无机纳米材料

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　　无机纳米材料是指纳米级(至少有一维尺寸小于100nm)的氧化物或无机盐，常见的有二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳酸钙、氮化铝等。

　　1.无机非金属纳米材料的种类、性能

　　象金属纳米材料一样,无机非金属纳米种类也相当多。有纳米金属氧化物，如纳米Ti0₂、Al₂0₃、ZrO₂等，非金属氧化物，如纳米SiO₂，金属氢氧化物，如纳米Co(OH)₂、La(OH)₃等,还有金属硫化物如硫化银、硫化锡，纳米氮化物，纳米非金属如纳米B、C、Se、Si等等。这些无机非金属纳米材料同样具有奇异的性能。如在甲醛的氢化反应生成甲醇的过程中．以纳米镍粉和纳米TiO₂，或SiO₂粉分别作催化剞和载体，可将选择性提高5倍；纳米TiO₂粒子还是一种稳定的无毒紫外光吸收剂，对有机聚合物材料具有抗紫外辐射，防止高分子链降解的稳定化作用。常规Al₂O₃粉末的烧结温度高达1800～1900℃，而纳米氧化物粉末可在115O～1500℃烧结到理论密度的99．7％：常规Si₃N₄的烧结温度高于2000℃，而纳米Si₃O₄的烧结温度可降至1500～1600℃：许多纳米陶瓷的硬度和强度比普通陶瓷高出4～5倍。纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。纳米SiO₂粉末的应用十分广泛，可用于提高陶瓷制品的韧性和光洁度,油漆和有机玻璃的抗老化剂，橡胶和塑料的补强剂等。纳米se是继有机Se之后的一种更新的补硒剂，具有高生物活性．高安全性指标、高科技含量、高纯度、高稳定性等。1998年被卫生部定为保健食品．纳米硒是纳米技术在生物领域的成功应用纳米CaCO₃粉末对有机聚合物具有增强增韧的双重效果．还可广泛用于涂料、塑料、椽胶、造纸、油墨、油漆、化妆品等。近几年兴起的聚合物／蒙脱石纳米复合材料因其优异的力学性能和热性能、高气体阻隔性．从一出现就受到各围科学家的广泛关注,成为复合材料研究的热点，是最有工业化前景的有机一无机纳米复合材料之一。

　　2.金属纳米材料的种类、性能

　　纳米金属材料种类繁多．目前已成功开发出的纳米金属材料就有纳米Ag、Cu、Ti、Fe、Co、Ni、Zn、Pd、Pf、Au等等。这些纳米金属微粒均具有宏观金属无法比拟的优异性能。如纳米晶体Cu或Ag的硬度和屈服强度分别比常规材料高5O倍和5倍．且纳米晶体Cu在室温轧制过程中出现超翅性延展性，延伸率超过5000％，且不出现普通铜冷轧过程中的加工硬化现象。若将该晶体铜置于500℃真空条件下退火48小时，使其晶粒充分长大至10um以上结果发现在相同的冷轧条件下，当变形量为700％时．样品四周就已经有明显的裂纹产生了。这个对比试验证明，纳米晶体Cu的窒温超塑性主要是由晶粒细化引起的：样品缺陷少也是获得窒温塑性的一个主要原囚：将通常的金属催化剂如Fe、Co、Ni、Pd、Pt制成纳米微粒，可大大改善催化效果30nm的Ni粉可将有机化学加氢或脱氢反应速率提高15倍。利用纳米Pt作催化剂放在TiO₂载体上，在含甲醇的水溶液中可通过光照射制取氢，且产出率比原来提高几十倍。而纳米Ti粉则使普通涂料增加令人惊奇的耐磨、耐腐蚀等多项功能，但成本却增加不多。纳米金属Pd的硬度平均高出多晶Pd的4—5倍，屈服强度则高出5倍。

　　3.无机纳米材料的应用

　　根据纳米材料的性能，其应用领域如下：

　　力学性能：超硬、高强、高韧、超塑性材料，特别是陶瓷增韧和高韧、高硬涂层；

　　光学性能：光学纤维、光反射材料，吸波隐身材料，光学非线性元件，红外线传感器，光折变材料；

　　磁性：磁存储器，磁光元件，磁探测器，磁致冷材料，吸波材料，细胞分离，智能药物；

　　电学特性：电极，超导体，量子器件，压敏电阻，非线性电阻，静电屏蔽；

　　催化性能：催化剂；

　　热学性能：耐热材料，热交换材料，低温烧结材料；

　　敏感特性：湿敏、温敏、气敏传感器；

　　其他：医学、能源、环保、助燃剂、阻燃剂、抛光液、润滑剂等等。