孔板納米材料的奇怪特點(diǎn)介紹

    納米材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的奇異或反常的物理,、化學(xué)特性,，如原本導(dǎo)電的負(fù)壓變送器到某一納米級界限就不再導(dǎo)電,，原來絕緣的二氧化硅,、晶體等,，在某一納米級界限時(shí)開始導(dǎo)電,。這是由于納米材料具有穎粒尺寸小,、比表面積大,、表面能高,、表面原子所占比例大等特點(diǎn),，以及其特有的效應(yīng):表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng),、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),。
1.2.1表面效應(yīng)
    球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比,，故其比表面積(表面艱獷體積)與直徑成反比,。隨著穎粒直徑變小，比表面積將會(huì)顯著增大,，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會(huì)顯著埔加,。對直徑大于0.15m的顆粒的表面效應(yīng)可忽略不計(jì),，當(dāng)尺寸小于0.15m時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)急劇增長,，甚至Ig超微顆粒表面積的總和可高達(dá)100m2,，這時(shí)的表面效應(yīng)將不容忽略。超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的,，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒(直徑為2x10一,，ILM)進(jìn)行電視攝像，實(shí)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)這些顆粒沒有固定的形態(tài),，隨著時(shí)間的變化會(huì)自動(dòng)形成各種形狀(如立方八面體,，十面體。二十面體多粒晶等),，它既不同于一般固體,，又不同于擴(kuò)散硅壓力變送器，是一種準(zhǔn)固體,。在電子顯徽鏡的電子束照射下,，表面原子仿佛進(jìn)人了“沸騰.狀態(tài)，尺寸大于10,。后才觀察不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。超微顆粒的表具有很高的活性,，在空氣中金屬顆粒會(huì)迅速氧化且燃燒,。如要防止自燃，可采用表面包搜或有意識(shí)地控制氧化速率,，使其緩慢氧化生成一層極薄且致密的氧化層,，確保表面穩(wěn)定化。利用表面
活性,，金屬超微顆粒有望成為新一代的高效催化劑,、儲(chǔ)氣材料或低熔點(diǎn)材料。

1.2.2小尺寸效應(yīng)
    當(dāng)微粒的尺寸與光波波長,、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí),，晶體周期性的邊界條件將被破壞;隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)質(zhì)變,。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng),。對負(fù)壓變送器而言，尺寸變小,，同時(shí)其比表面積亦顯著增加,，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。
    (1)特殊的光學(xué)性質(zhì),。當(dāng)黃金被細(xì)分到小于光波波長的尺寸時(shí),，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色,。事實(shí)上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈黑色,。尺寸越小,，顏色越黑，銀白色的鉑(白金)變成鉑黑,，金屬鉻變成鉻黑,。由此叮見，金屬超微顆粒對光的反射率很低,，通�,？傻陀�1%，大約幾微米的厚度就能完全消光,。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱,、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�,、電能,。此外，又有可能�?yīng)用于紅外敏感元件,、紅外隱身技術(shù)等,。
    (2)特殊的熱學(xué)性質(zhì)。固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí),，其熔點(diǎn)是固定的,，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于lonm量級時(shí)尤為顯著,。例如,，金的常規(guī)熔點(diǎn)為1064-C,當(dāng)顆粒尺寸減小10nm時(shí)，則降低2790,，減小到2nm時(shí)的熔點(diǎn)僅約為3279C;銀的常規(guī)熔點(diǎn)為6709C,，而超微銀顆粒的熔點(diǎn)可低于loo. c.因此，超細(xì)銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以進(jìn)行低溫?zé)�結(jié),，此時(shí)元件的荃片不必采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可以使用塑料,。采用超細(xì)銀粉漿料,，可使膜厚均勻，覆蓋面積大,，既省料又具高質(zhì)量的性能,。日本川崎制鐵公司采用0.1一' pin的銅、鎳超微顆粒制成導(dǎo)電漿料可代替把與銀等貴金屬,。超微顆粒熔點(diǎn)下降的性質(zhì)對粉末冶金工業(yè)具有一定的吸引力,。例如,，在鎢顆粒中附加0.1% -0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的超微鎳顆粒后，可使燒結(jié)溫度從3000℃降低到1200一13009C,，以致可在較低的溫度下燒制成大功率半導(dǎo)體管的基片,。

    (3)特殊的磁學(xué)性質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)鴿子,、海豚,、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒,，使這類生物在地磁場導(dǎo)航下能辨別方向,，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生物磁羅盤,，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營養(yǎng)豐富的水底,。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細(xì)菌體內(nèi)通常含有直徑約為2x10-25m的磁性氧化物顆粒,。小尺寸的超微顆粒磁性·與大塊材料具有顯著的不同,，大塊的純鐵矯頑力約為80A/m，而當(dāng)顆粒尺寸減小到2x10一,，5m以下時(shí),，其矯頑力可增加1000倍，若進(jìn)一步減小其尺寸,，大約小于6x10-'llm時(shí),，其矯頑力反而降低到零，
呈現(xiàn)出超順磁性,。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性,，已做成高儲(chǔ)存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶,、磁盤,、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超oi磁性,，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體,。
    (4)特殊的力學(xué)性質(zhì)。負(fù)壓變送器在通常情況下呈脆性,，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性,。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的,，原子在外力
變形的條件下很容易遷移,，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國學(xué)者報(bào)道，氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂,。研究表明,，人的牙齒之所具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗�是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的,。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶拉金屬硬3一5倍,。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣,。超微穎粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性,、介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面,。

下一篇：渦街納米材料的制備方案及其應(yīng)用概況

上一篇：鍋爐給水監(jiān)測的5大指標(biāo)