第8章现代化学的研究进展 纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍,气体在纳米材料中的扩散 速度比在普通材料中快几千倍;纳米磁性材料的磁记录密度可比普通的磁性 材料提高10倍,纳米颗粒材料与生物细胞结合力很强等等。“量变引起质变” 这个哲学原理,在纳米世界里得到了充分的体现。 纳米粒子的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。例如,纳米尺度 的强磁性颗粒(FeCo合金、氧化铁等),当颗粒尺寸为单磁畴( magnetIc domain)临界尺寸时,即把它做成大约20-30nm大小,它的磁性要比原来 高1000倍。可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等,还可以制成磁性液 体,广泛地用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。纳米 微粒的熔点可远低于块状金属。例如2mm的金颗粒熔点为600K,随粒径增加, 熔点迅速上升,块状金为1337K,此特性为粉末冶金工业提供了新工艺。利 用等离子共振频率随颗粒尺寸变化的性质,可以通过改变尺寸,控制吸收峰 的位移,制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料,可用于电磁波屏蔽、隐形 飞机等。 2.2表面效应 纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子或分子所占的比例非常大 并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大。表1给出了纳米粒子的尺寸与表面原子 数的关系。 表1表面原子数与粒子大小的关系 粒径大小(m)粒子中的原子数表面原子比例(%) 5×10 3.5×104 4.0×10 2.5×102 4∞9 3.0×10 表面原子数的增加导致了性质的急剧变化。这种表面原子数随纳米粒子 尺寸减小而急剧增大后引起的性质上的显著变化称为表面效应。纳米级结构 尺寸减小,表面原子数迅速增加,比表面积、表面积及表面结合能迅速增大。·300· 第 8 章 现代化学的研究进展 纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高 12 倍，气体在纳米材料中的扩散 速度比在普通材料中快几千倍；纳米磁性材料的磁记录密度可比普通的磁性 材料提高 10 倍，纳米颗粒材料与生物细胞结合力很强等等。“量变引起质变” 这个哲学原理，在纳米世界里得到了充分的体现。 纳米粒子的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。例如，纳米尺度 的强磁性颗粒（Fe-Co 合金、氧化铁等），当颗粒尺寸为单磁畴（magnetic domain）临界尺寸时，即把它做成大约 20—30 nm 大小，它的磁性要比原来 高 1000 倍。可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等，还可以制成磁性液 体，广泛地用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。纳米 微粒的熔点可远低于块状金属。例如 2nm 的金颗粒熔点为 600K，随粒径增加， 熔点迅速上升，块状金为 1337K，此特性为粉末冶金工业提供了新工艺。利 用等离子共振频率随颗粒尺寸变化的性质，可以通过改变尺寸，控制吸收峰 的位移，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，可用于电磁波屏蔽、隐形 飞机等。 2.2 表面效应 纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子所占的比例非常大。 并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大。表 1 给出了纳米粒子的尺寸与表面原子 数的关系。 表 1 表面原子数与粒子大小的关系 粒径大小(nm) 粒子中的原子数 表面原子比例(%) 20 2.5×105 10 10 3.5×104 20 5 4.0×103 40 2 2.5×102 80 1 3.0×101 90 表面原子数的增加导致了性质的急剧变化。这种表面原子数随纳米粒子 尺寸减小而急剧增大后引起的性质上的显著变化称为表面效应。纳米级结构 尺寸减小，表面原子数迅速增加，比表面积、表面积及表面结合能迅速增大