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納米材料行業研究范文1
南北高校各有優勢
2011年，北京科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、蘇州大學和南京理工大學五所高校開始招收納米材料與技術專業本科生。五所大學中，北京科技大學、北京航空航天大學和大連理工大學三所北方高校在材料科學上屬傳統名校，而南方院校蘇州大學和南京理工大學把納米材料成果產業化，形成了自己的特點。
北方三所高校算是材料科學與工程領域傳統名校，值得注意的是，它們卻均未設置專門的納米材料研究機構，更多的是依托原有的強勢學科，在傳統材料研究領域引入納米科技，尋求突破。
北京科技大學
北京科技大學原名北京鋼鐵學院，曾被譽為“鋼鐵搖籃”，其材料科學研究側重點是金屬材料。除了材料學院這個重點學院外，從事材料科學研究的還有新金屬國家重點實驗室、高效軋制國家工程研究中心、國家材料服役安全科學中心等機構，側重點也不局限于金屬材料，在無機非金屬、高分子、生物醫藥材料等方面亦有建樹。
目前，北科大納米材料課題組主要研究納米材料制備與表征、納米材料改性、功能納米材料等方面。此外，亦有部分老師研究納米加工、納米組裝、納米器件等應用方向。
北京航空航天大學
與北科大不同，北航材料學院在北航不屬于重點學院，規模較小，師資力量僅百來人，這決定了北航材料學院的研究方向不會太廣。作為航天航空院校，北航材料學院也有自己的優勢，正在籌建的航空科學與技術國家實驗室（航空領域最高級別實驗室），它的側重點在金屬材料、樹脂基復合材料及失效分析、先進結構材料、新型功能材料等方面。
在納米材料上，北航材料學院重點關注納米器件和納米涂層。材料學院的納米材料研究發展趨勢可能是納米技術在航天航空領域的應用。
大連理工大學
大連理工大學的材料學院在金屬材料、材料加工方面實力強，基于大連的地理位置，材料學院還開設了五年制金屬材料工程日語強化班。不過，納米材料與技術專業并非隸屬于材料能源學部，而是化工與環境學部。因而，大連理工大學的納米材料研究偏化工類，包括納米粒子合成化學技術、無機納米功能材料、納米復合材料等方向。納米材料與技術專業開設的專業課中，亦有化工原理、基礎化學、材料化學等化工類課程?？梢哉f，這是大連理工大學納米材料與技術專業的一大特色。
與北方三所高校相比，蘇州大學和南京理工大學納米材料與技術專業的發展方向截然不同。兩所南方高校均成立多個納米材料研發機構，在研究方向上，兩所高校側重于納米材料器件應用，嘗試產業化。這些特點可能與江浙一帶出現納米高新技術企業有關。
蘇州大學
蘇州大學沒有材料科學與工程學院，而是材料與化工學部，研究偏向化工，在無機非金屬、高分子材料方面實力不錯。納米材料與技術專業并沒有開設在材料與化工學部，而是2010年成立的納米科學技術學院。除了納米科學技術學院，蘇州大學研究納米材料的機構還有2008年成立的蘇州大學功能納米與軟物質研究院、2011年成立的蘇州大學-滑鐵盧大學蘇州納米科技研究院。其中，以中科院院士李述湯教授領銜組建的功能納米與軟物質研究院已初具規模，它以功能納米材料和軟物質為研究對象，側重于功能納米材料與器件、有機光電材料與器件、納米生物醫學技術等，尋求在納米器件以及新能源、環保、醫用等領域的應用。
南京理工大學
南京理工大學由軍工學院演變發展而來，其材料科學與工程學院的材料學研究側重于金屬材料及復合材料。不過，南理工是國內最早開展納米材料與技術研究的大學之一，正籌建納米結構研究中心，研究側重點是與納米結構材料相關的分析、材料力學、電化學性能評估等。由南理工化工系和南京部分企業共同支持的南京市高聚物納米復合材料工程技術中心，研究側重點是納米材料制備、應用、納米催化聚合反應、納米復合材料，該中心已與江蘇部分納米企業開展納米技術產業化合作。此外，南理工還共建了金屬納米材料與技術聯合實驗室。
其他高校納米特色
上海交通大學
上海交通大學材料科學與工程學院在各類相關排名中居首，教職工200多人，研究側重點包括金屬材料、復合材料、塑性成形、輕合金精密成型等，在中國是材料科學與工程學子公認的夢想學府。其材料學院也涉及納米材料，比如，復合材料研究所部分老師從事納米復合材料研究，微電子材料與技術研究所從事納米電子材料研究。此外，上海交通大學還成立了微納科學技術研究院，研究方向為納米生物醫學、納米電子學與器件。生物醫藥工程學院也開展納米材料的可控合成與制備、納米生物材料等方面的研究。
清華大學
與北京航空航天大學相似，清華大學材料科學與工程系是學校名氣大于院系實力，每年有數百人爭奪材料系不足30個研究生名額。材料系建有新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室，研究側重點以陶瓷材料為主，同時涉及磁性材料、復合材料、電極材料和核材料。在納米材料方面，清華材料系主要研究納米材料結構、納米材料合成和微納米顆粒等。2010年，清華大學成立了微納米力學與多學科交叉創新研究中心，主要研究微納米器件、納米復合材料在電能存儲上應用和微納米設備研發等。
北京大學
北大材料科學與工程系成立于2005年，教職工10余人，成立之初就把材料科學與納米技術結合起來，欲在納米材料與微納器件方面有所突破。此外，北大成立了納米化學研究中心，教職工7人直博生卻達45人，主要研究領域包括低維新材料與納米器件、納米領域的基本物理化學問題。
西北工業大學
西工大是西部材料科學與工程實力最強的院校，其材料學院師資隊伍近200人，有凝固技術國家重點實驗室和超高溫復合材料國防科技重點實驗室。因此，其研究側重點在凝固，復合材料和金屬材料的實力亦不俗。在納米材料方面，西工大成立了微/納米系統研究中心，致力于航空航天微系統技術、微納器件設計制造技術、微納功能結構技術。總之，西工大的納米材料研究可能集中于納米器件在航天、航空、航海方面的應用。
留學兩大國
納米技術是交叉學科，包括納米科技、物理、化學、數學、分子生物學等課程。報考納米專業或方向的研究生在本科一般學的是材料學、材料物理與化學、凝聚態物理、物理化學等。就留學而言，由于納米材料處于基礎研究階段，容易；各個國家在納米材料方面投入大量資金，使得科研經費相對充足，相比于其他專業容易申請獎學金。這兩點決定了留學攻讀納米技術專業研究生相對容易。
2000年，美國白宮國家納米技術計劃，美國的納米技術得到飛速發展。總體上看，美國的納米技術已經處在納米技術實用化階段，而其他各國仍處在納米技術的基礎研究階段。美國各大高校也爭相進入納米材料各個研究領域——
實力強勁的麻省理工學院在太陽能存儲、航空材料、燃料電池薄膜、封裝材料耐磨織物和生物醫療設備領域的碳納米管、聚合納米復合材料等方面成果顯著。
加州大學伯克利分校注重于納米材料在能源、藥物、環境等方面的應用，已卓有成效。
哈佛大學則側重在生物納米科技，即生物學、工程學與納米科學的交叉領域。
康奈爾大學已經在納米級電子機械設備、碳納米管應用電池、納米纖維等方面獲得突破。
斯坦福大學重在納米晶的光學性能、輸運性能和生物應用，以及納米傳感器、納米圖形技術等。
普渡大學的納米電子學、納米光子學、計算納米技術，尤其是計算納米技術全球領先。
紐約州立大學奧爾巴尼分校專注于納米工程、納米生物科學，其納米技術研究中心是全球該領域最先進的研究機構。
萊斯大學在納米碳材料領域成果顯著，在學校的研究人員中，納米材料研究人員的比重約為四分之一，是美國納米材料研究人員最多的大學之一。
此外，美國有很多研究納米技術的實驗室，它們比較愿意招中國大學生，這一點也值得注意。
日本算是最早開展納米技術基礎及應用研究的國家，早在1981年，日本政府就建立了納米技術扶持計劃。美國公布國家納米技術計劃前，曾派人去日本做調查。日本納米技術的研發特點是企業界是主力軍，它們試圖將納米技術融入到產業中。比如，日本企業紛紛斥巨資建納米技術研究機構，同時建立納米材料分廠實現產業化。此外，企業與大學、科研院所合作，開發納米技術。比如，富士通和德國慕尼黑大學合作，三菱公司和日本京都大學合作。
與美國在納米技術基礎研究和生物工程技術領域領先不同，日本在精細元器件及材料的制造方面獨占鰲頭，日本對納米材料研究的投入不斷加大，也使得去日本讀納米專業是一個不錯的選擇。
Tips：何去何從
納米材料專業畢業生有三大去處。選擇留學深造或進高校、研究院從事研發；進入納米材料行業企業；進入傳統材料企業。
納米材料行業研究范文2
[論文摘要]科技的發展，使我們對物質的結構研究的越來越透徹。納米技術便由此產生了，主要對納米材料和納米涂料的應用加以闡述。
一、納米的發展歷史
納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認為納米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。
1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品，這是關于納米科技最早的夢想。1991年，美國科學家成功地合成了碳納米管，并發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年，納米產品的年營業額達到500億美元。
二、納米技術在防腐中的應用
納米涂料必須滿足兩個條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因為納米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結合力，可提高涂層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。
納米技術的應用為涂料工業的發展開辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過簡單的混配得到。同時納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達到所期望的性能和功能，需要經過大量的實驗研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。
納米涂料雖然無毒，但由于改性技術原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒納米防銹顏料，性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防銹顏料的開發整體水平落后于西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國防銹涂料業也蓬勃發展，也可以生產納米漆。
我國自主生產的產品目前已通過國家涂料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測，同時還經過加拿大國家涂料信息中心等國外權威機構的技術分析，結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防銹性能和環保優勢，是防銹涂料領域劃時代產品，復合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權威機構的鑒定后已在多個工業領域得到應用。
三、納米材料在涂料中應用展前景預測據估算，全球納米技術的年產值已達到500億美元。目前，發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展納米技術和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術視為下一次工業革命的核心，2001年年初把納米技術列為國家戰略目標，在納米科技基礎研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準備像微電子技術那樣在這一領域獨占領先地位。日本也設立了納米材料中心，把納米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點，將以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通信、環境保護等并列為四大重點發展領域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰略領域，全國有19家機構專門建立了納米技術研究網。在人類進入21世紀之際，納米科學技術的發展，對社會的發展和生存環境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說，21世紀將是一個納米世紀。
由于表面納米技術運用面廣、產業化周期短、附加值高，所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級，產業化市場前景極好。
在納米功能和結構材料方面，將充分利用納米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品，以及對傳統材料改性；將重點突破各類納米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表征技術。多功能的納米復合材料、高性能的納米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。各類納米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團，將對國民經濟產生重要影響；納米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域，將產生新的經濟增長點。
納米技術在涂料行業的應用和發展，促使涂料更新換代，為涂料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。
納米涂料已被認定為北京奧運村建筑工程的專用產品，展示出該涂料在建筑領域里的應用價值。它利用獨特的光催化技術對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內空氣更加清新。經測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內墻涂料，實際上是高級的衛生型涂料，適合于家庭、醫院、賓館和學校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質配位反應，使其牢牢結合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優良性之外，可在10℃到25℃之內正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規定，使建筑行業施工縮短了工期，提高了功效，又創造出高質量。
四、結語
由于目前應用納米材料對涂料進行改性尚處在初級階段，技術、工藝還不太成熟，需要探索和改進。但涂料的各種性能得到某些改進的試驗結果足以證明，納米改性涂料的市場前景是非常好的。
參考文獻：
[1]橋本和仁等［J］.現代化工.1996(8):25～28.
納米材料行業研究范文3
[關鍵詞]納米功能材料 體積效應 碳納米管 磁損耗
中圖分類號：TQ323.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0346-01
一、納米功能材料的定義
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1～100nm）或由它們作為基本單元構成的材料。正是由于基本組成單位尺度小，納米材料具有很多其他普通尺度的材料所不具備的效應，具體包括體積效應、表面效應、介電限域、量子尺寸、量子隧道等，其中最值得注意的是體積效應和介電限域。體積效應是指納米粒子足夠小時，納米材料的催化性、熱阻、內壓、光吸收性都發生了很大變化，應用這個特性制成的納米吸波涂料具有質量輕、厚度薄、吸波頻帶寬等優點。而介電效應是指納米材料處于一定的介質包圍之中時，由于不同材料對光的折射率不同，納米表面及其附近的場強增大，這種效應廣泛應用于多相反應中光催化材料。正是這些獨特的效應使得納米材料在傳統材料、電子設備、醫療器材、機械制造、軍工等領域有著巨大的應用前景。
二、納米功能材料在隱身物質研究領域的應用
目前研究較深的納米材料主要是在信息儲存、生物標記、攝影技術等領域有廣泛應用前景的金屬納米粒子研究，以及可應用在在催化劑、抗菌劑、添加劑等領域的cu納米材料。
目前已經實際應用的隱身材料主要包括電損耗型和磁損耗型，主要原理都是將電信號或磁信號轉變為熱能或相關能量形式，以降低物體的反射信號強度從而實現隱身。納米隱身材料工作原理大多屬于磁損耗型，微觀機理是隨著材料微觀尺度減小，表面原子數相對越來越多使得材料活性增強，微觀粒子加速運動的過程中將磁能轉變為熱能，減少信號反射[1]。
目前隱身材料發展方向主要是
（一）寬頻化：所謂寬頻化是指拓寬納米隱身材料所能吸收雷達探測信號的波段更長。隨著隱身技術的不斷進步，軍事領域開始使用多重頻率雷達協同探測的方法進行對抗，特別是米波段和毫米波段雷達的發展對軍用飛行器隱身技術提出了極大考驗。目前只能吸收少數幾種波段的隱身材料已經不能滿足現實要求，研究制備寬頻帶隱身的納米稀薄隱身材料至關重要[2]。
（二）輕薄化：通過改造現有納米隱身材料的微觀結構，在降低材料密度的同時提高隱身性能已經成為隱身材料研究的重點課題。具體方法是將一些特定鐵磁性材料與納米材料混合以調節電磁參數達到最優效果。
三、在醫學領域應用
癌癥作為當今年人類健康的一個巨大挑戰，難以根治的主要原因在于癌細胞與正常細胞混雜難以選擇性的消除，而納米粒子包裹的智能藥物可以主動探測癌細胞并進行定點消除，特別是磁性納米材料作為藥物載體時[3]，利用人體特殊的磁場使得藥物在特定區域聚集并發揮作用，極大降低了使用藥物的風險，此外還可以利用部分納米材料的生物降解特性減少藥物副作用，以及利用接種了抗原或抗體的納米載體進行探測。
隨著人類操縱納米材料能力的提高，納米機器人得到了長足發展。以搭建納米機器人所用基礎材料的尺度來劃分，目前納米機器人主要包括兩類：一類是在分子尺度上通過操縱原子或分子構建機械甚至有特定功能的機器人以達到吞噬病變細胞的目的；另一類是以硅晶片存儲器為代表的生物系統和機械系統的有機結合體，通過影響或改變人體正常生理代謝進程達到治愈疾病的目的。
四、在化工領域應用
由于納米材料尺度極小，具備獨特的電、磁、光特性，自80年代初期以來，科研工作者利用納米功能材料體積效應、量子尺寸、表面效應等在化工領域取得了許多重大研究成果。
傳統的催化劑催化效率低、環境污染嚴重，新興納米材料制成的催化劑通過優化反應路徑、提高催化效率實現了化工行業革命性的變革。其基本原理是利用納米材料尺度極小表面粒子相對較多，因此表面活性極大，為分子之間聚合、斷鏈提供了大量的場所[4]。以Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒為例，這些催化劑替代了昂貴的鉑或鈕催化劑，納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。
以碳納米管為增強材料[5]可以制成貯氫材料等多種復合材料。目前已經可以通過20V直流電在兩個石墨電極之間產生電弧，使陽極在4000K-10000K溫度下不斷蒸發消耗引起電弧噴射得到納米顆粒，其中30%為長3-10nm，直徑1-5nm的碳納米管顆粒。美國西南納米技術公司與大陸菲利普斯公司合作，實現了通過硫化床反應器工藝制造多壁碳納米管和單壁碳納米管。
五、我國在納米功能材料領域研究現狀
納米材料自20世紀80年代正式問世以來，基礎理論研究與實際產品開發均取得重大進展，以1997-2004年為例，世界范圍內對納米材料相關科學研究投資從8.2億增長到32億，通過對其體積效應、表面效應、介電限域等特性的開發，納米材料已經在化工制造、軍用航天器隱身、醫藥與生物等領域得到廣泛應用，納米碳酸鈣、納米氧化硅、納米氧化鋅等都已經形成比較大的市場規模[1]。中國通過集中科研力量以及各領軍企業加大投資力度，實現了納米產業飛速發展，目前基于原料價格低廉與市場需求旺盛等原因，納米碳酸鈣、納米氧化鋅等均已形成產業集群甚至完整的產業鏈。但也同時面臨以下幾個問題：一是納米材料研究投資需求大，民營性質中小企業科研力量弱、資金實力普遍不強，亟須國家層面支持。二是科研力量分散，重復勞動明顯，未形成集中有序的科研梯隊，缺少大型科研基地。三是產學研結合能力不足，納米材料研究到納米材料實際應用對接能力較弱，限制了納米功能材料研究特別是高純度高指標納米材料研發的資金來源。
參考文獻
[1] 趙東林，周萬城.納米雷達波吸收劑的研究和發展.材料工程，l998.
[2] R. C. Che， et al， Applied Physics Letters 88， 033105 2006. “Fabrication and microwave absorption of carbon nanotubes/CoFe2O4 spinel nanocomposite”.
[3] 李向輝，王宏魁.納米技術在生物制藥領域中的應用研究[A].畜牧與飼料科學，2011（32）.
納米材料行業研究范文4
【關鍵詞】納米材料；化學化工領域；應用
納米材料是基于現代科學技術不斷進步的基礎上所形成的一種新型材料，性質獨特，基于特殊結構層次的影響下，納米材料具有一定的表面效應、小尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等。納米材料在化學化工領域內具有良好的應用價值，以下開展具體分析。
1 納米材料及其特性
納米材料是一種新型材料，三維空間中至少有一維處于納米尺度，或者以納米尺度作為基本結構，該材料的尺寸結構特殊，相當于10-100個原子緊密排列在一起。納米科技將成為21世紀科學技術發展的主流，它不僅是信息技術、生物技術等新興領域發展的推動力，而且因其具有獨特的物理、化學、生物特性為涂料等領域的發展提供了新的機遇。
納米材料主要由納米晶粒和晶粒界面兩部分組成，其晶粒中原子的長程有序排列和無序界面成分的組成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子達15%～50%，且原子排列互不相同，界面周圍的晶格原子結構互不相關，使得納米材料成為介于晶態與非晶態之間的一種新的結構狀態。納米材料主要有四方面特性，分別是表面效應、小尺寸效應以及宏觀兩字隧道效應，以下分別進行具體分析：
一是表面效應，納米材料的表面效應是指納米粒子表面原子數與總原子數的比例值隨著粒徑變小而急劇增長后所導致的性質改變。根據相關研究表示，伴隨著粒子直徑的縮短，避免原子個數的增長速度迅猛，而表面原子由于周圍缺乏相鄰原子，呈現不飽和性狀態，強化了納米粒子的化學活性，從而使得納米材料能夠在吸附、催化等作用上明顯的優勢。
二是小尺寸效應。小尺寸效應即為納米粒子的粒徑小于或等于超導態的相干波長時，其周期性的邊界條件將被損害，從而使得納米材料的化學性質、催化性質相對于其他材料來說有著明顯的區別。小尺寸效應不單單顯著擴展了納米材料的物理與化學特性范圍，并且大大拓展了其應用領域。
三是宏觀量子隧道效應。該效應主要是指納米粒子能穿越宏觀系統的壁壘而出現變化的一種特征。這一效應對納米材料的基礎研究與實際應用都有著十分關鍵的作用。宏觀量子隧道效應限制了磁盤對信息存儲量的限制，明確了現代微電子元件微型化的極限。
四是量子尺寸效應。該效應主要是指納米粒子尺寸持續減少到某一數值時，納米能級周邊的電子能級可以轉變為分離能級粒。這一效應使得納米粒子擁有高水平的光學非線性、光催化性等特征。
總的來說，納米材料與其他材料不同，擁有眾多與眾不同的特性，這使得其在力學、磁學、熱學等各個領域都擁有十分重要的應用價值，并給資源利用拓展了更大的空間。
2 納米材料在化學化工領域內的應用
2.1在環境保護方面的應用
納米材料以其自身基本特性在環境保護領域內發揮著重要的作用，為空氣污染與水體污染治理等提供了可靠的技術支持，改善了空氣與水體質量，滿足可持續發展理念下環境保護的基本要求。
就納米材料在空氣凈化方面的作用來看，其具有細微的顆粒尺寸，并且納米微粒表面形態特殊，粒徑大小各不相同，對著粒徑的減少納米微粒表面粗糙狀態加劇，最終形成凹凸不平的原子臺階，從而對空氣污染進行科學化治理，提高空氣凈化效果。納米材料與技術在汽車尾氣超標報警器與凈化設備中也具有良好的應用效果，能夠有效提高設備性能，從而切實減少汽車排放尾氣中所含的有毒物質，降低空氣污染指數，從而為社會群體的工作與生活提供優質的環境。除此之外，納米材料與技術在石油提煉工業中也具有良好的應用價值，能夠優化脫硫環節，從而提高石油煉化工業的生產效率。
就納米材料在污水治理方面的作用來看，其能夠有效提取污水中的貴金屬，去除污水中的有害物質、污染物質和細菌等，從而改善水質，并能夠實現循環利用，對于社會生態的穩定平衡發展具有重要意義。水體中的污染物均可以基于納米材料與技術來進行治理，在有機污染物與無機污染物上并沒有明顯差異，尤其是納米為例光催化作用，能夠將水體中的污染物制造為礦化物，從而促進改善水質，去除有害污染物的目標得以順利實現。
2.2在涂料領域內的應用
納米材料及技術在涂料領域內也發揮著重要的作用，由于納米材料存在一定表面效應，其結構層次特殊，與其他材料相比納米材料的性質比較特殊，并具有一定優勢與活力。納米材料在化學化工領域內的應用主要體現在表面涂層方面，并且受到社會群體的高度灌注。納米材料及其技術的合理應用，推進了涂料領域內表面涂層技術的不斷發展，為化學化工領域各項活動的規范進行提供可靠的技術支持?；趥鹘y涂層技術的基礎上，納米復合體系涂層得以實現，并促進了表面涂層技術的不斷發展進步。由于納米材料具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應和一些奇異的光、電、磁等性能，將其用于涂料中后，除了可以改性傳統涂料外，更為重要的是可以制備各種功能涂料，如具有抗輻射、耐老化、抗菌殺菌、隱身等特殊功能的涂料。
基于納米材料與技術的納米復合體系涂層的出現和應用，改善了涂料的防護能力，并使得涂料具備防紫外線等作用，使得涂料的使用價值得到明顯改善。在汽車裝飾噴涂行業中對納米材料與技術加以合理應用，能夠海山汽車漆面的色彩效果；將納米材料應用于建筑材料涂料中，能夠改善熱傳遞效果，并減少透光性，從而優化涂料性能，滿足實際使用需求。
2.3納米材料材料在催化領域中的應用
催化劑在眾多化工領域中都占據著十分重要的地位，其能夠控制反應時間、提升反應速度與效率，顯著提升經濟效益，減少對生態環境的污染。首先，光催化反應。納米粒子作為光催化劑擁有粒徑細、催化效率高等優勢，十分容易利用光學手段來對界面的電荷轉移進行等特點進行研究。例如，利用納米TiO2應用在高速公路照明裝置的玻璃罩面中，由于其擁有較高水平的光催化活性，能夠對其表面的油污進行分解處理，從而保證其良好的透視性。又例如，在火箭發射所使用的固體燃料推進器中，如添加大約為1wt%的超細鋁或鎳顆粒，可以使得其燃燒使用率增加100%。將表面為180m2/g的碳納米管直接應用在NO的催化還原中，從而可以增加NO的轉化率。
3 結束語
總而言之，隨著現代科學技術的不斷進步，納米技術得以形成，并在能源、環境保護等方面發揮著重要的作用，納米技術在化工領域中的合理應用，一定程度上改善了社會群體的生活狀態，為新產品的研發與設計以及產品質量的提升提供可靠的技術支持，對于現代社會經濟的發展也具有重要意義。在未來發展中，納米技術也具有廣闊的發展空間。
參考文獻：
[1] 張曉蕾 納米材料在化學化工領域中的應用研究[J]. 《山東工業技術》，2016（16）：21-21
納米材料行業研究范文5
關鍵詞： 納米 材料 應用
納米發展小史
1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品，這是關于納米科技最早的夢想。
1991年，美國科學家成功地合成了碳納米管，并發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年，納米產品的年營業額達到500億美元。
什么是納米材料
納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。
一般認為納米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。
1、納米技術在防腐中的應用
由加拿大萬達科技（無錫）有限公司與全國涂料工業信息中心聯合舉辦的無毒高效防銹顏料及其在防腐蝕涂料中的應用研討會近日在無錫召開。
中國工程院院士、裝甲兵工程學院徐濱士教授，上海交通大學李國萊教授，中化建常州涂料化工研究院錢伯榮總工等業內知名人士分別在會上作了報告，與會者共同探討了納米技術在防銹顏料中及涂料中的應用、無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應用以及新型防銹涂料和防銹試驗方法發展等課題。
徐院士就當前納米技術的發展情況作了簡單介紹，他指出：納米技術的研究對人類的發展、世界的進步起著至關重要的作用，誰掌握了納米技術，誰就站在了世界的前列。我國納米技術的研究因起步較早，現基本能與世界保持同步，在某些領域甚至超過世界同行業。
作為國內表面處理這一課題的領頭人，徐院士重點談了納米技術對防銹顏料及涂料發展的促進作用。他說，此前我國防銹顏料的開發整體水平落后于西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無毒，但由于改性技術原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒防銹顏料，有的性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價格太高，國內尚未引進。我國防銹涂料業亟待一種無毒無害、性能優異而又價格低廉的防銹顏料來提升防銹涂料產品的整體水平，增強行業的國際競爭力。
中化建常州涂料化工研究院高級工程師沈海鷹代表常州涂料院，在題為《無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應用》報告中，詳細介紹了復合鐵鈦醇酸防銹漆及復合鐵鈦環氧防銹漆的生產工藝、生產或使用注意事項、防銹漆技術指標及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。
在紅丹價格一路攀升的今天，這一信息無疑給各涂料生產廠商提供了巨大的參考價值，會場氣氛十分熱烈，與會者紛紛提出各種問題。萬達科技（無錫）有限公司總工程師李家權先生就復合鐵鈦防銹顏料的防銹機理、生產工藝、載體粉的選擇、產品各項性能指標及納米材料的預處理方法等一一做了詳細介紹。
目前產品已通過國家涂料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測，同時還經過加拿大國家涂料信息中心等國外權威機構的技術分析，結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防銹性能和環保優勢，是防銹涂料領域劃時代產品，為此獲得了中國專利技術博覽會金獎.復合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權威機構的鑒定后已在多個工業領域得到應用，并已由解放軍總裝備部作為重點項目在全軍部分裝備上全面推廣使用。
本次會議的成功召開，標志著我國防銹涂料產業新一輪的變革即將開始，它掀開了我國防銹涂料朝高品質、高技術含量、高效益及全環保型發展的嶄新一頁。其帶來的經濟效益、社會效益不可估量。這是新型防銹顏料向傳統防銹顏料宣戰的開始，也吹響了我國防銹涂料業向高端防銹涂料市場發起沖擊的號角。
2、納米材料在涂料中應用展前景預測
據估算，全球納米技術的年產值已達到500億美元。目前，發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展納米技術和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術視為下一次工業革命的核心，2001年年初把納米技術列為國家戰略目標，在納米科技基礎研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準備像微電子技術那樣在這一領域獨占領先地位。日本也設立了納米材料中心，把納米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點，將以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通信、環境保護等并列為四大重點發展領域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰略領域，全國有19家機構專門建立了納米技術研究網。在人類進入21世紀之際，納米科學技術的發展，對社會的發展和生存環境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說，21世紀將是一個納米世紀。
由于表面納米技術運用面廣、產業化周期短、附加值高，所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級，產業化市場前景極好。
在納米功能和結構材料方面，將充分利用納米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品，以及對傳統材料改性；將重點突破各類納米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表征技術。多功能的納米復合材料、高性能的納米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。預期十五期間，各類納米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團，將對國民經濟產生重要影響；納米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域，將產生新的經濟增長點。
納米技術在涂料行業的應用和發展，促使涂料更新換代，為涂料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。
我國每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長速度大約為3％。18億平方米的建筑若全部采用建筑涂料裝飾則總共需建筑涂料近300萬噸，約200～300億元的市場。目前，我國建筑涂料年產量僅60多萬噸，世界現在涂料年總產量為2500萬噸，每人每年消耗4千克，為發達國家的1／10，中國人年均涂料消費只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分廣闊的發展前景。
納米涂料已被認定為北京奧運村建筑工程的專用產品，展示出該涂料在建筑領域里的應用價值。它利用獨特的光催化技術對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內空氣更加清新。經測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內墻涂料，實際上是高級的衛生型涂料，適合于家庭、醫院、賓館和學校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質配位反應，使其牢牢結合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍性功能涂料，除具備納米型涂料各種優良性之外，可在－10℃到－25℃之內正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規定，使建筑行業施工縮短了工期，提高了功效，又創造出高質量，一舉三得，所以備受建筑施工單位的歡迎。
納米材料行業研究范文6
關鍵詞：納米材料的特性；制備方法；應用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.198
1 納米材料的特性
當物體的粒子的直徑減小到納米這一數量級時，能夠使一些材料的聲、、電、磁、熱性等呈現一些新的特性。對納米體材料的一些特性可以用“更輕、更高、更強”進行概括。
2 制備方法
2.1 物理制備納米材料的方法
在早期常將較粗的固體物質進行粉碎，如超聲波粉碎法、蒸氣快速冷卻法、蒸氣快速油面法等方法。隨著時代的方法近年來出現了一些新的方法，如旋轉涂層法，通過控制轉速來獲得不同空隙的顆粒.然后再在其表面積一層膜，最后經過熱處理的方法得到納米顆粒的陣列。
（1）真空蒸發獲得納米材料。利用電弧高頻加熱對需要處理的固體材料進行加熱，使之形成等離子體，然后對該材料進行驟冷，最后凝結成納米材料。納米材料的微粒徑可通過改變通入氣體的種類或壓力等方法進行控制。具體操作過程是將需要蒸發的材料放人柑鍋中，先更高程度的真空，然后向里面注人少量的惰性氣體，然后再加熱，最后蒸發形成納米微粒。
（2）利用等離子體蒸發凝聚獲得納米材料這種方法是把一種或多種固體顆粒注人到等離子體中，使之蒸發，再通過驟冷裝置獲得納米微粒。
2.2 化學制備納米微粒的方法
化學法制納米材料的方法是通過適當的化學反應，把分子或原子制備成納米物質，其中包括化學氣相沉積（CVD）法、化學氣相冷凝法（CVC）等。
（1）化學氣相沉積法是目前最廣泛的方法，這種方法是在一個加熱的襯底上，通過幾種氣態元素形成納米材料的過程，這種方法可以可分成熱分解反應沉積的方法和化學反應沉積的方法。使用這種方法能均勻的對整個基體進行沉積。缺點是襯底的溫度比較高。隨著科技的進步，由此產生了許多的新技術，比如等離子體增強化學氣相沉積方法及激光誘導化學氣相沉積的方法等。
（2）化學氣相冷凝法制備納米材料是通過熱解有機高分子獲得納米顆粒。
（3）化學沉淀法的方法是通過在金屬鹽類的水溶液中適當控制條件使沉淀劑與金屬離子進行反應，產生難溶化合物形成沉淀，然后經分離、熱分解得到納米微粒。化學沉淀法有多種如直接沉淀法、共沉淀法等。
2.3 物理化學方法制納米材料
一般在實踐情況下是不會只用物理或只用化學方法進行制作納米材料的，很多是結合了物理和化學兩種方法的，主要方法有
（1）熱等離子體法是用等離子體將金屬等粉末融化后進行蒸發然后再冷凝，從而制成納米微粒，這種方法是制作金屬臺金系列納米微粒比較有效的方法。比如用電弧的方法混合等離子體，它能有效的彌補了傳統法存在的一些缺陷，如等離子槍功率小、使用年限比較短和熱轉化的效率比較低等一些缺點。
（2）利用激光加熱蒸氣的方法，這種方法是用激光快速加熱熱源，使反應物分子內部能夠很快地吸收能量和傳遞能量，氣體在很短的時間內就能反應的長大和終止.這種方法可以很快生成表面潔凈納米的顆粒。
（3）利用輻射合成法來制作納米顆粒，這種方法是用用輻射臺成法制備納米材料，它的制備工藝一般是比較簡單的，可以在常溫常壓下進行操作，制備周期時間比較短，生成的粒度比較容易易控制，生成的效率也是較高的，使用這種方法不僅可制備純度比較高的金屬粉末，還可制備各種氧化物納米粒子以及納米復臺材料，所以納米材料的輻射法制備近年來得到了很大的發展。
3 納米技術的一些技術應用
（1）納米材料的用途十分的廣泛，比如目前在許多醫藥領域使用了納米技術，這樣能使藥品生產非常的精細，它直接利用原子或者分子的排布制造一些有特殊功能的藥品。由于納米材料所使用的顆粒比較小，所以這種藥品在人體內的傳輸是相當方便的，有些藥品會采用多層納米粒子包裹，這種智能藥物到人體后可直接并攻擊癌細胞或者對有損傷的組織進行修復。納米技術也可以用來監測診少量血液，通過對人體中的蛋白質的分析診斷出許多種疾病。
（2）在家電方面，選用那么材料制成的產品有許多的特性，如具有抗菌性、防腐抗紫外線防老化等的作用。在電子工業方面應用那么材料技術可以從擴大其產品的存儲容量，目前是普通材料上千倍級的儲器芯片已經投入生產并廣泛應用。在計算機方面的應用是可以把電腦縮小成為“掌上電腦”，使電腦使用起來更為方便。在環境保護領域未來將出現多功能納米膜。這種納米膜能夠對化學或生物制劑造成的污染進行過濾，從而改善環境污染。在紡織工業方面通過在原始材料中添加納米ZnO等復配粉體材料，再通過經抽絲、織布，最終能夠制成除臭或抗紫外線輻射等特殊功能的服裝，這些產品可以滿足國防工業要求。
（3）最新型的納米偵察衛星是采用的是納米元件和按照納米進行加工方的方法組裝而成的，它的質量小于10kg。納米衛星的體積雖然只有一般比麻雀稍微大一點，但是卻擁有非常強大的運算能力，在太空中數十顆甚至數百顆這樣的納米衛星連接在一起就可以織成“天網”，形成納米衛星偵察系統，能夠實現對全球各個地區的覆蓋和偵察，在軍事上是的應用是非常的重要的，能實現軍隊對高空無“死區”的偵查。納米飛行偵察系統屬于是一種比較微型化的飛行系統，它能夠攜帶多種探測偵查設備，他們具有非常高的信息處理和導航和通信的能力。該系統的其主要功能是對敵方進行秘密的部署，關鍵時候可以到敵方信息資源庫和相關武器系統的內部或附近地區進行監視敵方的情況，與此同時也可對敵方的各種雷達、通信設備等實施有效監視和干擾。它能夠附著在敵方的建筑物或者機械設備上進行監聽，有時也可以直接把敵方目標的位置坐標傳送到我方發送到我方的炮兵發射基地進行發射導彈，這能夠有效地引導精確制導武器進行有效地攻擊。當然除了可以放在飛行的納米飛行器上，還有其它理性的的納米傳感器和偵查設備。他們的體積一般都比較小不容易被發現，內部都裝有非常敏銳的傳感器。還有一些傳感器廣泛的分布在一些武器裝備的表面，這種傳感器叫做環境傳感器，它能夠察覺比較細微的外部環境的一些“刺激”，用來對武器系統進行調整。潛艇的蒙皮改用納米材料以后能夠靈敏地察覺水流、水壓等一些極為細微的外部環境環境的變化，同時及時反饋給潛艇的中央控制系統，實現最低限度地降低噪聲，通過對水波的變化的“察覺”能夠判斷來襲的敵方魚雷，使潛艇及時有效的進行規避；這能用比較低輻射功率完成“敵我識別，能有效的避免免誤傷自己。
（4）納米材料技術現在已廣泛應用于遺傳育種中，該技術能夠結合轉基因技術并且已經在培育新品種方面取得了很大的進展。這種技術是通過納米手段將染色體分解為單個的基因，然后對它們進行組裝，這種技術整合成的基因產品的成功率幾乎可以達到100%。經過實踐證明，科研人員能夠讓單個的基因分子鏈展現精細的結構，并可以通過具體的操縱其實現分子結構改變其性能，從而形成納米圖形，這樣就能使人們可以在更小的世界范圍內、更加深的一種層次上進行探索生命的秘密。
（5）納米材料技術在發動機尾氣處理方面的應用，目前有一種新型的納米級凈水劑有非常強的吸附能力，它是一般凈水劑的20倍左右。納米材料的過濾裝置，還能有效的去除水中的一些細菌，使礦物質以及一些微量元素有效的保留下來，經過處理后的污水可以直接飲用。納米材料技術的為解決大氣污染方面的問題提供了新的途徑。這種技術對空氣中的污染物的凈化的能力是其它技術所不可替代的。
現在我國已經建立十多條的納米材料和技術的生產線。納米復合材料、纖維的改性、納米材料在能源和環保等方面的應用與開發已在我國興起。國內納米技術注冊的公司已經近百個，一些知名的企業家對納米技術的關注，已經為我國納米技術產業注入了新的活力。相信在不久將來，納米材料技術將會應用很快的應用于我國的船舶行業。
4 結語
目前世界上的的納米物質和產品的種類非常的多，制作方法上也是五花八門，但總體上看還很不完整.從納米材料的發展角度看，需要開發一些比較簡單的，能夠大規模進行生產的方法.從對納米顆粒的基礎來看，需要開發能夠進行嚴格控制其微粒尺寸的制備方法.這些工作的進展將有助于以后更好的開發納米材料的用途，從而創立新的電子學材料、光學材料、傳感器等。
參考文獻：
[1]曹茂盛.納米材料導論[M]納米材料應用，2014（6）
