① 納米技術在我國的應用與發展
(1)信息產業中的納米技術:信息產業不僅在國外,在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年,中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面:①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件,都要原器件,美國已經著手研製,現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件,這種器件已經在實驗室研製成功,而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件,這方面我國還很落後,但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間,所以,中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件,如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面,我國的研究水平不落後,在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等,可添加氧化鋅納米材料改性。
(2)環境產業中的納米技術:納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境,必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備,可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm,該設備已進入實用化生產階段;利用多孔小球組合光催化納米材料,已成功用於污水中有機物的降解,對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物,有很好的降解效果。近年來,不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業,用於提高水的質量,已初見成效;採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯;治理淡水湖內藻類引起的污染,最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術:合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面,現在主要是凈化劑、助燃劑,它們能使煤充分燃燒,燃燒當中自循環,使硫減少排放,不再需要輔助裝置。另外,利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了,實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質,有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快,就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料,我國也在做,它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯:這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前,國際醫葯行業面臨新的決策,那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質,然後在納米尺度組合,最大限度發揮葯效,這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後,用一種很少的骨架,比如人體可吸收的糖、澱粉,使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進,採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料:雖然納米新材料不是最終產品,但是很重要。據美國測算,到21世紀30年代,汽車上40%鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替,這樣可以節省汽油40%,減少co2,排放40%,就這一項,每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外,還有各種功能材料,玻璃透明度好但份量重,用納米改進它,使它變輕,使這種材料不僅有力學性能,而且還具有其他功能,還有光的變色、貯光,反射各種紫外線、紅外線,光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造:對於中國來說,當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱,可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉,用的是抗菌塗料,裡面的果盤都採用納米材料,發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展;其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢,中國紡織要在進入wto後能占據有利地位,現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳,提到應用了納米技術,特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等,把納米的導電材料組裝到裡面,可以在11萬伏的高壓下,把人體屏蔽,在這一方面,紡織行業應用納米技術形勢看好;第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶,可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能,而且釉不結霜,其它綜合性能都很好;第四是建材工業中的油漆和塗料,包括各種陶瓷的釉料、油墨,納米技術的介入,可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時,對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價,並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過:70年代重視微米的國家如今都成為發達國家,現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻,機遇難得,我們必須加倍重視納米科技的研究,注意納米技術與其它領域的交叉,加速知識創新和技術創新,為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
編者按:激動人心的納米時代已經到來,人們的生活即刻將發生巨大的變化,然而,我們也要清醒地看到,市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為,「真正意義的納米時代還沒有到來,我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」
白春禮說,「人類進入納米科技時代的重要標志是納米器件的研製水平和應用程度。」納米科技發展到今天,距離納米時代的到來還有多遠呢,白春禮說,「納米研究目前還有許多基礎研究在進行中,在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究,納米科技現在的發展水平大概相當於計算機技術在20世紀50年代的發展水平,人類最終進入納米時代還需要30到50年的時間,50年後納米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。」
對於納米科技,科學的態度是積極參與,腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展,既不需要商業炒作,也不需要科學炒作。
② 靜電紡絲納米纖維應用在哪些領域
應用在環境領域、生物領域、光學及電子等更多的領域。
靜電紡絲以其製造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控等優點,已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。目前,利用靜電紡絲技術不僅能實現多種納米纖維材料包括聚合物、無機物、聚合物/聚合物復合物、聚合物/無機物復合物以及無機物/無機物復合物等的構築,而且可以實現纖維多級粗糙結構、堆積密度、纖維直徑、比表面積、連通性等結構特性的精細調控。各種各樣的靜電紡納米纖維材料經過發展、研究和商業化,已被廣泛應用於環境領域的各個方面,為許多環保難題諸如有害物質監控、污水處理、水體浮油處理等的解決提供了新的方向。
③ 納米材料及其在環保中的應用
納米技術具有極大的理論和應用價值,納米材料被譽為「21世紀最有前途的材料」。納米技術研究在0.1~100nm尺度范圍內物質具有的特殊性能及其應用。廣義的納米材料是指在三維空間中,至少有一維達到納米尺度范圍,或以其為基本單位所構成的材料[1]。納米材料具有輻射、吸收、殺菌、吸附等特性,眾多研究表明這些新特性將在環境保護領域產生深遠的影響。本文就納米材料及其在環境保護領域的應用進行了闡述。 1 納米材料的基本性質[2,3] 1.1 表面效應 用高倍電子顯微鏡對金超微顆粒(直徑為2.1~3μm)進行電視攝像,實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態,隨著時間的變化會自動形成各種形狀(如立方八面體,十面體,二十面體等)的晶型,既不同於一般固體,又不同於液體,是一種准固體。在電子顯微鏡的電子束照射下,表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態,尺寸大於10μm後才看不到這種顆粒結構的不穩定性,這時微顆粒具有穩定的結構狀態。 超微顆粒的表面具有很高的活性,在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃,可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率,使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層,確保表面穩定化。利用表面活性,金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。 1.2 小尺寸效應 隨著顆粒尺寸的量變,在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言,尺寸變小,同時其比表面積亦顯著增加,從而產生特殊的光學、熱學、磁學、力學、聲學、超導電性、介電性能以及化學性能等一系列新奇的性質。 2 納米材料在大氣污染治理方面的應用 2.1 空氣中硫氧化物的凈化 二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體,如果在燃料燃燒的同時加入納米級催化劑不僅可以使煤充分燃燒,不產生一氧化硫氣體,提高能源利用率,而且會使硫轉化成固體的硫化物。如用納米Fe2O3作為催化劑,經納米材料催化的燃料中硫的含量小於0.01%,不僅節約了能源,提高能源的綜合利用率,也減少了因為能源消耗所帶來的環境污染問題,而且使廢氣等有害物質再利用成為可能。 2.2 汽車尾氣凈化 汽車尾氣排放直接污染人們的生活空間及呼吸層,對人體健康影響極大。開發替代燃料或研究用於控制汽車尾氣對大氣污染材料,對凈化環境具有重要的意義。用納米復合材料制備與組裝的汽車尾氣感測器[4],通過汽車尾氣排放的監控,可及時對超標排放進行報警,並通過調整合適的空燃比,減少富油燃燒,達到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。納米稀土鈦礦型復合氧化物對汽車尾氣所排放的NO、CO等具有良好的催化轉化作用,可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。 2.3 室內空氣凈化 新裝修房間空氣中的有機物濃度大大高於室外,而光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物,納米TiO2的降解效果最佳。納米TiO2經光催化產生的空穴和形成於表面的活性氧膜化能與細菌細胞或細胞內組成成分進行生化反應,使細菌頭單元失活而導致細胞死亡,並且使細菌死亡後產生的內毒素分解,即利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環境中的細菌,而且能同時降解由細菌釋放出的有毒復合物[5]。在醫院的病房、手術室及生活空間安放納米TiO2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。 3 在水污染治理方面的應用 3.1 處理無機污染廢水 污水中的重金屬對人體的危害很大,重金屬的流失也是資源的浪費。納米粒子能對水中的重金屬離子通過光電子產生很強的還原能力[6]。如納米TiO2能將高氧化態汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附於表面,井將其還原為細小的金屬晶體,既消除了廢水的毒性,又回收了貴重金屬。 3.2 處理有機污染廢水 大量研究表明納米TiO2等作為光催化劑,在陽光下催化氧化水中的有機污染物,使其迅速降解。至今為止己知納米TiO2能處理80餘種有毒污染物,它可以將水中的各種有機物很快完全催化氧化成水和CO等無害物質圖。例如Pintar等在間歇式反應器中納米Ru/TiO2作催化劑,對酸性或鹼性牛皮紙漂白廢水進行光催化降解,廢水中的有機總碳TOC的去除率可達到99.6%,並使廢水完全脫色。經光催化濕空氣氧化處理後的工廠廢水對弧菌的毒性的實驗表明,用該方法處理後的工廠漂白廢水完全可以進一步生物降解。 3.3 自來水的凈化處理 新型納米級凈水劑[7]的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑Al2O3的10~20倍,能將污水中懸浮物完全吸附並沉澱,然後採用納米磁性物質、纖維和活性炭凈化裝置,有效地除去水中的鐵銹、泥沙以及異味等。再經過由帶有納米孔徑的處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置後,可以100%除去水中的細菌、病毒,得到高質量的純凈水。這是因為細菌、病毒的直徑比納米大,在通過納米孔徑的膜和陶瓷小球時,會被過濾掉,水分子及水分子直徑以下的礦物質、元素則保留下來。 4 在其它環保領域的應用 4.1 雜訊控制 飛機、車輛、船舶等發動機工作的雜訊可達上百分貝,容易對環境造成雜訊污染。當機器設備等被納米技術微型化以後,其互相撞擊、磨擦產生的交變機械作用力將大為減少,雜訊污染便可得到有效控制。運用納米技術開發的潤滑劑,既能在物體表面形成永久性的固態膜,產生極好的潤滑作用,大大降低機器設備運轉時的雜訊,又能延長設備的使用壽命[8]。 4.2 固體廢物處理 納米技術及納米材料應用於城市固體垃圾處理,主要有兩個方面[9]:一是可以將橡膠製品、塑料製品、廢印刷電路板等製成超微粉末,除去其中的異物,成為再生原料回收;二是利用納米TiO2催化技術可以使城市垃圾快速降解,其速度可達到大顆粒TiO2的10倍以上,從而緩解大量城市垃圾給城市環境帶來的壓力。 4.3 防止電磁輻射 近年來電磁場對人體健康的影響問題已經成為一個新的研究熱點。在強烈輻射區工作並需要電磁屏蔽時,通過在牆內加入納米材料層或塗上納米塗料,能大大提高遮擋電磁波輻射性能。中科院理化所利用納米技術研究出了新一代手機電磁屏蔽材料,可以實現手機信號抗干擾能力,同時大大降低電磁波輻射。 4.5 在照明工程方面的應用 火力發電排放的CO2、SO2、煙塵懸浮物等會引起溫室效應、酸雨和環境污染,通過照明節電可以帶來巨大的社會、經濟和生態效益[10]。在照明工程中,最理想的節電措施是充分利用太陽光來照明,利用一些納米材料的光致發光特性是可行的辦法,白晝吸收自然光並貯存起來,晚上再直接把光射到需要的地方。這從多孔硅光致發光現象得到了驗證。 5 結語 隨著納米科技和納米材料的研究深入,特別是納米科技與環境保護和環境治理的進一步有機結合,許多環保難題將會得到解決。有理由相信,納米科技作為一門新興科學,必將對環境保護產生深遠的影響,利用納米科技解決環境污染問題將成為未來環境保護發展的必然趨勢。 參考文獻 [1] Swlli E, Morris S. Photocatalysis for water purification[J]. Water Res, 1999, 33(8): 5-7. [2] 李泉, 曾廣斌. 納米粒子[J]. 化學通報, 1995, 6: 29-31. [3] 李良果, 鄭慶龍, 張克. 納米粒子結構分析[J]. 化工新型材料, 1991, 19(12) : 12-13. [4] 覃愛苗, 廖雷. 納米技術及納米材料在環境治理中的應用[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2004, 43(增刊): 225-228. [5] 楊健森. 納米環保技術的發展現狀與前景[J]. 科技通報, 2002, 18(4): 340-343. [6] 馬榮萱, 李繼忠. 納米技術及其材料在環境保護中的應用[J]. 環境科學與技術, 2006, 29(7): 112-115. 來源:[ http://www.jdzj.com ]機電之家·機電行業電子商務平台!
④ 蕪湖市傑納斯納米纖維材料有限公司怎麼樣
簡介:蕪湖市傑納斯納米纖維材料有限公司成立於2014年01月09日,主要經營范圍內為納米容纖維材料、過濾材料、電池隔膜、防護口罩、過濾器生產、銷售等。
法定代表人:謝祖渝
成立時間:2014-01-09
注冊資本:50萬人民幣
工商注冊號:340200000186020
企業類型:有限責任公司(自然人投資或控股)
公司地址:蕪湖市高新技術開發區繁緯路38號
⑤ 納米材料的四大效應及其實際意思是什麼啊
1、表面效應是指納米粒子表面原子與總原子數之比隨著粒徑的變小而急劇增大後所引起的性質上的變化。表9-2給出了納米粒子尺寸與表面原子數的關系。
隨粒徑減小,表面原子數迅速增加。另外,隨著粒徑的減小,納米粒子的表面積、表面能的都迅速增加。這主要是粒徑越小,處於表面的原子數越多。表面原子的晶體場環境和結合能與內部原子不同。
表面原子周圍缺少相鄰的原子,有許多懸空鍵,具有不飽和性質,易於其他原子想結合而穩定下來,因而表現出很大的化學和催化活性。
2、量子尺寸
粒子尺寸下降到一定值時,費米能級接近的電子能級由准連續能級變為分立能級的現象稱為量子尺寸效應。Kubo採用一電子模型求得金屬超微粒子的能級間距為:4Ef/3N
式中Ef為費米勢能,N為微粒中的原子數。宏觀物體的N趨向於無限大,因此能級間距趨向於零。納米粒子因為原子數有限,N值較小,導致有一定的值,即能級間距發生分裂。
半導體納米粒子的電子態由體相材料的連續能帶隨著尺寸的減小過渡到具有分立結構的能級,表現在吸收光譜上就是從沒有結構的寬吸收帶過渡到具有結構的吸收特性。在納米粒子中處於分立的量子化能級中的電子的波動性帶來了納米粒子一系列特性,如高的光學非線性,特異的催化和光催化性質等。
3、量子隧道
微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。人們發現一些宏觀量,例如微顆粒的磁化強度、量子相干器件的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應,它們可以穿越宏觀系統的勢壘產生變化,故稱為宏觀的量子隧道效應。用此概念可定性解釋超細鎳微粒在低溫下保持超順磁性等。
4、介電限域
納米粒子的介電限域效應較少不被注意到。實際樣品中,粒子被空氣﹑聚合物﹑玻璃和溶劑等介質所包圍,而這些介質的折射率通常比無機半導體低。光照射時,由於折射率不同產生了界面,鄰近納米半導體表面的區域、納米半導體表面甚至納米粒子內部的場強比輻射光的光強增大了。
這種局部的場強效應,對半導體納米粒子的光物理及非線性光學特性有直接的影響。對於無機-有機雜化材料以及用於多相反應體系中光催化材料,介電限域效應對反應過程和動力學有重要影響
(5)納米纖維在水過濾材料中的發展與應用擴展閱讀:
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟,是生產其他三類產品的基礎。
1 納米陶瓷
利用納米技術開發的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現有陶瓷進行改性,通過往陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等,使晶粒、晶界以及他們之間的結合都達到納米水平,使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。
它克服了工程陶瓷的許多不足,並對材料的力學、電學、熱學、磁光學等性能產生重要影響,為代替工程陶瓷的應用開拓了新領域。
隨著納米技術的廣泛應用,納米陶瓷隨之產生,希望以此來克服。
陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性。
英國材料學家Cahn指出,納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑。 納米耐高溫陶瓷粉塗層材料是一種通過化學反應而形成耐高溫陶瓷塗層的材料
2 納米粉末
又稱為超微粉或超細粉,一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒,是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。可用於:高密度磁記錄材料;吸波隱身材料;磁流體材料;防輻射材料;單晶硅和精密光學器件拋光材料。
微晶元導熱基片與布線材料;微電子封裝材料;光電子材料;先進的電池電極材料;太陽能電池材料;高效催化劑;高效助燃劑;敏感元件;高韌性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用於陶瓷發動機等);人體修復材料;抗癌制劑等。
3 納米纖維
指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於:微導線、微光纖(未來量子計算機與光子計算機的重要元件)材料;新型激光或發光二極體材料等。靜電紡絲法是制備無機物納米纖維的一種簡單易行的方法。
4 納米膜
納米膜分為顆粒膜與緻密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起,中間有極為細小的間隙的薄膜。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用於:氣體催化(如汽車尾氣處理)材料;過濾器材料;高密度磁記錄材料;光敏材料;平面顯示器材料;超導材料等。
5 納米塊體
納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為:超高強度材料;智能金屬材料等。
應用范圍:
1、 天然納米材料
海龜在美國佛羅里達州的海邊產卵,但出生後的幼小海龜為了尋找食物,卻要游到英國附近的海域,才能得以生存和長大。最後,長大的海龜還要再回到佛羅里達州的海邊產卵。如此來回約需5~6年,為什麼海龜能夠進行幾萬千米的長途跋涉呢?它們依靠的是頭部內的納米磁性材料,為它們准確無誤地導航。
生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什麼從來不會迷失方向時,也發現這些生物體內同樣存在著納米材料為它們導航。
2、 納米磁性材料
在實際中應用的納米材料大多數都是人工製造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學性質,納米粒子尺寸小,具有單磁疇結構和矯頑力很高的特性,用它製成的磁記錄材料不僅音質、圖像和信噪比好,而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強磁性納米顆粒還可製成磁性液體,用於電聲器件、阻尼器件、旋轉密封及潤滑和選礦等領域。
3、 納米陶瓷材料
傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動,材料質脆,燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小,晶粒容易在其他晶粒上運動,因此,納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性,這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。
如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形,然後做表面退火處理,就可以使納米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性,而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
4、納米感測器
納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此,可以用它們製作溫度感測器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀,檢測靈敏度比普通的同類陶瓷感測器高得多。
5、 納米傾斜功能材料
在航天用的氫氧發動機中,燃燒室的內表面需要耐高溫,其外表面要與冷卻劑接觸。因此,內表面要用陶瓷製作,外表面則要用導熱性良好的金屬製作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。如果製作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化,讓金屬和陶瓷「你中有我、我中有你」。
最終便能結合在一起形成傾斜功能材料,它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合後燒結成形時,就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。
⑥ 納米材料在現實生活中的應用
1、納米結構材料
包括純金屬、合金、復合材料和結構陶瓷,具有十分優異的機械、力學及熱內力性能。可容使構件重量大大減輕。
2、納米催化、敏感、儲氫材料
用於製造高效的異質催化劑、氣體敏感器及氣體捕獲劑,用於汽車尾氣凈化、石油化工、新型潔凈能源等領域。
3、納米光學材料
用於製作多種具有獨特性能的光電子器件。如量子阱GaN型藍光二極體、量子點激光器、單電子晶體管等。
4、納米結構的巨磁電阻材料
磁場導致物體電阻率改變的現象稱為磁電阻效應,對於一般金屬其效應常可忽略。但是某些納米薄膜具有巨磁電阻效應。在巨磁電阻效應發現後的第6年,1994年IBM公司研製成巨磁電阻效應的讀出磁頭,將磁碟記錄密度一下子提高了17倍。
這種材料還可以製作測量位移、角度的感測器,廣泛應用於數控機床、汽車測速、非接觸開關、旋轉編碼器中。
5、納米微晶軟磁材料
用於製作功率變壓器、脈沖變壓器、扼流圈、互感器等。
6、納米微晶稀土永磁材料
將晶粒做成納米級,可使釹鐵硼等稀土永磁材料的磁能積進一步提高,並有希望製成兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料(通過軟磁相與永磁相在納米尺度的復合)。
⑦ 納米材料有什麼應用
在日常生活中,納米技術應用的領域有哪些你不知道
納米研究在創造成千種新材料方面非常成功,但是分子自我組成有用的物體或是建造微型納米機器方面仍只是設想而已。決定單個原子行為的定律與主導大型材料的定律不同。這一領域的科學家必須首先了解納米材料的特性,並充分利用其特性開展具體的活動。比如,以煤或石墨形式存在的碳元素結塊不帶電或光學性質,但是微型碳納米管具有這些特性。碳納米管的這些獨特性質對於增強輕型自行車零部件的特性非常有用。但是,目前尚不清楚工程師對於更加精確地操作不同元素的單個原子所能取得多大程度的成功。
同時,機會會失之交臂,因為額外的錢都花在了資助清潔能源,本來這筆錢可以用來資助其他的社會發展需要。政策制定者對於因為全球變暖應當放緩發展的觀點持不同的態度。因此,我們並沒有有效的方法對各種能源選擇做出綜合的權衡。清潔能源的倡導者認為對各種能源進行成本比較是一種誤導。煤、石油和天然氣的生產商和供應商並不為他們的產品造成的環境和公眾健康損失負責。他們提出對煤炭和化石燃料徵收碳稅,以彌補社會成本,實現公平競爭。但到目前為止,政客們對於如何應對碳排放稅實施可能遭到的抵制並沒有多少興趣。對於很多政客而言,特別是那些所代表的選區擁有很強的石油工業,抵制碳稅是否認全球氣候變化的主要理由。
⑧ 納米材料的應用
藉助於納米材料的各種特殊性質,科學家們在各個研究領域都取得了性的突破,這同時也促進了納米材料應用的越來越廣泛化。
1.在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用,它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低,而且其制備是憑經驗進行,不僅造成生產原料的巨大浪費,使經濟效益難以提高,而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多,為它作催化劑提供了必要條件。納米粒於作催化劑,可大大提高反應效率,控制反應速度,甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10~15倍。
納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑,非凡是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒,可近似地看成是一個短路的微型電池,用能量大於半導體能隙的光照射半導體分散系時,半導體納米粒子吸收光產生電子——空穴對。在電場作用下,電子與空穴分離,分別遷移到粒子表面的不同位置,與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。
光催化反應涉及到許多反應類型,如醇與烴的氧化,無機離子氧化還原,有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成,固氮反應,水凈化處理,水煤氣變換等,其中有些是多相催化難以實現的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2,既有較高的光催化活性,又能耐酸鹼,對光穩定,無毒,便宜易得,是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道,選用硅膠為基質,製得了催化活性較高的TiO/SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒,對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑,可代替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。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優化反應路徑、提高反應速度方面的研究,是未來催化科學不可忽視的重要研究課題,很可能給催化在工業上的應用帶來革命性的變革。
2、在生物醫學中應用
從蛋白質、DNA、RNA到病毒,都在1-100nm的尺度范圍,從而納米結構也是生命現象中基本的東西。細胞中的細胞器和其它的結構單元都是執行某種功能的「納米機械」,細胞就象一個個「納米車間」,植物中的光合作用等都是「納米工廠」的典型例子。遺傳基因序列的自組裝排列做到了原子級的結構精確,神經系統的信息傳遞和反饋等都是納米科技的完美典範。生物合成和生物過程已成為啟發和製造新的納米結構的源泉,研究人員正效法生物特性來實現技術上的納米級控制和操縱。納米微粒的尺寸常常比生物體內的細胞、紅血球還要小,這就為醫學研究提供了新的契機。目前已得到較好應用的實例有:利用納米SiO2微粒實現細胞分離的技術,納米微粒,特別是納米金(Au)粒子的細胞內部染色,表麵包覆磁性納米微粒的新型葯物或抗體進行局部定向治療等。
正在研製的生物晶元包括細胞晶元、蛋白質晶元(生物分子晶元)和基因晶元(即DNA晶元)等,都具有集成、並行和快速檢測的優點,已成為納米生物工程的前沿科技。將直接應用於臨床診斷,葯物開發和人類遺傳診斷。植入人體後可使人們隨時隨地都可享受醫療,而且可在動態檢測中發現疾病的先兆信息,使早期診斷和預防成為可能。納米生物材料也可以分為兩類,一類是適合於生物體內的納米材料,如各式納米感測器,用於疾病的早期診斷、監測和治療。各式納米機械繫統可以快速地辨別病區所在,並定向地將葯物注入病區而不傷害正常的組織或清除心腦血管中的血栓、脂肪沉積物,甚至可以用其吞噬病毒,殺死癌細胞。另一類是利用生物分子的活性而研製的納米材料,它們可以不被用於生物體,而被用於其它納米技術或微製造。
3、在其它精細化工方面的應用
精細化工是一個巨大的工業領域,產品數量繁多,用途廣泛,並且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音,並顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、塗料等精細化工領域,納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2,可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡膠中,可以提高橡膠的耐磨性和介電特性,而且彈性也明顯優於用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料,可以提高塑料的強度和韌性,而且緻密性和防水性也相應提高。國外已將納米SiO2,作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中,使其密封性和粘合性都大為提高。此外,納米材料在纖維改性、有機玻璃製造方面也都有很好的應用。在有機玻璃中加入經過表面修飾處理的SiO2,可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的;而加入A12O3,不僅不影響玻璃的透明度,而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優良的紫外線屏蔽性能,而且質地細膩,無毒無臭,添加在化妝品中,可使化妝品的性能得到提高。超細TiO2的應用還可擴展到塗料、塑料、人造纖維等行業。最近又開發了用於食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2,能夠強烈吸收太陽光中的紫外線,產生很強的光化學活性,可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物,具有除凈度高,無二次污染,適用性廣泛等優點,在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域,除了利用納米材料作為催化劑來處理工業生產過程中排放的廢料外,還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染,並能對這些制劑進行過濾,從而消除污染。
4、在國防科技的應用
納米技術將對國防軍事領域帶來革命性的影響。例如:納米電子器件將用於虛擬訓練系統和戰場上的實時聯系;對化學、生物、核武器的納米探測系統;新型納米材料可以提高常規武器的打擊與防護能力;由納米微機械繫統製造的小型機器人可以完成特殊的偵察和打擊任務;納米衛星可用一枚小型運載火箭發射千百顆,按不同軌道組成衛星網,監視地球上的每一個角落,使戰場更加透明。而納米材料在隱身技術上的應用尤其引人注目。 在雷達隱身技術中,超高頻(SHF,GHz)段電磁波吸波材料的制備是關鍵。納米材料正被作為新一代隱身材料加以研製。由於納米材料的界面組元所佔比例大,納米顆粒表面原子比例高,不飽和鍵和懸掛鍵增多。大量懸掛鍵的存在使界面極化,吸收頻帶展寬。高的比表面積造成多重散射。納米材料的量子尺寸效應使得電子的能級分裂,分裂的能級間距正處於微波的能量范圍,為納米材料創造了新的吸波通道。納米材料中的原子、電子在微波場的輻照下,運動加劇,增加電磁能轉化為熱能的效率,從而提高對電磁波的吸收性能。美國研製的「超黑粉」納米吸波材料對雷達波的吸收率達99%,法國最近研製的CoNi納米顆粒被覆絕緣層的納米復合材料,在2-7GHz范圍內,其m¢和m¢¢幾乎均大於6。最近國外正致力於研究可覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見光等波段的納米復合材料,並提出了單個吸收粒子匹配設計機理,這樣可以充分發揮單位質量損耗層的作用。納米材料在具備良好的吸波功能的同時,普遍兼備了薄、輕、寬、強等特點。納米材料中的硼化物、碳化物,鐵氧體,包括納米纖維及納米碳管在隱身材料方面的應用都將大有作為
5、其他領域
除此之外,納米材料還在諸如海水凈化、航空航天、環境能源、微電子學等其他領域也有著逐漸廣泛的應用,納米材料在這些領域都在逐漸發揮著光和熱。
⑨ 納米材料在各個行業中的應用
(一)力學性質
高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有納米結構的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低,位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大,增殖後位錯塞積的平均間距一般比晶粒大,所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發生,這就是納米晶強化效應。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史,由於金屬陶瓷的混合燒結和晶粒粗大的原因其力學強度一直難以有大的提高。應用納米技術製成超細或納米晶粒材料時,其韌性、強度、硬度大幅提高,使其在難以加工材料刀具等領域占據了主導地位。使用納米技術製成的陶瓷、纖維廣泛地應用於航空、航天、航海、石油鑽探等惡劣環境下使用。
(二)磁學性質
當代計算機硬碟系統的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2,在這情況下,感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%,已不能滿足需要,而納米多層膜系統的巨磁電阻效應高達50%,可以用於信息存儲的磁電阻讀出磁頭,具有相當高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應的讀出磁頭可將磁碟的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關系,所以也可以用作新型的磁感測材料。高分子復合納米材料對可見光具有良好的透射率,對可見光的吸收系數比傳統粗晶材料低得多,而且對紅外波段的吸收系數至少比傳統粗晶材料低3個數量級,磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數量級,從而在光磁系統、光磁材料中有著廣泛的應用。
(三)電學性質
由於晶界面上原子體積分數增大,納米材料的電阻高於同類粗晶材料,甚至發生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變(SIMIT)。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應製成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點,有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。2001年用碳納米管製成的納米晶體管,表現出很好的晶體三極體放大特性。並根據低溫下碳納米管的三極體放大特性,成功研製出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進展,已經成功研製出由碳納米管組成的邏輯電路。
(四)熱學性質
納米材料的比熱和熱膨脹系數都大於同類粗晶材料和非晶體材料的值,這是由於界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用,從而有效地將太陽光能轉換為熱能。
⑩ 什麼是納米纖維膜過濾凈水器用這種過濾好嗎
納米復纖維膜過濾是指過濾膜採用直制徑在1~100nm范圍內的纖維,該材料孔隙率高、比表面積大、長徑比大、表面能和活性高、纖維精細程度和均一性高等特點。
凈水器如果使用的是納米纖維膜作為過濾網,那麼對於過濾出的水質會有很大的提升,因為當水中的顆粒物大於膜中孔徑時候,納米纖維膜不會出現污垢沉積的現象,且納米纖維膜還能夠大大延長濾芯的使用壽命,能過濾掉更小的雜質。