1、16.4 納米技術(shù)16.4.1納米材料的性能特點(diǎn)1表面與界面效應(yīng) 這是指納米晶體粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。例如粒子直徑為10納米時(shí)，微粒包含4000個(gè)原子，表面原子占40%；粒子直徑為1納米時(shí)，微粒包含有30個(gè)原子，表面原子占99%。主要原因就在于直徑減少，表面原子數(shù)量增多。再例如，粒子直徑為10納米和5納米時(shí)，表面積比分別為90平方米/克和180平方米/克。如此高的表面積比會(huì)出現(xiàn)一些極為奇特的現(xiàn)象，如金屬納米粒子在空中會(huì)燃燒，無機(jī)納米粒子會(huì)吸附氣體等等 2小尺寸效應(yīng) 當(dāng)納米微粒尺寸與光波波長，傳導(dǎo)電子的德布羅意波長及超導(dǎo)態(tài)的相干長度、透射深度等物理

2、特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出“新奇”的現(xiàn)象。 例如，銅顆粒達(dá)到納米尺寸時(shí)就變得不能導(dǎo)電；絕緣的二氧化硅顆粒在20納米時(shí)卻開始導(dǎo)電。高分子材料加納米材料制成的刀具比金鋼石制品還要堅(jiān)硬 3量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級(jí)。當(dāng)能級(jí)間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能變化。 例如，有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強(qiáng)，在1.1365千克水里只要放入千分之一這種粒子，水就會(huì)變得完全不透明。 4宏觀量子隧道效

3、應(yīng) 微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道效應(yīng)，它們可以穿過宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。16.4.2 納米材料的應(yīng)用納米材料的諸多優(yōu)異性，可能在光電器件、靈敏傳感器、隱身技術(shù)、催化、信息儲(chǔ)存等廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用 包括在建筑、化工、紡織、汽車和環(huán)保等行業(yè)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 比如納米陶瓷具有超塑性、耐高溫、耐磨性好、硬度高、透光等特點(diǎn)，可以使其用作制造人造骨骼、陶瓷、刀具、陶瓷滾動(dòng)軸承、壓電地震儀、宇宙飛行器的“頭盔”，可制得“摔不碎的酒杯”或“摔不碎的碗”等。納米塑料，是一種高強(qiáng)度、不老化的新穎塑料。它的硬度比碳鋼強(qiáng)46倍，比重僅為鋼鐵的1/4，良好透光，不發(fā)生變形情況。如用納米塑料制造一臺(tái)汽車，其重量僅為鋼鐵材料制成的