跨世纪的新材料—纳米材料 纳米材料已成为当今材料科学研究中的热点之一。 纳米材料又称超微粒材料， 其颗粒大小为 1~100 纳米， 约为原子半径的 10 倍。 因其颗粒等级属纳米级（10-9m） 而得名。 目前的材料绝大多数为固体物质， 颗粒大小一般在微米级（10-6 m）， 一个颗粒包含着无数个原子和分子， 这时材料显示的是大量分子的宏观性质。 人们发现， 若用特殊的方法把颗粒加工到纳米级大小， 这时一个纳米级颗粒所含分子数急剧减少， 在化学、 光学、 电磁学、力学等方面将显示出许多与宏观材料迥然不同的奇异特性。 一是小尺寸效应。 当固体颗粒的尺寸逐步...
跨世纪的新材料纳米材料 纳米材料已成为当今材料科学研究中的热点之一。 纳米材料又称超微粒材料， 其颗粒大小为 1~100 纳米， 约为原子半径的 10 倍。 因其颗粒等级属纳米级（10-9m） 而得名。 目前的材料绝大多数为固体物质， 颗粒大小一般在微米级（10-6 m）， 一个颗粒包含着无数个原子和分子， 这时材料显示的是大量分子的宏观性质。 人们发现， 若用特殊的方法把颗粒加工到纳米级大小， 这时一个纳米级颗粒所含分子数急剧减少， 在化学、 光学、 电磁学、力学等方面将显示出许多与宏观材料迥然不同的奇异特性。 一是小尺寸效应。 当固体颗粒的尺寸逐步减小， 小到一定临界尺寸时， 量变将引起质变。例如， 当颗粒尺寸小于可见光波波长时， 对光的反射率低于 1%， 便会失去原有的色彩而呈黑色； 当铁磁性颗粒小到一定尺寸以下时会变成超顺磁性； 当陶瓷材料的颗粒达到纳米级时，便会一反常态而具有延性， 甚至超塑性。 二是表面效应。 当固体颗粒大小从微米级小到纳米级时， 其颗粒总表面积将会呈数量级的增大。 由于表面级增大， 表面原子占总原子数的百分比将显著增加， 一般可达总原子数的一半左右， 而且此时的颗粒表面原子不稳定， 化学活性增强， 因此超微粉末很容易燃烧和爆炸。 研究发现， 颗粒尺寸在 10 纳米以下时表面效应显著， 目前已引起各国材料科学工作者的关注。 三是量子效应。 量子力学已成功地揭示了原子的能级结构， 并由能带理论阐明了宏观的导体、 半导体、 绝缘体之间的区别， 而当温度较低时， 纳米级颗粒却会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性， 这就是量子效应。 例如， 在低温条件下， 原本导电的金属在纳米级颗粒时可变成绝缘体， 比热也会出现异常变化等。
