纳米材料的介绍

　　物质尺度减小到纳米范围（10-7～10-9m）时，在光、声、电、磁、热与化学反应等方面皆呈现出与宏观材料不同的新奇特性。世界性纳米材料研究的热潮于20世纪80年代兴起，1990年在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米材料科学会议（NanoScienceandTechnology，简称NST），标志着纳米材料科学的诞生。纳米微粒的奇异性质与结构，以及由它组装出来的丰富多彩的各种纳米结构体系，在硅基发光材料，陶瓷增韧、纳米器件、生物导弹、纳米催化及纳米复合仿生材料等方面展现出了令人振奋的应用前景。

　　人类可能在刚刚具有思想的时候，就开始有意识地以长度或者说是大小来区分世界的万物，并将缤纷繁杂的世界划分成为数众多的人能接受的区域逐一进行认识。

　　随着社会的发展，人类对客观世界的认识不断朝着宏观和微观两个层次深入。所谓宏观，是指研究的对象尺寸很大，其下限是人的肉眼可见的最小的物体（约1微米），而上限是无限的。目前人们对宏观认识的尺度已经延伸到上百亿光年，在这个基础上，相继建立起一些科学领域，如经典力学、地球物理学、天体物理学、空间科学等。所谓微观，是指上限为原子和分子，而无下限的一个时空。到20世纪初，人们已经对分子、原子、质子。中子、介子、超子等构成的微观世界在十分微小层次上有了认识，时间已缩短到飞秒（10-15s）的数量级。一些描述这些微观体系的学科相继建立，如原子核物理、粒子物理、量子力学等。直到20世纪80年代初，人们才发现，在宏观世界和微观世界之间，还有一个层次的时空被遗忘了，介于宏观与微观之间的领域——介观的概念才被提出来。在这个领域中，三维尺寸都很小的细小体系出现了许多既不同于宏观物体，也不同于微观体系的奇异现象。80年代中期，微米和亚微米的细小体系因用实验观察到了电子束的振幅振荡而在凝聚态物理学中一度引起轰动。差不多在相同的时期，C60团簇研究席卷全球。

　　在亚微米级体系和团簇之间还存在一个十分引人注目的新的微小体系，即纳米体系，这个体系的范围通常定为1～100nm左右。纳米微粒就是这个体系的典型代表，它属于超微粒子范围（1～1000nm），具有不同于常规固体的新的特性，不仅如此，由它构成的一维纤维。二维薄膜以及三维固体也表现出不同于常规线状、薄膜和块状材料的性质。优良导体的金属，当尺寸减小到几纳米时就成了绝缘体，且各种金属纳米微粒几乎都是黑色；原本不发光的材料，当粒径小于几个纳米时就可以在室温下发射可见光；原来铁磁性的粒子可以变成超顺磁性，矫顽力为零；纳米粒子的熔点急剧下降；由纳米微粒构成的纳米陶瓷有极高的硬度，并在低温下出现良好的延展性正是由于上述原因，1～100nm的微小体系已经成为材料学、化学以及物理学等学科的前沿热点和交叉点。1990年7月，在美国巴尔的摩召开的国际第一届纳米科学技术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世，纳米材料科学的诞生标志着人类的认识又延伸到了过去不被人注意的纳米尺度。纳米体系给各学科带来的不只是一个新的研究领域和新的科学研究内涵，它本身还包含着丰富的哲学内涵。

　　在分子以上到微米尺度以下或是在1～100nm量级的尺度范围内研究化学就产生了纳米化学这一新学科，它和其他的纳米学科一样，并不拘泥于尺度上的分界，而是着眼与小尺存所引起物质的变异行为。

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