第 39 卷 第 6 期 200 3 年 12 月 中 国 陶 瓷 C H lNA C E R A M lC S V 01． 39 No． 6 D ec ． 20o 3 纳 米 技 术 及 其在 新 材 料领 域 中 的应 用 与展 望 江 惠 民 ．占俐琳 ，张顺 如 ( 景德镇 陶 瓷学 院 ，景德 镇33300 1) 摘要 ： 本文 对作 为 2 1 世 纪 高新 技术 之一 的纳米技 术进 行 了 阐述 ， 并对 其在 新 材料 中 的应用 进行 了 阐述 和展 望 。 关键 词 ： 纳米 ； 纳米 技 术 ； 新材 料 ； 应 用 中 图 分 类 号 ： TQ 174 ． 1 文 献 标 识 码 ： A 在人 类迈入新 世纪之 际 ，科 学技 术的发展 潮流 对社 会 的发 展 、生存 环境 的改善 及人体健 康 的保证等诸 方面 都 将做 出更大 的贡献 。 而 作为 21 世纪 的三 大科学 技术之 的纳米 技术 也必将 在工业 、 医学 、 军事领 域 中扮 演重要 的角色 ． 对人 类产生深 远 的影响 。 一1 神奇 的 纳米 技 术 。 “ 纳米 ” 是英 文 nanometre 的译 名 ， 是微 观世 界 的一 种 长度度 量单 位。 1 纳米 (nm)等 于十亿 分之一米 (1o一 9m) ， 相 当于 10 个氢 原子一 个挨一 个排起 来 的长 度 。20nm 相 当于一 根头 发丝 的三 干分之 一 。 纳 米材 料 是指 由 l nm一100nm 的超细 微粒 组成 的材 料 。 纳米 技术 是在现 代物理 学和新 兴 的高 新技术相 互融 合 的基 础 上 ．于 20 世纪 80 年代迅 速形 成和 发展起 来 的 门基 础研 究和应 用开发 紧密联 系 的高 新技术 ，它 是在 纳米 尺度 上 研究物 质 ( 包括 分 子 、 原子 ) 的内在相 互 作 用 和特性 ，并利 用这 些特征 的多学 科的科 学技术 。它使得 人 类认 识和 改造物 质世 界的手段 和能 力延伸到原 子和分 子 。m6米乐平台 米乐官方网站它 的最终 目的是 人 类通过 直接 操纵 和 安排 原子 ， 而 制造 出具有特 定功 能的产 品 。纳米 技术 的诞生 ，填补了 人类对 宏观 与微 观之 间 的连 接 区知识 的空 白．加 大了人 类认识 自然和 改造 自然 的深 度 。它现 在 已逐步形 成包括 纳米材 料学 、 纳 米 电子 学 、 纳 米物理 学 、 纳 米机械 学 、 纳米 显微学 、 纳米 计量学 、 纳米 制造技 术等 的一个多学 科群 。 纳米 技术 以其新 颖性 。 独特 的思 路和首批 研 究成果 ， 在科学 技术 界 引起 巨大影 响 ， 受 到 广泛地 关注 。90 年代 后 ， 许 多国家 先后投 入巨资 组织 力量加紧 研究纳 米 ， 以期 抢 占纳米 技术 战略要 地 。 我 国政 府 也十分 重视纳米 材料 的研究 。 目前 已将纳 米 技术 研究 列入 “ 国际 攀登 计划 ” ， “863 计 划” 和 “ 火炬计 划” 。现在 中 国已建成 了几个 纳米技 术研究 基地 ， 并在 国 际上取得 了一 系列令 人瞩 目的研究成 果 ，个别方面 甚至 走 在了 世界最前 沿 。如 我国科 学家在 世界 上首次发现 纳 米 金属 的奇异性 能 一 一纳 米铜 “ 能 伸能 屈” 达 50 多倍 而 一收 稿 日期 ： 2003 0815 作者 简介 ： 江惠 民 ， 女 ， 副 教授 ， 主要 从 事物理 教学 和研 究工作 。 文 苹 编 号 ： 10 01- - 96 42 ( 2003 )06- - 0049- - 03 “ 不折 不挠 ” 。 科 学家们纷 纷预 言 ： “ 纳米技 术将 是 21 世纪 科技 革命 的 生力 军” ； “ 纳米 技术 将像 微 电子 技术 引发 科 技 革命一 样 ， 将成 为 21 世纪信 息时代 的核心 ” 。 2纳 米技 术在 新 材料 领 域 中 的应用 展 望 材 料是能 够供 人类制造 有用器件 的物 质 。材 料 的利 用极 大地 影响着 人类生活 的质量和 社会 形态 ，被 看着 是 人类社会 进步 的里 程碑 。 “ 材料 是发明之 母” 。m6米乐平台 米乐官方网站 新 材料 是高 新技 术发 展 的物 质基础和 突破 口，是推 动科技进 步 的动 力 。纳米技 术为研 制新材 料开辟 了新途 径 。 2． 1 纳米 陶瓷 陶瓷 是材料 的三大 支柱之 一。但传 统陶瓷 材料 质地 较脆 ． 韧性 差 ， 其应 用受到 限制 。 纳 米陶瓷(指显 微结构 中 的物相 具有纳 米级 尺度 的 陶瓷材料 ) 的基本成 分与 传统陶 瓷无太大 区别 ， 但 其宏观 性 质却发 生了很 大变化 。例 如 ， 纳 米陶瓷 能被 弯曲 ， 其塑 性 竟达 100％ 。纳 米级 氧化 锆 (Z rO ) 粉料可 以在 1250~ (2 的温度下烧 结到理 论 密度 的 98％以 上 ( 比传 统烧 结温 度 低 400~ (2) ，且具有 400％的塑性 形变 ；日本 将纳米 与亚微 米 的 SiO 合 成 制成 莫 来石 ， 提 高 致密 度 、 韧 性和 导热性 ， 可用 作 电子 封装 材料 ； 中国将 纳米 基 板材 料 中 ， 提 高 了清洁 度 ， 冷热 疲劳 ， 断 裂韧 性和 导 热 系数 。 纳米 陶 瓷具 有 广 阔 的应 用前景 。微波 电子 陶瓷 是 电 子 、 休 息 、 自动化 、 航 空航 天 的关键 材料 ； 耐 高 温 、 高 韧性 陶瓷用 于汽 车 、 飞机 发动机 上 ． 提 高热效 率 ． 以 致减 少冷 却水 套 ； 硬度 高 的陶瓷 ， 可 用于 金属切削 等加工业 。 ， o ， o 添 加 到 2_2碳 纳米 管 碳 纳米管 是 由类似石墨 结构 的六边形 网格卷 绕而成 的中空 的“微 管 ” ， 分 为单层 管和 多层管 。 多层管 由若干个 层 间距为 0． 34nm 的同轴 圆柱面套购 而成 。 管 的外径一般 在 几纳 米 到 几十纳 米 ， 管 的 内径 只有 l nm 左 右 ． 长 度在 纳米量 级 。 碳 纳米 管除 了具 有纳米 材料 的普遍 性质 外 ， 还 有一 些独特 的性质 。 维普资讯