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新型纳米材料发展前景广阔

新型纳米材料的发展前景很广阔
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。正是由于基本组成单位尺度小,纳米材料具有很多其他普通尺度的材料所不具备的效应,具体包括体积效应、表面效应、介电限域、量子尺寸、量子隧道等,其中值得注意的是体积效应和介电限域。
体积效应是指纳米粒子足够小时,纳米材料的催化性、热阻、内压、光吸收性都发生了很大变化,应用这个特性制成的纳米吸波涂料具有质量轻、厚度薄、吸波频带宽等优点。而介电效应是指纳米材料处于一定的介质包围之中时,由于不同材料对光的折射率不同,纳米表面及其附近的场强增大,这种效应广泛应用于多相反应中光催化材料。正是这些独特的效应使得纳米材料在传统材料、电子设备、医疗器材、机械制造、军工等领域有着巨大的应用前景。
在医学领域应用
癌症作为当今年人类健康的一个巨大挑战,难以根治的主要原因在于癌细胞与正常细胞混杂难以选择性的消除,而纳米粒子包裹的智能药物可以主动探测癌细胞并进行定点消除,特别是磁性纳米材料作为药物载体时,利用人体特殊的磁场使得药物在特定区域聚集并发挥作用,降低了使用药物的风险,此外还可以利用部分纳米材料的生物降解特性减少药物副作用,以及利用接种了抗原或抗体的纳米载体进行探测。
随着人类操纵纳米材料能力的提高,纳米机器人得到了长足发展。以搭建纳米机器人所用基础材料的尺度来划分,目前纳米机器人主要包括两类:一类是在分子尺度上通过操纵原子或分子构建机械甚至有特定功能的机器人以达到吞噬病变细胞的目的;另一类是以硅晶片存储器为代表的生物系统和机械系统的有机结合体,通过影响或改变人体正常生理代谢进程达到治愈疾病的目的。
在化工领域应用
由于纳米材料尺度小,具备独特的电、磁、光特性,自80年代初期以来,科研工作者利用纳米功能材料体积效应、量子尺寸、表面效应等在化工领域取得了许多重大研究成果。
传统的催化剂催化效率低、环境污染严重,新兴纳米材料制成的催化剂通过优化反应路径、提高催化效率实现了化工行业革命性的变革。其基本原理是利用纳米材料尺度极小表面粒子相对较多,因此表面活性极大,为分子之间聚合、断链提供了大量的场所。以Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒为例,这些催化剂替代了昂贵的铂或钮催化剂,纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。
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新型纳米材料发展前景广阔

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