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淺論納米材料的特性及應用
論文關(guān)鍵詞:納米尺寸;性能論文摘要:納米尺寸開辟科學新領(lǐng)域,介紹納米的神奇特性及在生活中的應用。
人類對物質(zhì)世界的研究,曾小到原子、分子,大到宇宙空間。從無限小和無限大兩個物質(zhì)尺寸去認識物質(zhì),使人們了解到世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是由原子或分子構(gòu)成的,原子、分子是保持物質(zhì)化學、理特性的最小微粒。這為人類認識世界、改造世界推進科學的向前發(fā)展提供了堅實的理論基礎(chǔ),也產(chǎn)生了一個個的科學原理和定理,推動了人類生產(chǎn)和生活的不斷向前發(fā)展。
隨著科學研究的進一步發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)當物質(zhì)達到納米尺度以后,大約在1~100納米這個范圍空間。物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變,出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子,也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能的物質(zhì)構(gòu)成的材料,即為納米材料。
過去,人們只注意原子、分子,或者宇宙空間,常常忽略他們的中間領(lǐng)域,而這個領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界,只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發(fā)現(xiàn):一個導電,導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后,它就失去原來的性質(zhì),表現(xiàn)出既不導電,也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度,大約是在1~100納米這個范圍空間,就會產(chǎn)生特殊的表面效應,體積效應,量子尺寸效應,量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性,這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。
近年來,已在、生物、保護和化工等方面得到了應用,并顯示出它的獨特魅力。
1方面的應用:
目前,國際醫(yī)學行業(yè)面臨新的決策,那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學就是從動植物中提取必要的物質(zhì),然后在納米尺度組合,最大限度發(fā)揮藥效,這恰恰是我國的想法,隨著健康科學的發(fā)展,人們對藥物的要求越來越高?刂扑幬镝尫艤p少副作用,提高藥效,發(fā)展藥物定向治療,必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體,可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織,尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物,稱為"定向?qū)?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物,注射到人體血管中,通過磁場導航輸送到病變部位,然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小,可以在血管中自由的滾動,因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)檢查和給藥,避免身體健康部位受損,可以大大減小藥物的毒副作用,因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應用;
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性,具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù),再給涂料中添加納米材料,可獲得納米復合體系涂層,實現(xiàn)功能的飛躍,使得傳統(tǒng)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能,如;有超硬、耐磨,抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料,可進一步提高其防護能力,實現(xiàn)防紫外線照射,耐大氣侵害和抗降解等,在衛(wèi)生用品上應用可起到殺菌保結(jié)作用。
[1]
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米,可達到減少光的透射和熱估遞效果,產(chǎn)生隔熱,阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同,這樣可以通過復合控制涂料的顏色,克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變,而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中,將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中,能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果,從而使傳統(tǒng)汽車面色彩多樣化。3在化工方面的應用;
化影響到人類生活的方方面面,如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù),將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領(lǐng)域,納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2,可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2,加入到普通橡膠中,可以提高橡膠的耐磨性和介電特性,而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料,可以提高塑料的強度和韌性,而且致密性和防水性也相應提高。最近又開發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線,產(chǎn)生很強的光化學活性,可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物,具有除凈度高,無二次污染,適用性廣泛等優(yōu)點,在環(huán)保水處理中有著很好的應用前景。
4其他生活方面的應用:
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領(lǐng)域;w布料制成的衣服雖然艷麗,但因摩擦容易產(chǎn)生靜電,因而在生產(chǎn)時加入少量金屬納米微粒,就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前,關(guān)于保溫被、保溫衣的宣傳,提到應用了納米技術(shù)。納米材料可使衣物防靜電、變色、 貯光,具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產(chǎn)生細菌,而采用了納米材料,新設(shè)計的冰箱、洗衣機既可以抗菌,又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大,有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分,上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差,時間不長墻壁就會變的班駁陸離,納米技術(shù)應用之后,涂料的技術(shù)指標大大提高,外墻涂料的耐洗刷性提高很多,以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的,被稱為黑色家電,這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類,進而可控制涂料的顏色,使黑色家電變成彩色家電。
總之,在未來生活中,納米技術(shù)將帶給我們無限的舒心與時尚,使人類的生存的條件更加優(yōu)越。
參考文獻
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