知识阅读　纳米材料

纳米科学技术是目前科研领域中最活跃的内容之一，纳米材料是纳米科学技术的基础。近些年，纳米材料研究取得了飞速发展，材料的制备水平已日趋深入、成熟和多样化。

纳米微粒的尺寸一般界定为1～100nm。由于其尺寸与胶粒尺寸在同一范围，所以对胶体的制备和测试，对胶体的宏观、微观认识都受到纳米科技界的关注和重视。纳米微粒的粒度处于宏观物质和微观粒子交界的过渡区域，因而它具有许多既不同于宏观物质，又不同于微观粒子的特性。纳米材料是指材料的某一尺寸处于纳米级并由此赋予其新特性的材料。

纳米微粒因粒径小，表面积大，故表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大。例如，当粒径为10nm时，表面原子数约占总原子数的20%，当粒径小到1nm时，这一比例急剧上升到99%。界面上原子的配位结构既不同于晶体，也不同于非晶体，而更接近于气态。纳米微粒粒径小、表面积大的特点，导致特殊的表面和界面效应、临界尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等。因此纳米材料的晶体尺寸小到纳米级时，性质上的改变不是一种量变，而是一种质变，呈现出一系列奇异的物理和化学特性。例如，纳米银在100℃时即熔化，而普通银的熔点为961℃；纳米铁的抗断裂应力比普通铁高12倍；用纳米铂作催化剂可使乙烯氢化反应的温度从600℃降至室温；中科院化学所研制的纳米塑料，其耐磨性竟然是黄铜的27倍。目前很多纳米材料已进入工业化生产。随着人们对纳米材料的光、电、磁、热和力学等性能方面研究的不断深入，它的应用前景将十分诱人。因此纳米材料被誉为21世纪的新材料。

纳米材料也广泛应用于生物和医药领域。例如，人体器官的移植和再造，不仅要求材料具有其功能性，而且还要求材料具有良好的生物相容性。使用纳米磷酸钙骨水泥制成的人造器官植入人体后，与机体亲和性好，在体内不会引起排异反应，并且具有可降解性，最终可实现融为一体性的移植。纳米材料在该领域一个代表性的研究方向是“功能化纳米颗粒”的设计。纳米微粒比人体中的红细胞小100多倍，可以在血浆中自由运动。利用纳米微粒组装成纳米颗粒，利用它尺寸上的优势，可以在人体内畅通无阻。如果再在纳米颗粒上实施各种分子设计，使其具有“识别”和“定向”功能，则可用于疾病的早期检测，药物的定向运输，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉沉积物等。据报道，德国自然与科学研究所已组装成功一种磁性纳米颗粒，它可轻松地钻入人的血管，在外加磁场的导航下，到达病变部位。按照医生的指令，进行连贯的CT造影或B超拍摄，拍摄出病变处的每一微小的细节。目前该技术已通过动物实验，进入临床前期的准备工作，相信不久就可用于日常医疗中。