)輸， 并且對腫瘤成像以及治療過程進(jìn)行約束和管理�；诖�， 合理性將納米材料表面化學(xué)應(yīng)用在癌癥治療中， 能對包裹和吸附過程進(jìn)行控制， 并且有效達(dá)到緩釋的效果， 減少副作用對人體的傷害。在納米技術(shù)不斷發(fā)展的背景下， 二氧化硅、貴金屬以及氧化鐵納米顆粒等物質(zhì)的應(yīng)用范圍更加廣泛， 能有效完成靶向處理以及藥物釋放過程的可控性， 從根本上推進(jìn)了診療一體化以及藥代動力學(xué)體系的融合， 也為診療水平和效果的優(yōu)化奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)[3]。
3、結(jié)束語
總而言之， 在對納米材料表面化學(xué)在生物分析中應(yīng)用進(jìn)行研究的過程中， 要結(jié)合科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀， 并且有效結(jié)合臨床診療效果， 完善材料分析的同時， 對靶向性等因素予以集中分析， 促進(jìn)生物分析和藥物治療水平的全面進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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納米材料論文 篇2
摘要： 本文主要研究了污染物的光催化降解原理， 進(jìn)一步分析了光催化納米材料在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用， 同時對于光催化納米材料的應(yīng)用趨勢和方向也進(jìn)行了必要的研究， 希望對這一工作的開展提供一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞： 光催化; 納米材料; 環(huán)境保護(hù);
工業(yè)廢水和廢氣中都含有較多的毒害物質(zhì)， 比如有機(jī)磷農(nóng)藥或是二氯乙烯等， 這些物質(zhì)對于人體的影響都是十分明顯的。傳統(tǒng)的水處理方式， 比如吸附法、混凝法等方法在現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)中仍然存在較大的困難， 效果并不理想， 所以在今后的實(shí)際發(fā)展過程中就需要不斷探索和獲取一種經(jīng)濟(jì)、合理的方式， 實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)方法處理后水中的殘留物質(zhì)進(jìn)行更有效的降解。1976年， 科學(xué)家在對紫外線光照射下對納米Ti O2進(jìn)行了研究， 發(fā)現(xiàn)這種方式可以將難以降解的有機(jī)化合物多氯聯(lián)苯脫氯進(jìn)行有效降解。當(dāng)前， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過3000余種難降解的有機(jī)化合物都可以借助此種方式進(jìn)行降解， 尤其是水中有機(jī)污染物濃度較低或是其他降解方式不佳的時候， 這項(xiàng)技術(shù)更是能發(fā)揮出前所未有的技術(shù)優(yōu)勢。
一、光催化納米材料
光催化的納米材料采用的絕大多數(shù)都是金屬氧化物或是硫化物等半導(dǎo)體材料， 是一種特殊的電子結(jié)構(gòu)。和金屬相比， 這種半導(dǎo)體存在明顯的不連續(xù)性， 在對電子的低能價帶進(jìn)行填滿的過程中會和空的高能導(dǎo)帶存在明軒的禁帶， 所以當(dāng)二者產(chǎn)生的能量大于光照射的時候， 在價帶上的電子就會被轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶上， 最終在半導(dǎo)體表面形成具備高活性的電子[1]。
二、光催化降解原理
在光催化反應(yīng)中， 獲取光激發(fā)所出現(xiàn)的空穴， 和對給體或是受體產(chǎn)生的作用也是有效的。所以在實(shí)際工作中為了確保光催化反應(yīng)能更有效的進(jìn)行， 就應(yīng)該適當(dāng)降低電子和空穴之間的簡單復(fù)合。
三、光催化納米材料在環(huán)保中的應(yīng)用
(一) 光催化納米技術(shù)在污水處理中的`應(yīng)用
傳統(tǒng)的水處理方式中可以對污水中出現(xiàn)的懸浮物質(zhì)或是泥沙等大顆粒的污染物進(jìn)行去除， 但是對于濃度較低的可溶性物質(zhì)卻很難進(jìn)行有效的處理， 并且由于這項(xiàng)工作的工作效率比較低， 花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本比較高， 所以很多時候并不能進(jìn)行有效的處理。但是借助納米材料的光催化方法， 就可以將很多難以降解而定污染物進(jìn)行合理轉(zhuǎn)變， 從而將原本水中的污染物轉(zhuǎn)化為水分子或是二氧化碳等無污染的分子物質(zhì)。
比如在對有機(jī)廢水的處理環(huán)節(jié)中， 光催化納米材料就可以將水中的絕大多數(shù)有機(jī)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化， 使其成為無污染的物質(zhì)， 比如可以將酸。表面活性劑等有機(jī)污染物進(jìn)行氧化， 使其轉(zhuǎn)變?yōu)樗蚨趸嫉葻o害的物質(zhì)。借助納米材料可以的對物質(zhì)表面性能進(jìn)行轉(zhuǎn)變， 通過這種方式對水中納米的分散性進(jìn)行優(yōu)化。從而實(shí)現(xiàn)對光激發(fā)作用下產(chǎn)生的電子和空穴復(fù)合問題進(jìn)行抑制， 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對催化活性的提升[2]。
再比如對無機(jī)廢水的處理環(huán)節(jié)中， 由于無機(jī)物在納米粒子表面存在明顯的光化學(xué)活性， 因此光催化納米材料后所出現(xiàn)的電子和空穴都可以對高氧化狀態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行還原， 也就是借助此種方式實(shí)現(xiàn)對無機(jī)物污染的有效消除。
(二) 光催化納米技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用
對大氣污染產(chǎn)生影響的主要成分就是二氧化硫、一氧化碳等物質(zhì)， 這些氣體如果長期存在于空氣中必然會對人體的健康造成不利的影響。光催化劑可以和一些氣體吸附劑進(jìn)行有效結(jié)合， 從而更有效的實(shí)現(xiàn)對降解濃度的有效降低。
將一些對日光有相應(yīng)的半導(dǎo)體納米材料涂抹在墻壁或是其他合理的位置上可以形成空氣清潔劑的作用， 而二氧化硫、一氧化碳等物質(zhì)吸附在上面的時候， 就可以在光的作用下被轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)， 這種方式對于去除臭氣的影響也是十分重要的環(huán)節(jié)[3]。納米對于氟利昂具備較強(qiáng)的光催化活性， 因此將這以技術(shù)進(jìn)行融合后， 可以在表面對酸性進(jìn)行催化， 通過這種方式獲取較高的光催化活性作用， 這對于物質(zhì)穩(wěn)定性的提升也將起到一定的幫助作用。
此外， 納米技術(shù)還能對室外的氣象有機(jī)污染物進(jìn)行分解， 比如在紫外線的照射下， 納米材料可以將室內(nèi)裝飾建材中產(chǎn)生的甲醛、氯乙烯等物質(zhì)進(jìn)行有效分解。將活性炭纖維作為重要載體的過渡金屬離子中適當(dāng)進(jìn)行納米材料光催化劑的融合， 通過此種方式將紫外線光照射下濃度更低的甲醛進(jìn)行或降解， 但是這種技術(shù)手段對于濃度高的污染物降解效果比較差， 同時由于使用時間的增加， 最終催化劑的活性也將大大降低， 最終甚至?xí)霈F(xiàn)活性的完全消失。
結(jié)束語：
綜上所述， 光催化納米材料在當(dāng)前環(huán)境保護(hù)中有著越來越顯著的應(yīng)用， 不僅可以對難處理的污染物進(jìn)行有效處理， 同時還能借助自身的吸附作用對低濃度的有害物質(zhì)進(jìn)行分解。在當(dāng)前光催化納米技術(shù)的不斷發(fā)展過程中， 環(huán)境保護(hù)工作效率和質(zhì)量也必然會得到顯著提升�？偠灾�， 當(dāng)前我國環(huán)境保護(hù)工作已經(jīng)受到了越來越多的影響， 甚至對人們的身體健康產(chǎn)生了威脅， 所以在此種背景下， 更需要加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)的研究， 不斷為我國環(huán)保工作的順利開展提供幫助作用， 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)工作的順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
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納米材料論文 篇3
摘要：目前世界上上轉(zhuǎn)換納米熒光材料正處在發(fā)展階段，材料的選擇和合成有待于深入細(xì)致的研究。本文對上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶的選擇和合成做了系統(tǒng)的討論。
關(guān)鍵詞： 納米材料 發(fā)光材料 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 熒光材料 雙光子吸收 納米晶
1.引言
近年來，人們開始對熒光標(biāo)記材料產(chǎn)生了濃厚的興趣，特別是隨著納米技術(shù)的發(fā)展，能夠進(jìn)行生物標(biāo)記的無機(jī)納米晶成為人們追逐的熱點(diǎn)，但是由于生物背底同樣會產(chǎn)生熒光從而對熒光檢測形成干擾，于是不會產(chǎn)生背底干擾的稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光標(biāo)記材料引起了人們的注意。
1.1納米材料簡介
納術(shù)概念是1959年木，諾貝爾獎獲得著理查德.費(fèi)曼在一次講演中提出的。他在“There is plenty of room at thebottom”的講演中提到，人類能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器，而這較小的機(jī)器可以制作更小的機(jī)器，這樣一步步達(dá)到分子尺度，即逐級縮小生產(chǎn)裝置，以至最后直接按意愿排列原子，制造產(chǎn)品。他預(yù)言，化學(xué)將變成根據(jù)人仃〕的意愿逐個地準(zhǔn)確放置原子的技術(shù)問題，這是最早具有現(xiàn)代納米概念的思想。20世紀(jì)80年代末、90年代初，出現(xiàn)了表征納米尺度的重要工具一掃描隧道顯微鏡(STM)，原子力顯微鏡(AFM)一認(rèn)識納米尺度和納米世界物質(zhì)的直接的工具，極大地促進(jìn)了在納米尺度上認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，出現(xiàn)了納米技術(shù)術(shù)語，形成了納米技術(shù)。 其實(shí)說起來納米只是一個長度單位，1納米(nm)=10又負(fù)3次方微米=10又負(fù)6次方毫米(mm)=10又負(fù)9次方米(m)=l0A。納米科學(xué)與技術(shù)(Nano-ST)是研究由尺寸在1-100nm之間的物質(zhì)組成的體系的.運(yùn)動規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。關(guān)于納米技術(shù)，從迄今為止的研究狀況來看，可以分為4種概念。在這里就不一一介紹了。
1.2上轉(zhuǎn)換納米材料介紹
稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料通過多光子機(jī)制把長波輻射轉(zhuǎn)換成短波輻射稱為上轉(zhuǎn)換。所謂的上轉(zhuǎn)換材料就是指受到光激發(fā)時，可以發(fā)射比激發(fā)波長短的熒光的材料。由此可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光的本質(zhì)是一種反Stokes發(fā)光，因此，也稱上轉(zhuǎn)換發(fā)光為反Stokes發(fā)光。早在1959年，就出現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的報道。用960nm的紅外光激發(fā)多晶ZnS，觀察到了525nm綠色發(fā)光。上轉(zhuǎn)換發(fā)光的機(jī)理可以歸結(jié)為4種情況：
(1)單離子的步進(jìn)多光子吸收，這實(shí)際上是激發(fā)態(tài)吸收(ESA)的過程。
(2)直接雙光子吸收。這也是一個單離子過程，能量為E1和E2 (E1與E2可以相等也可以不相等)的兩個光子從一個虛擬的中間量子態(tài)被同時吸收終態(tài)E3=E1+E2。
�。�3）多個激發(fā)態(tài)離子的共協(xié)上轉(zhuǎn)換。
(4)光子雪崩吸收上轉(zhuǎn)換。
2. 上轉(zhuǎn)換納米材料的合成
2.1 共沉淀法
共沉淀法因其方便、節(jié)時等優(yōu)點(diǎn)也是一種發(fā)光材料制備中常用的方法，它之所以被使用，主要表現(xiàn)在制備金屬氧化物、納米材料等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，用沉淀法制備的樣品的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)溫度低，樣品純度高，粒徑小，分散性也很好。這種方法雖然是無機(jī)粉末發(fā)光材料合成的重要方法，但它對于復(fù)雜的多
組分體系的制備就可能存在一些問題。岡為它對于原料的選擇會造成一定的困難，同時還要求各種組分具有相同或相近的水解或沉淀?xiàng)l件，這樣必將對所合成的多組分體系有一定的要求，從而限制了它的使用。．Iohannes Hampl等人用高溫流化床合成出了具有較好分散性的Er，Yb共摻的氧硫化物。合成時，將Er，Yb和Y的硝酸鹽用尿素共沉淀，得到的沉淀在840℃下通過H2S和水蒸氣，最后在1500℃的流化床中用Ar氣保護(hù)活化，這樣得到了尺寸大約400nm的粒子。硫化物的粒子形態(tài)較好，一般為圓形，但是要求較高的活化溫度(1500~)，在此溫度下粒子容易粘連，所以在硫化床中活化，這樣加大了合成的難度。
2.2水熱法
水熱法也是近幾年來研究無機(jī)發(fā)光材料中發(fā)明的又一新興 的合成方法。此法主要是在特制的反應(yīng)釜(高壓釜)中，采用水溶液作為反應(yīng)體系，通過將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應(yīng)體系中產(chǎn)生高壓環(huán)境從而在一定溫度和壓力下，使物質(zhì)在溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的一種無機(jī)制備方法。在水熱法的基礎(chǔ)上，以有機(jī)溶劑代替水，采用溶劑熱反應(yīng)來制備發(fā)光材料是水熱法的一種重大改進(jìn)，可以適用于一些非水反應(yīng)體系的制備，從而打一大了水熱技術(shù)的適用范圍。
3.上轉(zhuǎn)換納米材料的光學(xué)性能
上轉(zhuǎn)換納米微粒的個最重要標(biāo)志是尺寸與物理的特征量相差不多，例如。當(dāng)上轉(zhuǎn)換納米粒子的粒徑與超導(dǎo)相干波長、玻爾半徑以及電子的德布羅意波長相當(dāng)時，小顆粒的量子尺寸效應(yīng)十分顯著。
與此同時，大的比表面使處于表面態(tài)的原子、電子與處于小顆粒內(nèi)部的原子、電子的行為有很大的差別，這種表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)對納術(shù)微粒的光學(xué)特性有很大的影響。甚至使納米微粒具有同樣材質(zhì)的宏觀犬塊物體不具備的新的光學(xué)特性。
例如：
1.寬頻帶強(qiáng)吸收。納米氮化硅、碳化硅及氧化鋁粉對紅外有個寬頻帶強(qiáng)吸收譜。這是因?yàn)榧{米粒子大的比表面導(dǎo)致r平均配位數(shù)下降，不飽和鍵和懸鍵增多，與常規(guī)大小材料不同，沒有一個單一的，擇優(yōu)的鍵振動模．而存在個較寬的鍵振動模的分布．在紅外光場作用下它們對紅外吸收的頻率也就存在個較寬的分布，這就導(dǎo)致了納米粒于紅外吸收帶的寬化。
2.吸收帶藍(lán)移現(xiàn)象。這可能由于兩方面原因，一是量子尺寸效應(yīng)，由于顆粒尺下降能隙變寬，這就導(dǎo)致光吸收帶移向短波方向，Ball等對這種藍(lán)移現(xiàn)象給出了解釋：已被電子占據(jù)分子軌道能級與未被電子占據(jù)分子軌道能級之間的寬度(能隙)隨顆粒直徑堿小而增大．這是產(chǎn)生藍(lán)移的根本原因。這種解釋對半導(dǎo)體和絕緣體都適用。另一種是表面效應(yīng)。由于納米微粒顆粒小，大的表面張力使晶格畸變，品格常數(shù)改變。對納米氧化物和氮化物小粒于研究表明第一近鄰和第二近鄰的距離發(fā)生變化。鍵長的改變導(dǎo)致納米微粒的鍵本征振動頻率改變，結(jié)果使光吸收帶發(fā)生移動。 3．量子限域效應(yīng)。半導(dǎo)體納術(shù)微粒的半徑r<aB(激子玻爾半徑)時，電子的平均自由程受小粒徑的限制，局限在很小的范圍，空穴很容易與它形成激子，引起電子和空穴波函數(shù)的重疊，這就報容易產(chǎn)生激子吸收帶。
4.上轉(zhuǎn)換納米微粒的發(fā)光。
當(dāng)上轉(zhuǎn)換納米微粒的尺寸小到一定值時可在定波長的光激發(fā)下發(fā)光。1990年，日本佳能研究中心的H .Tabagi發(fā)現(xiàn)，粒徑小于6nm的硅在室溫下可以發(fā)射可見光。隨半徑減小，發(fā)射帶強(qiáng)度增強(qiáng)并移向短波方向。當(dāng)粒徑大干6nm時，這種光發(fā)射現(xiàn)象消失。Tabagi目認(rèn)為硅納米微粒的發(fā)光是載流子的量子限域效應(yīng)引起的。Brus認(rèn)為，大塊硅不發(fā)光是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)存在平移周期性，由平移對稱性產(chǎn)生的選擇定則使得大尺寸硅不可能發(fā)光，當(dāng)硅粒徑小到某程度時(6nm)．平移對稱性消失，因此出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象。
參考文獻(xiàn)：
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納米材料論文 篇4
摘要：《納米材料》是一門新興的、多學(xué)科穿插性課程，觸及凝聚態(tài)物理、化學(xué)、材料、生物等范疇。針對該課程學(xué)問點(diǎn)冗雜、概念籠統(tǒng)等特性，分離本身教學(xué)經(jīng)歷和課程特性，從該門課程的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)辦法與手腕等方面停止了系統(tǒng)的探究和變革，以到達(dá)進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：納米材料，教學(xué)辦法，教學(xué)質(zhì)量
中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（b）-0000-00
納米科技是20世紀(jì)80年代末逐漸開展起來的新興學(xué)科范疇，它觸及到凝聚態(tài)物理、化學(xué)、材料、生物等范疇[1]。目前，納米科技與生物技術(shù)、信息技術(shù)成為推進(jìn)人類將來開展的三大主流科技，在信息技術(shù)、生物與農(nóng)業(yè)、環(huán)境能源、生命醫(yī)學(xué)以及航空航天等方面有普遍的應(yīng)用前景。納米科技的迅猛開展將促使簡直一切的工業(yè)范疇產(chǎn)生一場反動性的變化。
納米材料是納米科技的根底，對納米材料的學(xué)習(xí)，是順應(yīng)將來社會對材料專業(yè)人才的需求。在教材的方面，不斷沒有一本面向研討生教學(xué)的、較系統(tǒng)性的納米材料的教材。本文擬從納米材料課程教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)辦法與手腕等方面對高等院校材料類研討生專業(yè)停止納米材料課程的教學(xué)變革停止討論。
1 教學(xué)目的制定
課程的目的是經(jīng)過課堂教學(xué)，使碩士研討生可以理解、控制納米科學(xué)與技術(shù)的概念、分類及其特性，理解和控制納米材料的根本物理和化學(xué)性能；控制納米材料的主要制備辦法和原理；控制納米材料的構(gòu)造剖析測試辦法；理解納米材料的生物毒性和平安性；理解納米材料在不同范疇的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景以及最新研討停頓，以便使學(xué)生理解和把握當(dāng)今納米科學(xué)的最新研討前沿
2、教學(xué)內(nèi)容的選擇
目前，納米材料正蓬勃開展，其觸及的面也越來越普遍，涵蓋原子物理、凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反響動力學(xué)和外表、界面等多中學(xué)科，內(nèi)容普遍[2]。隨著納米科技的興起，也呈現(xiàn)了很多引見納米效應(yīng)、納米技術(shù)應(yīng)用及納米材料制備技術(shù)文獻(xiàn)和材料，對推進(jìn)納米科技的安康開展起了很好的作用。但是，在教材的方面，不斷沒有一本面向研討生教學(xué)的、較系統(tǒng)性的納米材料的教材。依據(jù)筆者從事納米材料課程教學(xué)的理論，以為要到達(dá)前面提出的納米材料課程教學(xué)目的。課程的教學(xué)主要內(nèi)容應(yīng)包含以下幾方面： 納米材料的根本概念、開展史；納米材料的分類及其特性；納米材料的根本物理和化學(xué)性能；納米材料的主要制備辦法和原理；納米材料的構(gòu)造剖析測試辦法；納米材料的生物毒性和平安性；納米材料最新研討停頓。依據(jù)教學(xué)內(nèi)容特性，能夠思索將教學(xué)內(nèi)容分會以下6個局部。
2.1 緒論
從納米材料的新奇特性開端，講述納米材料的內(nèi)涵和根本概念以及開展史。依據(jù)材料的分類辦法講述納米材料的分類辦法及特性。講述納米材料的根本構(gòu)造單元及其特性。重點(diǎn)講述納米材料的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、外表效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等根本性能。并分離我國納米材料研討現(xiàn)狀和學(xué)生研討方向停止相關(guān)討論，激起學(xué)生對納米材料的獵奇心和求知欲。
2.2 納米材料物理化學(xué)性能
主要內(nèi)容觸及納米材料的構(gòu)造和形貌特征；納米材料的熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等物理特性；納米材料的吸附、分散、聚會等化學(xué)特性。將納米材料的物理化學(xué)特性與構(gòu)造關(guān)聯(lián)，依照根本構(gòu)造-根本特性-特殊構(gòu)造-特殊效應(yīng)-特殊功用-特殊應(yīng)用這一思緒，引領(lǐng)學(xué)生深化考慮，能夠起到觸類旁通效果。
2.3 納米材料的制備辦法和原理
依照納米材料維數(shù)分類辦法，講述零維納米材料、一維納米材料、二維納米材料、三維納米材料的特征、制備辦法和根本原理。重點(diǎn)講述蒸發(fā)-冷凝法、濺射法、氣相化學(xué)合成法等氣相辦法和沉淀法、溶膠凝膠法、微乳液法、溶劑熱法等液相辦法。并分離學(xué)生研討方向?qū)ο嚓P(guān)材料和辦法停止細(xì)致討論，使學(xué)生控制相關(guān)制備辦法，為隨后的研討奠定堅實(shí)的根底。
2.4納米材料的構(gòu)造剖析測試辦法
主要包括透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜儀、X射線粉末衍射儀、激光粒度儀等納米材料表征儀器。經(jīng)過學(xué)習(xí)，使學(xué)生控制納米材料測試的主要辦法和儀器，并控制各種儀器的優(yōu)缺陷和適用范圍。同時，也使同窗們認(rèn)識到納米材料研討的高技術(shù)特性。
2.5納米材料的生物毒性和平安性
主要包括納米材料的生物毒性和平安性。依據(jù)已有的相關(guān)研討報道，引見一些納米材料的生物毒性，讓學(xué)生們理解納米材料的缺乏之處，控制相關(guān)的平安操作規(guī)則，以便在隨后的納米材料相關(guān)研討中防止呈現(xiàn)平安事故。
2.6最新研討停頓
依據(jù)納米材料的最新研討熱點(diǎn)，如石墨烯、鋰離子電池?zé)簦v述納米科技范疇國際最新研討動態(tài)，讓學(xué)生理解國際最新研討熱點(diǎn)。
3、 教學(xué)辦法與手腕
3.1 多媒體教學(xué)
針對納米材料課程內(nèi)容普遍，學(xué)問點(diǎn)多的特性，采用多媒體教學(xué)方式。應(yīng)用多媒體教學(xué)圖、文、聲、像融為一體的優(yōu)點(diǎn)，能夠使教與學(xué)的活動變得愈加豐厚多彩，又能夠?qū)⑿畔⒘看蟮恼n程內(nèi)容在有限的時間內(nèi)呈現(xiàn)給同窗們。從而激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興味，促進(jìn)學(xué)生思想開展，豐厚學(xué)生的想象力。例如，講述納米材料宏觀量子隧道效應(yīng)時，能夠動畫的.方式展示，便當(dāng)學(xué)生們了解。講述納米材料的制備辦法時，能夠經(jīng)過表示圖的方式展示，更容易讓學(xué)生了解和控制。
3.2交互式討論
應(yīng)用交互式討論教學(xué)方式。依據(jù)學(xué)生的興味，分離課程內(nèi)容，將學(xué)生劃分多個課題小組，停止課堂討論。例如，講述微乳液法制備納米材料時，首先讓學(xué)生經(jīng)過文獻(xiàn)查閱等方式理解該辦法；其次，在課堂上就該辦法、原理和理論應(yīng)用停止充沛討論和剖析；最后教師指出該內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過這種交互式討論，在課堂教學(xué)中，確立學(xué)生的主體位置，尊重學(xué)生的主體認(rèn)識；創(chuàng)設(shè)民主、對等的課堂氣氛，讓學(xué)生充沛發(fā)表本人對問題的見地，發(fā)揮學(xué)生的主管能動性，變被動承受為主動探究；使學(xué)生的創(chuàng)新認(rèn)識、發(fā)明性思想才能得到不時的開展[3]。
3.3理論操作相分離
納米材料是一門理論性很強(qiáng)的課程。在課程教學(xué)中要充沛與理論相分離，依據(jù)學(xué)生的研討方向，分離課程內(nèi)容，布置學(xué)生停止相關(guān)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對納米材料有更多的理性認(rèn)識。觸及透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射儀、激光粒度儀等納米材料表征儀器內(nèi)容時，分離詳細(xì)狀況，可布置一定時間上機(jī)察看和操作。
4、結(jié)語
納米材料是納米科技的根底，對納米材料的學(xué)習(xí)，是順應(yīng)將來社會對材料專業(yè)人才的需求。本文從納米材料課程教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)辦法與手腕等方面對高等院校材料類研討生專業(yè)停止納米材料課程的教學(xué)變革停止系統(tǒng)的討論，理論證明，這些舉措的施行獲得了良好的教學(xué)效果，為培育學(xué)生的創(chuàng)新思想和科研肉體起到了一定的作用
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納米材料論文 篇5
將納米材料和聚合物復(fù)合，然后精細(xì)控制納米材料粒子均勻分散在聚合物基體中，從而制造性能良好的涂料，這是技術(shù)的發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)的成果。在當(dāng)前的涂料當(dāng)中對納米材料進(jìn)行科學(xué)化的應(yīng)用，就能保障涂料的性能提高，在實(shí)際應(yīng)用的作用方面也能有效發(fā)揮。
1、納米材料和納米材料在涂料中的應(yīng)用特性分析
1.1 納米材料概述
納米材料的成果是在納米技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)的，關(guān)于對納米材料的應(yīng)用，也是在近些年得以迅速發(fā)展的。納米材料從狹義的定義上來理解，主要是粒徑在1- 100 納米，并且有著比較特殊性的物理化學(xué)性能的材料。從廣義的定義上來理解，就涵蓋著三維結(jié)構(gòu)中一維長度在1- 100 納米以及有著納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用材料。根據(jù)物理學(xué)的相關(guān)理論對納米材料進(jìn)行理解，就有著幾個層面的問題，納米材料中的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)以及相關(guān)性，激發(fā)態(tài)以及激子過程等。納米材料在當(dāng)前的多個領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用。例如將納米材料和涂料進(jìn)行結(jié)合，就能優(yōu)化涂料的質(zhì)量。
1.2 納米材料在涂料中的應(yīng)用特性分析
納米材料在涂料當(dāng)中的應(yīng)用有著比較突出的特征體現(xiàn)，在涂料當(dāng)中添加納米材料，對涂膜的機(jī)械強(qiáng)度能有效提高以及在附著力和防腐性能等方面能有效提高，這和宏觀的`材料相比來說就有著不同。在光學(xué)特性層面，納米材料就有著大顆粒不具有的光學(xué)性能，納米級的微粒在摻和了母體材料的時候，達(dá)到了納米級分散就說明母體材料是透明的，能有效散射紫外光。納米粒子用在涂料達(dá)到納米級分散的時候，在其特有的光學(xué)特性就能化作油量罩光漆，在保光的功能發(fā)揮上就比較突出。
納米材料在涂料當(dāng)中的應(yīng)用特性還體現(xiàn)在填充特性以及表面活性上，納米材料的表面原子數(shù)的占比比較大，表面原子周圍沒有相鄰原子，所以有著不飽和的性質(zhì)。在將納米材料和涂料進(jìn)行結(jié)合的時候，就能增強(qiáng)材料的韌性，在附著力上也能得到有效提高。從納米材料涂料的表面活性的特性上來看，納米材料的粒徑相對比較小，這樣在表面的原子數(shù)就會增加，表面積會發(fā)生迅速的變化，從而使得表面的活性比較突出。
2、納米材料在涂料中的實(shí)際應(yīng)用探究
2.1 納米材料在涂料當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用
納米材料的類型比較多，將不同的納米材料在涂料中進(jìn)行應(yīng)用也有著不同的效果。例如將納米二氧化硅應(yīng)用在涂料當(dāng)中，這是沒有定型的白色粉末，材料的表面有著不飽和殘鍵和不同鍵和狀態(tài)羥基，在分子狀態(tài)方面就會呈現(xiàn)出三維鏈狀結(jié)構(gòu)。在將納米二氧化硅在涂料當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用后，就能有效改善涂料的開鍵效果，涂料是沒有分層的，在觸變性的特性上也比較突出，并且在自清潔的能力上也比較突出。在對這一納米材料的應(yīng)用后，就能有助于涂料的質(zhì)量水平提高。
在隨著新技術(shù)的不斷升級下，對納米材料的應(yīng)用水平也有著提高，一些新型的納米材料在涂料當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。例如在對超雙親界面物性材料的應(yīng)用中，就能起到良好的應(yīng)用作用。光照可引起二氧化鈦表面在納米區(qū)域形成親水性以及親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。通過對二元協(xié)同原理的應(yīng)用，就能知道設(shè)計超雙親性修飾劑，從這些方面得到了加強(qiáng)，對涂料的應(yīng)用質(zhì)量以及品質(zhì)就能有效提高。
將納米氧化鋅材料應(yīng)用在涂料中，對材料也能起到優(yōu)化作用。納米氧化鋅是新時期的高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，有著比較優(yōu)異的涂層保護(hù)作用。如將其在電機(jī)機(jī)等防菌涂層中進(jìn)行應(yīng)用，就能起到良好的抗菌性能。在新的納米材料應(yīng)用下，對提高涂料的應(yīng)用水平也有著促進(jìn)作用，對納米氧化鋅材料的應(yīng)用要加強(qiáng)重視。還有耐老型的納米材料涂料的應(yīng)用方面，也要加強(qiáng)重視，將其與之相結(jié)合，也能發(fā)揮積極作用。
除此之外，涂料當(dāng)中應(yīng)用抗菌納米材料也是比較重要的，納米二氧化鈦以及納米氧化鋅材料對人體的健康不會造成影響，并且抗菌的范圍也比較廣泛，有著熱穩(wěn)定性等。在當(dāng)前人們的生活需求不斷增加下，對抗菌性納米材料和涂料的結(jié)合，就能滿足不同要求需求的人群。
2.2 納米材料的應(yīng)用發(fā)展
納米材料的在和涂料相結(jié)合的應(yīng)用過程中，會受到一些因素的影響，在應(yīng)用中存在諸多問題。納米材料是聯(lián)系宏觀物體和微觀粒子的重要橋梁，應(yīng)用在涂料當(dāng)中的時候，就會有著比較突出的特征，而當(dāng)前在對納米材料的應(yīng)用還處在初級階段，有諸多方面需要進(jìn)行優(yōu)化。納米材料應(yīng)用在涂料當(dāng)中的時候，就要注重強(qiáng)化橫向的合作，這樣對其作用的發(fā)揮才能起到積極促進(jìn)作用。在對納米涂料的施工工藝優(yōu)化方面要能加強(qiáng)，對納米薄膜涂層方面的應(yīng)用上，在工藝制造的過程要進(jìn)行優(yōu)化。無機(jī)納米粒子與無機(jī)非納米粒子混合.以期降低成本，改善涂料的性能。探索納米粒子與樹脂的界面相互作用機(jī)理和相混合機(jī)理，以期為更有效開發(fā)利用納米材料提供理論依據(jù)。通過在這些方面了加強(qiáng)，才能有助于納米材料涂料的應(yīng)用廣泛化。
3、結(jié)論
總而言之，處在當(dāng)前多元化發(fā)展社會，在新技術(shù)的應(yīng)用方面要加強(qiáng)重視，通過多種方法措施的應(yīng)用，對納米材料的應(yīng)用就要結(jié)合實(shí)際的需求。通過從理論層面對納米材料以及在涂料當(dāng)中的應(yīng)用研究分析，就能從很大程度上提高應(yīng)用的質(zhì)量水平。希望能通過此次研究對實(shí)際納米材料涂料的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)作用。
納米材料論文 篇6
摘要：納米技術(shù)作為一門新興的技術(shù)，在多個領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用，尤其是極大地推動了新型建材的發(fā)展，介紹了納米技術(shù)在新型建筑涂料、復(fù)合水泥、自潔玻璃、陶瓷、防護(hù)材料等方面的應(yīng)用，通過論述可知，納米材料在新型建材領(lǐng)域具有很好的發(fā)展應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：納米技術(shù);新型建材;應(yīng)用;前景
1、納米涂料的應(yīng)用
通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差，耐老化、耐洗刷性差，光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問題，納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:
(1)具有很好的伸縮性，能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫，具有對微裂縫的自修復(fù)作用。
(2)具有很好的防水性，抗異物粘附、沾污性能，抗堿、耐沖刷性。
(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。
(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外觀等。
雖然國內(nèi)外對納米涂料的研究還處在初步階段，但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用，如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷，效果良好。在首體改造工程中，使用納米涂料1700噸，涂刷6萬平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。
2、 納米水泥的應(yīng)用
普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小，同時其自身也存在一些固有的缺陷，使其在使用過程中不可避免地產(chǎn)生開裂并破壞。為了解決這一問題就必須加速對具有特殊性能混凝土的研發(fā)，而納米混凝土就能有效的解決這樣問題，納米混凝土，與普通混凝土相比，納米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高，同時還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能，因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級SiO2、納米級CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能，而且通過改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥，納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。
納米防水水泥是通過在水泥中添加XPM水泥外加劑的納米材料而制成的，該納米外加劑摻入水泥后，可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng)，改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu)，同時提高水泥石的密實(shí)度，增強(qiáng)了防水性能。
納米敏感水泥是在水泥中加入對周圍環(huán)境變化十分敏感的納米材料，從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。
納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能，從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。
納米隱身復(fù)合材料是通過使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多)，在電磁波照射時，納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動加劇，促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能，加強(qiáng)對電磁波的吸收，從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開雷達(dá)、紅外光的偵查，這一材料常用于軍事國防建筑等。
3、納米玻璃的應(yīng)用
普通玻璃在使用過程中會吸附空氣中的有機(jī)物，形成難以清洗的有機(jī)污垢，同時，水在玻璃上易形成水霧，影響可見度和反光度。而通過在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃，則能有效的解決上述缺陷，同時TiO2光催化劑在陽光作用下，可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過程。
4、納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用
陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚)，但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞，因而在使用過程中也受到了一定的限制。使用納米材料開發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能，能夠吸收一定量的外來能量。在陶瓷基中加入納米級的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度，同時具有良好的抗燒蝕性，火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
5、納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用
通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能，但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差，易老化，研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問題，納米防水材料能夠很好滿足上述要求，北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材，該類防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景，如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。
6、納米保溫材料
隨著我國推行節(jié)能減排的方針，工程界也越來越注重建筑的保溫節(jié)能性能，我國目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料，這些材料在使用過程中容易產(chǎn)生一些對人體有害的物質(zhì)，如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì)，聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體，而通過使用納米材料開發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端，如以無機(jī)硅酸鹽為基料，經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果，同時對人體也無損害，是一種綠色環(huán)保保溫材料。
7、納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和潤滑劑方面的應(yīng)用
對于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件，它們對結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高，已超過了普通粘合劑和密封劑所能滿足的范圍。國外通過在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑，使粘合劑的.粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料，使之具有永久性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動，提高粘接效果，由于顆粒尺寸小，更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時的噪聲達(dá)到上百分貝，用納米材料制成的潤滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生根好的潤滑作用，大大降低噪聲，又能延長裝備使用壽命，具有非常好的應(yīng)用前景。
8、結(jié)語
納米技術(shù)作為一門新興的學(xué)科，被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù)，是對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在建筑材料方面的應(yīng)用前景非常廣闊，納米技術(shù)不僅會推動建材新產(chǎn)品的開發(fā)，還將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。納米功能材料已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前研究開發(fā)工作正處于剛剛起步階段，還有很多問題還未很好的解決，需要將進(jìn)一步加速對納米材料的研究以及推廣應(yīng)用。納米材料將成為21世紀(jì)新型建筑材料的發(fā)展新方向，相信在不久的將來，我們將跨入一個全新的材料時代—納米材料時代。
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納米材料論文 篇7
1、納米材料的概述
納米材料是指由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子組成的新一代材料。而納米技術(shù)是研究物質(zhì)組成體系的運(yùn)動規(guī)律和相互作用以及在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)特有功能和智能作用的一種科學(xué)技術(shù)。納米涂料是利用納米粒子抗紫外線的性能對涂料進(jìn)行改性，提高涂料的某些性能。納米涂料也是納米復(fù)合涂料，是在涂料生產(chǎn)過程中加入納米粒子，從而產(chǎn)生許多優(yōu)異性能，使納米涂料具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)性能，這些都是傳統(tǒng)涂料不能比擬的，而且添加不同的納米粒子便生產(chǎn)出不同功能的納米涂料，從而擴(kuò)大了涂料的應(yīng)用范圍。
納米涂料的發(fā)展：首先，納米材料在我國的發(fā)展已經(jīng)很廣泛，在市場上也取得較好的反應(yīng)，納米建筑涂料是納米涂料用量最大的品種之一，也是提升傳統(tǒng)涂料的重點(diǎn)領(lǐng)域。近幾年來，納米材料的發(fā)展更為迅速，在建筑行業(yè)中，主要被用于改善建筑內(nèi)墻涂料的抗菌性和建筑外墻涂料的耐候性，已經(jīng)逐漸形成一種產(chǎn)業(yè)。但是還是落后于發(fā)達(dá)國家，國外的納米材料的應(yīng)用，對于納米涂料的應(yīng)用，國外對其的開發(fā)起步較早并形成產(chǎn)業(yè)化，美國對于納米材料的應(yīng)用主要用于絕緣涂料、豪華轎車面漆以及軍事方面，還開展了在包裝上使用阻隔性涂層、透明并耐磨性涂料、光致變色涂料等納米涂料的應(yīng)用研究。而日本主要在由光催化進(jìn)行自動清潔涂料、靜電屏蔽涂料的研究方面取得成效并將其發(fā)展為產(chǎn)業(yè)化。
2、納米材料的物理性能
納米材料中能級分裂和電子布局的變化；納米材料電子的強(qiáng)關(guān)聯(lián)或相關(guān)性；納米材料具備的激子過程和激發(fā)態(tài)；納米材料的表面態(tài)與表面結(jié)構(gòu)：納米材料占比例較大的是的其表面，當(dāng)納米材料減少到10nm時，體內(nèi)原子和表面原子的數(shù)目比將達(dá)到50%。表面原子與體內(nèi)原子所處的化學(xué)環(huán)境截然不同，因此會有表面相形成。但是，由于普通材料中，表面相受到比例小的影響，局限性較大。對于納米材料來說，由于自身表象與體相比例相差不大，因此，在許多物理變化以及化學(xué)變化中的作用顯著，而且更加利于人們對其進(jìn)行研究；納米材料的量子隧穿與納米尺度的耦合：目前改性涂料所使用納米材料一般為半導(dǎo)體納米材料，如納米SiO2、TiO2、ZnO等，半導(dǎo)體納米材料比較特殊；具有光學(xué)性；納米半導(dǎo)體粒子，1-100nm。由于量子尺寸效應(yīng)差異較大，因此目前最活躍的研究領(lǐng)域之一就是納米半導(dǎo)體粒子的光化學(xué)性質(zhì)和光物理性質(zhì)，對于納米半導(dǎo)體粒子所具有的室溫光致發(fā)光及超快速的光學(xué)非線性響應(yīng)等特性更加受到關(guān)注。一般情況下，當(dāng)導(dǎo)體激子玻爾半徑與導(dǎo)體粒子尺寸半徑極其相近時，隨著導(dǎo)體粒子尺寸的變化，其導(dǎo)體的有效帶隙也隨之發(fā)生變化。導(dǎo)體尺寸越小，其導(dǎo)體的有效帶隙越多，其相應(yīng)的熒光光譜和吸收光譜會發(fā)生藍(lán)移，最終形成能級在能帶中。
3、納米材料的其他性能
3.1光學(xué)性能：當(dāng)納米微粒的粒徑與電子的德布羅意波長、超導(dǎo)相干波長以及玻爾半徑相當(dāng)時，其具有較為顯著的尺寸效應(yīng)。同時，納米材料的比表面使處于小顆粒內(nèi)部的電子、原子以及處于表面態(tài)的電子、原子與的行為有很大的差別，影響納米微粒的光學(xué)特性與納米材料的這種量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)有很大的關(guān)系。這是同樣材質(zhì)納米材料的宏觀大塊物體不具備的。例如SiO2、TiO2、ZnO等，能夠很好的吸收紫外光，而其中一些氧化物幾乎不吸收紫外光，例如亞微米的TiO2。由于這些納米材料具有良好的半導(dǎo)體特性，因此容易吸收紫外光，其主要原因是由于電子被激發(fā)發(fā)生躍遷，從而吸收紫外光線。納米材料與具有相同材質(zhì)的大塊材料相比，納米材料在吸收紫外光線過程中，會出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象，出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象的原因有，量子尺寸發(fā)生變化，能隙變寬，光吸收靠近短波。另一種是表面效應(yīng)。大的表面張力使晶格畸變，晶格常數(shù)變小。
3.2吸附性能：當(dāng)不同相相接觸并且互相結(jié)合時，就是吸附現(xiàn)象。納米微粒與材質(zhì)相同的一些材料相比吸附性較強(qiáng)，主要是由于其比表面積較大，并且其表面得原子不能足夠配位。影響納米材料吸附性能的因素較多，其中，溶液性質(zhì)、被吸附物質(zhì)的性質(zhì)、溶劑性質(zhì)都可能對其產(chǎn)生影響。比如，水溶液的PH值不同，納米材料微粒的電性也不相同，有可能帶正電、也有可能帶負(fù)電、還有可能呈中性。這些粒子所形成的吸附鍵不同，其吸附作用也具有差異。一些納米材料能夠利用氣體，形成吸附層，如納米氧化物可以與空氣中的一些氣體結(jié)合形成吸附表層。氣體不同，形成的吸附層也不相同。
4、納米材料在涂料中的應(yīng)用
4.1力學(xué)性能的改善
涂料力學(xué)性能主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、硬度、耐磨性等方面，涂料力學(xué)性能的好壞直接關(guān)系到涂料的使用壽命。在涂料實(shí)際應(yīng)用過程中，受多種因素的影響，會出現(xiàn)力學(xué)性能的變化，從而難以發(fā)揮涂料應(yīng)有的作用。而納米材料的應(yīng)用能夠有效地改善涂料的力學(xué)性能。納米材料中的納米粒子比表面積要大，能夠與有機(jī)樹脂基質(zhì)之間存在良好的界面結(jié)合力，大顆粒與成膜物之間的空隙非常小，能夠有效地減少毛細(xì)作用，從而提高涂層的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性。
4.2光學(xué)性能的改善
涂料主要是涂在物體表面，而在物體表面，涂料很容易腐化、脫落，而出現(xiàn)這種問題的'根源就在于涂料的光學(xué)性能比較差，涂料在太陽的照射下快速地發(fā)生反應(yīng)。而納米材料具備大顆粒所不具備的光學(xué)性能。當(dāng)納米級微粒摻和進(jìn)母體材料時，可以提高母體材料的透明性，從而直接散射紫外光，同時，能夠?qū)⒆贤夤饫w帶出散射區(qū)域，從而大大的增強(qiáng)涂料的曝光、保色及抗老化性能。
4.3提高光催化效率
就納米材料而言，納米粒子尺寸小，比表面積要大，表面原子配位不全，從而使得表面活性點(diǎn)增多，由于表面活性點(diǎn)比較多，反應(yīng)接觸面就比較大，催化效率就要高。對于涂料這種產(chǎn)品而言，納米材料的可以作為涂料的光催化劑，因納米粒子的粒徑小，粒子吸收光能后，激發(fā)出的極子所到達(dá)表面的數(shù)量就會增多，從而加速催化，提高涂料的光催化性能。如二氧化鈦的光催化性能，這種光催化劑集廣泛應(yīng)用于廢水處理、有害氣體凈化、日用品等領(lǐng)域，同時還可以環(huán)境保護(hù)涂料自己殺菌涂料。
5、納米材料在涂料中應(yīng)用的關(guān)鍵問題
納米材料作為科技產(chǎn)物，它的作用毋庸置疑，但是就納米材料在涂料中的應(yīng)用來看，還處于初級階段，在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了一些問題，納米材料在涂料中的應(yīng)用還有待于深入研究。納米微粒比表面積以及表面張力大，納米微粒容易吸附而發(fā)生團(tuán)聚，而這種易團(tuán)聚的粒子很難分散開來，如果這些團(tuán)聚的粒子沒有良好的分散，就難以發(fā)揮納米材料在涂料中應(yīng)有的作用。因此，針對納米粒子團(tuán)聚問題，就必須深入研究納米粒子團(tuán)聚后的分散，要加大研究，以科學(xué)、先進(jìn)的方法來講這些團(tuán)聚的粒子來分散。納米材料屬于該科技產(chǎn)品，納米材料在涂料中的應(yīng)用與其他材料在涂料中的應(yīng)用情況有著一定的區(qū)別，納米材料在應(yīng)用過程需要根據(jù)涂料的特性來進(jìn)行，但是就目前來看，納米材料對涂料的作用研究還不夠深入，以至于納米涂料技術(shù)水平不夠高，涂料性能與國外相比存在著一定的差距。因此，加大科技的研究是納米材料普及應(yīng)用的保障。一方面，要繼續(xù)深入研究納米材料科技，不斷提高納米材料技術(shù)含量，另一方面，要加強(qiáng)國際合作，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)理念，從而更好地發(fā)揮納米材料在涂料中的作用，不斷能提高涂料的性能。
6、納米材料及其技術(shù)在涂料中的應(yīng)用
6.1TiO2在涂料中的應(yīng)用
納米TiO2具有光學(xué)效應(yīng)，其粒徑發(fā)生改變，光學(xué)效應(yīng)也發(fā)生變化。納米TiO2中的金紅石型材料能夠變色，角度不同，顏色隨之發(fā)生改變。多應(yīng)用于汽車噴漆中，能夠產(chǎn)生一些很神奇的變化。利用納米TiO2中的紫外吸收特性，對汽車面漆的耐候性能有較大的提升。除此之外，納米TiO2還具有光催化特性，利用其這一特性，能夠?qū)諝猱a(chǎn)生凈化作用，并且對于空氣中的其他污染物進(jìn)行降解，保護(hù)環(huán)境。
TiO2的光催化效應(yīng)及應(yīng)用：納米二氧化鈦具有高的光催化活性，是一種光催化半導(dǎo)體抗菌劑，在波長小于400nm的光照下，能吸收能量高于其禁帶寬度的短波光輻射，產(chǎn)生電子躍遷，價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成空穴-電子對，并將能量傳遞到周圍介質(zhì)，誘發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，具有光催化能力。一般抗菌劑有殺菌作用，但不能分解毒素，而二氧化鈦利用生成的活性氧殺菌，并且能使細(xì)菌死后產(chǎn)生的內(nèi)毒素分解。納米TiO2廣泛應(yīng)用于自潔陶瓷、玻璃以及廚房和醫(yī)院設(shè)施中，一些高速公路兩側(cè)的護(hù)墻上也涂有納米TiO2以消除汽車尾氣的影響。
TiO2的紫外屏蔽應(yīng)用：納米TiO2的小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)可使光吸收帶藍(lán)移，產(chǎn)生強(qiáng)的紫外吸收。納米TiO2具有很好的紫外線屏蔽作用，也是一種防老化材料，可將其均勻分散到涂料中制成紫外線屏蔽涂層和抗老化涂層。納米TiO2作為一種良好的永久性紫外線吸收材料還可用于配制耐久型外用透明面漆，一般用于木器、家具、文物保護(hù)等領(lǐng)域。
6.2SiO2在涂料中的應(yīng)用
納米SiO2是無定型白色粉末，是一種無毒，無味，無污染的無機(jī)非金屬材料，表面存在不飽和的殘鍵和不同鍵和狀態(tài)的羥基，其分子結(jié)構(gòu)呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
納米顆粒的比表面積和表面張力都很大，容易相互吸附而發(fā)生團(tuán)聚。而納米粒子如果不能真正的以納米級分散在涂料中，就失去了其應(yīng)有的作用。添加納米SiO2的涂料具有防流掛，施工性能良好，尤其是抗沾污性大大提高，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力。納米二氧化硅具有極強(qiáng)的紫外吸收、紅外反射特性，它添加在涂料中，能對涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加涂料的隔熱性。
6.3納米CaCO3在涂料中的應(yīng)用
納米碳酸鈣的主要作用是改善涂料的性能，使涂料的觸變性更好，在施工的過程中防止流掛并增加涂料的貯存穩(wěn)定性。納米碳酸鈣改善涂料觸變性的主要原因是由于納米碳酸鈣粒子表面相互聚集的氫鍵作用力不強(qiáng)，很容易被剪切力切開，在使用的時候這些氫鍵在外部剪切力的作用下又可以迅速的恢復(fù)，能夠迅速的重整結(jié)構(gòu)。納米碳酸鈣對涂膜有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時還具備其他納米材料的普遍共性“藍(lán)移”現(xiàn)象。從納米碳酸鈣的結(jié)構(gòu)來看，部分納米粒子聚集并形成一次鏈狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以將涂料的結(jié)構(gòu)化水平提高，在與聚合物混合時形成的物理纏結(jié)能力增強(qiáng)，從而增加涂膜補(bǔ)強(qiáng)效果。
7、結(jié)束語
綜上所述，加強(qiáng)對納米材料及其技術(shù)在涂料產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的研究分析，對于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的納米材料及其技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。
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