納米材料有什么應(yīng)用
作者:訪客發(fā)布時(shí)間:2021-07-12分類:橡膠制品瀏覽:70
??米材料的用途很廣,主要用途有:
醫(yī)藥 使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過程越來越精細(xì),并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便,用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。
??使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測少量血液,就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。
家電 用納米材料制成的納米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用,可用處作電冰霜、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料。
電子計(jì)算機(jī)和電子工業(yè) 可以從閱讀硬盤上讀卡機(jī)以及存儲容量為目前芯片上千倍的納米材料級存儲器芯片都已投入生產(chǎn)。
??計(jì)算機(jī)在普遍采用納米材料后,可以縮小成為“掌上電腦”。
環(huán)境保護(hù) 環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學(xué)和生物制劑造成的污染,并能夠?qū)@些制劑進(jìn)行過濾,從而消除污染。
紡織工業(yè) 在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料,經(jīng)抽絲、織布,可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝,可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品,可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
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機(jī)械工業(yè) 采用納米材料技術(shù)對機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理,可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。
為推進(jìn)我國功能納米材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,中國商品交易中心和中國科學(xué)院化學(xué)研究所共同組建了北京中商世紀(jì)納米技術(shù)有限公司,該公司將以中國科學(xué)院化學(xué)研究所功能納米界面材料研究組為技術(shù)依托,致力于功能納米界面材料技術(shù)與開發(fā)與推廣。
??紡織品中應(yīng)用納米材料:①人造納米顆粒的毒理學(xué);②使用已知顆粒和纖維的毒理數(shù)據(jù)外推人造納米顆粒毒性的可能性;③人造納米顆粒對環(huán)境和生物的傳送、持續(xù)和轉(zhuǎn)化等影響。
1 納米材料
納米材料是指由納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的任何類型的材料,其顆粒尺寸一般介于0。
??1nm到1OOnm之間。納米材料具有一般材料所沒有的特殊性能[3]:
(1)體積效應(yīng),又稱小尺寸效應(yīng)。當(dāng)納米粒子的尺寸與傳導(dǎo)電子的波長及超導(dǎo)態(tài)的相干波長等物理尺寸相當(dāng)或更小時(shí),周期性的邊界條件將被破壞。熔點(diǎn)、磁性、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性等與普通粒子相比都有很大變化。
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(2)表面效應(yīng)。是指納米粒子表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。納米晶粒尺寸的減小結(jié)果導(dǎo)致其表面積、表面能及表面結(jié)合能的增大,并具有不飽和性質(zhì),表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性。
(3)量子尺寸效應(yīng)。
??微粒尺寸下降到一定值時(shí),費(fèi)密能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)殡x散能級,納米材料中處于離散的量子化能級中的電子波動(dòng)性使納米材料具有一系列特殊性質(zhì),如特異性催化,強(qiáng)氧化性和還原性。
(4)宏觀量子隧道效應(yīng)。微觀粒子貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。
??磁化的納米粒子具有隧道效應(yīng),它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化,即宏觀量子隧道效應(yīng)。
(5)化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。納米材料表面原子數(shù)多,吸附能力強(qiáng),表面反應(yīng)活性高。
(6)催化性質(zhì)。納米粒子晶粒體積小,比表面積大,表面活性中心多,其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)催化劑。
??而且,納米催化劑沒有孔隙,可避免使用常規(guī)催化劑時(shí),反應(yīng)物向孔隙擴(kuò)散的影響。在使用納米催化劑時(shí),不必將其附著在惰性載體上,可以直接放入液相反應(yīng)體系中。
(7)光學(xué)性質(zhì)。納米晶粒吸光能力強(qiáng)。
(8)其他性質(zhì)。納米材料具有硬度高、可塑性強(qiáng)、高比熱和熱膨脹、高導(dǎo)電率、高擴(kuò)散性、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)收縮比大等性質(zhì)。
??以上性質(zhì)為其廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
目前,納米技術(shù)和納米材料在許多行業(yè)都有廣泛深入的應(yīng)用,如醫(yī)學(xué)、環(huán)保、紡織、生物和電子等多個(gè)領(lǐng)域。而且,科研工作者還在不斷地研究擴(kuò)大納米技術(shù)的應(yīng)用范圍。在紡織領(lǐng)域中,納米技術(shù)的應(yīng)用已有足夠的積累和長足的發(fā)展。
??紡織行業(yè)中常用的納米材料有:納米TiO2、ZnO、SiO2,F(xiàn)e2O3,、Al203、Cr2O3、納米云母等[4]。通過一定的染整加工技術(shù),將上述納米材料處理到織物上后,可以賦予織物一定功能,如抗靜電、防紫外線、抗電磁波輻射、抗菌除臭和防水防污等優(yōu)良性能。
??然而,在納米材料賦予紡織品功能化的同時(shí),是否存在著使用安全隱患,目前還未見相關(guān)的專題報(bào)道。但是,我們應(yīng)該主動(dòng)積極地去探討和研究。
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?? 納米材料的應(yīng)用前景是十分廣闊的,如:納米電子器件,醫(yī)學(xué)和健康,航天、航空和空間探索,環(huán)境、資源和能量,生物技術(shù)等。我們知道基因DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu),這種雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑約為幾十納米。用合成的晶粒尺寸僅為幾納米的發(fā)光半導(dǎo)體晶粒,選擇性的吸附或作用在不同的堿基對上,可以“照亮”DNA的結(jié)構(gòu),有點(diǎn)像黑暗中掛滿了燈籠的寶塔,借助與發(fā)光的“燈籠”,我們不僅可以識別燈塔的外型,還可識別燈塔的結(jié)構(gòu)。
??簡而言之,這些納米晶粒,在DNA分子上貼上了標(biāo)簽。 目前,我們應(yīng)當(dāng)避免納米的庸俗化。盡管有科學(xué)工作者一直在研究納米材料的應(yīng)用問題,但很多技術(shù)仍難以直接造福于人類。2001年以來,國內(nèi)也有一些納米企業(yè)和納米產(chǎn)品,如“納米冰箱”,“納米洗衣機(jī)”。
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??這些產(chǎn)品中用到了一些“納米粉體”,但冰箱和洗衣機(jī)的核心作用任何傳統(tǒng)產(chǎn)品相同,“納米粉體”賦于了它們一些新的功能,但并不是這類產(chǎn)品的核心技術(shù)。因此,這類產(chǎn)品并不能稱為真正的“納米產(chǎn)品”,是商家的銷售手段和新賣點(diǎn)。現(xiàn)階段納米材料的應(yīng)用主要集中在納米粉體方面,屬于納米材料的起步階段,應(yīng)該指出這不過是納米材料應(yīng)用的初級階段,可以說這并不是納米材料的核心,更不能將“納米粉體的應(yīng)用”等同與納米材料。
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