课程设计动机化学第7章无机材料

第7章无机材料

了解重要金属、金属材料、无机非金属材料、各种功能材料及纳米材料的特性及应用。本章学习要求目录7.1无机材料7.2功能新材料材料材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材料发展的历史反映了人类社会发展的文明史。新材料的研究和开发已被认为是当今社会发展的三大支柱之一。材料的品种繁多，材料的分类方法主要有两种：根据用途{结构材料：以强度为特征，如建筑、构件功能材料：以光、电、磁、热等性能为特征化学组成金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料7.1无机材料7.1.1金属和合金材料7.1.2无机非金属材料7.1.1金属和合金材料优点：良好的导电、传热性、高的机械强度，较为广泛的温度使用范围，良好的机械加工性能等。缺点：易被腐蚀和难以满足高新技术更高温度的需要。思考：911事件中纽约世贸大厦坍塌的原因？合金钢强度经得起12级台风、各种龙卷风的袭击，也耐得住地震、雷电或爆炸的侵扰。但其优良的导热性，使他经不起高温，整体变软，促成大厦迅速倒塌。1.合金的基本结构类型混合物多种金属的机械混合物组分金属在熔融状态时可完全或部分互溶凝固时分别独自结晶性质改变如熔点:纯锡232℃纯铅327.5℃63%锡37%铅181℃固溶体取代固溶体原子半径相近外层电子结构相似电负性相差不大固溶强化--形成固溶体而引起合金强度、硬度升高.间隙固溶体原子半径很小的H、B、C、N、O等原子“钻入”溶剂金属晶格的间隙化合物金属介于离子键与金属键间Mg2Pb、CuZn

硼化物、碳化物、氮化物熔点比纯金属高硬度和脆性更大导热性和导电性比纯金属低非整比（1）轻质合金

--锂、铍、镁、铝、钛等轻金属形成的合金.2.常用合金材料

锂合金超轻合金优点应用铍合金铍铝合金铍62%铝38%质量轻耐高温加工性能好电子计算机导弹、火箭、超音速飞机的结构部件镍、铜、锡受到冲击时不产生火花防止火灾和爆炸事故镁合金铝、锌、锰密度小强度高耐冲击加工性能好仪器仪表零件飞机的起落架铝合金硬铝-铝铜镁强度达到并超过钢材汽车、航空、航天飞行器的结构材料

超硬铝-铝锌镁铜铝锂合金

密度小刚性好飞机钛合金-航空金属

性能应用钛中加入Al、V、Cr、Mo、Mn、Sn和Fe等元素，能形成取代固溶体，或金属化合物而使其强度提高.钛合金比铝合金密度大,但强度几乎是铝合金的5倍.经热处理，它的强度可与高强度钢媲美，但密度约为钢的一半.具有耐高温、耐腐蚀（对空气、水、稀酸碱、氯气和海水有良好的耐蚀性）无磁性超音速飞机火箭导弹深海潜艇化工设备海底设备合金元素Al改善合金的抗氧化能力MoMo可显著提高合金对盐酸的腐蚀性。Sn能提高合金的抗热性

钛合金的应用超音速飞机火箭导弹深海潜艇化工设备海底设备"亲生物金属"人体牙科植入物人工关节材料（2）耐热合金

耐热合金：d区合金元素制成的铁、钴、镍、钼、铌、钽和钨为基质的合金。应用：航空涡轮发动机、各种燃气轮机的热部件镍钴合金1200℃镍铬铁合金1200℃高强度韧性好非磁性（3）低熔合金

常用低熔合金元素有P区Sn、Pb、Bi等和ds区的Hg伍德合金

50%铋、25%铅、13%锡、12%镉熔点为71℃自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表焊锡63%锡和37%铅熔点183℃液体合金

77.2%钾22.8%钠熔点为-12.3℃原子能反应堆的冷却剂（4）硬质合金

硬质合金是一种以硬质化合物（hardcompound）为硬质相，以金属或合金作粘接相的复合材料，它兼有硬质化合物的硬度和耐磨性及合金的强度和韧性。第ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属与碳、氮、硼等所形成的金属型化合物，都是硬质合金。硬质合金是制造高速切削和钻探等工具主要部位的优良材料。钨钴硬质合金94%WC(硬质相)6%Co(粘结剂)（5)

非晶态合金熔融状态的合金缓慢冷却得到的是晶态合金，从熔融的液态到晶态需要时间使原子排列有序化。如果将熔融状态的合金以超高速急冷的方法使其凝固，不给原子有序化排列的时间，瞬间冷冻后其内部原子仍然保持着液态时的那种基本无序的状态，称为非晶态合金，也称金属玻璃。高强度、高硬度和高韧性可以在非晶态合金身上达到较好的统一，因为组成非晶态合金的两种原子间有很强的化学键，使得合金的强度很大。同时合金中原子犬牙交错不规则排列使得它具有较好的韧性。7.1.2无机非金属材料

优点缺点传统硅酸盐材料

陶瓷玻璃水泥耐火材料砖瓦搪瓷耐高温抗氧化耐磨耐蚀硬度大脆性新型无机材料精细陶瓷特种陶瓷

氧化物氮化物硅化物碳化物硼化物非金属单质如碳、硅

陶瓷材料

传统陶瓷层状结构的硅酸盐(粘土)与适当水做成一定形状的坯体，经低温干燥，高温烧结，冷却后最终生成以3Al2O3•2SiO2为主要成分的坚硬固体.现代陶瓷精细陶瓷结构陶瓷功能陶瓷

结构陶瓷名称性质用途氧化铝α-Al2O3

刚玉硬度大耐高温耐骤冷急热耐氧化使用温度达1980℃机械强度高高绝缘性机械零部件工具、刃具喷砂嘴火箭用导流罩化工泵用密封环氮化硅Si3N4

硬度为9，硬质材料导热性好且膨胀系数小，可经低温高温、急冷急热反复多次而不开裂。高温轴承、铁水流量计等。用它制作的燃气轮机，可使热效率提高20%以上，并且发动机的质量可下降2/3左右。用于发电站、无人驾驶飞机等制成的切削刀具可加工淬火钢、硬铸铁等。结构陶瓷名称性质用途氧化锆ZrO2陶瓷钢具有很高的强度和韧性，能抗铁锤的敲击，可达到高强度合金钢的水平。碳化硅

SiC金刚砂熔点高(2450℃)硬度大(9.2)磨料优良的热稳定性和化学稳定性热膨胀系数小，其高温强度是陶瓷中最好的。因此最适用于高温、耐磨、耐蚀环境。火箭喷嘴、燃气轮机的叶片、轴承、热电偶保护管、各种密封圈、高温热交换器材和耐蚀、耐磨的零件等。结构陶瓷名称性质用途氮化硼BN白色石墨六方层状晶体比石墨更耐高温的固体润滑剂密度小、耐高温、耐腐蚀、高导热、高绝缘、易加工，加工精度高（可达0.01mm）理想的高温导热绝缘材料立方BN立方晶体硬度(9.8-9.9)与金刚石接近耐热性比金刚石好(熔点约为3000℃，可承受1500-1800℃的高温)新型耐高温超硬材料制作的刀具适用于切削既硬又韧的超硬材料（如淬火钢、硬铸铁等），其工作效率是金刚石的5-10倍，刀具寿命提高几十倍。玻璃材料

玻璃是指熔融体通过一定方式冷却,黏度逐渐增大而具有固体机械性质的无定形物质,一般性脆而透明。通常玻璃是指硅酸盐玻璃。化学组成为xMⅠ2O•yMⅡO•2SiO2。其中MⅠ与MⅡ分别表示碱金属和碱土金属元素。改变普通玻璃的化学组成，可得各种特殊性质的玻璃。玻璃透明、不锈、不烂、性质稳定，耐盐酸、硫酸、硝酸和王水的侵蚀.不耐氢氟酸，也不耐碱的腐蚀，温度越高，碱对玻璃的侵蚀越严重分类钙玻璃（普通玻璃）硬玻璃提高氧化钠和氧化钙含量氧化铅玻璃24%氧化铅--水晶玻璃(琉璃）硅酸硼玻璃（1）常用玻璃

普通玻璃钠钙玻璃苏打石灰玻璃绿色二价铁黄色三价铁无色加进一定比例的MnO22Fe2++2MnO2+2H+

=2Fe3++Mn2O3（紫色）+H2O五光十色的玻璃兰色

氧化钴或氧化铜

绿色

氧化铬

红色

硒或氧化亚铜紫色

MnO2乳白色

磷酸钙金红色金粉氧化铅玻璃氧化铅玻璃是钠钙玻璃中用氧化铅代替氧化钙制得的。具有良好的光学性能24%氧化铅可用作雕刻玻璃和装饰玻璃氧化铅的含量为20-80%时，具很好的折射性可用于制造光学仪器铅离子具有高抗电流的特性，能迅速吸收γ和x-射线。高度含铅的氧化铅玻璃可用作高能辐射的护板。硼玻璃用硼酸代替普通玻璃中的碱和石灰，可得到硼玻璃。膨胀系数降低了1/3，这就降低了由于热和突然的温度变化而引起开裂的可能性。天文望远镜化学试管若在硅酸硼玻璃中加入B2O3，并用酸进行漂白加工，去除全部氧化钠，其成分变为96%SiO2和3%B2O3的化合物。热膨胀系数很小熔化温度较高，因而具有高的高温强度具有耐腐性低的紫外线吸收能力石英玻璃是用纯的SiO2制成的。它的热膨胀系数很小，熔化温度很高，因而加工困难，加之造价高，所以只用于特殊场合。

安全玻璃是一种夹层不碎玻璃。在两层玻璃中夹有一层透明的赛璐珞。还有一种安全玻璃是玻璃经“淬火”处理后得到的钢化玻璃(toughenedglass)。将普通玻璃送进高温电炉中加热，当玻璃灼热到将软未软时，突然冷却，就变成钢化玻璃。这种玻璃内部分子排列整齐，耐冲击、不炸裂，不象普通玻璃那样脆嫩。常用玻璃（2）特种玻璃

光色玻璃

微孔玻璃高硅氧玻璃微晶玻璃覆层玻璃生化玻璃激光玻璃半导体玻璃光导纤维

特种玻璃

名称方法性质用途光色玻璃

在玻璃中加进感光剂卤化银（如AgCl）及微量的敏化剂CuCl2太阳镜（变色镜）建筑、装饰光信息处理微孔玻璃将硅酸硼玻璃加热到500-600℃，会析出硼酸钠微粒，热处理后浸入酸中，硼酸钠便会溶解而留下一个个微孔。灯罩半导体材料感湿元件干燥剂等反渗透隔膜高硅氧玻璃将微孔玻璃干燥后即制得SiO2含量高达96-98%的高硅氧玻璃无色透明耐高温膨胀系数低热稳定性好能透紫外光可用来代替石英玻璃特种玻璃

名称方法用途微晶玻璃在玻璃配料中加进少量金、银、铜等金属的盐类作晶核，可制成含有微小晶胞的微晶玻璃

导弹的雷达罩覆层玻璃在玻璃的表面镀上一层金属薄膜后，成为良好的导体。通以电流，就能使玻璃的表面发热，温度很低时也不会结冰.车辆、船舶、飞机的舷窗.在高温的冶炼、加工车间，用覆层玻璃做隔热屏障，既可以减少热辐射，又可以监视生产。3.耐火材料

耐火材料是指能耐1580℃以上高温，并在高温下能耐气体、熔融炉渣等物质的侵蚀，且具有一定机械强度的材料.耐火度是材料受热软化时的温度，是耐火材料的重要性能只要之一。耐火度化学性质普通耐火材料（1580-1770℃）酸性耐火材料高级耐火材料（1770-2000℃）中性耐火材料和特级耐火材料（2000℃以上）碱性耐火材料常用耐火材料的性能及用途

名称主要成分酸碱性耐火度主要性能硅砖SiO2>93

酸性1690-1710抗酸性氧化物性能好

酸性平炉炼焦炉盐浴炉半硅砖SiO2>65

酸性1650-1710抗酸性氧化物性能好

炉子、烟道及盛钢水桶衬里黏土砖SiO250-60Al2O330-48弱酸性1610-1730抗酸性氧化物性能好高炉平炉热处理炉高铝砖Al2O3>48

中性

1750-1790抗酸性抗碱性较好炼钢电炉、高温热处理炉刚玉砖Al2O3>72

中性

1840-1850抗酸性抗碱性比高铝砖好常用耐火材料的性能及用途

名称主要成分酸碱性耐火度主要性能镁砖MgO碱性

2000抗碱性能良好抗温度急变性差

碱性电炉

铬镁砖MgO30-70Al2O310-30碱性

1850抗碱性能良好抗温度急变性差

碱性电炉

碳化硅砖

SiC

中性

>2000

抗酸性好抗碱性好

石墨砖

C

中性

3500抗酸性好碱性较好耐高温导电性好电极与部分黏土混合制成石墨坩埚4.碳化物碳能和大多数元素形成化合物。碳与电负性比碳小的元素形成的二元化合物，除碳氢化合物外，称为碳化物。

离子型碳化物指活泼金属的碳化物，如碳化钙(CaC2)，熔点较高(2300℃)，工业产品叫电石。

共价型碳化物非金属硅和硼的碳化物，如碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)。熔点高(分别为2827℃、2350℃)、硬度大，为原子晶体。

金属型碳化物由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁等d区金属形成，例如WC、Fe3C等。这类碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆性也大。5.耐热高温结构材料

氮化硅Si3N4组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂。

氮化硼BN氮化硼（金刚石型）属强共价键结合，兼有许多优良性能，不但耐高温，耐腐蚀、高导热、高绝缘，还可以很容易地进行机械加工，是一种理想的高温导热绝缘材料，也是既硬又韧的超硬材料。7.2功能新材料

形状记忆合金贮氢合金超导材料功能陶瓷光导纤维半导体材料纳米材料和纳米碳管形状记忆合金形状记忆合金具有“记忆”自己形状的本领.形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在此温度上下,有一对可逆的晶体结构。例如含Ti、Ni各50%的记忆合金,称为镍钛脑,有菱形和三方体两种晶体结构,晶体结构之间有一定的转化温度。高于这一温度时，会由菱形结构转变为三方结构，低于这一转变温度时则向相反方向转变。晶体结构类型的改变导致了材料形状的改变。形状记忆的这种特异性能被广泛地应用航空航天、生物工程、医疗、自动化等方面。形状记忆合金用于航空航天（a）原始形状（b）折成球形装入登月舱（c）太阳能加热后月球上使用的形状记忆合金天线形状记忆合金用于医疗方面各类人体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器正畸器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、栓塞器、节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等.血管内支架形状记忆合金用于自动化暖房、玻璃房顶窗户自动启闭智能水温调节器记忆合金制成的弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。消防报警装置形状记忆合金用于其它自动紧固铆钉眼镜架如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。汽车的外壳不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。贮氢合金贮氢合金--某些金属或合金在一定温度或压力条件下,能大量吸收并可逆地释放H2气，可作为贮氢材料.目前正在研究开发的贮氢合金主要有三大系列：镁系贮氢合金，如MgH2、Mg2NiH4等；钛系贮氢合金，如TiH2、TiMn1.5等；稀土系贮氢合金,如LaNi5。为了降低成本，用混合稀土Mm代替La(稀土物理化学性质相似，难分离)具有比用纯稀土更价廉、贮氢量更大的优点,并可分离和纯化H2(H2纯度可达6个9,即99.9999%)。贮氢合金用于氢动力汽车已获成功.3.

超导材料有些物质在某特定的温度以下，其导电率将突然增至无穷大，这种现象称为超导电性。Bednorz和Müller在瑞士苏黎世因发现La-Ba-Cu-O氧化物（Tc=30K)超导体，荣获1987年诺贝尔物理学奖。J.G.贝德诺兹

JohannesG.BednorzK.A.穆勒

KarlA.Müller目前已发现30种单质，8000余种金属、合金、化合物具有超导性。20世纪80年代以来，我国高温超导材料的研究和应用方面一直居世界前列。附图6.9首先报道超导材料的科学家超导材料

超导材料--有些物质某一特定的温度附近，其导电率将突然增至无穷大，这咱现象称为超导现象。具有超导电性的材料称为超导材料。超导材料从一有限导电率的正常状态向无限大导电率的超导态转变时的温度称为超导临界温度

,常用Tc表示。约近30种元素的金属单质以及数千种合金和化合物都具有超导性,是二维超导体。1987年，中科院物理研究所赵忠贤等发现了组成为YBa2Cu3O7-的超导材料，相变温度Tc=93K。1993年4月，在瑞士苏黎世的实验室，中-瑞合作开发得到混合氧化物HgBa2Ca2Cu3Ox

，其最高相变温度达到133.5K。附图6.10YBa2Cu3O7-的晶体结构超导材料人们发现C60分子与碱金属K、Rb、Cs等形成的AxC60也具有超导性质，AxC60是球形结构，属三维超导体。目前已研制出K3C60、Rb3C60、RbCs2C60、RbTl2C60等，其Tc分别为18K、28K、33K、48K。超导材料家族化学通式转变温度稀土214（R,Ba）2CuO4-x36K稀土123RBa2Cu3O7-x90K铋超导体Bi2Sr2Can-1CunO2n+4n=2,3221285K2223110K铊超导体Tl2Ba2Can-1CunO2n+4n=1,2,3220190K2212110K2223125KTl(Ba,Sr)2Can-1CunO2n+3

n=1,2,3

120145K121295K1223120K汞超导体HgBa2Can-1CunO2n+2+x

n=1,2,3120185K1212120K1223133K超导材料的应用超导体的应用主要在以下几个方面：在能量的产生和传输方面在运输方面核能的利用方面据《科技日报》2001年12月3日报道，随着三条各长1000米的高温超导线材的出炉，标志着我国第一条铋系高温超导线材生产线正式建成投产，从而使我国成为世界上为数不多的具有高温超导线材生产技术及产业化生产能力的国家之一。同时，也使具有我国自主产权的超导技术产品在我国的应用成为现实。该产品单根线材可通过的电流达43安培，工程临界电流密度达到6000安培每平方厘米以上。该生产线目前年生产能力为200公里。功能陶瓷敏感性陶瓷智能陶瓷生物陶瓷红外陶瓷敏感性陶瓷--声、光、电、磁、热、压力及各种气氛温度传感材料如BaTiO3类陶瓷

湿度传感材料如Fe3O4、Al2O3、Cr2O3与其它氧化物的二元或多元材料

气体传感材料SnO2、ZnO和Fe3O4系n-型半导体吸附H2等还原性气体时导电率增加吸附O2等氧化性气体时导电率下降

压力和震动传感材料如BaTiO3和PbTiO3-PbZrO4复合陶瓷

智能陶瓷除了能象有生命的物质那样感知客观世界外，也能能动地对外作功、发射声波、辐射电磁波和热能、促进化学反应和改变颜色等对外作出类似有智慧的反应.智能医疗系统自动调节血液成分心脏起博智能房间自动改变窗户的颜色以适用气候的变化调节室内的光线和温度改善室内环境压电类智能调节系统高级轿车减震装置智能雨刷有源消声智能安全系统与智能传输系统生物陶瓷用于人体器官替换、修补及外科矫形的陶瓷材料,能同人的机体细胞融合在一起。人造骨人造关节人造牙红外陶瓷红外陶瓷是一种能透过红外线的多晶陶瓷材料一般的陶瓷不透明，这是由于陶瓷内部含有大量杂质和微小的气孔。当用纯净的原料通过真空热压和高温烧结的办法，使陶瓷小晶粒迅速扩散而融合成晶莹透明的整体，制成了红外陶瓷.导弹技术地质和水文勘探环境保护医学诊断检测高压、危险、有毒设备一般的光学玻璃虽然可透过红外线，但使用温度只限200℃～300℃，而导弹在高速飞行时同空气摩擦，温度会超过1000℃。必须采用红外陶瓷。各种氧化物、氟化物、硫族化合物等等。常用的红外陶瓷有热压氟化镁、硫化锌、氧化镁，烧结氧化铝、氧化锆等等。5.光导纤维

光导纤维:是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维。光导纤维是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。起着导光作用的芯材能将光能闭合于芯材之中的皮层光导纤维

芯材皮层第一代氧化物玻璃光纤二氧化硅甲基丙烯酸酯非氧化物光纤第二代聚合物光纤

重氢取代氢离子的聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯或聚四氟乙烯丙烯腈

聚苯乙烯

5.光导纤维特性

采用光导纤维进行通讯，不仅能节省大量的金属资源，而且使用寿命长，结构紧凑，体积小，性能比电缆好得多，具有容量大﹑抗干扰性好﹑能量衰耗小、传送距离远﹑重量轻﹑绝缘性能好﹑保密性强﹑成本低等特点。广泛应用在工业﹑国防﹑交通﹑能源、通讯﹑医学和宇航等领域.由光导纤维构成的光缆6.

纳米材料和纳米碳管

纳米科技就是在1~100nm范围内研究原子、分子结构，通过直接操作和安排原子、分子将其组装成具有特定功能和结构的一门高新技术。具有奇特的光、电、磁、热和力、化学等方面的性质。美国制成的GaN和ZnO纳米导线，能发出紫外光，可用于快速和低成本地分析医学、环境和其他样品。用金属制成的纳米材料硬度会提高数倍，而且竟然会变成不导电的绝缘体；纳米陶瓷很有韧性，可以重击而不碎；纳米材料的熔点会大大降低，金的熔点是1063℃，制成纳米材料后熔点会降为330℃；纳米铁的抗断裂应力比普通铁提高12倍；纳米药粉可以直接作血液注射……。把铁钉、铁丝放在火上烧，即使烧红它们也不会燃烧起来。可是如果把铁钉、铁丝制成纳米材料，铁在空气中就能自燃。纳米材料纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料的三大效应表面效应指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。主要表现：因表面原子所占比例大，吸附能力强，表面反应活性高；表面活性中心数多，催化效率高。体积效应指纳米粒子的尺寸与传导电子的波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、光吸收、化学活性、催化活性和熔点等较普通粒子发生了很大的变化。主要表现：熔点降低；活性表面的出现等。宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。

纳米碳管1990年，瑞士科学家发现管状结构的碳分子，称为碳纳米管。它由六元环形的碳原子组成的管状大分子，管的直径为零点几到几十纳米，管长为几十纳米到1微米。碳纳米管由几个到几十个单层碳管同轴套构成，相邻管径向间距为0.34nm。碳纳米管有许多优异性能。碳纳米管具有中空的结构，可以作为“储存”氢气的容器。被其储存起来的氢气密度，甚至比液体或固态氢气的密度还高。适当加热，这些氢气可以慢慢地被释放出来。碳纳米管的另一个神奇性质，是它的抗拉强度和韧性在目前所有的材料中是最高的，强度比钢高100倍。如果把它添加到普通的金属和塑料中，用这种复合材料织成线，可做成运动防护品。具有优良的导热性和导电性等。附图6.14纳米碳管结构纳米“满天飞”是否有害健康2003年美国化学学会年会上，有三个研究小组发表了纳米材料具有特殊毒性的报告。美国宇航局太空中心的研究小组向小鼠的肺部喷含有碳纳米管的溶液，发现碳纳米管会进入小鼠肺泡，并形成肉芽瘤。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。纽约罗切斯特大学的研究者让大鼠在含有粒径为20纳米的聚四氟乙烯（“特氟龙”塑料）颗粒的空气中待15分钟，大多数实验鼠在随后4小时内死亡，而另一组大鼠暴露在含120纳米颗粒的空气中，则安然无恙。在另一项实验中，该研究小组还发现纳米颗粒能够进入大鼠的嗅球，并迁移到大脑。纳米“满天飞”是否有害健康20多年来欧美30多个城市的流行病学数据和空气中颗粒污染物的关系，结果发现，人群的发病率和死亡率与环境空气中大气颗粒物浓度和颗粒物尺寸密切相关，粒径越小，危害越大，导致发病率和死亡率显著增高，所引起的疾病主要是心血管疾病和肺部疾病。小于100纳米的超细颗粒物更容易在肺组织中沉积；可能直接作用于心脏，会增加血黏度或血的凝固能力，导致心血管疾病；有可能从表皮进入人体。纳米“满天飞”是否有害健康按照纳米学界的定义，纳米颗粒的尺度从0．1纳米到100纳米，这个尺度比细胞尺度的1‰还小。因此，科学家们已经开始研究：纳米颗粒是否容易侵入人体和其他物种的自然防御系统，进入细胞并影响细胞的功能？人造纳米材料进入生命体后，是否会导致特殊的生物效应？这些效应对生命过程和人体健康是有益还是有害？纳米量级的颗粒，是否会穿越脑屏障进入大脑而影响大脑功能？是否会从表皮进入人体？纳米“满天飞”是否有害健康研究发现，有些纳米颗粒的粒径越小，毒性越大。颗粒越细分，便拥有越大的比表面积和表面活性。“纳米尺度物质会出现一些特殊的物理化学性质（如巨大的表面效应、量子效应、界面效应等导致的异常吸附能力、化学反应能力、光催化性能等），即使化学组成相同，纳米物质的生物毒性也可能不同于微米尺寸以上的常规物质。因此，根据常规物质研究所得到的毒理学数据库与安全性评价结果，可能不适用于纳米物质。”欧共体已出台规定，要求口红中使用的纳米颗粒必须大于100纳米以上。纳米“满天飞”是否有害健康纳米科技肯定大发展，因为它的确会改变我们未来的生活。而且纳米技术会比以前的技术更安全，因为以前发展一种新技术，不会起初就注意和研究它的负面作用。在发展纳米技术时，同步开展纳米安全性的研究，使纳米技术成为人类历史上第一个安全造福人类的新技术，突破以往‘先发展后治理（危害）’的模式。”即使同一种纳米材料，只要稍微进行一下化学修饰，其毒性会发生很大改变，所以，我们也在研究消除这些