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張建春

(一)納米材料 納米粒子是指顆粒尺寸為納米級的超細(xì)微粒。它的尺寸大于原子簇小于通常的微粒，在l～l00nm之間。 納米材料又稱為納米結(jié)構(gòu)材料，是指顆粒尺寸在1-l00nm之間的粒子凝聚而成的塊體、薄膜、多層膜和纖維。納米結(jié)構(gòu)材料是把許多的缺陷如晶界引人原來的完整晶體，使得坐落在這些缺陷的核心區(qū)的原子的體積分?jǐn)?shù)變得可與坐落其余晶體中的原子的體積分?jǐn)?shù)相比擬，從而產(chǎn)生的一種新型固體。 由于納米粒子電子能級的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)的作用，納米粒子具有許多特殊的性能。 納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。隨著粒徑減小，表面原子數(shù)迅速增加。這是由于粒徑小，表面積急劇變大所致。例如，粒徑為I0nm時，比表面積為180m2/g，粒徑下降2nm,比表面積猛增到450m2/g。這樣高的比表面積，使處于表面的原子數(shù)越來越多，同時表面能迅速增加。 納米粒子的一個最重要的標(biāo)志是尺寸與物理的特征量相差不多，例如，當(dāng)納米粒子的粒徑與超導(dǎo)相千波長、玻爾半徑以及電子的德布羅意波長相當(dāng)時，小顆粒的量子尺寸效應(yīng)十分顯著。與此同時，大的比表面積使處于表面態(tài)的原子、電子與處于小顆粒內(nèi)部的原子、電子的行為有很大的差別，這種表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)對納米微粒的光學(xué)特性有很大的影響，甚至使納米微粒具有同質(zhì)的大塊物體所不具備的新的光學(xué)特性。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 一是寬頻帶強(qiáng)吸收。大塊金屬具有不同顏色的光澤，這表明它們對可見光范圍各種顏色(波長)的反射和吸收能力不同。當(dāng)尺寸減小到納米量級時各種金屬納米微粒幾乎都呈黑色，它們對可見光的反射率極低，例如，鉑納米粒子的反射率為1%，金納米子的反射率小于10%。這種對可見光低反射率、強(qiáng)吸收率導(dǎo)粒子變黑。 納米氮化硅、碳化硅及氧化鋁粉對紅外有一個寬頻帶強(qiáng)吸收譜。這是因?yàn)榧{米粒子大的比表面積導(dǎo)致了平均配位數(shù)下降，不飽和鍵