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哈尔滨师范大学

纳米材料对现代社会的影响

指导教师**教授

年级2007级

学号2007******

学生***

专业化学

系别化学系

学院化学化工学院

哈尔滨师范大学

纳米材料对现代社会的影响

***

摘要：纳米科技是21世纪科技战略的制高点，纳米材料因其特殊的性质使其有着广

阔的应用前景，并显示出它的独特魅力。本文介绍了纳米材料的若干必威体育精装版进展以及我国科

研人员的研究成果，并且着重介绍了纳米材料在国防、化工行业、医学和生物学等领域的应

用以及我国纳米技术目前产业化的状况，相信通过中国科技人员创造性的工作，我国一定会

在已揭开战幕的纳米科技全球竞争中赢得令人瞩目的地位。

关键词：纳米技术、纳米材料、纳米材料应用

一、纳米材料简述

纳米材料的使用古已有之。据研究认为中国古代字画之所以历经千年而不褪色，是因为

所用的墨是由纳米级的碳黑组成。中国古代铜镜表面的防锈层也被证明是由纳米氧化锡颗粒

构成的薄膜。只是当时的人们没有清楚的了解而已。纳米材料在近十几年的研究中，领域迅

速拓宽，内涵不断扩展。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在

1nm-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

二、纳米材料的特殊性质

纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它

对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、

耐腐蚀性增强。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性

光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结

助剂、润滑剂等领域。

（一）力学性质

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。纳米材料的位错密度很低，位错滑

移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错

塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强

化效应。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在

难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航

空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

（二）磁学性质

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当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和

普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨

磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。

目前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71Gb/cm2。高分子复合纳米材

料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波

段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个

数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。

（三）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱

导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米

电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的

常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特

性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着

单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

（四）热学性质