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探析纳米材料特性研究应用情况

分类:化工论文发表 时间:2014-06-21 16:45 关注:(1)

  摘要:纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽,但因摩擦容易产生静电,因而在生产时加入少量金属纳米微粒,就可以摆脱烦人的静电现象。不久前,关于保温被、保温衣的电视宣传,提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、 贮光,具有很好的保暖效果。

  关键词:纳米尺寸,性能

  人类对物质世界的研究,曾小到原子、分子,大到宇宙空间。从无限小和无限大两个物质尺寸去认识物质,使人们了解到世界是物质的。物质是由原子或分子构成的,原子、分子是保持物质化学、物理理特性的最小微粒。这为人类认识世界、改造世界推进科学的向前发展提供了坚实的理论基础,也产生了一个个的科学原理和定理,推动了人类生产和生活的不断向前发展。

  随着科学研究的进一步发展,人们发现当物质达到纳米尺度以后,大约在1~100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料,即为纳米材料。

  过去,人们只注意原子、分子,或者宇宙空间,常常忽略他们的中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现:一个导电,导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电,也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度,大约是在1~100纳米这个范围空间,就会产生特殊的表面效应,体积效应,量子尺寸效应,量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性,这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。

  近年来,已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用,并显示出它的独特魅力。

  1医学方面的应用:

  目前,国际医学行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法,随着健康科学的发展,人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用,提高药效,发展药物定向治疗,必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织,尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由的滚动,因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药,避免身体健康部位受损,可以大大减小药物的毒副作用,因而深受人们的欢迎。

  2在涂料方面的应用;

  纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术,再给涂料中添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能,如;有超硬、耐磨,抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射,耐大气侵害和抗降解等,在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。

  在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料,可达到减少光的透射和热估递效果,产生隔热,阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同,这样可以通过复合控制涂料的颜色,克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变,而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面色彩多样化。

  3在化工方面的应用;

  化工业影响到人类生活的方方面面,如果在化工业中采用纳米技术,将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有利污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。

  4其他生活方面的应用:

  冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌,而采用了纳米材料,新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌,又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大,有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分,市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差,时间不长墙壁就会变的班驳陆离,纳米技术应用之后,涂料的技术指标大大提高,外墙涂料的耐洗刷性提高很多,以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的,被称为黑色家电,这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类,进而可控制涂料的颜色,使黑色家电变成彩色家电。

  总之,在未来生活中,纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚,使人类的生存的条件更加优越。

  参考文献

  [1]赵清荣:雷达与对抗[J],2001,(3):20-23。

  [2]秦嵘等。宇航材料工艺[J],1997,(4):17-20。

  [3]张立德,牟秀美,纳米材料学[M],沈阳;辽宁科学技术出版社1994。

  [4]刘列,张明雪,胡连成,宇航材料工艺[J],1994,24。

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