什么是纳米材料 - 分类及其性质

观察到，材料的量子特性在纳米尺度上是不同的。在分子水平上表现为绝缘体的材料，可以在纳米水平上表现导体的性质。纳米技术是研究纳米尺度下材料性能变化的一种研究方法。它涉及到量子物理学、半导体物理学、材料学等多种科学的结合研究制造等. .在纳米级别。利用纳米技术原理和方法形成的性质介于宏观固体和原子体系之间的材料称为纳米材料。

纳米材料是什么?

纳米尺度指的是10的尺度^-9米。它是一米的十亿分之一。因此，任何一个外部尺寸、内部结构尺寸或表面结构尺寸在1nm - 100nm范围内的粒子都被认为是纳米材料。

这些材料是肉眼看不见的。以材料科学为基础的纳米技术方法被考虑用于纳米材料。在这个尺度上，与分子尺度的行为相比，这些材料具有独特的光学、电子、力学和量子特性。

纳米材料可以是纳米物体或纳米结构材料。Nao对象是离散的材料块，而纳米结构的材料具有纳米尺度的内部或表面结构。

纳米材料可以具有自然的存在，人工制造或偶然地形成。随着研究进展，纳米材料正在商业化，并被用作商品。

纳米材料的性质

在…方面的巨大变化纳米材料的性质当它们被分解到纳米级时，就可以观察到。当我们从分子水平向纳米水平发展时，由于量子尺寸效应，材料的电子性质得到了改变。在纳米水平上，随着比体积比的增加，材料的机械性能、热性能和催化性能都发生了变化。

许多绝缘体材料在纳米尺度下开始表现为导体。同样，当我们达到纳米尺度时，许多有趣的量子和表面现象都可以观察到。

纳米材料的粒径、形状、化学成分、晶体结构、物理化学稳定性、表面积、表面能等，都是纳米材料的物理化学性质。随着纳米材料的表面积与体积比的增加，纳米材料的表面在自身和其他系统上的活性增强。纳米材料的大小对其药理行为起着重要作用。当纳米材料与水或其他弥散介质相互作用时，会重新排列其晶体结构。纳米材料的尺寸、组成和表面电荷影响其聚集状态。表面涂层会影响材料的磁性、物理化学和心理动力学性能。这些材料的表面与氧气、臭氧和过渡材料发生反应时产生活性氧。

在纳米级，粒子之间的相互作用要么是由于范德华力，要么是强大的极性键或共价键。利用聚电解质可以改善纳米材料的表面性质及其与其他元素和环境的相互作用。

例子

纳米材料可以作为工程纳米材料，偶然或自然存在的。工程化纳米材料是由人类制造的具有某些预期特性的纳米材料。它们包括炭黑和二氧化钛纳米材料。纳米颗粒也会在机械或工业过程中产生，比如汽车尾气、焊接烟尘、烹饪和燃料加热过程。偶然产生的大气纳米材料也被称为超细颗粒。富勒烯是由燃烧生物质蜡烛产生的纳米材料。

天然存在的纳米材料是由许多自然过程形成的，如森林大火、火山灰、海洋喷雾、金属风化等纳米材料的例子生物系统中存在着覆盖荷花的蜡晶体结构、病毒结构、蜘蛛螨丝、蜘蛛蜘蛛的蓝色色调、蝴蝶翅膀的鳞片。颗粒如牛奶、血液、角质、牙齿、皮肤、纸张、珊瑚、喙、羽毛、骨基质、棉花、指甲等。都是纯天然的有机纳米材料粘土是自然存在的无机纳米材料，因为它们是在地壳上不同的化学条件下晶体生长而形成的。

分类

纳米材料的分类主要取决于其形貌和结构，主要分为固结材料和纳米分散材料两大类。固结纳米材料进一步分为几类。一维纳米分散体系被称为纳米粉体和纳米粒子。本文将纳米粒子进一步分为纳米晶体、纳米团簇、纳米管、超分子等。

对于纳米材料来说，尺寸是一个重要的物理属性。纳米材料的分类通常取决于它们在纳米尺度下的尺寸。所有的三维都是纳米尺度的，并且最长和最短轴之间明显没有区别的纳米材料被称为纳米粒子。纳米尺度的二维材料被称为纳米纤维。中空纳米纤维被称为纳米管，固体纳米纤维被称为纳米棒。纳米尺度的一维材料被称为纳米板。有两种不同的长尺寸的纳米板被称为纳米带。

根据纳米结构材料所含物质的相态分为纳米复合材料、纳米泡沫材料、纳米孔材料和纳米晶材料。含有至少一个物理或化学上不同区域，且至少一个区域的尺寸在纳米尺度的固体材料称为纳米复合材料。纳米泡沫包含一种液体或固体基质，其中填充了一种气相，两种相中的一种具有纳米尺度的尺寸。

具有纳米孔的固体材料、尺寸在纳米尺度上的空腔被认为是纳米孔材料。纳米晶材料具有纳米尺度的晶体颗粒。

纳米材料的应用

今天的纳米材料正在高度商业化。市场上可用的一些商业纳米材料是化妆品，应变抗性纺织品，电子，防晒剂，涂料等......纳米织物和纳米复合材料都用于各种消费产品，如运动器材，窗户，汽车等等。来保护损坏从阳光下饮用饮料，玻璃瓶涂有纳米织物，阻挡UV射线。使用纳米粘土复合材料更长持久的网球。纳米级二氧化硅用作牙科填充物中的填料。

纳米材料的光学性质用于形成光学检测器，传感器，激光器，显示器，太阳能电池。该物业也用于生物医学和光电化学。在微生物燃料电池中，电极由碳纳米管组成。纳米晶锌硒化器用于显示屏中，以增加形成高清晰度电视机和个人计算机的像素的分辨率。在微电子工业中，强调了诸如晶体管，二极管，电阻器和电容器等电路的小型化。

纳米线被用于形成无结晶体管。纳米材料还用作汽车催化转化器和发电系统中的催化剂，以与毒性气体如一氧化碳和氮氧化物反应，从而防止它们引起的环境污染。为了增加防晒霜中的防晒系数（SPF）纳米-TiO2。为了向传感器提供高度活跃的表面，使用工程纳米层。

富勒烯用于癌症以治疗黑色素瘤等癌细胞。这些也发现用作光活性抗微生物剂。由于它们的光学和电气性能，量子点，纳米线和纳米码，2021欧洲杯足球竞猜官方平台高度选择了光电子。正在测试纳米材料的组织工程，药物递送和生物传感器的应用。纳佐是用于生物传感，生物体，肿瘤检测的人工酶。

纳米材料的优缺点

纳米材料2021欧洲杯足球竞猜官方平台的电、磁、光和力学特性提供了许多迷人的应用。关于这些特性的研究仍在进行中。纳米材料的性能与该模型不同。纳米材料的一些优点如下-

• 纳米材料半导体Q-颗粒显示量子限制效应，从而给予它们的发光性能。
• 与粗粒陶瓷相比，纳比陶瓷在升高的温度下更具延性。
• 纳米金属粉末的冷焊接性能随着它们的延性对于金属 - 金属键合非常有用。
• 单纳米磁颗粒具有超顺磁性。
• 单金属组成的纳米结构金属团簇可作为多相催化剂的前驱体。
• 对于太阳能电池，纳米晶体硅薄膜形成高度透明的接触。
• 纳米结构的氧化钛多孔膜具有高透射性和高比表面积增强。
• 微电子工业在电路小型化中所面临的挑战，如高速产生的散热不良微处理器纳米晶材料可以克服可靠性差的问题。这些提供高导热性，高耐久性，持久持久的连接。

在使用纳米材料时也存在一些技术缺点。其中一些缺点如下 -

• 纳米材料的不稳定性。
• 耐蚀性较差。
• 高溶解性。
• 当高比表面积的纳米材料与氧气直接接触时，会发生放热燃烧，导致爆炸。
• 不纯
• 纳米材料被认为是生物学上有害的。这些具有高毒性，可以导致刺激性。
• 致癌
• 很难合成
• 没有安全的处置方法
• 难以回收

今天纳米材料以及纳米技术正在彻底改变各种产品正在制造的方式。名称有机天然存在的纳米材料？