纳米材料简介，四大效应，使纳米材料在众多领域中有广泛的应用

第一、什么是纳米材料？

纳米是相当小的长度单位，按照米、分米、厘米、毫米、微米的顺序，是排在微米之后的一个的长度单位。1纳米=10‑9米，可见，纳米微粒是非常小的长度单位。

纳米材料是由纳米量级（1nm--100nm）的晶态或非晶态超微粒为基本结构单元构成的材料。

纳米材料的特殊性质在于它有四个效应：小尺寸效应、量子效应、表面效应和边界效应。这些效应使得纳米材料具有高的比热、塑性、硬度、导电率和磁化率等特性。使纳米材料在多个领域有广泛的应用。如电子、医学、航空航天、能源、建筑等领域的应用越来越广泛，随着研究的深入，会有更多优异的性能呈现出来。

第二、纳米材料的表面改性技术

纳米材料的表面常常带有疏水性，限制了纳米材料在某些特定环境下的应用。因此，对纳米材料进行表面改性是非常必要的。

1、真空纳米镀膜技术。

在真空环境下，通过适当的真空度、温度、电场和磁场等条件，将单种或多种工艺气体部分分解成自由基和原子并带电，然后聚合在目标材料上，从而在材料上生长出一层或者多层纳米级超薄镀膜的技术，在印刷电路板和电子装配上有重要的应用，能够在不改变电子产品表观、质感、尺寸和正常使用的前提下，有效提高电子产品的防水、防污、防腐蚀性能。

2、表面化学改性技术。

例如，用金属镍纳米粒子保护，再经过ECR等离子刻蚀后，可以在光滑的玻璃表面形成山状结构，分布均匀，尺寸约为80-140nm。此外，等离子清洗机处理也是一种纳米级的微处理，可以达到去除有机物和颗粒、表面活化、涂层和蚀刻等目的。

3、偶联剂改性技术。

将纳米置于溶剂中，在一定条件下滴加纳米质量份4~6倍偶联剂，反应一段时间后进行抽滤、洗涤、烘干等步骤，从而实现亲油化度的提高和吸水率的降低。这种改性后的纳米材料可提高涂料的抗老化性能，并能改善涂料的悬浮稳定性与流变性。

4、等离子体处理技术。

利用高频和低频激发混合气体产生各种特定的粒子，包括阳离子、激发态分子式、自由基等，从而对产品和工件表面进行处理。这种技术的特点是操作简便，易于控制，处理材料所需时间短，无环境污染，并且对材料表面的作用只涉及数百纳米，基体性能不受影响。

第二、纳米材料的高比热利用。

主要是利用SiO2纳米颗粒增强硝酸盐储热材料比热容。多元混合硝酸盐作为高温传热流体在聚光式太阳能热发电系统中具有良好的应用前景。通过水溶液法，在具有较低熔点的NaN03-KN03一LiN03三元共混合硝酸盐中掺入SiO2纳米颗粒，有效地提高了混合硝酸盐储热材料的比热容。利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为分散剂，增强了SiO2纳米颗粒在硝酸盐中的分散性，有效地缓解了制备过程中纳米流体中纳米颗粒的团聚。

纳米材料具有高导热率，可以有效提高传热效率，减少能量损失；纳米材料具有大的比表面积，可以提供更多的传热面积，提高传热效率；纳米材料可以与其他材料复合，形成复合材料，进一步提高传热效率。

纳米材料还可以实现节能减排。例如，在锅炉、工业窑炉等领域应用纳米材料，可以通过提高传热效率节约能源；在汽车、飞机等领域应用纳米材料，可以通过提高传热效率减少碳排放；在建筑领域应用纳米材料，可以通过提高房屋保温性能节约能源。

在供热管道和散热器中应用纳米材料，可以提高传热效率减少热损失，提高供热质量；在地暖中应用纳米材料，可以提高地面传热效率提高供暖效果，改善供热质量；在智能温控系统和供热系统中应用纳米材料，可以实现个性化调节供热温度满足不同用户的需求；在定时供热系统中应用纳米材料，可以实现分区供热满足不同区域的不同需求。所以，纳米材料促进供热技术创新，可以提高供热效率，降低供热成本；可实现供热系统智能化、清洁化、高效化。

第三、纳米材料在涂料中的应用。

自洁作用。纳米涂料因为其漆料表层活性增加，因而可提高它的化学催化反应和光催化，从而在紫外光和二氧化碳的作用下赋予涂料自洁作用；耐刮伤性。纳米涂料中的纳米材料能够增加涂层的刚性和强度，改进涂层的耐划伤性；纳米材料如纳米氧化硅、纳米氧化钛等可以有效地提高水性涂料的抗水能力和强度，从而提高了水性涂料的抗沾污能力；防辐射能力。某些粒径小于100nm的纳米材料，对X射线具有吸收和散射作用，可提高涂层防辐射的能力；提高涂层与基材的附着力。纳米级的颜料与底漆的强作用力及填充效果，有助于改进底漆--涂层的界面结合；提高面漆的光泽。纳米材料在面漆中可起到表面填充和光洁作用，提高面漆的光泽，减少阻力。

第四、纳米材料在农业中的潜在作用。

农药的优化使用。纳米材料可以优化农药的理化性质，使其容易分散并稳定悬浮在水中，从而提高农药的使用效率，减少残留和对环境的破坏；肥料的优化使用。纳米材料可以包膜肥料，增加其溶解性、渗透性和吸收率，进而提高土壤肥力和作物生长；农业生态环境的改善。

纳米材料可以用于改善农业生产环境，降低对生态和周边环境的污染。通过使用纳米材料和技术，可以减少化学物品的不适当使用和畜禽排泄物等污染物对农业生产周围水质和土壤的负面影响，从而推动农业生产的可持续发展；农作物生长的促进。纳米材料对种子进行处理可以增强种子和种子内部各种酶的活性，使种子更稳固地生根，并更好地进行新陈代谢。这不仅可以提高作物的抗病虫害能力，提升作物的整体质量和品质；农业生产的智能化和精准化。

纳米技术可以用于农业灌溉技术，提高灌溉水的利用效率，节约水资源；食品工业的应用。通过纳米化技术，可以提高食品中蛋白质和碳水化合物等有机成分的质地和稳定性，改善食物的口感，减少食品添加剂对人类健康造成的危害。

第五、纳米材料对人类生产和生活的影响。

随着纳米材料的生产和使用，它们不可避免地会被释放到环境中，包括水体、空气和土壤，对生态系统产生不利影响。研究表明，纳米材料对环境中微生物细胞活性有一定的影响。例如，纳米材料可以影响革兰氏阳性枯草芽孢杆菌细胞活性，且同种纳米材料粒径越小，对细菌的细胞活性影响越强。金属纳米材料，尤其是银纳米材料，对土壤微生物的负面效应更为显著。

人造纳米材料的比表面积大，易于吸附有机分子和其他污染物，因此可能成为多种污染物的载体，对环境可造成 “纳米污染物”。

纳米污染物可渗入到器官内且浓度不断增大，使得毒性效应显性化，特别是进入到食物链环境，经过高位富集后，就会使纳米的生物性发生毒性效应。纳米材料对生态系统生物种群和个体的潜在负面影响不容忽视。