1  什么是纳米材料？

    要了解它，我们必须要从纳米这个词开始说。纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。

    而当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。它与物理界中的许多专业长度相当，如隧穿势垒厚度、超导相干长度、铁磁性临界尺寸和电子的德布罗意波长等。

    图 1纳米材料的微观结构

    2  纳米技术的应用的四大方向

    纳米材料的应用对设计新产品、形成新产业和改善传统产业提供新的机遇，调整了国民经济支柱产业的布局，带来了巨大的经济效益。如制造晶体管技术的不断纳米化，为信息技术的发展带来强有力的推力。诺贝尔物理奖获得者费曼先生曾在1959年说过：“如果我们观察原子的技术可以充分发展，这技术就可以大大地帮助解决化学与生物学的问题，而这种科技的发展我想是不能避免的。”

    目前，纳米技术的应用大致在四个方面：

    （1）。纳米材料学：新材料的开发，使之拥有理想的特性，是制造纳米仪器的理想材料，在化工、仿生、国防等方面具有广泛的应用；

    （2）。纳米电子学：电子器件的纳米技术不断改善下，是它们拥有了高速度和低耗能的优点；

    （3）。纳米医学：研制的纳米级的新药物，为人类的健康带来新福音；

    （4）。纳米生物学：应用纳米生物器件来解决研究生命科学上的问题。

    3  目前纳米材料的应用趋势

    而近些年来国际上火热的战略材料石墨烯也是纳米材料，它是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，厚度只有0.335纳米，仅为头发的20万分之一。它具有极好的结晶性、力学性能和电学性能，使它的应用非常广泛。石墨烯目前可以作为透明电极、电化学生物传感器、超级电容器、能源存储器或复合材料等。

    另外，国际力学界权威学者哥伦比亚大学教授陈曦先生所发明的逆势纳米材料（NEAS），可算是将能量转换的功力发挥到极致： 当不润湿的液体在外力作用下渗入纳米孔时，外力机械功可以转换为液固两相间的盈余表面张力和摩擦力。由于纳米多孔材料的单位质量的表面积是基体材料的几十亿倍，该纳米多孔能量吸收系统材料的能量吸收密度可以达到 100J/g 以上，是任何当前市面上的能量吸收材料的几十乃至数百倍以上。NEAS可方便地类似补丁地嵌入任何需要防护的区域，而不会改变现有产品的结构。

    仅需几克纳米多孔吸能系统材料，就能够完全吸收冲击产生激烈的动能，达到有效的全面的碰撞保护。而如此轻便的安全防护系统又可以间接地起到节能作用。该系统结构简单，成本低廉，且性能在大范围内可调。根据防护的对象和应用场合不同，可对于不同类型产品进行优化设计，使用于任何在吸能减震上有需求的领域。根据不同市场和实际需要，NEAS 可以被设计成能够重复使用的，也可以被设计为一次性使用的。

    纳米材料的应用，是21世纪的重要科学课题，它的巨大潜力将对未来经济和社会发展带来重大影响。

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责任编辑：殷鹏飞

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