納米材料專題
納米技術(shù)與納米材料的研究發(fā)展及納米材料結(jié)構(gòu)
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納米技術(shù)與納米材料的研究發(fā)展
納米材料如今已逐漸滲透到我們的生活中，對于納米材料，普通大眾都尚沒有較深入的認識和了解，然而納米材料的應用已經(jīng)不足為奇，比如納米涂料、納米洗護用品、納米防水劑等等。
納米技術(shù)作為一種最具有市場應用潛力的新興科學技術(shù)，其潛在的重要性毋庸置疑，一些發(fā)達國家都投入大量的資金進行研究工作。如美國最早成立了納米研究中心，日本文教科部把納米技術(shù)，列為材料科學的四大重點研究開發(fā)項目之一。在德國，以漢堡大學和美因茨大學為納米技術(shù)研究中心，政府每年出資6500萬美元支持微系統(tǒng)的研究。在國內(nèi)，許多科研院所、高等院校也組織科研力量，開展納米技術(shù)的研究工作，并取得了一定的研究成果，主要如下：
定向納米碳管陣列的合成，由中國科學院物理研究所解思深研究員等完成。他們利用化學氣相法高效制備出孔徑約20納米，長度約100微米的碳納米管。并由此制備出納米管陣列，其面積達3毫米×3毫米，碳納米管之間間距為100微米。
氮化鎵納米棒的制備，由清華大學范守善教授等完成。他們首次利用碳納米管制備出直徑3~40納米、長度達微米量級的半導體氮化鎵一維納米棒，并提出碳納米管限制反應的概念。并與美國斯坦福大學戴宏杰教授合作，在國際上首次實現(xiàn)硅襯底上碳納米管陣列的自組織生長。
準一維納米絲和納米電纜，由中國科學院固體物理研究所張立德研究員等完成。他們利用碳熱還原、溶膠-凝膠軟化學法并結(jié)合納米液滴外延等新技術(shù)，首次合成了碳化鉭納米絲外包絕緣體SiO2納米電纜。
用催化熱解法制成納米金剛石，由山東大學的錢逸泰等完成。他們用催化熱解法使四氯化碳和鈉反應，以此制備出了金剛石納米粉。
2017年8月29日，第七屆中國國際納米科學技術(shù)會議（ChinaNANO 2017）在北京召開。這是繼2005年首屆中國國際納米科學技術(shù)會議之后，第七次召開的中國國際納米科學技術(shù)盛會。大會由國家納米科學技術(shù)指導協(xié)調(diào)委員會主辦，國家納米科學中心承辦。
中國國際納米科學技術(shù)會議已經(jīng)發(fā)展成為具有較強世界影響力的、綜合性品牌國際會議，兩年召開一次。本次大會，共有來自全球30多個國家和地區(qū)的2000多名代表出席。大會在重點開展高水平的學術(shù)交流和思想碰撞的同時，還有來自產(chǎn)業(yè)界的50余家企業(yè)帶來最新的實驗設備和技術(shù)展示；有來自中國科學院戰(zhàn)略先導專項（A類）“變革性納米產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)聚焦”的重大進展成果展示。
大會主席白春禮在開幕式上致辭。他指出，目前，在全球經(jīng)濟、社會發(fā)展中，對資源、環(huán)境、能源和健康等領(lǐng)域的問題持續(xù)引起廣泛的關(guān)注，世界許多國家已經(jīng)制定了國家戰(zhàn)略和計劃，以解決這些問題。納米科技在世界各國或地區(qū)的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展中，正在發(fā)揮著越來越重要的作用，并呈現(xiàn)出多學科交叉融合深入、科學-技術(shù)-產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化周期縮短，創(chuàng)新鏈耦合加強等新特點。中國早在上世紀80年代中期，就積極參與促進納米科學的基礎(chǔ)研究和應用研究。經(jīng)過近30年的發(fā)展，中國科學家在納米科技領(lǐng)域取得了一系列重要的科研成果，納米科技研究的整體實力已走在世界前列。隨著中國建設具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心和綜合性國家科學中心等一系列科技創(chuàng)新重大決策部署的推進和落實，中國納米科技研究面臨新的重大發(fā)展機遇。我們將高度重視戰(zhàn)略布局，加強頂層設計，充分發(fā)揮納米科技的創(chuàng)新驅(qū)動和示范引領(lǐng)作用，為國家的經(jīng)濟、社會發(fā)展做出重大貢獻。本次大會，將圍繞納米科技的總體發(fā)展，聚焦18個主題，為學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的交流與討論及未來的合作提供一個絕佳的機會。
施普林格·自然集團（Springer Nature）、國家納米科學中心和中國科學院文獻情報中心聯(lián)合發(fā)布了《國之大器 始于毫末-中國納米科學與技術(shù)發(fā)展狀況概覽》中英文白皮書。白皮書回顧了中國納米科研如何飛速發(fā)展成為當今的全球領(lǐng)導者，揭示了中國的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，并為如何進一步繁榮發(fā)展提出了建議。報告認為：中國投入進行納米科研已有數(shù)十年時間，已經(jīng)成為當今世界納米科學與技術(shù)進步重要的貢獻者，部分基礎(chǔ)研究居國際領(lǐng)先水平，中國納米科技應用研究與成果轉(zhuǎn)化的成效也已初具規(guī)模。這些都與中國在納米科技領(lǐng)域的持續(xù)投入密切相關(guān)。中國納米科技研究正在向原創(chuàng)性突破轉(zhuǎn)變，并更加關(guān)注納米科技的產(chǎn)業(yè)化應用。
總之，納米技術(shù)正成為各國科技界所關(guān)注的焦點，正如錢學森院士所預言的那樣："納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)將是下一階段科技發(fā)展的特點，會是一次技術(shù)革命，從而將是21世紀的又一次產(chǎn)業(yè)革命。"
什么是納米材料？
那么什么是納米材料呢？納米級結(jié)構(gòu)的材料簡稱為納米材料，由于納米材料是近幾年開始被關(guān)注和應用的材料，所以也理解為納米結(jié)構(gòu)的新材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細顆粒材料的總稱。
根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀或團塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個或多個三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個材料的所有顆粒總數(shù)中占50％以上。
納米材料具有一定的獨特性，當物質(zhì)尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統(tǒng)力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變?yōu)?000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產(chǎn)生明顯的差異。
納米材料的結(jié)構(gòu)
納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營造的一種新體系。
納米陣列體系
已有的研究結(jié)果對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微?；虬雽w納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。
介孔組裝體系
納米微粒與介孔固體組裝體系由于微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產(chǎn)生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機介孔復合體和高分子介孔復合體兩大類，按支撐體的狀態(tài)又可將它劃分為有序介孔復合體和無序介孔復合體。
薄膜嵌鑲體系
在薄膜嵌鑲體系中，對納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學特性和磁學特性而展開的。美國科學家利用自組裝技術(shù)將幾百只單壁納米碳管組成晶體索“Ropes”，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小于0.0001Ω/m；將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上，在X射線照射下具有光電導性能，利用這種性能為發(fā)展數(shù)字射線照相奠定了基礎(chǔ)。
納米材料具有小尺寸效應﹑表面效應﹑量子尺寸效應﹑宏觀量子隧道效應等特性，納米微粒和納米固體的這些基本特征導致了納米材料在熔點﹑蒸氣壓﹑光學性質(zhì)﹑化學反應性﹑磁性﹑超導及塑性形變等許多物理和化學方面都顯示出特殊的性能。它使納米微粒和納米固體呈現(xiàn)許多奇異的物理﹑化學性質(zhì)。
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