納米材料的特性
納米材料的特性。
表面效應(yīng)
所謂表面效應(yīng)，就是納米顆粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨顆粒大小的增加而急劇增加時，材料的性質(zhì)發(fā)生了變化。球狀顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，因此比表面積(表面積/體積)與直徑成反比。隨粒徑的減小，比表面積的增大更為明顯。比如，當(dāng)顆粒大小為10nm時，比表面積是90m2g-1,5nm的顆粒直徑是180m2g-1，而當(dāng)顆粒大小下降到2nm的時候，它的表面面積就會增加到450m2g-1。粒徑減小至納米級后，不僅使表面原子數(shù)迅速增加，而且納米顆粒的表面積、表面能量也將迅速增加。
尺寸效果。
微粒尺寸越小，宏觀物性的變化就是微粒度效應(yīng)。對于超微粒來說，粒徑越小，其比表面積也越大，因而會產(chǎn)生特殊的光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。超微粒的小粒徑效應(yīng)也表現(xiàn)在超導(dǎo)、介電、聲學(xué)和化學(xué)性質(zhì)等方面。
容積效應(yīng)
因?yàn)榧{米微粒具有極小的體積，所以含有少量的原子。這樣，許多現(xiàn)象，如吸附、催化、擴(kuò)散、燒結(jié)等物理、化學(xué)性質(zhì)，都會明顯有別于大顆粒傳統(tǒng)材料的性能，而不能用一般具有無限原子的塊狀物質(zhì)來描述，這種現(xiàn)象通常稱為體積效應(yīng)。
量子尺寸效應(yīng)。
當(dāng)顆粒粒徑減小到某一數(shù)值時，費(fèi)米能級附近的電子能級就會從準(zhǔn)連續(xù)能級變成離散能級。在納米材料中，電子在不連續(xù)的量子化能級上的波動，使得納米材料具有一系列獨(dú)特的特性，例如特異催化、強(qiáng)氧化還原。
量子隧道效應(yīng)。
微粒穿過勢壘的能力叫做隧道效應(yīng)。如納米顆粒的磁性等，也具有隧道效應(yīng)，它們能穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而發(fā)生變化，這種變化被稱為納米顆粒的宏觀量子隧道效應(yīng)。其研究對于導(dǎo)電高聚物、導(dǎo)磁高分子材料、微波吸收高分子材料等基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
