2024年9月20日

纳米材料在工业和现实生活中哪用到了?

要回答这个问题,首先要说纳米材料是什么?它独特的性能是什么?纳米材料的学术定义是,三维尺寸中至少有一维纳米量级材料。一般来说,纳米材料是一种由极小的颗粒组成的材料,尺寸只有几个纳米。纳米有多大?肉眼看不到只有10亿分之一的一米。由于其尺寸特别小,产生两种效应,即小尺寸引起的表面效应和量子效应,即表面积大,表面原子数量百分比显著增加,当材料颗粒直径只有1纳米时,原子全部暴露在表面,因此原子容易迁移,使其物理性能发生很大变化。首先,它对光的反射能力变得非常低,从低到<1%;第二,机械和机械性能增加了几倍;第三,熔点会大大降低(如金的熔点本来是1064℃,但2纳米的金属粉末熔点只有33℃);四是具有特殊的磁性(如20纳米铁粉,其矫顽力可增加1000倍)。

根据上述原理和特点,纳米材料大致有以下用途:

1. 纳米结构材料:

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它包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷,具有优异的机械、机械和热性能。它可以大大降低构件的重量。

2. 纳米催化、敏感、储氢材料:

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用于汽车尾气净化、石化、新型清洁能源等领域,制造高效的异质催化剂、气体敏感器和气体捕获剂。

3. 纳米光学材料:

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用于制造各种性能独特的光电子设备。如量子陷阱GaN蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。

4. 巨磁电阻材料的纳米结构:

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磁场导致物体电阻率变化的现象称为磁电阻效应,通常可以忽略一般金属的效应。但有些纳米薄膜具有巨磁电阻效应。在发现巨磁电阻效应后的第六年,IBM公司于1994年开发了一个读取巨磁电阻效应的磁头,将磁盘记录密度提高了17倍。该材料还可生产测量位移和角度的传感器,广泛应用于数控机床、汽车速度测量、非接触开关和旋转编码器。

5. 纳米微晶软磁材料

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用于制造功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。

6. 纳米微晶稀土永磁材料

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将晶粒制成纳米级可以进一步提高钕铁硼等稀土永磁材料的磁能积累,并希望制成具有高饱和磁化强度和高矫韧性的新型永磁材料(通过软磁相和永磁相在纳米尺度的组合)。