纳米材料研究的现状

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纳米材料研究的现状
一、纳米材料研究的现状
自70 年代纳米颗粒材料问世以来，80 年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有 20
多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在 80 年代中期以后。从研
究的内涵和特点大致可划分为三个阶段。
第一阶段（1990 年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合
成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳
米颗粒和纳米块体材料结构的研究在 80 年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一
材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1994 年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和
力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合
及发展复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从 1994 年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越
受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。国际上，把这类材料称为纳米组装材料
体系或者称为纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝和管为
基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系，基保包括纳米阵列体系、
介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。纳米颗粒、丝、管可以是有序或无序地排列。
如果说第一阶段和第二阶段的研究在某种程度上带有一定的随机性，那么这一阶段研究的特
点更强调人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特
性。著名诺贝尔奖金获得者，美国物理学 “家费曼曾预言 如果有一天人们能按照自己的意愿排
… ”列原子和分子 ，那将创造什么样的奇迹 。就像目前用 STM 操纵原子一样，人工地把纳米微
粒整齐排列就是实现费曼预言，创造新奇迹的起点。美国加利福尼亚大学洛伦兹伯克力国家实
验室的科学家在《自然》杂志上发表论文，指出纳米尺度的图案材料是现代材料化学和物理学
的重要前沿课题。可见，纳米结构的组装体系很可能成为纳米材料研究的前沿主导方向。
二、纳米材料研究的特点
1 、纳米材料研究的内涵不断扩大
第一阶段主要集中在纳米颗粒（纳米晶、纳米相、纳米非晶等）以及由它们组成的薄膜与块
体，到第三阶段纳米材料研究对象又涉及到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料（包括凝胶和气
凝胶），例如气凝胶孔隙率高于90％，孔径大小为纳米级，这就导致孔隙间的材料实际上是纳
米尺度的微粒或丝，这种纳米结构为嵌镶、组装纳米微粒提供一个三维空间。纳米管的出现，
丰富了纳米材料研究的内涵，为合成组装纳米材料提供了新的机遇。
2 ．纳米材料的概念不断拓宽
1994 年以前，纳米结构材料仅仅包括纳米微粒及其形成的纳米块体、纳米薄膜，现在纳米结
构的材料的含意还包括纳米组装体系，该体系除了包含纳米微粒实体的组元，还包括支撑它们
的具有纳米尺度的空间的基体，因此，纳米结构材料内涵变得丰富多彩。
3．纳米材料的应用成为人们关注的热点
经过第一阶段和第二阶段研究，人们已经发现纳米材料所具备的不同于常规材料的新特性，
对传统工业和常规产品会产生重要的影响。日本、美国和西欧都相继把实验室的成果转化为规
模生产，据不完全统计，国际上已有 20 多个纳米材料公司经营粉体生产线，其中陶瓷纳米粉
体对常规陶瓷和高技术陶瓷的改性、纳米功能涂层的制备技术和涂层工艺、纳米添加功能油漆
涂料的研究、纳米添加塑料改性以及纳米材料在环保、能源、医药等领域的应用，磨料、釉料
以及纸张和纤维填料的纳米化研究也相继展开。纳米材料及其相关的产品从1994 年开始已陆
续进入市场，所创造的经济效益以20 ％速度增长。


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纳米材料研究的现状一、纳米材料研究的现状自70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。从研究的内涵和特点大致可划分为三个阶段。第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二阶段（1994年...

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