纳米材料有哪些独特的性质呢?
相比于纳米尺度,我们更接近原子或分子尺度,原子是所有物质的基石。它们可以通过多种方式组装以获得所需的产品,原子的化学结构和几何排列都会影响材料的特性。因此,如果我们有能力一个原子一个原子地构造物质,我们就能创造奇迹。
例如,我们知道石墨和金刚石都是由纯碳制成的。因此,如果我们能够自行决定石墨中的原子的序列,就有可能制造钻石!或者,如果我们可以重新排列沙子中的原子(硅和氧),并添加一些其它微量元素,那么制造计算机芯片应该是有可能的,纳米级的工程可以带来产品性能的巨大变化。
正如 NIST 纳米科学与技术中心的 Samuel M. Stavis 及其同事在一篇综合文章中所评论的,纳米颗粒需要一种新的合成、纯化和表征过程。他们首先将金胶体与碳纳米管 (CNT) 进行了比较,因为这些材料在许多关键指标和特性(例如尺寸分布)中通常代表两极分化,胶体的尺寸通常比碳纳米管更均匀。
控制异质性是纳米材料的独特性能,长期控制对于制造商业产品(包括复合材料)至关重要。安全性、可持续性和技术转让也是考虑因素,有趣的是,我没有找到对使用后产品回收或处置的描述。仅仅过了二十年,河流和海洋中就遇到了纳米材料的污染问题。由于纳米材料确实具有不寻常的特性,它们将通过研究阶段进行开发和商业化。重点是当今的技术试图将 1980 年代的宏观技术扩展到纳米世界,我预计新的分析和纯化技术将会出现,那将会是利用纳米材料独特性的技术。
铜在正常情况下的导电性十分优良,而到了纳米级后铜就不导电了;
绝缘的二氧化硅在20nm时却开始导电;
物质到了纳米级后会表现出许多特殊的性质,这些特殊的性质正是纳米材料的特殊之处,在许多方面都有重要的应用