納米材料的介紹

　　物質(zhì)尺度減小到納米范圍（10-7～10-9m）時，在光、聲、電、磁、熱與化學(xué)反應(yīng)等方面皆呈現(xiàn)出與宏觀材料不同的新奇特性。世界性納米材料研究的熱潮于20世紀(jì)80年代興起，1990年在美國巴爾的摩召開了第一屆國際納米材料科學(xué)會議（NanoScienceandTechnology，簡稱NST），標(biāo)志著納米材料科學(xué)的誕生。納米微粒的奇異性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，以及由它組裝出來的豐富多彩的各種納米結(jié)構(gòu)體系，在硅基發(fā)光材料，陶瓷增韌、納米器件、生物導(dǎo)彈、納米催化及納米復(fù)合仿生材料等方面展現(xiàn)出了令人振奮的應(yīng)用前景。

　　人類可能在剛剛具有思想的時候，就開始有意識地以長度或者說是大小來區(qū)分世界的萬物，并將繽紛繁雜的世界劃分成為數(shù)眾多的人能接受的區(qū)域逐一進(jìn)行認(rèn)識。

　　隨著社會的發(fā)展，人類對客觀世界的認(rèn)識不斷朝著宏觀和微觀兩個層次深入。所謂宏觀，是指研究的對象尺寸很大，其下限是人的肉眼可見的最小的物體（約1微米），而上限是無限的。目前人們對宏觀認(rèn)識的尺度已經(jīng)延伸到上百億光年，在這個基礎(chǔ)上，相繼建立起一些科學(xué)領(lǐng)域，如經(jīng)典力學(xué)、地球物理學(xué)、天體物理學(xué)、空間科學(xué)等。所謂微觀，是指上限為原子和分子，而無下限的一個時空。到20世紀(jì)初，人們已經(jīng)對分子、原子、質(zhì)子。中子、介子、超子等構(gòu)成的微觀世界在十分微小層次上有了認(rèn)識，時間已縮短到飛秒（10-15s）的數(shù)量級。一些描述這些微觀體系的學(xué)科相繼建立，如原子核物理、粒子物理、量子力學(xué)等。直到20世紀(jì)80年代初，人們才發(fā)現(xiàn)，在宏觀世界和微觀世界之間，還有一個層次的時空被遺忘了，介于宏觀與微觀之間的領(lǐng)域——介觀的概念才被提出來。在這個領(lǐng)域中，三維尺寸都很小的細(xì)小體系出現(xiàn)了許多既不同于宏觀物體，也不同于微觀體系的奇異現(xiàn)象。80年代中期，微米和亞微米的細(xì)小體系因用實(shí)驗(yàn)觀察到了電子束的振幅振蕩而在凝聚態(tài)物理學(xué)中一度引起轟動。差不多在相同的時期，C60團(tuán)簇研究席卷全球。

　　在亞微米級體系和團(tuán)簇之間還存在一個十分引人注目的新的微小體系，即納米體系，這個體系的范圍通常定為1～100nm左右。納米微粒就是這個體系的典型代表，它屬于超微粒子范圍（1～1000nm），具有不同于常規(guī)固體的新的特性，不僅如此，由它構(gòu)成的一維纖維。二維薄膜以及三維固體也表現(xiàn)出不同于常規(guī)線狀、薄膜和塊狀材料的性質(zhì)。優(yōu)良導(dǎo)體的金屬，當(dāng)尺寸減小到幾納米時就成了絕緣體，且各種金屬納米微粒幾乎都是黑色；原本不發(fā)光的材料，當(dāng)粒徑小于幾個納米時就可以在室溫下發(fā)射可見光；原來鐵磁性的粒子可以變成超順磁性，矯頑力為零；納米粒子的熔點(diǎn)急劇下降；由納米微粒構(gòu)成的納米陶瓷有極高的硬度，并在低溫下出現(xiàn)良好的延展性正是由于上述原因，1～100nm的微小體系已經(jīng)成為材料學(xué)、化學(xué)以及物理學(xué)等學(xué)科的前沿?zé)狳c(diǎn)和交叉點(diǎn)。1990年7月，在美國巴爾的摩召開的國際第一屆納米科學(xué)技術(shù)會議，正式把納米材料科學(xué)作為材料科學(xué)的一個新的分支公布于世，納米材料科學(xué)的誕生標(biāo)志著人類的認(rèn)識又延伸到了過去不被人注意的納米尺度。納米體系給各學(xué)科帶來的不只是一個新的研究領(lǐng)域和新的科學(xué)研究內(nèi)涵，它本身還包含著豐富的哲學(xué)內(nèi)涵。

　　在分子以上到微米尺度以下或是在1～100nm量級的尺度范圍內(nèi)研究化學(xué)就產(chǎn)生了納米化學(xué)這一新學(xué)科，它和其他的納米學(xué)科一樣，并不拘泥于尺度上的分界，而是著眼與小尺存所引起物質(zhì)的變異行為。

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