纳米材料在金属上的应用

1纳米材料在金属上的应用当今世界，高新技术产业在经济发展中的作用日益突出。我国将高新技术产业作为经济发展的重点，从各方面给予了扶持。如何界定与高技术产业相关的各类概念，客观反映我国高技术产业的发展状况，已成为统计部门面临的重要课题之一。而随着我国科技的进步，纳米材料作为新兴的高科技技术，在中国也渐渐发展起来了。它在各个领域都起着越来越重要的作用了。也让我们得到了许多好的材料。我所讲的是关于它在我所学的专业的中国墨是由烟复这种超细微粒作为重要原料，再加上黏结剂和添加剂按适当比例制成的。虽然还算不上现代所说的纯纳米材料，但的确开创了纳米材料的先河。现代的纳米材料是近一一十年才发展起来的。它的起源来自一个科学家在国外旅游中产生的联想。名的阿贡国家实验室用纳米大小的超细粉末制成的金属材料，其硬度要比普通粗晶粒金属如果用只有纳米大小的陶土粉末烧结成陶瓷制品，却有良好的韧性。更有趣的是，纳米材料的熔点会随超细粉末的直径的减小而大大降低。例如，金的熔点本是1064℃,但制成10纳米左右的金粉末后，熔点降到940℃:而5纳米的金粉末熔点降至830℃;2纳米的金粉末熔点只有33℃,你说神不神?这一特点对人们大有用处。例如，许多高熔点陶瓷材料很难用一般的方法生产出用于发动机的零件，但只要事先制成纳米大小的陶土粉末，就可以在较低的温度下烧结成高温发动机的耐热零件。1纳米只有1米的1/109,人们要问，像纳米那么微小的粉末是怎样制造出来的呢?德国的材料科学家在90年代初发明了一种生产金属超细粉末的方法。即在一个封闭室内放进金属，然后充满惰性气体氨，再将金属加热变成蒸气，于是金属原子在氨气中冷却成金属烟雾，并使金属烟雾粘附在一个冷却棒再把棒上像碳黑一样的纳米大小的粉末刮到一个容器内。如果要用这些粉末做成零件，就可以将它们模压成零件形状，通过一道烧结工序，即可制成纳米材料零件。应用领域纳米材料的用处多得很。如高密度磁性记录带就是用纳米大的粉末制成的：有些新药物制成纳米颗粒，可以注射到血管内顺利进入微血管；纳米大的催化剂分散在汽油中可提高内燃机的效率，把纳米大的铅粉末加入到固体燃料中，可使固体火箭的速度增加，这是因为越细的粉末，表面积越大，能使表面活性增强，加大了燃烧的力度。总之，纳米材料2磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光-红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。金属和非金属的表面导电涂层处理。纳米铝、铜、镍粉体有高活化表面，在无氧条件化剂。铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲米铜在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹。高性能磁记录材料。利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大(可达1477km2/kg)、用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光-红外线隐集于体内的局部，从而对病理位置进行高浓度的药物治疗，特别适于癌症、结核等有固定流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，广泛应用于密封减震、医子器件的小型化起着重要作用。用镍、铜、铝纳米粉体制成的电子浆料性能优越，有利于面原子所占比例都很大，所以具有高的能量状态，在较低温度下便有强的烧结能力，是一和非金属的表面导电涂层处理。由于纳米铝、铜、镍有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。高效催化剂。锌及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳3食了大量可供消费的水资源。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染。2007年底，美国科学家在为包括首都华盛顿等地区提供饮用水的波托马克河发现奇怪现象，河中一些黑鲈兼具雄性和雌性生理特征，成为双性“阴阳鱼”,而水污染就是最大元凶。过去十年，水污染中的激素成分已在不同国家导致鳄鱼、青蛙、北极熊和其他动物发生畸形变异，给全世界敲响了警钟。我国目前也已经进入水污染密集爆发阶段，江河湖库及近海海域普遍受到不同程度的污染，总体上呈加重趋势。不适合作饮用水源的河段已接近40%;工业较发达城镇河段污染突出，城市河段中90%的河段不适合作饮用水源；城市地下水50%受到污染，水污染加剧了我国水资源短缺的矛盾，对工农业生产和人民生活造成危害。中国环境监测总站2008年一至四月对全国地表水水质监测结果表明，长江安徽段的巢湖全湖平均为V类；黄河支流渭河的渭南市、淮河支流沙颖河的周口市的国控断面全部为劣V类。2、过渡金属系列纳米材料的应用基础研究以新型化学法合成纳米材料及其应用为目标，研究了系列过渡金属纳米材料的制备方纳米金属块体材料是指由纳米粒子或晶粒构成的三维固体材料，与普通粗晶材料相比，其晶粒细小(<100nm),大量原子处在高度无序的晶界中，材料呈现出一种亚稳结构，导致纳米块体材料在力学、电学、光学、磁学等方面具有优于常规材料的性能。近年来，国内外学者也对纳米金属块体材料进行了大量的理论和实验研究[1-8]。纳米金属块体材料的制备技术，是当今纳米金属材料的研究热点。该问题的解决不仅能促进纳米金属块体材料的制备、物性和微结构等基础研究的发展，而且还可以为三维纳米金属块材的工业化生产和应用打下基础。自悬浮-冷压法[9-11]采用自悬浮-定向流法制备纳米金属粉体和压制成型工艺，制备出了相对密度为97%的纳米金属Cu块体，但由于压制过程是在室温及常压下进行的，样品中不可避免会含有一定数量的吸附气体，导致样品的密度低于其理论密度。通过真空温压技术可以提高样品的密度[12-13]。为此，本文作者采用自悬浮-真空温压工艺制备纳米Cu块体材料，使其平均晶粒尺寸控制在纳米级，考察工艺参数对纳米金属块体样品密度和显微硬度的影响。4纳米氧化锌是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化，比表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物理学、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。纳米氧化锌是由极细晶粒组成的白色(或微黄色)超微细粉末，其粒径介于1~100纳米，具有无毒性、无味、无刺激性、非迁移性、非线性光传导、荧光性、压电性、静电屏蔽、纳米氧化锌在化学性能方面具有抗菌防霉、特异催化和光催化等特性。应用于橡胶制品，硫化速度快，反应温域宽，硫化锌转化率高，用量仅为普通氧化锌的50—65%。应用于抗菌产品的开发，具有锌离子、原子氧和光催化三重抗菌功能，具有灭杀细菌、病毒的广谱性，1、纳米磁性材料在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外倾斜功能材料在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与5冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混半导体材料将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，最终生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能催化分解无粒子尺寸小、表面的体积分数较大、表而的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表而原锌化合物的纳米粒子对某些有机物的氢化反应是极好的催化剂，可替代昂贵的铂或钯催化的应用血液中红血球的人小为6000～9000nm,而纳米粒子只有几个纳米大小，实际上比红血球小得多，因此它可以在血液中自由活动。如果把各种有治疗作用的纳米粒子注入到人体各个部位，便可以检查病变和进行治疗，其作用要比传统的打针、吃药的效果好。使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各大学和陆军部共同研制成功的，一共用了18000个电子管，总6m,可以算得上一个庞然大物了，可是，它在1s内只能完成5000次运算。