納米材料

　　納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
　　發展
　　自中科院合肥物質科學研究院(固體物理所)的“安徽納米材料及應用產業技術創新戰略聯盟”成立以來，在開展納米材料及其應用產品產業化共性關鍵技術研究，推進聯盟組織化、制度化、規范化運行，探索新型產學研結合機制，培育產業集群等方面開展了卓有成效的工作。前瞻產業研究院資料顯示，聯盟成立至今的一年多時間內，共聯合在研開發項目6項，投入研究開發經費2493萬元，申請發明專利12項，發表學術論文14篇，2項成果通過安徽省科技成果鑒定。聯盟成員單位已達到23家。
　　《2013-2017年中國納米材料行業發展前景與投資預測分析報告》數據顯示“納米復合聚氨酯合成革材料的功能化”和“納米材料在真空絕熱板材中的應用”2項合作項目取得較大進展。具有負離子釋放功能且釋放量可達2000以上的聚氨酯合成革符合生態環保合成革戰略升級方向，日前正待開展中試放大研究。
　　該產品的成功研發及進一步產業化將可輻射帶動300多家同行企業的產品升級換代。聯盟制備出的納米復合絕熱芯材導熱系數可控制為低達4.4mW/mK。該產品已經在企業實現了中試生產，正在建設規模化生產線。
近期，聯盟將重點研究開發阻燃型高效真空絕熱板及其在建筑外墻保溫領域的應用研發和產業化，該技術的開發將進一步促進我國建筑節能環保技術水平的提升，帶動安徽納米材料產業進入高速發展期。
　　簡介
　　從尺寸大小來說，通常產生物理化學性質顯著變化的細小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000納米，1納米=10埃），即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。
　　納米金屬材料是20世紀80年代中期研制成功的，后來相繼問世的有納米半導體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫學材料等。
　　納米級結構材料簡稱為納米材料(nanometer material)，是指其結構單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經接近電子的相干長度，它的性質因為強相干所帶來的自組織使得性質發生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應，因此其所表現的特性，例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等，往往不同于該物質在整體狀態時所表現的性質。
　　納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，從通常的關于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，是一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒（納米級）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比將會有顯著的不同。
　　納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重于納米功能性材料的生產（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術。
　　納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統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，其粒徑雖改變為1000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生明顯的差異。
　　納米粒子異于大塊物質的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。
　　就熔點來說，納米粉末中由于每一粒子組成原子少，表面原子處于不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。
　　一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。
　　納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小于光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用于紅外線感測器材料。
　　發現發展
　　1861年，隨著膠體化學的建立，科學家們開始了對直徑為1~100nm的粒子體系的研究工作。
　　真正有意識的研究納米粒子可追溯到20世紀30年代的日本的為了軍事需要而開展的“沉煙試驗”，但受到當時試驗水平和條件限制，雖用真空蒸發法制成了世界第一批超微鉛粉，但光吸收性能很不穩定。
　　到了20世紀60年代人們開始對分立的納米粒子進行研究。1963年，Uyeda用氣體蒸發冷凝法制的了金屬納米微粒，并對其進行了電鏡和電子衍射研究。1984年德國薩爾蘭大學（Saarland University)的Gleiter以及美國阿貢實驗室的Siegal相繼成功地制得了純物質的納米細粉。Gleiter在高真空的條件下將粒子直徑為6nm的鐵粒子原位加壓成形，燒結得到了納米微晶體塊，從而使得納米材料的研究進入了一個新階段。
　　1990年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術會議（International Conference on Nanoscience&Technology)，正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支。
　　自20世紀70年代納米顆粒材料問世以來，從研究內涵和特點大致可劃分為三個階段：
　　第一階段（1990年以前）：主要是在實驗室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評估表征的方法，探索納米材料不同于普通材料的特殊性能；研究對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。
　　第二階段（1990~1994年）：人們關注的熱點是如何利用納米材料已發掘的物理和化學特性，設計納米復合材料，復合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導方向。
　　第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。
　　納米結構
　　納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規律構筑或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微粒或半導體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。而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，按支撐體的狀態又可將它劃分為有序介孔復合體和無序介孔復合體。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, 利用這種性能為發展數字射線照相奠定了基礎。
　　技術指標
　　納米氧化鋁外觀 白色粉末。
　　納米氧化鋁晶相γ相。
　　納米氧化鋁平均粒度(nm) 20±5.
　　納米氧化鋁含量% 大于 99.9%。
　　熔點：2010℃-2050 ℃
　　沸點：2980 ℃
　　相對密度（水=1）】：3.97-4.0