膠體與納米粒子的制備

1、第二章 膠體與納米粒子的制備一、膠體制備的一般條件：第一節(jié)第一節(jié) 膠體的制備膠體的制備1、分散相在介質中的溶解度必須極小2、必須有穩(wěn)定劑存在第一節(jié) 膠體的制備 制備膠體必須使分散相粒子的大小落在膠體分散系統(tǒng)的范圍之內，并加入適當的穩(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類： （1）分散法 用機械、化學等方法使固體的粒子變小 （2）凝聚法 使分子或離子聚結成膠粒二、膠體的制備方法用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。 二、膠體的制備方法 視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚集成較大的次級粒子。 通常所制備的膠體中粒子的大小不是均一的，是一個多級分散系統(tǒng)。(1) 研磨法 這種方法適用于脆而易碎的物質，對于柔

2、韌性的物質必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因構造和轉速的不同而不同。1. 分散法盤式膠體磨示意圖轉速約10 00020 000 rmin A為空心轉軸，與C盤相連，向一個方向旋轉，B盤向另一方向旋轉。 分散相、分散介質和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的應切力將固體粉碎，可得1000 nm左右的粒子。 (2) 膠溶法1. 分散法 膠溶法又稱解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質中形成膠體，并加入適當的穩(wěn)定劑。 這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質作膠溶劑。 這種方法一般

3、用在化學凝聚法制膠體時，為了將多余的電解質離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質中，形成膠體。 例如：333FeClFe(OH) ()Fe(OH) () 加新鮮沉淀溶膠3AgNOKIAgCl()AgCl()或加新鮮沉淀溶膠42226K Sn(OH)SnClSnO ()SnO () 加水解新鮮沉淀溶膠若沉淀放置時間較長，則沉淀老化就得不到膠體 (3) 超聲波分散法1. 分散法 這種方法目前只用來制備乳狀液。 如圖所示，將分散相和分散介質兩種不混溶的液體放在樣品管4中。樣品管固定在變壓器油浴中。 在兩個電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機械振蕩，使管中的兩個液相均勻地

4、混合成乳狀液。 4312超聲波分散法 43121.石英片 2.電極 3.變壓器油 4.盛試樣的試管 電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬膠體。制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。(4)電弧法 將金屬做成兩個電極浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定劑 制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調節(jié)電極間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒 在惰性氣氛中，用電加熱、高頻感應、電子束或激光等熱源，將要制備成納米級粒子的材料氣化處于氣態(tài)的分子或原子，按照一定規(guī)律共聚或發(fā)生化學反應，形成納米級粒子，再將它用穩(wěn)定劑保護. (

5、5)氣相沉積法2. 凝聚法 (1) 化學凝聚法 通過各種化學反應使生成物呈過飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成膠體，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應物。例如： A.復分解反應制硫化砷膠體 232232As O3H SAs S ()3H O溶膠B. 還原反應制金膠體 422HAuCl3HCHO11KOH 2Au3HCOOK8KCl8H O 加熱（稀溶液）（少量）（溶膠）2. 凝聚法 (1) 化學凝聚法 323FeCl3H OFe(OH) ()3HCl（熱）溶膠C. 水解反應制氫氧化鐵膠體 D.氧化還原反應制備硫膠體 2222H SSO2H O3S()溶膠22322Na

6、 S O2HCl2NaClH OSOS()溶膠 膠粒表面吸附了過量的具有溶劑化層的反應物離子，因而膠體變得穩(wěn)定。但是，若離子的濃度太大，反而會引起膠粒的聚沉，必須除去。 將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水膠體 （2）物理凝聚法羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯膠體 先將體系抽真空，然后適當加熱管2(苯)和管4(金屬鈉)，使鈉和苯的蒸氣同時在管5 外壁凝聚。 除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯膠體。蒸氣驟冷法（3）更換溶劑法 例1.松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水膠體 。 例2.將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可

7、得硫的水膠體。 利用物質在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備膠體，而且兩種溶劑要能完全互溶。 三、膠體的形成條件和老化機理 膠體形成的過程中要經歷兩個階段，即：晶核的形成和晶體的生長 晶核形成過程的速率決定于形成和生長兩個因素 （1）從溶液中析出固體的速率即晶核形成的速率 11()csvks （2）晶體長大的速率 22()vDk cs 要得到分散度很高的膠體，則必需控制兩者的值，使 很小或接近于零 2vc 析出物質的濃度析出物質的濃度(過飽過飽和濃度）；和濃度）；s 溶解度；溶解度；D 溶質分子的擴散系數溶質分子的擴散系數 即使是經過純化后的膠粒也會隨時間推移而慢慢增大，最終導致沉淀，這一過程稱

8、之為膠體的老化，老化過程是自發(fā)過程。 當 的值很大時，有利于形成膠體()css當 的值很小時，也有利于形成膠體()css 當 的值較小時，有利于生成大塊沉淀()css11()csvks22()vDk cs 固體的溶解度與顆粒的大小有關，顆粒半徑與其相應的溶解度之間服從Kelvin公式 2121211lnsMsRTRR 若有大小不同的顆粒同時在一個膠體中，較小顆粒附近的飽和濃度大于較大顆粒的飽和濃度，結果是小者愈小，大者愈大，直到小顆粒全部溶解為止。 而大顆粒大到一定程度即發(fā)生沉淀，這就是產生老化過程的原因。 第二節(jié) 溶膠的凈化 在制備膠體的過程中，常生成一些多余的電解質，如制備 Fe(OH)3

9、膠體時生成的HCl。 少量電解質可以作為膠體的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質存在會使膠體不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。 一、滲析1、簡單滲析 利用濃差因素，多余的電解質離子不斷向膜外滲透，經常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內的膠體 如將裝有膠體的半透膜容器不斷旋轉，可以加快滲析速度。 將需要凈化的膠體放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內，膜外放純溶劑。 一、滲析2、電滲析 為了加快滲析速度，在裝有膠體的半透膜兩側外加一個電場，使多余的電解質離子向相應的電極作定向移動。 溶劑不斷自動更換，可以提高凈化速度血液透析：血液和透析液在透析器血液透析：血液和透析液在透

10、析器(人工腎人工腎) 內借半透膜接觸和內借半透膜接觸和濃度梯度進行物質交換，濃度梯度進行物質交換， 使血液中的代謝廢物和過多的電解質使血液中的代謝廢物和過多的電解質向透析液移動，透析液中的鈣離子、堿基等向血液向透析液移動，透析液中的鈣離子、堿基等向血液 中移動。從中移動。從而清除患者血液中的代謝廢物和毒物；具有人體腎臟的部分功而清除患者血液中的代謝廢物和毒物；具有人體腎臟的部分功能。能。 通過滲析可除去血液中的代謝廢物，如尿素、尿酸或其他有通過滲析可除去血液中的代謝廢物，如尿素、尿酸或其他有害小分子。害小分子。透析液是一類含有多種離子和非離子物質透析液是一類含有多種離子和非離子物質 的溶液。的

11、溶液。常用的半透膜主要是銅氨膜（銅氨法再生常用的半透膜主要是銅氨膜（銅氨法再生 纖維素）或醋酸纖維纖維素）或醋酸纖維素膜等。除了考慮孔素膜等。除了考慮孔 隙大小外，膜的穩(wěn)定性和與血液的相容性隙大小外，膜的穩(wěn)定性和與血液的相容性 非常重要。相關的半透膜還有聚丙烯腈、乙烯非常重要。相關的半透膜還有聚丙烯腈、乙烯-乙烯醇共聚物以乙烯醇共聚物以及聚丙烯酰胺。及聚丙烯酰胺。 用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質的介質在壓差作用下迅速分離。二、滲透與反滲透 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質再次分散。1、超過濾法 2、電超過濾 有時為了加快過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓

12、，使電滲析和超過濾合并使用，這樣可以降低超過濾壓力。第三節(jié) 單分散溶膠 在嚴格控制的條件下，有可能制備出形狀相同、尺寸相差不大的沉淀顆粒，組成均一的分散系統(tǒng)。顆粒的尺寸在膠體顆粒范圍之內的均分散系統(tǒng)則稱為單分散溶膠（均分散膠體系統(tǒng) ）16RTDLr Perrin用大小均勻的藤黃粒子作懸浮體，證明了Einstein理論的正確性 目前制備單分散溶膠的方法有：1.金屬鹽水溶液高溫水解法，2.金屬絡合物高溫水解法，3.微乳液法，4.溶膠-凝膠轉變法。 一、單分散溶膠新材料的制備（1）金屬鹽強制水解法）金屬鹽強制水解法以金屬氧化物單分散離子的制備為例以金屬氧化物單分散離子的制備為例采用控制金屬離子水解的

13、方法采用控制金屬離子水解的方法-強制水解法強制水解法控制氫氧離子釋放法控制氫氧離子釋放法有機金屬化合物分解法有機金屬化合物分解法溶膠溶膠-凝膠轉變法凝膠轉變法例如：例如：Fe3O4單分散體系制備：單分散體系制備：FeSO4+KOH 凝膠凝膠 Fe(OH)2 KNO3 Fe3O4(極小極小)“金屬的非氧化物金屬的非氧化物 單分散粒單分散粒 子的制備子的制備” 方法相同方法相同 （2）金屬納米顆粒制備）金屬納米顆粒制備金屬絡合物高溫水解法金屬絡合物高溫水解法先在保護膠體下制備成細小顆粒，作為晶核。然后再使之長大。先在保護膠體下制備成細小顆粒，作為晶核。然后再使之長大。一般顆粒都比較細，這是金屬納米

14、顆粒制備常用的方法。一般顆粒都比較細，這是金屬納米顆粒制備常用的方法。舉例：單分散銠納米顆粒的制備（見舉例：單分散銠納米顆粒的制備（見p14)第三節(jié) 單分散溶膠二、單分散溶膠新材料的應用 （1）驗證基本理論 （2）理想的標準材料 （3）新材料 （4）催化劑性能的改進 （5）制造特種陶瓷 第五節(jié) 納米粒子的制備一、納米粒子的概念 在在1100nm大小范圍內的粒子稱為納米粒子，納米粒大小范圍內的粒子稱為納米粒子，納米粒子的大小是屬于介于原子、分子的微觀系統(tǒng)和一般易觀察子的大小是屬于介于原子、分子的微觀系統(tǒng)和一般易觀察到的宏觀系統(tǒng)之間的介觀系統(tǒng)。到的宏觀系統(tǒng)之間的介觀系統(tǒng)。第五節(jié) 納米粒子的制備二、

15、納米粒子的特性（1）比表面積大 （2）易形成團聚體（3）熔點低 （4）磁性強（5）光吸收強（6）熱導性能好（一）、納米粒子制備方法分類三、納米粒子的制備納米粒子的制備方法分為氣相法、液相法和固相法1、氣相法、氣相法 （1）物理氣相沉積法）物理氣相沉積法(PVD)用物理手段（如用電弧、高頻、等離子體等）使塊狀物體加用物理手段（如用電弧、高頻、等離子體等）使塊狀物體加熱分散成氣態(tài)再驟冷成納米粒子，主要用于制備金屬、合金熱分散成氣態(tài)再驟冷成納米粒子，主要用于制備金屬、合金及個別金屬氧化物的納米粒子及個別金屬氧化物的納米粒子（2）化學氣相沉積法）化學氣相沉積法(CVD)將金屬化合物蒸發(fā)，在氣相中進行化

16、學反應以制備納米粒子，將金屬化合物蒸發(fā)，在氣相中進行化學反應以制備納米粒子，此法優(yōu)點是產物純度高，分散型號，粒度分布窄等。主要用此法優(yōu)點是產物純度高，分散型號，粒度分布窄等。主要用于制備金屬氧化物、金屬、氮化物和碳化物等納米粒子于制備金屬氧化物、金屬、氮化物和碳化物等納米粒子2、液相法、液相法 液相法的基本原理：使均相溶液中的某種或幾種組分通過液相法的基本原理：使均相溶液中的某種或幾種組分通過物理或化學方法形成小粒子，并能與溶劑分離，得到前驅體物理或化學方法形成小粒子，并能與溶劑分離，得到前驅體粒子，在經適當方法處理得到納米粒子。主要用于金屬氧化粒子，在經適當方法處理得到納米粒子。主要用于金屬

17、氧化物、各種氫氧化物、碳酸鹽、氮化物等納米粒子的制備。物、各種氫氧化物、碳酸鹽、氮化物等納米粒子的制備。3、固相法、固相法固相法是指將塊狀固體用機械法粉碎，或通過固固相法是指將塊狀固體用機械法粉碎，或通過固-固相間化固相間化學反應、熱分解等方法形成納米粉體的方法。一般固相法所學反應、熱分解等方法形成納米粉體的方法。一般固相法所得粉體較粗大，難以得到很細的納米粒子。得粉體較粗大，難以得到很細的納米粒子。如任山等用此法及行星式球磨機制備納米金如任山等用此法及行星式球磨機制備納米金 Mg2Ni及及FeTi 儲儲氫材料。此法可制得氫材料。此法可制得 10nm 以下的微金。以下的微金。 盧柯等發(fā)展了機械

18、磨盧柯等發(fā)展了機械磨, 研磨法以制備超細金屬粉研磨法以制備超細金屬粉,其基本其基本思想是先制備非晶態(tài)金屬箔膜思想是先制備非晶態(tài)金屬箔膜, 然后使其變脆然后使其變脆, 最后研磨得超最后研磨得超細金屬粉。此法易于批量生產。細金屬粉。此法易于批量生產。（一）、納米粒子制備方法舉例三、納米粒子的制備1、沉淀法（1 1）共沉淀法）共沉淀法 在含有多種陽離子的溶液中加入沉淀劑，使金屬離子完全在含有多種陽離子的溶液中加入沉淀劑，使金屬離子完全沉淀的方法稱為共沉淀法。沉淀的方法稱為共沉淀法。（2 2）均相沉淀法）均相沉淀法 是使溶液中的構晶離子是使溶液中的構晶離子( 構晶負離子或構晶正離子構晶負離子或構晶正離

19、子) 在反應在反應體系中通過某體系中通過某 一化學反應均勻緩慢的釋放出來的辦法。一化學反應均勻緩慢的釋放出來的辦法。 在這種方法中在這種方法中, 加入到溶液中的沉淀劑不立刻與被沉淀組加入到溶液中的沉淀劑不立刻與被沉淀組分發(fā)生反應分發(fā)生反應, 而是沉淀劑通過化學反應在整個溶液中均勻地釋而是沉淀劑通過化學反應在整個溶液中均勻地釋放構晶離子放構晶離子, 并使沉淀在整個溶液中緩慢、均勻地析出。并使沉淀在整個溶液中緩慢、均勻地析出。2、金屬醇鹽水解法一些金屬鹽溶液在高溫下可水解生成氫氧化物或水合氧化一些金屬鹽溶液在高溫下可水解生成氫氧化物或水合氧化物沉淀，經加熱分解后可得到氧化物粉末。物沉淀，經加熱分解

20、后可得到氧化物粉末。例如：例如：NaAlO2水解可得水解可得AL(OH)3沉淀，沉淀，TiOSO4水解可得水解可得TiO2.nH2O沉淀，加熱分解后可制得氧化鋁和二氧化鈦納米沉淀，加熱分解后可制得氧化鋁和二氧化鈦納米粒子粒子ZrOCl2.8H2OYCl3洗滌、脫水、防團聚洗滌、脫水、防團聚ZrOCl2.8H2O+YCl3NH4OHZrOCl2 + 2NH4OH + H2 Zr(OH)4 + 2NH4ClYCl3 + 3NH4OH Y(OH)3 + 2NH4ClZr(OH)4 + n Y(OH)3 按比例混合按比例混合Zr1-xYxO2 煅燒煅燒1. 原料混合原料混合2. 加沉淀劑加沉淀劑3.

21、沉淀反應沉淀反應控控PH、濃度攪拌、濃度攪拌、促進形核、控生長促進形核、控生長4. 洗滌、脫水、防團聚洗滌、脫水、防團聚5. 煅燒煅燒如：穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的化學沉淀法制備如：穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的化學沉淀法制備（1 1）溶膠）溶膠凝膠法基本原理凝膠法基本原理在常溫或近似常溫下把金屬醇鹽溶液加水分解，同時發(fā)生在常溫或近似常溫下把金屬醇鹽溶液加水分解，同時發(fā)生縮聚反應制成溶膠，再進一步反應形成凝膠并進而固化，縮聚反應制成溶膠，再進一步反應形成凝膠并進而固化，然后經低溫熱處理而得到無機材料的方法。由于加熱的溫然后經低溫熱處理而得到無機材料的方法。由于加熱的溫度遠遠低于氧化物的融化溫度，所以被稱為低溫合成法。

22、度遠遠低于氧化物的融化溫度，所以被稱為低溫合成法。也由于利用了加水分解、縮聚等化學反應，所以又可叫做也由于利用了加水分解、縮聚等化學反應，所以又可叫做玻璃的化學合成法。玻璃的化學合成法。3、溶膠凝膠法溶膠凝膠法三、納米粒子的應用1信息記錄上的應用。磁性納米粒子由于粒徑小信息記錄上的應用。磁性納米粒子由于粒徑小 具有學磁具有學磁疇結構疇結構 矯頑力很高的特性。用它做磁記錄材料可以提高信噪比矯頑力很高的特性。用它做磁記錄材料可以提高信噪比 改善圖像質量。如日本松下電器公司已制成的納米級微粒錄像改善圖像質量。如日本松下電器公司已制成的納米級微粒錄像帶帶 具有圖像清晰、信噪比高、失真小的優(yōu)點。具有圖像

23、清晰、信噪比高、失真小的優(yōu)點。 ( 2) 在傳感器方面的應用。納米粒子由于其巨大的表面和界面在傳感器方面的應用。納米粒子由于其巨大的表面和界面 對外界環(huán)境如溫度、光、濕汽十分敏感對外界環(huán)境如溫度、光、濕汽十分敏感 外界環(huán)境的變化會迅外界環(huán)境的變化會迅速引起表面或界面離子價態(tài)和電子運輸的變化速引起表面或界面離子價態(tài)和電子運輸的變化 是用于傳感器方是用于傳感器方面最有前途的材料。面最有前途的材料。 如利用納米如利用納米NiO, Fe2O3, CoO- Al2O3 和和SiC 載體溫度效應引起電阻變化載體溫度效應引起電阻變化 可制成溫度傳感器。就將硫化可制成溫度傳感器。就將硫化鎘量子點作為猝滅劑檢測

24、污水中的銅離子。鎘量子點作為猝滅劑檢測污水中的銅離子。 ( 3) 在催化方面的應用。在催化方面的應用。 納米粒子表面有效反應中心多納米粒子表面有效反應中心多 為納為納米粒子作催化劑提供了必要的條件。米粒子作催化劑提供了必要的條件。 如用如用Pt 黑、黑、Ag、Al2O3、 Fe2O3 在高聚物氧化還原及合成中作催化劑可大大提高其反應在高聚物氧化還原及合成中作催化劑可大大提高其反應效率很好地控制反應速度和溫度。效率很好地控制反應速度和溫度。( 4) 在工程方面的應用。在工程方面的應用。 納米粒子的小尺寸效應和表面效應納米粒子的小尺寸效應和表面效應 使得通常在高溫下燒結的材料使得通常在高溫下燒結的

25、材料( 如如SiC、 WC、BN 等等) 在在納米態(tài)下可以在較低的溫度下進行燒結納米態(tài)下可以在較低的溫度下進行燒結 且不用添加劑仍然使且不用添加劑仍然使其保持良好的性能。其保持良好的性能。 納米粒子的尺寸效應和表面效應不僅使納米粒子的尺寸效應和表面效應不僅使其熔點降低，其熔點降低， 也使其相變溫度降低，在低溫下就能進行固相也使其相變溫度降低，在低溫下就能進行固相反應，得到燒結性能較好的復相材料。反應，得到燒結性能較好的復相材料。 如傳統(tǒng)方法合成的如傳統(tǒng)方法合成的BaTiO3 體材料體材料 其燒結溫度其燒結溫度 900, 而而BaTiO3 納米粒子的納米粒子的合成合成 其灼燒溫度為其灼燒溫度為6

26、50 。 ( 5) 在醫(yī)學工程上的應用在醫(yī)學工程上的應用 。由于納米粒子比紅血球小得多，。由于納米粒子比紅血球小得多， 可可以自由地在血液中活動。以自由地在血液中活動。 因此，可以注入各種納米粒子到人體因此，可以注入各種納米粒子到人體的各個部位，檢查病變和治療。如將納米粒子制成標記用于癌的各個部位，檢查病變和治療。如將納米粒子制成標記用于癌癥的治療。通過靶向定位減小藥物的毒副作用癥的治療。通過靶向定位減小藥物的毒副作用（6）在環(huán)保和能源方面的應用。包括納米材料對空氣的凈化、）在環(huán)保和能源方面的應用。包括納米材料對空氣的凈化、污水的處理以及新的納米能源材料及綠色能源。例如，核污水的處理以及新的納

27、米能源材料及綠色能源。例如，核-殼結殼結構的量子點在太陽能敏化電池方面的應用。構的量子點在太陽能敏化電池方面的應用。第六節(jié)納米材料1、納米材料納米材料是納米材料是20世紀世紀80年代末年代末90年代初發(fā)展起來的前沿性、年代初發(fā)展起來的前沿性、交叉性的新興材料。交叉性的新興材料。一種天然或人工的材料，含有非束縛態(tài)、聚合體或附聚一種天然或人工的材料，含有非束縛態(tài)、聚合體或附聚物形態(tài)的顆粒，這些顆粒在一維或多維上的大小應在物形態(tài)的顆粒，這些顆粒在一維或多維上的大小應在1nm 100nm之間，并且這些顆粒的總數量在整個材料中之間，并且這些顆粒的總數量在整個材料中占占50%以上。以上。納米材料是指在一維

28、空間中至少有一維處于納米尺度范圍納米材料是指在一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，這大約相或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于當于10100個原子緊密排列在一起的尺度。個原子緊密排列在一起的尺度。2、納米材料的分類納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊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(fā)時間最長、技術最為成熟，是體等四類。其中納米粉末開發(fā)時間最長、技術最為成熟，是生產其他三類產品的基礎。生產其他三類產品的基礎。納米粒子（納米粉體）納米粒子（納米粉體）又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度

29、在又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。物態(tài)的固體顆粒材料。可用于：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；可用于：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；微芯片導熱防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料；微芯片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；池電極材料；太陽能電池材料

30、；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，用于陶瓷發(fā)動敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。納米纖維納米纖維指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料?？捎糜冢何Ь€、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重可用于：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(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是目前制備無機物納米纖維的一種簡單易行的方法。目前制備無機物納米纖維的一種簡單易行的方法。納米膜

31、納米膜納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘納米膜分為顆粒膜與致密膜。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。致密膜指膜層致密但在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。晶粒尺寸為納米級的薄膜?？捎糜冢簹怏w催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高可用于：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。密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導材料等。納米塊體納米塊體納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液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

32、：超高強度材料；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。智能金屬材料等。納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規(guī)律構筑或納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規(guī)律構筑或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。嵌鑲體系。納米陣列體系納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微?；虬雽w納米微粒在的研究集中在由金屬納米微粒或半導體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。納米微粒與介孔固體組裝體系納米微粒與介孔固體組裝體系由于微粒本

33、身的特性，以及與界面由于微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，的基體耦合所產生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，薄薄膜嵌鑲體系中膜嵌鑲體系中，對納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學特性，對納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學特性和磁學特性而展開的。和磁學特性而展開的。美國科學家利用自組裝技術將幾百只單壁納米碳管組成晶體索美國科學家利用自組裝技術將幾百只單壁納米碳管組成晶體索“Ropes”，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小于，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小于0.0001/m;將納米三碘化鉛組裝到尼龍將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上，在上，在X射

34、線照射下具有光電導性射線照射下具有光電導性能能, 利用這種性能為發(fā)展數字射線照相奠定了基礎。利用這種性能為發(fā)展數字射線照相奠定了基礎。3、納米材料的結構定向納米碳管陣列的合成定向納米碳管陣列的合成 中國科學院物理研究所解思深研究員等利用化學氣相法高中國科學院物理研究所解思深研究員等利用化學氣相法高效制備出孔徑約效制備出孔徑約20納米，長度約納米，長度約100微米的碳納米管。并由微米的碳納米管。并由此制備出納米管陣列，其面積達此制備出納米管陣列，其面積達3毫米毫米3毫米，碳納米管毫米，碳納米管之間間距為之間間距為100微米。微米。 氮化鎵納米棒的制備氮化鎵納米棒的制備清華大學范守善教授等首次利用

35、碳納米管制備出直徑清華大學范守善教授等首次利用碳納米管制備出直徑340納米、長度達微米量級的半導體氮化鎵一維納米棒，并提納米、長度達微米量級的半導體氮化鎵一維納米棒，并提出碳納米管限制反應的概念。出碳納米管限制反應的概念。準一維納米絲和納米電纜準一維納米絲和納米電纜中國科學院固體物理研究所張立德研究員等利用碳熱還原、中國科學院固體物理研究所張立德研究員等利用碳熱還原、溶膠溶膠-凝膠軟化學法并結合納米液滴外延等新技術，首次合凝膠軟化學法并結合納米液滴外延等新技術，首次合成了碳化鉭納米絲外包絕緣體成了碳化鉭納米絲外包絕緣體SiO2納米電纜。納米電纜。 用催化熱解法制成納米金剛石，用催化熱解法制成納

36、米金剛石，中國科學技術大學的錢逸泰院士等用催化熱解法使四中國科學技術大學的錢逸泰院士等用催化熱解法使四氯化碳和鈉反應，以此制備出了金剛石納米粉。氯化碳和鈉反應，以此制備出了金剛石納米粉。 德國科學技術部曾經對納米技術未來市場潛力作過預測：德國科學技術部曾經對納米技術未來市場潛力作過預測：他們認為到他們認為到2000年，納米結構器件市場容量將達到年，納米結構器件市場容量將達到6375億美億美元，納米粉體、納米復合陶瓷以及其它納米復合材料市場容元，納米粉體、納米復合陶瓷以及其它納米復合材料市場容量將達到量將達到5457億美元，納米加工技術市場容量將達到億美元，納米加工技術市場容量將達到442億億美

37、元，納米材料的評價技術市場容量將達到美元，納米材料的評價技術市場容量將達到27.2億美元。并億美元。并預測市場的突破口可能在信息、通訊、環(huán)境和醫(yī)藥等領域。預測市場的突破口可能在信息、通訊、環(huán)境和醫(yī)藥等領域。 總之，納米技術正成為各國科技界所關注的焦點，總之，納米技術正成為各國科技界所關注的焦點， 納米復合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連納米復合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導體、剛性粒子和其他無機粒續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導體、剛性粒子和其他無機粒子、纖維、納米碳管等改性為分散相，通過適當的制備方法子、纖維、納米碳管等改性為分散相，通過適當的制備方

38、法將改性劑均勻性地分散于基體材料中，形成一相含有納米尺將改性劑均勻性地分散于基體材料中，形成一相含有納米尺寸材料的復合體系，這一體系材料稱之為納米復合材料。寸材料的復合體系，這一體系材料稱之為納米復合材料。 3、納米復合材料及其分類 納米復合材料近年來發(fā)展很快，世界發(fā)達國家新材料發(fā)納米復合材料近年來發(fā)展很快，世界發(fā)達國家新材料發(fā)展的戰(zhàn)略都把納米復合材料的發(fā)展放到重要的位置。展的戰(zhàn)略都把納米復合材料的發(fā)展放到重要的位置。 該研究方向主要包括納米聚合物基復合材料、納米碳管該研究方向主要包括納米聚合物基復合材料、納米碳管功能復合材料、納米鎢銅復合材料。功能復合材料、納米鎢銅復合材料。 以乙二胺以乙二胺(en)為溶劑為溶劑,在其中加入聚乙二醇在其中加入聚乙二醇(PEG)為活性劑為活性劑,一一步合成了步合成了CdS納米線納米線,其線寬約為其線寬約為20nm、長