第一章納米技術的發(fā)展概況

1、UJS納米材料制備技術納米材料制備技術陳彩鳳無機非金屬材料教研室UJS1.納米材料制備技術納米材料制備技術作者：王世敏、許祖勛、傅晶出版日期：2002年2月出版社：化學工業(yè)出版社2.功能材料與納米技術功能材料與納米技術作者：李玲、向航出版日期：2002年7月出版社：化學工業(yè)出版社3. 納米納米材料和納米結構材料和納米結構-國家重大基礎研究項目國家重大基礎研究項目新進展新進展作者：張立德、解思深出版日期：2004年出版社：科學出版社UJS推薦閱讀推薦閱讀UJSUJS第一章第一章 納米技術的發(fā)展概況納米技術的發(fā)展概況 1 納米科技的概念與發(fā)展 2 納米科技的內涵 3 納米科技的種類 4 納米材料的

2、特異性能 5 納米材料的應用UJS納米（nanometer）是一個長度單位，簡寫為nm。 1nm=10-3m=10-6mm=10-9m 在原子物理中還常用埃作 單位（ ）， 10-10m，所以nm=10 。 氫原子的直徑為1 （ ） ，所以1nm等于10個緊挨成一條線 的氫原子長度。 納米是一個極小達到尺寸，但它又代表人們認識上的一個新層次，從微米進入到納米。 UJS1.1.納米科技的概念與發(fā)展納米科技的概念與發(fā)展 納米科學技術（Nano-ST）是20世紀80年代末期誕生并正在崛起的新科技，它的基本涵義基本涵義是在納米尺寸（10-1010-7m）范圍內認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分

3、子創(chuàng)造新物質。納米科技是研究由尺寸0.1100nm之間的物質組成的體系的運動規(guī)律和相互作用以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術。 納米科技主要包括：納米體系物理學；納米化學；納米材料學；納米生物學；納米電子學；納米加工學；納米力學。 UJS 1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據人類意愿，逐個地排列原子，制造“產品”，這是關于納米技術最早的夢想。 七十年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想。原子排成的“原子”字樣UJS 1974年，科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工。1982年，科學家發(fā)明研究納米的

4、重要工具掃描隧道顯微鏡，使人類首次在大氣和常溫下看見原子，為我們揭示一個可見的原子、分子世界，對納米科技發(fā)展產生了積極促進作用。 1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術的正式誕生。UJS 1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字、 1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”，1993年，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標志著我國開始在國際納米科技領域占有一席之地。UJS 1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現在提

5、高成千上萬倍的量子計算機。 1999年，巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發(fā)明了世界上最小的 “秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當于一個病毒的重量；此后不久，德國科學家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯合創(chuàng)造的紀錄。 UJS2000年4月，美國能源部桑地亞國家實驗室運用激光微細加工技術研制出智能手術刀，該手術刀可以每秒掃描10萬個癌細胞，并將細胞所包含的蛋白質信息輸入計算機進行分析判斷。2001年紐約斯隆-凱特林癌癥研究中心的戴維. 沙因貝格爾博士報道了把放射性同位素錒-225的一些原子裝入一個形狀像圓環(huán)的微型藥丸中，制造了一種消滅癌細胞的靶向藥物。這些研究表明納

6、米技術應用于醫(yī)學的進展是十分迅速的。UJS 到1999年，納米技術逐步走向市場，全年納米產品的營業(yè)額達到500億美元。 近年來，一些國家紛紛制定相關戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米技術戰(zhàn)略高地。日本設立納米材料研究中心，把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發(fā)重點；德國專門建立納米技術研究網；美國將納米計劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。UJS 我國從80年代起進行了納米科技理論和制備的研究。 90年代以來獲得了豐富的研究成果。 (1)納米材料生產線已建成100多條。 (2)國家支持的生產納米材料的骨干

7、企業(yè): 東北超微粉制造公司、浙江舟山市普陀升興納米材料開發(fā)公司、山東正元納米材料有限公司、江蘇河海疏浚工程集團公司、長春迪瑞檢驗制品公司我國納米技術的發(fā)展現狀我國納米技術的發(fā)展現狀UJS 1 納米科技的概念與發(fā)展 2 納米科技的內涵 3 納米材料的種類 4 納米材料的特異性能 5 納米材料的應用UJS2 2 納米科技的內涵納米科技的內涵 要理解納米科技必須理解其內涵 . . 納米科技不僅僅是納米材料的問題納米科技不僅僅是納米材料的問題 目前科技界普遍公認的納米科技的定義是：在納米尺度上研究物質的特性和相互作用以及如何利用這些特性和相互作用的具有多學科交叉性質的科學和技術。 納米科技與眾多學科密

8、切相關，它是一門體現多學科交叉性質的前沿領域?，F在已不能將納米科技劃歸任何一個傳統(tǒng)學科。如果將納米科技與傳統(tǒng)學科相結合，可產生眾多的新的學科領域，并派生出許多新名詞。這些新名詞所體現的研究內容又有交叉重疊。UJS若以研究對象或工作性質來區(qū)分，納米科技包括三個研究領域： 納米材料納米材料 納米器件納米器件 納米尺度的檢測與表征納米尺度的檢測與表征 其中納米材料是納米科技的基礎；納米器件的 研制水平和應用程度是人類是否進入納米科技時代 的重要標志；納米尺度的檢測與表征是納米科技研 究必不可少的手段和理論與實驗的重要基礎。UJS目前人們對納米科技的理解，似乎僅僅是講納米材料，這是不全面的。 主要原因

9、：主要原因： 國內科研經費的資助以及有影響的成果的獲得，主要集中在納米材料領域，而且我國目前納米科技在實際生活中的應用也最先在納米材料這一領域表現出來。 我國現在300余家從事納米科技研發(fā)的公司也主要是從事納米材料，尤其是納米粉體材料的生產。UJSB. B. 納米科技不僅僅是傳統(tǒng)微加工技術的擴展和延伸納米科技不僅僅是傳統(tǒng)微加工技術的擴展和延伸 納米科技的最終目的是: 以原子、分子為起點,去設計制造具有特殊功能的產品。在未來，人們將可以用納米技術一個一個地將原子組裝起來，制成各種納米機器如納米泵、納米齒輪、納米軸承和用于分子裝配的精密運動控制器。UJS納米馬達UJS納米科技研究的技術路線 納米科

10、技研究的技術路線 可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方式。 “自上而下”是指通過微加工或固態(tài)技術，不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產品微型化； “針尖書寫”是 “自上而下”的主要技術之一 。 納米科技研究的技術路線 “自下而上”是指以原子、分子為基本單元，根據人們的意愿 進行設計和組裝，從而構筑成具有特定功能的產品，這主要是利用化學和生物學技術。UJS針尖針尖 利用原子力顯微鏡針尖作為”筆”，一個固體基質（例如，金）作為”紙”，以及對固體基質有化學親和力的分子作為”墨水”。 將分子從針尖毛細傳輸至固體基質上，直接書寫亞微米尺度的包含一組分子的圖形。 UJSC. 納米材料不僅僅是顆粒尺寸減小的問題

11、納米材料不僅僅是顆粒尺寸減小的問題 有些人認為，納米技術與微米技術相比僅僅是尺寸縮小、精度提高的問題，檢驗一項技術或產品只要看它是否是納米量級即可。這種認識是片面的。 納米科技的重要意義主要體現是在這樣一個尺寸范圍內，其所研究的物質對象將產生許多既不同于宏觀物體也不同于單個原子、分子的奇異性質或對原有性質有十分顯著的改進和提升。UJS 1 納米科技的概念與發(fā)展 2 納米科技的內涵 3 納米材料的種類 4 納米材料的特異性能 5 納米材料的應用UJS3. 納米材料的種類納米材料的種類 納米材料是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的材料。它包含了三個層次，即：納米微粒、納米固體和納米組裝體系。按材料

12、的性質、結構、性能可有不同的分類方法。 (1) 納米微粒納米微粒 納米微粒是指線度處于1100nm之間的粒子的聚合體，它是處于該幾何尺寸的各種粒子聚合體的總稱。納米微粒的形態(tài)并不限于球形、還有片形、棒狀、針狀、星狀、網狀等。一般認為，微觀粒子聚合體的線度小于1nm時，稱為簇，而通常所說的微粉的線度又在微米級。納米微粒的線度恰好處于這兩者之間，故又被稱作超微粒。 UJSUJS(2) (2) 納米固體納米固體 納米固體是由納米微粒聚集而成的凝聚體。從幾何形態(tài)的角度可將納米固體劃分為納米快狀材料、納米薄膜材料和納米纖維材料。這幾種形態(tài)的納米固體又稱作為納米結構材料。(3) (3) 納米組裝體系納米組

13、裝體系 由人工組裝合成的納米結構的體系稱為納米組裝體系，也叫納米尺度的圖案材料。它是以納米微粒以及它們組成的納米絲和管為基本單元，在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。納米微粒、絲、管可以是有序或無序的排列，其特點是能夠按照人們的意愿進行設計，整個體系具有人們所期望的特性，因而該領域被認為是材料化學和物理學的重要前沿課題。 UJS1991年，碳納米管被人類發(fā)現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10成為納米技術研究的熱點。諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導線、超微開關以及納米級電子線路等。碳納米管（碳納米管（CNTs

14、） UJS碳納米管屬碳材料家族中的新成員，為黑色粉末狀，是由類似石墨的碳原子碳納米管屬碳材料家族中的新成員，為黑色粉末狀，是由類似石墨的碳原子六邊形網格所組成的管狀物，它一般為多層，直徑為幾納米至幾十納米，長六邊形網格所組成的管狀物，它一般為多層，直徑為幾納米至幾十納米，長度可達數微米甚至數毫米。度可達數微米甚至數毫米。 UJSShort CNTs UJS31/13CNT fibers(Background)CNT fiber is continuously fiber composed of short CNTs Expected to having high Mechanical prop

15、erties (close to CNT) Electrical and thermal conductivityHowever, the mechanical properties were much lower than individual CNTLoad transfer of CNTs in the fiber is a key issue for improvement of the performance of CNT fibers.Direct observation of tensile deformation of CNT fiber within SEMUJS32/13T

16、ensile tests of CNT fiber in an SEM4 different types of sample were tested CNT fibers: S23, S11, L8 CNT webs: L13 Diameter (S23S11L8L13) Densification (S23S11L8L13)UJS33/13SEM images of samplesS23S13L13L8UJS34/13Tensile tests of S23UJS35/13Tensile tests of S13UJS36/13Tensile tests of L13UJS37/13Tens

17、ile tests of L13UJS38/13Tensile tests of L8UJS4 4 納米材料的特異性能納米材料的特異性能 粒子尺寸小，有效表面積大。 (1) 小尺寸效應 (2) 表面效應 (3) 量子尺寸效應 (4) 宏觀隧道效應UJS(1) 納米材料的表面效應納米材料的表面效應納米材料的表面效應是指納米粒子的表面原子數與總原子數之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質上的變化。如： 100 80 60 40 20 0 比例（%） 表面原子數相對總原子數 0 10 20 30 40 50 UJS從圖中可以看出，粒徑在10nm以下，將迅速增加表面原子的比例。當粒徑降到1nm時，表

18、面原子數比例達到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。由于納米粒子表面原子數增多，表面原子配位數不足和高的表面能，使這些原子易與其它原子相結合而穩(wěn)定下來，故具有很高的化學活性。UJS 納米微粒尺寸小， 表面能高， 表面原子比例份額高，如下表所示：表表1 1 納納米米微微粒粒尺尺寸寸與與表表面面原原子子數數的的關關系系納米微粒（nm）包含總原子數表面原子比例%104213*1044*1032.5*1023020408099UJS表表 2 納納米米 Cu 微微粒粒的的粒粒徑徑與與比比表表面面積積、表表面面原原子子數數、表表面面能能和和粒粒子子中中原原子子數數的的關關系系粒徑（nm）比表面

19、積（m2/g）表面 原子 / 總原子數一 個 粒子 中 原子數比表面能（J/mol）10020105216.66666010204080998.46*1078.46*1041.06*1045.9*1025.9*1035.9*104UJS表面效應的主要影響：1、表面化學反應活性2、催化活性3、納米材料的穩(wěn)定性4、鐵磁質的居里溫度降低5、熔點降低6、燒結溫度降低7、晶化溫度降低8、納米材料的超塑性和超延展性9、介電材料的高介電常數10、吸收光譜的紅移現象UJS圖圖 1 金金納納米米微微粒粒的的粒粒徑徑與與熔熔點點的的關關系系UJS(2) 小尺寸效應 隨著顆粒尺寸的量變，在一定的條件下會引起顆粒性質

20、的質變。由于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。納米顆粒尺寸小，表面積大，在熔點，磁性，熱阻，電學性能，光學性能，化學活性和催化性等都較大尺度顆粒發(fā)生了變化，產生一系列奇特的性質。例如，金屬納米顆粒對光的吸收效果顯著增加，并產生吸收峰的等離子共振頻率偏移；出現磁有序態(tài)向磁無序，超導相向正常相的轉變。UJS 納米相材料在電子輸運過程中的小尺寸效應： 納米相材料存在大量的晶界，使得電子散射非常強。晶界原子排列越混亂，晶界厚度越大，對電子散射能力就越強。界面這種高能壘導致納米相材料的電阻升高。UJS 一般對電子的散射可以分為顆粒散射貢獻和界面散射貢獻兩個部分。當顆粒尺寸與電子的平均

21、自由程相當時，界面對電子的散射有明顯的作用。而當顆粒尺寸大于電子平均自由程時，晶內散射貢獻逐漸占優(yōu)勢。當顆粒尺寸小于電子平均自由程時，界面散射起主導作用，這時電阻與溫度的關系以及電阻溫度系數的變化都明顯地偏離粗晶情況，甚至出現反?，F象。UJS小尺寸效應的主要影響： 1、金屬納米材料的電阻與臨界尺寸2、寬頻帶強吸收性質3、光吸收增強現象4、磁有序態(tài)向磁無序態(tài)的轉變5、超導相向正常相的轉變6、磁性納米顆粒的高矯頑力UJS特殊的光學性質 當黃金（Au）被細分到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的金黃色而呈黑色。事實上，所有的金屬在納米顆粒狀態(tài)都呈為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑

22、，金屬鉻變成鉻黑。特殊的電學性質 介電和壓電特性是材料的基本物性之一。納米半導體的介電行為（介電常數、介電損耗）及壓電特性同常規(guī)的半導體材料有很大的不同。 UJS特殊的磁性 小尺寸超微顆粒的磁性比大塊材料強許多倍，大塊的純鐵矯頑力約為80A/m，而當顆粒尺寸見效到20nm以下時，其矯頑力可增加1000倍，若進一步減小其尺寸，大約小于6nm時，其矯頑力反而降低到零，表現出所謂超順磁性。 特殊的熱學性質 在納米尺寸狀態(tài)，具有減少的空間維數的材料的另一種特性是相的穩(wěn)定性。當人們足夠地減少組成相的尺寸的時候，由于在限制的原子系統(tǒng)中的各種彈性和熱力學參數的變化，平衡相的關系將被改變。固體物質在粗晶粒尺寸

23、時，有其固定的熔點，超細微化后，卻發(fā)現其熔點顯著降低，當顆粒小于10nm時尤為顯著。UJS(3) 量子尺寸效應 各種元素原子具有特定的光譜線。由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就并合成能帶，由于電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續(xù)的，從能帶理論出發(fā)成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區(qū)別，對介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。UJS當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕

24、緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規(guī)律已不再成立。 UJS量子尺寸效應的主要影響：1、導體向絕緣體的轉變2、吸收光譜的藍移現象3 、納米材料的磁化率4、納米顆粒的發(fā)光現象UJS 納米材料中的粒子具有穿過勢壘的能力叫隧道效應。宏觀物理量在量子相干器件中的隧道效應稱之為宏觀量子隧道效應。 如磁化強度，具有鐵磁性的磁鐵，其粒子尺寸達到納米級時，即由鐵磁性變?yōu)轫槾判曰蜍洿判?。UJS納米粒子的物化性能特點可歸納如下： 熱學性能 熔點下降 磁學性能 1.超順磁

25、性,臨界尺寸以下 HC 0 2.高的矯頑力， 高于臨界尺寸,HC很高 3.低的居里溫度 光學性能 1.寬頻帶強吸收(金屬無光澤) 2.藍移現象(吸收帶向短級方向移) 3.紅移現象 化學性能 1.吸附性 2.凝聚性 3.催化性能 4.高表面能、高化學活性UJS 1 納米科技的概念與發(fā)展 2 納米科技的內涵 3 納米材料的種類 4 納米材料的特異性能 5 納米材料的應用UJS5 5 納米材料的應用納米材料的應用(1) (1) 納米材料在高科技中的地位及應用納米材料在高科技中的地位及應用 當代的科學基礎已為21世紀高技術的誕生奠定了理論基礎。納米電子學、量子電子學和分子電子學現在還在處于初級研究階段

26、，隨著納米科技的發(fā)展，高度集成化的要求，元件和材料的微小化，在集成過程中出現了許多傳統(tǒng)理論無法解釋的科學問題，傳統(tǒng)的集成技術由于不能適應新的需求而逐漸被淘汰，在這種情況下以納米電子學為指導工作的新的器件相繼問世，速度之快出乎人們的預料。 UJS 20世紀80年代以來電路元件尺寸下降的速度是很快的，未來的20年電路元件尺寸將達到亞微米和納米的水平，量子效應的原理性器件、分子電子器件和納米器件成為電子工業(yè)的核心。納米尺度的開關材料、敏感材料、納米級半導體/鐵電體、納米級半導體/鐵磁體、納米金屬/納米半導體集成的超機構材料、單電子晶體管材料、用于存儲的巨磁材料、超小型電子干涉儀所需材料等是21世紀電

27、子工業(yè)的關鍵材料，這些材料都具有納米結構。UJS 上圖為IBM的研究人員利用納米技術制作的硬盤，其數據存儲容量超過現在硬盤存儲容量的100倍。從顯微鏡下我們可以觀察到，現在的硬盤表面上看上去非常雜亂無章，而IBM發(fā)明的新材料的表面磁化顆粒更小，且排列均勻。 新型納米材料硬盤，容量增加100多倍UJS左圖為現在存儲器介質的表面，IBM發(fā)明的新材料的表面-磁化顆粒更小，且排列均勻UJS IBM的研究人員發(fā)明的這種材料是一種全新的材料，通過化學反應生成極小的磁性顆粒，它們大小相等，每個只包含1000多個原子，顆粒按照格子狀結構排列，其中每個顆粒與鄰近顆粒的距離相等，納米顆粒是鐵和鉑的混合物，全新的制

28、作工藝不但能夠精確地控制顆粒大小，而且還能控制顆粒之間的距離。這兩個方面對提高數據的密度非常重要。較小的尺寸和均勻的結構兩者有機地結合在一起就能進一步提高磁性存儲介質上的數據密度。 UJS(2) 磁學應用磁學應用 納米磁性材料是納米材料中最早進入工業(yè)化生產、至今還充滿活力、具有寬廣應用前景的一類人工功能材料之一。1.納米磁記錄材料 磁記錄是信息儲存與處理的重要手段，隨著科學的發(fā)展，要求記錄密度越來越高。磁性納米微粒由于尺寸小，具有單磁疇結構、矯頑力很高的特性，用它制作磁記錄材料可以改善圖像質量。 作為磁記錄單位的磁性粒子的大小須滿足以下條件：顆粒的長度應小于記錄波長；粒子的寬度（如可能長度也包

29、括在內）應該遠小于記錄深度；一個單位的記錄體積中，應盡可能有更多的磁性粒子。 UJS2.納米巨磁電阻材料 1994年，IBM公司研制成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度提高了17倍，達到5Gbit/in2，最近報道為11Gbit/in2，從而在與光盤競爭中磁盤重新處于領先地位。 利用巨磁電阻效應在不同的磁化狀態(tài)具有不同電阻值的特點，可以制成隨機儲存器（MRAM），其優(yōu)點是在無電源的情況下可繼續(xù)保留信息。巨磁電阻材料應用前景非常廣闊。3.新型的磁性液體 磁性液體的主要特點是在磁場作用下，可以被磁化，可以在磁場作用下運動，但同時它又是液體，具有液體的流動性。磁性液體的應用主要表現為用于旋轉軸的

30、動態(tài)密封、新的潤滑劑、增進揚聲器功率、作阻尼器件等。 UJS4.納米微晶軟磁材料 納米微晶軟磁材料目前沿著高頻、多功能方向發(fā)展，其應用領域將遍及軟磁材料應用的各方面，如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻變壓器、扼流圈、可飽和電抗器、互感器、磁屏蔽、磁頭、磁開關、傳感器等。5.納米微晶稀土永磁材料 由于稀土永磁材料的問世，使永磁材料的性能突飛猛進稀土永磁材已經歷了SmCo5、Sm2Co17以及Nb2Fe14B等3個發(fā)展階段。目前燒結Nb2Fe14B稀土永磁的磁能積已高達432KJm-3（54MGOe），接近理論值512KJm-3（64MGOe），并已進入規(guī)模生產。進一步提高納米永磁材料的性能仍然是當前

31、研究工作的熱點。UJS6.納米磁致冷 磁致冷是利用自旋系統(tǒng)磁熵變的致冷方式進行制冷的。與通常的壓縮氣體式致冷方式相比較，它具有效率高、功能低、噪音小、體積小、無污染等優(yōu)點。UJS(3) 納米催化納米催化1.納米粒子的化學催化 化學催化的作用主要可歸結為3個方面：一是提高反應速度，增加反應效率；二是決定反應路徑，有優(yōu)良的選擇性，例如只進行氫化，脫氫反應，不發(fā)生氫化分解和脫水反應；三是降低反應溫度。納米粒子作為催化劑必須滿足上述的條件。納米粒子的催化作用不僅表現為高活性，而且還提高了化學反應的選擇性。 UJS2.半導體納米粒子的光催化 半導體的光催化效應是指在光的照射下，價帶電子躍遷到導帶，價帶的

32、孔穴把周圍環(huán)境中的烴基電子奪過來，短基變成自由基，作為強氧化劑將酯類變化如下：酯醇醛酸CO2，完成了對有機物的降解。納米半導體比常規(guī)半導體光催化活性高得多。最近十幾年來，半導體光催化在應用中得到飛快的發(fā)展。UJS常用的光催化半導體納米粒子有TiO2(銳鐵礦相)、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用處：將這類材料做成空心小球，浮在含有有機物的廢水表面上，利太陽光可進行有機物的降解。美國、日本利用這種方法對海上石油泄露造成的污染進行處理。采用這種方法還可以將粉體添加到陶瓷釉料中，使其具有保潔殺菌的功能，也可以添加到人造纖維中制成殺菌纖維。銳鈦礦白色納米TiO2粒子

33、表面用Cu+、Ag+離子修飾，殺菌效果更好。這種材料在電冰箱、空調、醫(yī)療器械、醫(yī)院手術室裝修等方面有著廣泛的應用前景。UJS3.納米金屬、半導體粒子的熱催化 金屬納米粒子十分活潑，可以作為助燃劑在燃料中使用。也可以摻雜到高能密度的材料，如炸藥，增加爆炸效率；也可以作為引爆劑進行使用。為了提高熱燃燒效率，將金屬納米粒子和半導體納米粒子摻雜到燃料中，以提高燃燒的效率，因此這類材料在火箭助推器和煤中作助燃劑。 目前，納米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃劑。 UJS(4) (4) 陶瓷增韌陶瓷增韌 用納米粉體進行燒結，致密化的速度快，還可以降低燒結溫度，最近用流延法初步制備了添加納米氧化鋁的基板材料，光潔度大大提高，冷熱疲勞、斷裂韌性提高了將近1倍，熱導系數比常規(guī)氧化鋁的基板材料提高了20%，顯微組織均勻。例如，由納米陶瓷研制結果觀察到納米級ZrO2陶瓷的燒結溫度比常規(guī)的微米級ZrO2陶瓷燒結溫度降低了400。 UJS陶瓷增韌陶瓷增韌 陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與延展性。納米陶瓷UJS(5) 光學應用光學應用1.紅外反射材料 由金超微粒子沉積在基板上形成的膜可用作紅外線傳感器。金超微粒子膜