朱曉剛　張昊　張廣城

摘 要：納米技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平。結(jié)合納米技術(shù)的定義，簡(jiǎn)單介紹了納米材料的主要性能和具體應(yīng)用，最后展望了納米材料的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；粒子；光波

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0042-01

1 納米材料概況

廣義上的納米材料是指組成物質(zhì)的粒子至少有一維尺寸處于納米級(jí)別。按照納米粒子單元三維空間尺寸，納米材料可以分為三類(lèi)，分別是：①一維納米材料，主要包括納米顆粒和原子團(tuán)；②二維納米材料，其知粒子僅有一維尺寸處于納米級(jí)別，例如納米絲；③三維納米材料，其粒子僅有二維尺寸處于納米級(jí)別，例如薄膜材料。

2 納米材料的發(fā)展和應(yīng)用前景

2l世紀(jì)的三大技術(shù)支柱是指新材料技術(shù)、生物技術(shù)和信息技術(shù)，而納米技術(shù)的問(wèn)世則顯著地提升這三大支柱技術(shù)的性能指標(biāo)。

2.1 納米切削刀具納米化

我國(guó)第一把納米涂層金剛石刀具是在合肥工業(yè)大學(xué)問(wèn)世的，這標(biāo)志著納米材料已成功地應(yīng)用到了機(jī)械加工領(lǐng)域。納米材料涂層刀具與硬質(zhì)合金刀具的比較如圖1所示。

與硬質(zhì)合金道具相比，納米涂層的金剛石刀具是在工具鋼的基體上，在真空狀態(tài)下，利用金屬原子的電沉積性質(zhì)，將特殊性能的化合物氮化鈦或氮化鋁鈦形成厚度為2～3 μm的硬質(zhì)涂層。其表層的硬度可達(dá)到HRC90，心部材料為工具鋼硬度HRG55，有一定的韌性，因此可以在切削加工時(shí)，減少因軸向切削力作用而產(chǎn)生崩刃或斷刀等情況。由于納米涂層的金剛石刀具表層有足夠的硬度，因此不但可以切削硬度較高的材料，而且還可以提高切削的效率。納米涂層在提高刀具表面硬度的同時(shí)，還提高了刀具表面的耐磨性。這樣就可以減少刀具的磨刀次數(shù)，進(jìn)而延長(zhǎng)刀具的壽命。對(duì)于刀具材料來(lái)說(shuō)，具有足夠的熱硬性是不可或缺的，而涂覆納米涂層可使刀具的使用溫度達(dá)到750 ℃，同時(shí)刀具的切削表面硬度仍能保持在HRC80以上，這樣，刀具就有了持續(xù)切削的能力。

2.2 納米隱身技術(shù)

正是由于具有高超的納米隱身技術(shù)，因此以美國(guó)為首的多國(guó)部隊(duì)的戰(zhàn)機(jī)才在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中成功地避開(kāi)了伊拉克雷達(dá)的監(jiān)控，并以迅雷不及掩耳之勢(shì)出現(xiàn)在伊拉克首都的上空，一舉摧毀了伊拉克的重要目標(biāo)，那么，納米隱身技術(shù)的原理是什么呢？其原理就是：當(dāng)材料粒子的尺寸小于或接近光波的波長(zhǎng)時(shí)，粒子吸收光波的能力就會(huì)明顯增強(qiáng)，從而使光波的反射能力大幅衰減，這樣，雷達(dá)就無(wú)法接受反射波，進(jìn)而達(dá)到了隱身的目的。另外，由于納米添加劑的尺寸很小，因此增加了基體的表面積，也就是說(shuō)，位于基體表面積的原子數(shù)量與原子總數(shù)量的比值將大幅度提高。研究表明，在加入納米添加劑后，原子數(shù)比值增加了100倍左右，從而提高了基體的表面能，加強(qiáng)了原子的表面活性和粒子的吸附能力。

2.3 能源產(chǎn)業(yè)納米化

絕大多數(shù)能源，如煤炭、石油和天然氣等都是不可再生資源，照目前的能耗情況發(fā)展下去，地球可能會(huì)出現(xiàn)能源枯竭的現(xiàn)象，因此，可再生能源的發(fā)展受到了各國(guó)的重視，而納米能源材料的研究也已經(jīng)成為了世界上發(fā)達(dá)國(guó)家研究的重要課題。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)發(fā)和利用的新能源材料的研究獲得了新的突破，主要表現(xiàn)在納米催化材料和光電轉(zhuǎn)換材料上。由于納米染料敏化太陽(yáng)電池具有充電快、容量高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)一些高校和科研院所也都致力于納米Ti02染料敏化太陽(yáng)電池的研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

納米技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)領(lǐng)域中其他技術(shù)的發(fā)展是密不可分的，同時(shí)，納米技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)滲透到其他各種技術(shù)的發(fā)展中，特別對(duì)信息工程、生物工程和機(jī)械工程中的技術(shù)變革起到了至關(guān)重要的作用。隨著納米技術(shù)研究的不斷深入，它會(huì)在各領(lǐng)域的發(fā)展中起到越來(lái)越大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫權(quán)，李志.納米科技應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]杜鋒.微納米刀具材料成分及其性能M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]白文平，王永新.納米科材料的發(fā)展[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2002.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The level of development of nanotechnology determines the level of industrial technology development of a country. Combined with the definition of nanotechnology， introduces the main performance and application of nanomaterials， the development of nanometer materials application prospect are discussed.

Key words： nanomaterials； nanotechnology； particles； lightwave

摘 要：納米技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平。結(jié)合納米技術(shù)的定義，簡(jiǎn)單介紹了納米材料的主要性能和具體應(yīng)用，最后展望了納米材料的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；粒子；光波

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0042-01

1 納米材料概況

廣義上的納米材料是指組成物質(zhì)的粒子至少有一維尺寸處于納米級(jí)別。按照納米粒子單元三維空間尺寸，納米材料可以分為三類(lèi)，分別是：①一維納米材料，主要包括納米顆粒和原子團(tuán)；②二維納米材料，其知粒子僅有一維尺寸處于納米級(jí)別，例如納米絲；③三維納米材料，其粒子僅有二維尺寸處于納米級(jí)別，例如薄膜材料。

2 納米材料的發(fā)展和應(yīng)用前景

2l世紀(jì)的三大技術(shù)支柱是指新材料技術(shù)、生物技術(shù)和信息技術(shù)，而納米技術(shù)的問(wèn)世則顯著地提升這三大支柱技術(shù)的性能指標(biāo)。

2.1 納米切削刀具納米化

我國(guó)第一把納米涂層金剛石刀具是在合肥工業(yè)大學(xué)問(wèn)世的，這標(biāo)志著納米材料已成功地應(yīng)用到了機(jī)械加工領(lǐng)域。納米材料涂層刀具與硬質(zhì)合金刀具的比較如圖1所示。

與硬質(zhì)合金道具相比，納米涂層的金剛石刀具是在工具鋼的基體上，在真空狀態(tài)下，利用金屬原子的電沉積性質(zhì)，將特殊性能的化合物氮化鈦或氮化鋁鈦形成厚度為2～3 μm的硬質(zhì)涂層。其表層的硬度可達(dá)到HRC90，心部材料為工具鋼硬度HRG55，有一定的韌性，因此可以在切削加工時(shí)，減少因軸向切削力作用而產(chǎn)生崩刃或斷刀等情況。由于納米涂層的金剛石刀具表層有足夠的硬度，因此不但可以切削硬度較高的材料，而且還可以提高切削的效率。納米涂層在提高刀具表面硬度的同時(shí)，還提高了刀具表面的耐磨性。這樣就可以減少刀具的磨刀次數(shù)，進(jìn)而延長(zhǎng)刀具的壽命。對(duì)于刀具材料來(lái)說(shuō)，具有足夠的熱硬性是不可或缺的，而涂覆納米涂層可使刀具的使用溫度達(dá)到750 ℃，同時(shí)刀具的切削表面硬度仍能保持在HRC80以上，這樣，刀具就有了持續(xù)切削的能力。

2.2 納米隱身技術(shù)

正是由于具有高超的納米隱身技術(shù)，因此以美國(guó)為首的多國(guó)部隊(duì)的戰(zhàn)機(jī)才在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中成功地避開(kāi)了伊拉克雷達(dá)的監(jiān)控，并以迅雷不及掩耳之勢(shì)出現(xiàn)在伊拉克首都的上空，一舉摧毀了伊拉克的重要目標(biāo)，那么，納米隱身技術(shù)的原理是什么呢？其原理就是：當(dāng)材料粒子的尺寸小于或接近光波的波長(zhǎng)時(shí)，粒子吸收光波的能力就會(huì)明顯增強(qiáng)，從而使光波的反射能力大幅衰減，這樣，雷達(dá)就無(wú)法接受反射波，進(jìn)而達(dá)到了隱身的目的。另外，由于納米添加劑的尺寸很小，因此增加了基體的表面積，也就是說(shuō)，位于基體表面積的原子數(shù)量與原子總數(shù)量的比值將大幅度提高。研究表明，在加入納米添加劑后，原子數(shù)比值增加了100倍左右，從而提高了基體的表面能，加強(qiáng)了原子的表面活性和粒子的吸附能力。

2.3 能源產(chǎn)業(yè)納米化

絕大多數(shù)能源，如煤炭、石油和天然氣等都是不可再生資源，照目前的能耗情況發(fā)展下去，地球可能會(huì)出現(xiàn)能源枯竭的現(xiàn)象，因此，可再生能源的發(fā)展受到了各國(guó)的重視，而納米能源材料的研究也已經(jīng)成為了世界上發(fā)達(dá)國(guó)家研究的重要課題。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)發(fā)和利用的新能源材料的研究獲得了新的突破，主要表現(xiàn)在納米催化材料和光電轉(zhuǎn)換材料上。由于納米染料敏化太陽(yáng)電池具有充電快、容量高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)一些高校和科研院所也都致力于納米Ti02染料敏化太陽(yáng)電池的研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

納米技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)領(lǐng)域中其他技術(shù)的發(fā)展是密不可分的，同時(shí)，納米技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)滲透到其他各種技術(shù)的發(fā)展中，特別對(duì)信息工程、生物工程和機(jī)械工程中的技術(shù)變革起到了至關(guān)重要的作用。隨著納米技術(shù)研究的不斷深入，它會(huì)在各領(lǐng)域的發(fā)展中起到越來(lái)越大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫權(quán)，李志.納米科技應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]杜鋒.微納米刀具材料成分及其性能M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]白文平，王永新.納米科材料的發(fā)展[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2002.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The level of development of nanotechnology determines the level of industrial technology development of a country. Combined with the definition of nanotechnology， introduces the main performance and application of nanomaterials， the development of nanometer materials application prospect are discussed.

Key words： nanomaterials； nanotechnology； particles； lightwave

摘 要：納米技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平。結(jié)合納米技術(shù)的定義，簡(jiǎn)單介紹了納米材料的主要性能和具體應(yīng)用，最后展望了納米材料的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；粒子；光波

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0042-01

1 納米材料概況

廣義上的納米材料是指組成物質(zhì)的粒子至少有一維尺寸處于納米級(jí)別。按照納米粒子單元三維空間尺寸，納米材料可以分為三類(lèi)，分別是：①一維納米材料，主要包括納米顆粒和原子團(tuán)；②二維納米材料，其知粒子僅有一維尺寸處于納米級(jí)別，例如納米絲；③三維納米材料，其粒子僅有二維尺寸處于納米級(jí)別，例如薄膜材料。

2 納米材料的發(fā)展和應(yīng)用前景

2l世紀(jì)的三大技術(shù)支柱是指新材料技術(shù)、生物技術(shù)和信息技術(shù)，而納米技術(shù)的問(wèn)世則顯著地提升這三大支柱技術(shù)的性能指標(biāo)。

2.1 納米切削刀具納米化

我國(guó)第一把納米涂層金剛石刀具是在合肥工業(yè)大學(xué)問(wèn)世的，這標(biāo)志著納米材料已成功地應(yīng)用到了機(jī)械加工領(lǐng)域。納米材料涂層刀具與硬質(zhì)合金刀具的比較如圖1所示。

與硬質(zhì)合金道具相比，納米涂層的金剛石刀具是在工具鋼的基體上，在真空狀態(tài)下，利用金屬原子的電沉積性質(zhì)，將特殊性能的化合物氮化鈦或氮化鋁鈦形成厚度為2～3 μm的硬質(zhì)涂層。其表層的硬度可達(dá)到HRC90，心部材料為工具鋼硬度HRG55，有一定的韌性，因此可以在切削加工時(shí)，減少因軸向切削力作用而產(chǎn)生崩刃或斷刀等情況。由于納米涂層的金剛石刀具表層有足夠的硬度，因此不但可以切削硬度較高的材料，而且還可以提高切削的效率。納米涂層在提高刀具表面硬度的同時(shí)，還提高了刀具表面的耐磨性。這樣就可以減少刀具的磨刀次數(shù)，進(jìn)而延長(zhǎng)刀具的壽命。對(duì)于刀具材料來(lái)說(shuō)，具有足夠的熱硬性是不可或缺的，而涂覆納米涂層可使刀具的使用溫度達(dá)到750 ℃，同時(shí)刀具的切削表面硬度仍能保持在HRC80以上，這樣，刀具就有了持續(xù)切削的能力。

2.2 納米隱身技術(shù)

正是由于具有高超的納米隱身技術(shù)，因此以美國(guó)為首的多國(guó)部隊(duì)的戰(zhàn)機(jī)才在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中成功地避開(kāi)了伊拉克雷達(dá)的監(jiān)控，并以迅雷不及掩耳之勢(shì)出現(xiàn)在伊拉克首都的上空，一舉摧毀了伊拉克的重要目標(biāo)，那么，納米隱身技術(shù)的原理是什么呢？其原理就是：當(dāng)材料粒子的尺寸小于或接近光波的波長(zhǎng)時(shí)，粒子吸收光波的能力就會(huì)明顯增強(qiáng)，從而使光波的反射能力大幅衰減，這樣，雷達(dá)就無(wú)法接受反射波，進(jìn)而達(dá)到了隱身的目的。另外，由于納米添加劑的尺寸很小，因此增加了基體的表面積，也就是說(shuō)，位于基體表面積的原子數(shù)量與原子總數(shù)量的比值將大幅度提高。研究表明，在加入納米添加劑后，原子數(shù)比值增加了100倍左右，從而提高了基體的表面能，加強(qiáng)了原子的表面活性和粒子的吸附能力。

2.3 能源產(chǎn)業(yè)納米化

絕大多數(shù)能源，如煤炭、石油和天然氣等都是不可再生資源，照目前的能耗情況發(fā)展下去，地球可能會(huì)出現(xiàn)能源枯竭的現(xiàn)象，因此，可再生能源的發(fā)展受到了各國(guó)的重視，而納米能源材料的研究也已經(jīng)成為了世界上發(fā)達(dá)國(guó)家研究的重要課題。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)發(fā)和利用的新能源材料的研究獲得了新的突破，主要表現(xiàn)在納米催化材料和光電轉(zhuǎn)換材料上。由于納米染料敏化太陽(yáng)電池具有充電快、容量高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)一些高校和科研院所也都致力于納米Ti02染料敏化太陽(yáng)電池的研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

納米技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)領(lǐng)域中其他技術(shù)的發(fā)展是密不可分的，同時(shí)，納米技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)滲透到其他各種技術(shù)的發(fā)展中，特別對(duì)信息工程、生物工程和機(jī)械工程中的技術(shù)變革起到了至關(guān)重要的作用。隨著納米技術(shù)研究的不斷深入，它會(huì)在各領(lǐng)域的發(fā)展中起到越來(lái)越大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫權(quán)，李志.納米科技應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]杜鋒.微納米刀具材料成分及其性能M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]白文平，王永新.納米科材料的發(fā)展[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2002.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The level of development of nanotechnology determines the level of industrial technology development of a country. Combined with the definition of nanotechnology， introduces the main performance and application of nanomaterials， the development of nanometer materials application prospect are discussed.

Key words： nanomaterials； nanotechnology； particles； lightwave