納米材料特性

納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度範圍（1nm~100nm）或由他們作為基本單元構成的材料。這是指納米晶體粒表面原子數與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大後所引起的性質上的變化。例如粒子直徑為10納米時，微粒包含4000個原子，表面原子占40%；粒子直徑為1納米時，微粒包含有30個原子，表面原子占99%。

基本介紹

• 中文名：納米材料特性
• 外文名：he features of the nanophase materials  
• 納米材料是指：在三維空間中至少有一維處在納米級別
• 特性：表面與界面效應等

特性

（1）表面與界面效應

主要原因就在於直徑減少，表面原子數量增多。再例如，粒子直徑為10納米和5納米時，比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象，如金屬納米粒子在空中會燃燒，無機納米粒子會吸附氣體等等。

（2）小尺寸效應

當納米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現出“新奇”的現象。例如，銅顆粒達到納米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化矽顆粒在20納米時卻開始導電。再譬如，高分子材料加納米材料製成的刀具比金鋼石製品還要堅硬。利用這些特性，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能，此外又有可能套用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。

（3）量子尺寸效應

當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大於熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現納米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。例如，有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365千克水裡只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。

（4）巨觀量子隧道效應

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過巨觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為納米粒子的巨觀量子隧道效應。