科学家研究化学微粒论文

1．有利于激发学生学习兴趣，强化学习动力 学生的学习动力来源有两个方面：一是明确的学习目的；二是浓厚的学习兴趣。由于社会的变迁，生活条件的改善，一些中学生的学习毅力也变得越来越脆弱，学习兴趣就成了他们搞好学习的关键。利用青少年强烈的好胜心理，让他们参与问题讨论，认真钻研去获取知识，通过努力去解决问题，当他们求得知识后，这种胜利者心理就得到了满足，因而增添了学习兴趣，强化了学习动力。如新教材中有很多“规律型”讨论题，其中《物质结构〓元素周期律》一章就有13个。这些题目不难，学生愿意讨论，讨论的结论带有规律性，就容易使学生产生愉悦地“成就感”。再说，讨论过程实际上就是应用化学知识及方法去解释或解决问题的过程，学生可以直接领悟到化学知识在现实生活和学习中的应用。只要学生感觉到所学的知识有用，学习兴趣就会倍增。 2．有利于培养学生发散思维能力 学生从多角度、多层次去思考问题和用多种方法通过不同的途径去探求知识解决问题的能力，离不开教师对学生发散思维能力的培养。有效地诱导学生去“发散”思维，关键在于设计“发散点”，而新教材上的“讨论”题目是在长期地教学实践中总结或挖掘出来的，具有优选性、广联性、密集性和科学性。例如，“如何用实验的方法鉴别NaCl、Na2SO4、NaNO3、Na2CO3四种溶液?”和“采用哪些方法可以增大铁与盐酸反应的化学反应的速率?”这类讨论题，放手让学生讨论，就能联系到诸多化学知识，也可得到很多的好答案。再如“归纳SO42－的检验方法”一题，学生能讨论出十多个方案，教师再引导学生广联知识，深入讨论，优化结果。这样的讨论过程，就是培养学生发散思维的过程。因此，合理使用这些“讨论”，不仅可使学生加深理解所学内容，而且对于培养学生的发散思维能力有不可替代的作用。 3．有利于师生互动，教学相长 在讨论中，教师和学生既是教育者，也是受教育者，通过互相切磋甚至是争论，都可以从多方面接受信息，从多角度思考问题，达到教学相长的目的。新教材上有一讨论题：“收集氨气的试管口的棉花应用什么溶液浸湿?为什么?”这是一个开放型的问题。用什么“溶液”?多数教师想到的是非挥发性的酸溶液，而有的学生却想到是酸性溶液，如NaHSO4溶液等。在回答“为什么?”时，教师易受到旧教材思维定势的影响，认为棉花的作用是阻碍NH3与空气对流以便得到较纯净的气体，而学生考虑则是环境保护问题。像这样的问题还很多，只要师生共同讨论，相互补缺，相互激励，就能共同提高。 4．有利于开展研究性学习 首先，新教材上的“讨论”所设计的题目虽然是单一的，但学习内容并不是特定的知识体系，有许多来源于学生的生活和社会实践。如“为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯酚溶液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌?”等问题。在讨论时立足于研究、解决学生关注的社会、生活问题，这样，研究性学习就水到渠成了。其次，新教材上，像“如何鉴别Na2CO3、NaHCO3和NaCl?”这一类讨论题目答案具有多元性；而“通过计算确定有机物的分子式，需要哪些必要的数据?”和“如果水分子之间没有氢键存在，地球上将会是什么面貌?”这类问题，答案具有不确定性、模糊性。在讨论时，学生可以体验到“科学家解决问题的过程”，从而培养学生积极探索的精神。同时他们还可以从教师和其他同学身上学到研究和思考问题的方法。增强了学习过程的探究性，多数情况下，教师引导学生开展问题讨论总会留下一些悬而未决的问题，学生自觉或不自觉地利用课外时间去解决这些问题。这样，学习时间不一定完全局限在课堂45min，有的上网去延伸学习空间，有的深入社会扩展生活的空间。总之，完成新教材上的“讨论”的教学对于我们转变学生的学习方式，从封闭走向开放，从课内走向课外，从被动走向主动，从理性走向感性，从接受型学习走向探究性学习都有着重大的现实意义。 二、组织问题讨论时需要解决的几个问题 1．正确处理好教师“导”与学生“学”的关系 教师“导”与学生“学”的关系就是内因和外因的辩证关系，教师是外因，学生是内因，外因要靠内因起作用，强调教师主导作用就是为了保证学生的主体作用得到充分的发挥。中学生思维活跃，不受传统的定势思维束缚，敢于标新立异。在讨论时，随时会提出一些有价值的问题。对这些问题，教师要根据教学内容和学生的实际情况放手让学生去讨论，不要急于表态，应让他们主动补充或争论。要注意培养讨论的骨干力量，让学生影响学生，让学生去带动学生，让学生去激励学生。但教师绝不能放手不管，要仔细聆听，从学生的发言中捕捉一些新的哪怕是错误的信息给予及时的评判和解释，从而培养学生的思维习惯和学生学习的主动性。 2．正确处理好培养发散能力和突出主题的关系 突出主题是由教学特殊任务所决定的。不可否认，开展研究式、探究性的讨论对于发展学生思维能力、探索化学运动的本质规律有其重要的作用。但讨论还必须有一个问题中心，那就是教材上的“讨论”题目。如“你如何理解‘化学是人类社会进步的关键’这句话?”与“设想合成氨的发展前景”，这类问题，若不实施有效的控制就很易偏离主题。组织讨论时，教师要充分发挥其主导作用，运用教学艺术，抓住主要矛盾，启发学生思维。杜绝学生在枝节问题上纠缠不休或漫无边际、海阔天空。还要抓住有利时机，诱发学生联想，开拓讨论的思路。 3．正确处理好讨论过程与讨论结果的关系 课本中的绝大多数讨论问题，通过学生自身努力可以得出一些结论和方法。教师要“宽容”，不能过分的要求讨论的结果全面性、正确性；解题方法也不一定要求最优化；还要允许学生讨论时缺乏一些科学性和条理性。应该重视学生讨论的过程，学生掌握了获取知识的过程就掌握了终身受益的方法。像新教材中的“以氢气与氧化铜反应为例来分析，反应中得氧和失氧与元素化合价的升降有什么关系?”和“给定一组实验数据推断乙醇结构式”等一系列讨论题，有的是为了加强概念的辨析；有的是为了让学生弄清实验设计思路及目的；还有的是为了让学生学会知识的运用。讨论这些问题的过程比结果更重要。教师可根据问题的特点，结合每个讨论问题的意图、功能及学生的思维状况进行点拨、引导和启发，让学生学会思考，参与讨论，共同感受讨论的成功。同时还要从讨论过程中不断抓住信息，捕捉学生的思维火花和灵感，激发其创新意识，促其创新精神的形成。这样也许会使教师教学任务加大，但长期下去却会使学生学到更多的学习方法，在教学上也不失为一种创新。 4．正确处理好学生独立思考与集体讨论的关系 长期以来，教师都习惯于学生安静地听课，独立地思考，即使让学生进行讨论，也是形式，缺乏主动性和动态性，课堂发言单打独斗，学生的思维并不能得到真正的启迪，也就无法进入主动、开放和发展的状态。而集体动态式的讨论，可以克服学生思维上的思考动力不足的缺陷，弥补思考的内容单一，思考深度较浅，思考效果不明显等缺点。同时，同学们在集体讨论发言时相互影响，以利于形成良好的学风，拓宽学习内容的覆盖面，学生考虑问题会更全面、更周到。在讨论中大家可以互相启发和共勉，得出的结论和方法会更深刻、更有条理、更有深度和广度。在集体动态式的讨论中，出现差错的学生受到集体的激励，刺激其大脑皮层，还会使讨论的内容在脑海中留下更深刻的印象。避免单独发言时惟恐出错而畏首畏尾，反而抑制学生思维发展的情形。像前面所述那些带有发散性的问题，不讨论、不靠师生集体智慧就难得出完整的结论。因此，在教学中让学生讨论或争论并不影响独立思考，相反，会使思考变得更轻松、更活跃。 5．正确处理好学生归纳与教师总结的关系 讨论问题时，学生对问题积极地思考、分析和辩论后，他们最关注的是教师对自己的见解或结果作出的反应。因此，教师有必要及时总结。总结时既要对学生的见解进行分析，充分肯定他们的正确方面和科学结论，又要讲清学生的思维过程。但一定要注意，学生讨论时会有许多始料不及的问题，如在教材上有这样一个讨论题：“在氨水中，分别加入适量的盐酸、NaOH溶液和NH4Cl溶液，对NH3·H2O的电离平衡各有什么影响?并简要说明理由。”在讨论时，教师也有可能只注意到同离子效应对弱电解质电离的抑制作用，而疏忽了NaOH溶液和NH4Cl溶液浓度极稀的情况。所以，不能轻易对学生的讨论结果全盘肯定或全盘否定。

今天，人类的健康及人类生存所需要的全部食物、衣着、建筑和培育作物、全部信息手段等各个领域，到处都留下了化学研究的足迹，享受着化学发展的成果。可以说人类生活和活动的全部领域都离不开化学。正如二百多年前，英国著名化学家、氧气的发现者普利斯特里所说的“化学是为最大多数人的最大幸福服务的一门科学”。世界上近20%的发明专利是发给化学领域的发明和创造的。在当今世界上的化学实验室里，每天都能合成近200种新的化合物。可以毫不夸张地说：化学决定着现有一切物质生产领域和整个国民经济、科学技术发展的速度。人类的一切希望都与化学的进一步发展联系在一起，明天的世界将是化学化的世界！一、什么是化学化学是一门实用的、最具创造性的科学、是使人类生活更加美好的科学，是一门满足社会需要的中心科学。化学与其他学科之间相互影响、相互渗透、相互促进、相互综合，不但推动了化学研究和化学理论的发展，也促进和推动了其他自然科学如数学、物理学、生物学、天文学、地质学、材料科学等等的发展。那么，化学研究的对象是什么呢？自然界的一切物质，大至天体、星球，小至微生物，无论是无生命的，还是有生命的，都是由各种化学元素组成的。不同的物质具有不同的组成、不同的结构，因而具有不同的性质。化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、应用以及物质之间相互转化规律的科学。二、化学科学的形成和发展1、古代化学的产生火是人类最早接触的化学现象，火的发现和利用为进行化学操作打开了方便之门。火的利用产生了实用化学工艺知识，它与人类对于万物起源的思考（古希腊的哲学思想和东方神秘主义）相结合，产生了炼金术，成为近代化学产生和发展的基础。炼金术家长期的实践使人们认识了许多天然矿物，积累了化学实验操作的经验。但它只局限于冶金和医药的实用目的，而不是以探索物质及其化学变化规律为目标。2、近代化学的建立16~17世纪，对化学发展来说，是一个重要的过渡时期。1661年波义耳的《怀疑派化学家》以他的化学实验方法和微粒的观点，认为化学研究的目的在于认识物质的本性，通过专门的实验、收集所观察到的事实、寻找事物变化的规律，使之发展成为一门探索物质世界化学变化奥秘的独立学科。实现了炼金术向近代化学的过渡。1777年拉瓦锡提出了燃烧的氧化说，1789年他在《化学纲要》中系统论述了以氧为中心的新的燃烧氧化理论。这是化学学科中第一个科学的化学反应理论，并列出了当时已知的33种元素的第一张化学元素表，他还提出了质量守恒定律。1808年道尔顿将宏观经验定律与物质由原子构成的微观观念联系起来，首次引入了原子量概念，使化学真正走上定量的发展阶段。同时柏济力乌斯从事了大量的原子量测定和元素符号的制定工作。1811年阿伏加德罗发表了“论测定物体中原子相对质量及其进入化合物中数目比例的一种方法”的论文，首次提出了分子假说。1896年门捷列夫发表了论文“元素属性和原子量的关系”及第一张元素周期表。到了19世纪下半叶，化学的四大分支无机化学、有机化学、分析化学和物理化学相继形成，近代化学完成了它的系统化，但近代化学总体上还属于经验科学范畴。3、现代化学的发展19世纪末、20世纪初，物理学的X射线、放射性和电子三大发现，冲破了“原子不可分，元素不会变”的传统观念。普郎克的量子论和量子力学、爱因斯坦的光子说与相对论、以及一系列物理实验技术的运用，人类认识自然从宏观世界进入微观世界，整个化学科学不仅有了坚实的理论基础，而且有了可靠的实验手段。从而，使现代化学无论是基础理论还是实际运用都取得了举世瞩目的成就，其发展速度与研究领域的广度都大大地超过过去任何一个时期。化学科学不仅从定性描述科学向定量的精密科学过渡，而且学科发展呈现高度的分化与综合。更为可贵的是化学冲破传统学科概念与邻近学科渗透和交叉，展现其巨大的生命力。可以这样认为：19世纪化学是原子世纪，20世纪借助物理学的新思想、新概念和新成果，化学的研究重心转移到分子的层次，化学成为一门分子的科学。三、21世纪化学的展望20世纪是科学突飞猛进的时代，作为自然科学基础学科之一的化学，也经历了使人眼花缭乱的100年。基于化学过程的物质生产更是有了飞跃性的发展，从而深刻地影响了我们这个地球村的方方面面。今天的高度物质文明离不开化学。然而，当化学家自豪回顾这百年辉煌之际，社会上对化学品的恐惧，选择化学作为自已事业的人越来越少了，一些其他领域的科学家认为化学科学已经发展得十分成熟，而另一些科学家则认为化学正在被肢解，化学作为一门独立的科学正在消亡。20世纪80年代以后，一些化学家在回顾化学发展历程时开始感觉到化学家自身太局限于自已的领域。化学科学要发展，化学家就必须走出纯化学，进入在各门学科基础上综合发展起来的大科学，与此同时大科学也正召唤着化学，从生命科学、材料科学、环境、能源乃至信息科学都对化学提出了诸多挑战，要求化学有新的发展，要求化学家更多更积极地参与，去解决现今面临的诸多复杂体系、极端条件、介观和非平衡态等新问题。21世纪初化学发展的几个重要方面可能为：化学反应动态学、分子识别、分子间的弱相互作用和分子聚集体化学、合成和组装化学等。下面简要介绍现代化学前沿的几个方面：1、纳米化学与单分子化学从化学和物理的角度看，纳米级的微粒性能由于其表面原子或分子所占比例超乎寻常的大而变得不同寻常。研究其特殊的光学、电学、催化性质以及特别的量子效应已受到重视。我国著名科学家钱学森早在1991年就预言：我认为纳米和纳米以下的结构将是下一世纪发展的重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命。另一方面，借助STM /AFM和光摄等技术进行单分子化学的研究，将能观察在单分子层次上的许多不同于宏观的新现象和特异效应，对这些新现象和新效应的揭示可能会导致一些科学问题的突破。2、元素和宇宙的起源和演化元素是万物之本，也历来是化学研究的主要对象。如今人们对于元素及其化合物的知识已经日趋系统化与理论化，但是元素自身的起源与演化仍是一个值得探索的课题。宇宙化学是研究地球以外星球的化学。由于宇宙飞行技术的发展，人们已对月球、火星等外星物质进行分析和研究，这不仅助于元素起源与宇宙起源的研究，也将开拓地球以外的星球作出贡献。3、生命的起源与进化生命科学已进入到分子水平，需要化学的参与，需要合成研究的参与。不论是信号传导的认识与调控，还是现代热点的基因调控，都会面临各种生物大分子和小分子的合成课题。如获1999年诺贝尔化学奖的“飞秒化学”不仅可使人们具体地认识化学反应的机制，甚至可以观察到生命运动的细节，揭示生命的本质。恩格斯曾经预言“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”。化学的巨大进步已能证明，这条途径是存在的。它可概括为：由原子——无机分子——有机分子——生物大分子——原始生命的“化学进化”过程。“对化学家来说，下世纪最大的挑战是创造生命”“研制那种自我复制、自我组织、甚至有可能进化为生物的系统是可能的”美国科学会主席认为：化学正处于创造生命边缘的观点并不是孤立的，只要条件适合，任何地方进行的化学进化必须向生物进化转化，这已成为合乎逻辑的必然结论。目前，科学家正在进行生命过程的化学研究，以揭示和掌握生命中发生分子反应的规律，并逐步实现合成生命的伟大目标。4、合成制备化学从科学发展的角度看，合成化学是化学学科的核心，是未来化学家改造世界，创造社会财富的最有力的手段。创造新的合成反应一直是化学界的热点。可以说，世界上所有的科学技术的发展都离不开合成制备化学，合成制备化学提供并保证了它们的物质基础。200年来化学家不仅发现和合成了众多天然存在的化合物，同时也人工创造了大量非天然的化合物。使得人类社会所有的化合物已达2230万种（至1999年12月）。且其增加的速度从20世纪90年代前每年60多万种到今天几个月100万种。随着21世纪的到来和高科技的迅猛发展，越来越要求合成化学家能够更多地提供新型结构和新型功能的化合物，并在此基础上设计和组装各种功能的分子聚集体，如分子开关、分子芯片等等。同时也迫切要求化学家能从根本上更专一、更高效、更经济和环境友好地合成出现今应用的各种化学品。材料科学的进步首先必然是新材料的合成与制备。如钇钡铜氧化陶瓷的制备引起了高温超导的革命和飞跃；神奇的导电聚合物（其特点是：质量轻、柔韧好、价格低、导电能力强）将使可折叠的电视机、穿在身上的计算机、发光墙纸、薄膜太阳能电池……等的出现，将会改变我们的世界。所以，2000年诺贝尔化学奖授予了美国科学家黑格、麦克迪尔米德和日本科学家白川英树；C60的获得，使人们开始知晓了一类新型的碳分子结构，提供了当今包括纳米管等一类前景诱人的新的材料化合物。而且，星际尘埃研究证明：C60还有可能是宇宙中最古老的分子。那么，它们又是怎样构成世界万物的呢？可以说：由C60引发的各种联想正激励着人们向更高的科学高峰发起冲击！所以，1996年诺贝尔化学奖授予英国科学家克鲁托和美国科学家斯莫利和柯尔。四、对学习高中化学的四点认识1、把握概念 深掘内涵外延化学是一门涉及物质变化和能量变化的科学，也是直接认识物质、改造物质的科学。它研究的是各种物质发生化学变化的规律，而许多规律就体现在概念与概念的关系中。所以，掌握概念是学好化学的关键之所在。对一个概念来说，它包含对象、前提或假定、表达方式以及与其它概念的相互关系等方面的内容。例如：气体摩尔体积这个概念的对象是气体、前提是标准状况、表达方法是升/ 摩尔，气体摩尔体积乘以标准状况下的密度等于该气体的摩尔质量，这是它与其他概念的关系之一。在运用概念时，必须做到对象、前提、表达都正确，要注意其条件和适用范围，要具体情况具体分析。此外，还要了解概念的引伸和发展。2、抓住实质 掌握量变规律任何规律都包含有量的关系，没有量的关系就没有规律，不了解量的关系，就不能真正掌握规律。化学计算常常是令同学们头痛，甚至畏惧的问题。而实际上化学计算的难点并非计算，而在于对化学概念和化学变化实质的分析和理解。在任何一个化学反应中，反应物和生产物都是按照一定的量的关系进行的。化学反应的实质就是构成反应物的微粒（原子、离子）进行重新组合生成新的物质。在这个过程中原子的种类和数目都不会发生改变（质量守恒定律）。所以，只要分析清楚发生了哪些化学反应，找准了反应过程中有效微粒有多少？它们从哪里来？到哪里去了？再应用物质的量为核心的一系列物理量和有关概念，就能删繁就简、快速、准确地解答化学计算题。3、学会联想 培养思维能力化学是在物理、生物等相关学科基础上，到初三才开始开设的。在化学的学习和研究中常常要借助对各种现象的分析、组成的判断和结构的推理来认识物质及其变化规律。化学知识的各个部分之间的相互联系是比较紧密的，新的知识是在旧的知识基础上发展起来的，新的知识必须依靠旧的知识才能深刻理解。而且，生活处处有化学。所以，在学习中要学会找准知识的“生长点”，学会运用相似联想、相关联想、类比联想、对立联想和从属联想等，尽情展开联想之翼，就能融会贯通、举一反三，将所学知识系统化、结构化和网络化。同时在学习化学知识和解决具体问题的过程中，培养和提高思维能力。4、动手实验 提高实践能力化学是一门以实验为基础的科学。综观化学史上许多著名的化学 家，他们之所以能为人类做出重大贡献，除去他们具有敢于创新、勤奋好学的精神外，很重要的一条就是他们勇于实践、善于实践。中学生在学校学习的化学知识和实验技能，都是前人实践经验的宝贵结晶。它不同于科学家进行的科学实验。但是，从设计实验、亲身实践、观察现象、积累事实和经验、分析综合既有事实、抽象概括得出科学结论，培养分析问题和解决问题的能力，培养和提高科学态度和科学素养方面来看，又与科学家进行的科学实验有许多相似之处。所以，在化学学习中要高度重视化学实验，根据各类实验特点，在明确目的的前提下，要循序渐进地反复练习，要掌握有关的反应原理、装置特点、操作规程，要掌握常用仪器和试剂的使用技能、实验操作技能、观察和记录实验现象的技能、分析处理实验数据的技能和简要绘制实验装置图的技能。要牢固树立以实验为基础的观点，通过实验将元素化合物知识和基础理论知识的学习联系起来，使化学实验不仅仅是提供感性认识的直观手段，而且成为激发对化学的学习兴趣、培养科学态度和创新精神、训练科学方法和提高实践能力的有效途径和方法。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文，希望你能从中得到感悟!

纳米材料综述

【摘要】 本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景，并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。

【关键词】 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构

1 引言

著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]

1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。[2]

2 纳米技术

纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。

3 纳米材料

纳米材料的概念

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。

纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。

纳米材料的分类

纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。

(1)纳米粉末

纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。

(2)纳米纤维

纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。

(3)纳米膜

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。

(4)纳米块体

纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料;智能金属材料等。

4 纳米材料的应用

由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。

5 纳米材料的前景

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。纳米材料的应用涉及到各个领域，21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。

21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。

6 结束语

纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10～15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发，纳米材料的应用，推动了整个人类社会的发展，也给市场带来了巨大的商业机遇。

参考文献

[1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M]，2001/05

[2]肖建中.材料科学导论[M].北京：中国电力出版社，2001，43～50.

[3]吴润，谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000，14(10)：43～46.

纳米材料与应用

摘要 ：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。

关键词 ：纳米材料 性能 应用

纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。

按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。

悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。

纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很大，表面原子拥有剩余的化学键合力，表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气，能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。

纳米材料还广泛应用于环境保护中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用，用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来，方法简便，成本低廉，并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求，近年来获得迅速的发展。目前，越来越多的人工纳米材料已被投放市场，给人们的生活带来巨大的变化和进步。

来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作，将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料，并将该复合材料应用到超级电容器的电极上，获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的，包含复合材料的阳极和传统的阴极，以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多，可以达到100微米上，从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似，研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。同时，他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。

通过先进碳材料的应用，综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点，克服了它们各自存在的缺点，是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点：微观结构稳定性好，适合大电流充放电;表观性状相容性好，适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强，适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求：更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。

应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料，以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构，提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有：空隙加大，一般大于96%;通透性好，流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上，从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的空隙构造，是一种优良的空气中异味吸附剂。

纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外，在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。

常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响，存在着低温脆性的缺点，它的弹性模量远高于人骨，力学相容性欠佳，容易发生断裂破坏，强度和韧性都还不能满足临床上的高要求，使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小，使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少，材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加，有助于晶粒间的滑移，使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料，在临床上已有多方面应用，主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。

由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外，还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点，这些超常特性和良好的生物相容性，使它在医学领域中有广泛的应用前景，包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;此外，利用纳米碳材料的高效吸附特性，还可以将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成份。

目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法，在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上，以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，将含有分析对象的溶液与载体温育，通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中，载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子，尤其是某些具有亲水性表面的粒子，对非特异性蛋白的吸附量很小，因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。

近年来，组织工程成为一个崭新的研究领域，吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中，用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素，能否使种植的细胞保持活性和增殖能力，是支架材料应用的重要条件。据报道，将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料，与以往的胶原蛋白支架相比，其力学强度得到增强，孔径尺寸增大，表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架，在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中，纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架，这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化，形成纳米结构的复合材料，研究发现，这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。

参考文献：

[1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)

[2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)

你看看高一化学书前面关于化学的介绍，甚至可以翻翻初一化学书前面什么是化学的介绍，这些篇章中语句优美介绍全面，你改变一下就能用。