1.表面效應(yīng)是指隨著顆粒尺寸的減小，納米顆粒表面原子與總原子的比例急劇增加而引起的性質(zhì)變化。表9-2顯示了納米粒子的尺寸和表面原子數(shù)量之間的關(guān)系。隨著顆粒尺寸的減小，表面原子的數(shù)量迅速增加。此外，隨著粒徑的減小，納米粒子的表面積和表面能迅速增加。這主要是因?yàn)榱皆叫。砻娴脑釉蕉唷１砻嬖拥木霏h(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同。表面原子周圍有許多懸空鍵，這些懸空鍵是不飽和的，容易被其他原子結(jié)合穩(wěn)定，因而表現(xiàn)出很大的化學(xué)和催化活性。

 

　　2.當(dāng)量子尺寸粒子的尺寸下降到一定值時(shí)，接近費(fèi)米能級(jí)的電子能級(jí)從準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。Kubo用一個(gè)電子模型來計(jì)算金屬超細(xì)粒子的能級(jí)間距：Ef是4Ef/3N公式中的費(fèi)米勢能，N是粒子中的原子數(shù)。宏觀物體的n趨于無窮大，所以能級(jí)間距趨于零。因?yàn)樵訑?shù)有限，N值很小，所以納米粒子有一定的值，即能級(jí)間距是分裂的。半導(dǎo)體納米粒子的電子態(tài)隨著尺寸的減小，從塊體材料的連續(xù)能帶過渡到具有離散結(jié)構(gòu)的能級(jí)，這體現(xiàn)在吸收光譜上，即從沒有結(jié)構(gòu)的寬吸收帶過渡到具有結(jié)構(gòu)的吸收特性。納米粒子中電子在離散量子化能級(jí)上的漲落帶來了納米粒子的一系列特性，如高光學(xué)非線性、特定的催化和光催化性能等。

 

　　3.量子隧穿微觀粒子穿透勢壘的能力稱為隧穿效應(yīng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一些宏觀量，如微觀粒子的磁化強(qiáng)度、量子相干器件的磁通量、電荷等，也具有隧穿效應(yīng)，可以通過宏觀系統(tǒng)的勢壘發(fā)生變化，因此稱之為宏觀量子隧穿效應(yīng)。這個(gè)概念可以定性解釋超細(xì)鎳顆粒在低溫下的超順磁性。

 

　　4.介電約束納米粒子的介電約束效應(yīng)不太明顯。在實(shí)際樣品中，粒子周圍是空氣、聚合物、玻璃和溶劑，這些介質(zhì)的折射率通常低于無機(jī)半導(dǎo)體。當(dāng)被光照射時(shí)，由于不同的折射率而產(chǎn)生界面，并且與納米半導(dǎo)體表面、納米半導(dǎo)體表面甚至納米顆粒內(nèi)部相鄰的區(qū)域的場強(qiáng)與照射光的光強(qiáng)相比增加。這種局部場強(qiáng)效應(yīng)對半導(dǎo)體納米粒子的光物理和非線性光學(xué)性質(zhì)有直接影響。對于用于多相反應(yīng)體系的無機(jī)-有機(jī)雜化材料和光催化材料，介電約束效應(yīng)對反應(yīng)過程和動(dòng)力學(xué)有重要影響。擴(kuò)展數(shù)據(jù)：納米材料大致可以分為四類：納米粉體、納米纖維、納米薄膜、納米塊體等。其中納米粉體發(fā)展時(shí)間最長，技術(shù)最成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。1納米陶瓷納米技術(shù)開發(fā)的納米陶瓷材料利用納米粉體對現(xiàn)有陶瓷進(jìn)行改性。通過添加或生成納米粒子、晶須、片狀纖維等。在陶瓷中，晶粒、晶界及其結(jié)合達(dá)到納米級(jí)，材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性大大提高。它克服了工程陶瓷的許多缺點(diǎn)，對材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和磁光性能有重要影響，為替代工程陶瓷開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷應(yīng)運(yùn)而生，并有望得到克服。陶瓷材料的脆性使陶瓷像金屬一樣具有柔韌性和可加工性。英國材料學(xué)家卡恩指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。納米耐高溫陶瓷粉末涂料是一種通過化學(xué)反應(yīng)形成耐高溫陶瓷涂層的材料。2納米粉末，也稱為超細(xì)粉末或超細(xì)粉末，通常指粉末或顆粒

 

　　微芯片導(dǎo)熱基板和布線材料；微電子封裝材料；光電材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元素；高韌性陶瓷材料(陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)用不易碎陶瓷等。人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。3納米纖維是指直徑為納米、長度較長的線狀材料。可用于：微導(dǎo)體、微纖維(未來量子計(jì)算機(jī)和光子計(jì)算機(jī)的重要組成部分)材料；新型激光器或LED材料等。靜電紡絲是一種簡單易行的制備無機(jī)納米纖維的方法。4納米薄膜納米薄膜分為顆粒薄膜和致密薄膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起的薄膜，中間有一個(gè)非常細(xì)小的縫隙。致密膜是指膜層致密但晶粒尺寸為納米的薄膜。可用于：氣體催化(如汽車尾氣處理)材料；過濾材料；高密度磁記錄材料；感光材料；平板顯示材料；超導(dǎo)材料等。5納米塊體納米塊體是通過高壓成型納米粉體或控制金屬液體結(jié)晶得到的納米晶材料。主要用途有：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。應(yīng)用：1。天然納米材料海龜在美國佛羅里達(dá)州產(chǎn)卵。然而，小海龜出生后，為了生存和成長，必須游到英國附近的水域。最后，成年海龜必須回到佛羅里達(dá)產(chǎn)卵。這樣來回大概需要5 ~ 6年。烏龜為什么能走幾萬公里？他們依靠大腦中的納米磁性材料來精確導(dǎo)航。當(dāng)生物學(xué)家研究為什么鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物從不迷路時(shí)，他們也發(fā)現(xiàn)這些生物體內(nèi)存在納米材料來引導(dǎo)它們。2.納米磁性材料實(shí)際使用的納米材料大多是人工制造的。

 

　　納米磁性材料具有非常特殊的磁性，納米顆粒尺寸小，磁疇結(jié)構(gòu)單一，矯頑力高。由它制成的磁記錄材料不僅具有良好的音質(zhì)、圖像和信噪比，而且記錄密度比-Fe2O3高幾倍。超順磁性強(qiáng)磁性納米粒子也可制成磁性液體，可用于電聲器件、阻尼器件、旋轉(zhuǎn)密封、潤滑、礦物加工等領(lǐng)域。3.納米陶瓷材料在傳統(tǒng)陶瓷材料中，顆粒不易滑動(dòng)，材料易碎，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，容易在其他晶粒上移動(dòng)。因此，納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度、高韌性和良好的延展性，這使得納米陶瓷材料可以在常溫或亞高溫下進(jìn)行冷加工。如果在亞高溫下形成納米陶瓷顆粒，然后在表面退火，納米材料可以成為表面具有常規(guī)陶瓷材料硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，內(nèi)部具有納米材料延展性的高性能陶瓷。4.納米傳感器納米氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此，可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀，檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。5、納米傾斜功能材料在航天用的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒室的內(nèi)表面需要耐高溫，其外表面要與冷卻劑接觸。因此，內(nèi)表面要用陶瓷制作，外表面則要用導(dǎo)熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結(jié)合在一起。如果制作時(shí)在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續(xù)變化，讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”。最終便能結(jié)合在一起形成傾斜功能材料，它的意思是其中的成分變化像一個(gè)傾斜的梯子。