纳米材料的最新发展是什么

2025-02-14 01:14:36

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回答1：

21世纪是一个科学技术飞速发展的时代，人类却面临着许多资源(如：海洋资源、森林资源、水资源等)的挑战。然而，纳米材料的出现也是人类对能源现状的挑战。纳米材料是尺度在1-100nm的微小颗粒组成的体系，它由于具有独特的性能而倍受关注。本文综述了近几年来纳米材料的研究进展，着重从纳米材料的制备、微观结构、力学性能等的研究现状作了一个概述，并简述了纳米材料的应用及面临的问题。纳米材料将成为新世纪信息时代的核心。
纳米材料的应用
　　由于纳米材料有着许多优越的性能，所以它具有广泛的应用前景。例如：大块硅是不发光的，当它体积缩小到纳米尺度时，它会发光。采用纳米硅材料制成的高效电子元件，其功效可以超过普通单晶硅的几十倍。钢是一种多晶体物质，如果把它的单个晶体压缩小到纳米规模或者更小时，它的硬度就会大幅度提高。碳纳米材料诞生于1991年，是目前研究较多的纳米材料之一。由于石墨原子层卷曲成碳纳米管（直径一般为几纳米到几十纳米，壁厚仅几纳米），其韧性极高，强度比钢铁高100倍，比重才是钢的1/6，它还具有非常好的储氢性能。
　　纳米复合材料能改善聚合物的性能。美国一些公司现正利用这一原理研究开发热塑性树脂纳米复合材料。通用汽车公司和蒙特尔公司联合研究小组已利用纳米复合材料试制成功汽车的车身后侧板件和车门板件，并已将这种材料投入性能鉴定试验。
　　在军事方面，利用纳米材料可以改善和提高某些武器表面的性能。有些纳米材料可使某些武器装备表面有灵敏的"感觉"。例如利用纳米材料制成的潜艇蒙皮可灵敏的"感觉"水流、水波、水压、水温等极微小的变化，并及时反馈到中央计算机以调整潜艇的运动状态、侦察和躲避敌方鱼雷。利用纳米材料制造的军用机器人的"皮肤"有比真人皮肤还灵敏的"感觉"，能更好的完成各类军事任务。纳米固体材料在较宽频谱范围内，对电磁波又有很强的均匀吸收性能。仅几十纳米厚的纳米薄膜与比它厚1000倍的现有吸收材料具有相同的吸收效果。因此采用纳米薄膜吸波材料将会使隐形武器的实战能力大为提高。
　　彩电与家电一般都是黑色的，被称为黑色家电，因为材料中加入碳黑进行静电屏蔽。而利用纳米技术人们已研究出可静电屏蔽的纳米涂料，通过控制涂料颜色，黑色家电将变成彩色家电。轮胎通常也是黑色的，但利用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜艳，性能也大大提高；轮胎侧面胶的抗折性能由10万次提高到50万次。
　　一系列研究成果表明：随着纳米材料的深入研究和不断扩大应用，将会对整个世界的面貌带来相当大的改观；因此，纳米材料被誉为21世纪最有前途的材料。

回答2：

（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。

（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。

(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。

(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。

(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入wto后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品

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