金属纳米材料

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　　金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。

　　金属纳米材料自诞生以来对各个领域的影响令人瞩目，这主要是因为纳米材料往往“身怀绝技”，有特殊的用途。现列出一些金属纳米材料在实际中的主要用途：

　　(1)钴(Co)高密度磁记录材料。利用纳米钴粉记录密度高、矫顽力高(可达119.4kA／m)、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。。

　　(2)金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。可作为吸波材料，具有频带宽、兼容性好、质量小、厚度薄等优点。美国新近开发的含“超黑粉”的纳米复合材料，吸波率达99％。法国研究者采用真空沉积法把NiCo合金及SiC沉积在基体上形成超薄电磁吸收纳米结构，再粉碎成微屑并制成纳米材料，吸波频率达50MHz～50GHz。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光一红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。

　　(3)表面涂层材料。纳米铝、铜、镍粉体有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。

　　(4)高效催化剂。铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。通常的金属催化剂铁、铜、镍、钯、铂等制成纳米微粒可大大改善催化效果。由于比表面巨大和高活性，纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。粒径为30nm的镍可将有机化学加氢及脱氢的反应速度提高15倍。

　　(5)导电浆料。用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料，可大大降低成本。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。

　　(6)高性能磁记录材料一铁。利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。

　　(7)磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域。用永久磁铁将磁流体固定在回转轴的周围，因回转轴与周围固定件间的空隙很小，其磁场强度特别大，从而能承受较大的沿轴线方向的推力，达到密封效果。

　　(8)导磁浆料。利用纳米铁粉的高饱和磁化强度和高磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁头的粘结结构等。

　　(9)高效助燃剂。将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃烧的稳定性。

　　(10)高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料。纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。

　　(11)Al基纳米复合材料。Al基纳米复合材料具有超高强度(可达到1．6GPa)。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a—Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如Fe、Ni)。通常用快速凝固技术获得纳米复合结构。这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤A1基纳米复合材料已经商业化，在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s ^{− 1}的高应变速率下，延伸率大于500％。

　　另外一些金属纳米材料具有独特的气敏、压敏、湿敏、热敏等功能，将纳米技术应用于传感器上，可制成性能更优异的传感器。一些纳米颗粒具有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集于体内的局部，从而对病理位置进行高浓度的药物治疗，特别适于癌症、结核等有固定病灶的疾病。