纳米科学技术进展和前景──兼论在化工新材料(含涂料)领域的应用(I)

　　7=Georgia纳米科学技术进展和前景兼论在化工新材料含涂料领域的应用，曾汉民聚合物复合，和，材料贿，点实验室们灿奶领域的应麻景，着重介绍了，晋工，料包，料局随，景，决的技术关键1厕米材料域局料关系。*后酿了，与可腧发励关系。

　　合材料材料设计环境意识分类号了83 1纳米技术是21世纪项关键技术1.1概述又=109约比人的头发小1000倍。1981年1公司苏黎士研究所的Billing和。8，1胃发明隧道显微镜后，便诞生了门以0.00，1尺度为研宄对象的，沿科学纳米科学技术心10168606 1心，87.纳米技术的发展为物理学化学机械学材料学生物学仿生学等学科的交叉发展提供了新的机遇。纳米科技是在，1尺度之间去研究和应用原子和分子运动的规律和相互作用。这里纳米的内涵不仅是空间尺寸，而且是新的思维方式，独特的思路。要使生产过程愈来愈精细，以致*终能实现在纳米尺寸范围971直接操纵单个原子和分子的能力，去制造相当于或更小于细胞200，300，细菌200，60或病毒几十个纳米大小的机器，或制造出具有理想特定性能的新材料和构件。

　　这种在纳米尺寸上的科学工程技术0833，3 1初1欣1.了6，褡，简称肥导致出现了纳米电子学纳米机械学纳米工程纳米生物学纳米材料等纳米科技。这种微型化技术简称为纳米技术3，16，7，它将导致本世纪技术的未来发展和发生场新工业革命，并给人类社会带来巨大的效益和挑战。它的发展潜力不可估量，甚至会超过计算机或基因学，成为21世纪的关键技术。

　　纳米材料如1噙。此扣1.61肘16而18纳米结构的材料，般称纳米材料指纳米粒子与纳米固体。纳米粒子指0，1的微粒，般含有几千至几万个原子，其微粒尺寸与面原子数的关系1和1.

　　从1与1中看出，在1以下纳米粒子尺寸大小的分布，使粒子面原子数的比例差别很大，也决定了粒子面性能有较大差别。讨论与重视纳米粒子粒径分布对纳米粒子特性的影响是十分重要的。

　　粒度nm若粒子是长程有序的小晶体，则称为纳米晶态微粒。纳米粒子属于原子簇，181；1.与宏观物体之间的过渡物质或过渡状态，物理学上称为介观状态。纳米粒子与般超细粒子是完全不同的，市面上使用的超细粒子材料是微米级的粒子=103.微米材料和纳米材料不能等同和混淆。

　　纳米固体是指将纳米粒子压制烧结成维凝聚态材料。因此，纳米固体也分为纳米晶态固体和纳米非晶固体。纳米固体是由界面组元和粒子组元两部分组成，其界面原子数占多数，原子排列缺乏普通固体的有序度，2.

　　内的原子，白点代界面中的原子，箭头代界面和界面8中不同的原子间距这些原子间距大小不指向各异，取值是随机的，构成纳米固体的这部分原子称为界面组元中所有白点原子的总和；士的所有黑点原子的总和是构成纳米固体的粒子组元。界面组元和粒子组元中的原子比例与粒子的粒度大小有关粒子粒度越小界面组元的比例越高，这与纳米微粒尺寸与面原子数的关系是致的1和因此，纳米固体的性质不仅取决于纳米粒子特性，而且与其中多界面效应密切相关。注普遍认为界面组元是既非长程有序又非短程有序的类气体结构，是固态的种新相。然而近来发现界面组元可处于种短程有序状态如钯纳米晶体或认为纳米晶界是处于有序和无序之间变化。

　　1.2纳米材料基本的特点1.2.1新奇的效应纳米粒子和由它组成的纳米固体有如下特点当纳米微晶的尺寸与光波波长传导电子的德布罗意波长超导的相干长度或透射深度等的物理特征尺寸相当或比它们更小时，周期性的边界条件将被破坏，从而出现声光热电和磁等特性的小尺寸效应。

　　337尺，而直径为2，的金粒的培点降为600.

　　纳米贵重金属粒子的荧光现象与其粒径密切相关，如5的纳米人粒子有灭光发射，而15，的Au粒子则不产生荧光。

　　熔点金属纳米粒子纳米化后可以在较低温度下获得致密的纳米烧结体，为粉末冶金提供新工艺。

　　如在钨粉中加入少量纳米级钨粒子0.10.5，可使其烧结温度由3纳米粒子的粒度越小，其比面积越大，面原子m2g，面原子比例为50；粒径为2nnl时，比面积为45，12面原子比例为80；当纳米粒子粒径为1仙1时，则面原子数占总数的99.

　　特别容易吸附其他原子，或与其他原子发生化学反应。面原子的几何构型自旋构型原子间相互作用力与电子能谱都不同于固体材料。

　　纳米粒子的原子间相互作用具有多样性。如金属纳米粒子在空气中会燃烧，可纳米粒子有很强的面活性，有利于吸附催化以及扩散烧结等。如乙烯以从600丈降至室温。

　　量子尺寸效应是指粒子的尺寸减小时，费米能级附近的电子能级由准连续性能级变为离散能级。对于大块物体，由于所含总电子数趋于无穷大，则其能级间距趋于零，从而形成准连续能级。对于纳米微粒，由于米微粒尺寸nm包含总原子数暴，所含总电子数少，能级间距不再趋于零，从而形成分立能磁能和光子能量等特征能量，则现出与宏观物体不同的新特征。如纳米金属粒子都是黑色的，对可光不反射；般金属是导电的，在低温下某些纳米金属粒子就会出现电绝缘性能。

　　0宏观量子隧道效应人们发现些宏观量如微粒子的磁化强度和量子相干器中的磁通量等亦具有隧道效应即称为宏观量子隧道效应。研究纳米粒子这种隧道效应特性，对开发微电子器件有重要意义，它同量子尺寸效应起，确定了微电子器进步微型化的极限，也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的*短时间。

　　1.2.2纳米材料的应用前景1纳米材料有很大的比面积，因此容易受外界成各种灵敏度高响应速度快的传感器。

　　⑷些纳米粒子具有单磁畴结构和高的矫顽力，若用作磁记录材料，则可提高信噪比，从而可改善像质量如日本松下电气公司已经用磁性纳米粒子制成高质量的录像带，并且提高信息密集度。

　　5由于小尺寸和面效应，纳米粒子对电磁波有极强的吸收能力，纳米固体在较宽的频谱范围内显对电磁波的均匀吸收。如纳米复合多层膜在717导弹面，可以避免雷达发现。

　　⑹般制备合金被限制在固态或熔融态时能互容用不同成分的纳米粒子直接压成复相纳米固体，则可以不受通常制法的限制。必须指出这里制成的不是原子尺寸上的合金，而是纳米尺度上的复相纳米固体。

　　未完待续关于召开第届现代涂料与涂装编委会和涂料企业家联席研讨交流会的预通知会议时间2001年第季度。

　　会议地址广州市番禺区会议内容现代涂料与涂装编委会⑴编辑部工作报告1999年9月2001年9月期刊发展情况及下步打算。

　　⑵编委对期刊发展的讨论。

　　⑶奖励两年来优秀编委和通信员。

　　编委和企业家联席研讨交流会⑴纳米材料在涂料中应用前景特邀前中山大学校长前国家高技术新材料专家委员会首席科学家亚洲太平洋材料院院士中国工程学院院士博导曾汉民教授发言，内容比5月17日郑州会议更深入具体。与会专家企业家对纳米材料如何在涂料中应用及产学研如何结合进行具体研讨。

　　⑵企业改制如何促进企业科技进步与经济发展行业内走在前面的几家企业重点发言，然后与会企业家专家进行研讨。会议诚邀湘江涂料集团李景祥副董事长谈改制后如何促进科技进步与经济发展；珠江化工集团有限公司广州制漆厂陈国咨副总经理谈诌议产学研联合推动企业技术创新；环球制漆股份有限公司杜志根总工也将到会发言。

　　主办单位现代涂料与涂装编辑部协办单位广州秀珀化工有限公司中西部涂料技术信息中心深圳海实业股份有限公司

(完)