有哪些纳米技术？
黑金钢纳米渗层技术
黑金钢纳米渗层技术，是通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果。最新改良工艺叫黑金钢纳米渗层技术。它相比传统表面处理行业的优点在于完全不变形，硬度更高，盲孔深度更深，中性盐雾试验可达800小时以上，效率高，无需抛光基体表面同样可达到相应的光洁度，可适用于非标及大小型零部件。
简介：
黑金钢纳米渗层处理：技术将热处理与防腐蚀处理一次完成，处理温度高，时间短，能同时提高零件表面硬度、中性盐雾试验，耐磨性和抗蚀性，耐磨度强，变形小，无公害。具有优化加工工序，缩短生产周期，降低生产成本的优点，得到众多厂家的认可和赞誉。
黑金钢纳米渗层处理技术在工艺上是热处理技术与防腐蚀技术的结合，在性能上是高耐磨性和高抗蚀性的结合，在渗层上是由多种化合物组成的复合渗层。因此国外认为这是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。
应用：
以下是黑金钢纳米渗层技术工艺在一些典型零件上的应用举例：
1 高速钢刀具 各种HSS钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具，提高使用寿命8—12倍，特别对难加工材料，效果尤为突出
2 刀杆、刀体 各种机夹刀具刀杆、刀体提高其耐磨性，抗擦伤，不变形，很好地满足了定位和精度要求，防锈能力强
3 模具 适用于各种压铸模、注塑模、挤压模、橡胶模、 玻璃模等，大幅度提高模具使用寿命，改善被加工零件的耐磨度
4 汽车零件 气门、曲轴、凸轮轴、齿轮、气簧活塞杆、减震器杆、差速器支架、球面销等几十种零件，已应用多年，效果显著。
5 体育器械 6 纺织机械 7 开关零件 8 印刷机械 9 密封机械 各种阀门、轴类零件
10 电动工具零件 11 建筑机械零件 12 照相机零件 快门、锁扣等冲压件。
特点：
目前，黑金钢纳米渗层技术在国内也得到大量推广应用，尤其在汽车、摩托车、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。其具体的特点如下：
1 良好的耐磨性、耐疲劳性能
该工艺能极大地提高各种黑色金属零件表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数。产品经过黑金钢纳米渗层技术处理后，耐磨性比常规淬火、高频淬火高20倍以上，比20#钢渗碳淬火高12倍以上，比镀硬铬和离子氮化高4倍以上。
疲劳试验表明：该工艺可使中碳钢的疲劳强度提高60%以上，比离子氮化，气体氮化效果均好。该工艺特别适合于形状复杂的零件，解决技术关键，让变形难题迎刃而解。
2 良好的抗腐蚀性能
对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件，按ASTMBll7标准进行了连续喷雾试验，盐雾试验温度35±2℃，相对湿度>95%，5%NaCL水溶液喷雾。试验结果表明，经黑金钢纳米渗层技术处理后的零件抗蚀性是1Crl8Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀铬的8倍，是发黑的20倍，中性盐雾试验达到800小时以上，完全可满足极端客户的需求。
3 产品处理以后变形小
工件经黑金钢纳米渗层技术处理之后几乎没有变形产生，可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。例如：尺寸为510×460×1.5mm的碳钢薄板经黑金钢纳米渗层技术处理之后，表面HV≥1000，不平度小于0.4mm。目前，黑金钢纳米渗层技术在众多的轴类零件、细长杆件上应用得非常成功，有效的解决了一直以来存在的热处理硬化和产品变形的矛盾。
4 可以代替多道热处理工序和防腐蚀处理工序，时间周期短
工件经黑金钢纳米渗层技术处理后，在提高其硬度和耐磨性的基础上同时提高其抗腐蚀能力，并且形成黑色、漂亮的外观，可以代替常规的淬火一回火一发黑（镀铬）等多道工序，缩短生产周期，降低生产成本。大量的生产数据表明，黑金钢纳米渗层技术处理与渗碳淬火相比可以节能70%，比镀硬铬节约成本50%，性价比高。
5 无公害水平高、无环境污染
众所周知，金属表面处理工艺，大部分都附带着产生大量有毒有害的化学物质。电镀工艺产生含有铜，锌，镍，铬等重金属的废水，金属清洗使用的浓硫酸，浓盐酸及氰化物，不仅生产成本剧增，更违背了环保的初衷。而黑金钢纳米渗层技术，从源头上杜绝了污染源的产生。无论是操作生产中及后期成品中绝对不含任何重金属物质，真正意义上的绿色环保。
6 黑金钢纳米渗层技术技术适用材料的范围广泛
该工艺对所有黑色金属材料均适用，从纯铁、低碳钢、结构钢、工具钢到各种高合金钢、铸铁以及铁基粉末冶金件。
该技术不仅会迅速占有传统表面处理的市场份额，而且因其卓越的性能会影响到材料市场。普通的碳钢在经过黑金钢纳米渗层处理后，所体现的相应性能指标能超过不锈钢，在当今市场竞争如此激烈的今天，无疑是制造业界的核爆炸。
当前，全球新一轮科技革命和产业变革正在兴起，我国制造业发展面临着发达国家蓄势占优和新兴经济体追赶比拼的双重挤压与挑战，而金属制造表面处理行业的网络化、智能化、柔性化、服务化的进程，对我国制造业的发展模式和转型升级产生着深刻的影响。
随着我国经济与科技的高速发展，世界制造业的重心已逐步向我国转移。与此同时，表面处理行业以其独有的性能显得越发重要。由于其具有较强的装饰性与功能性，且通用性强、应用面广等特点，已成为世界制造业中不可或缺，并且不断发展的行业。行业全球年产值数万亿元。集中分布在机器制造工业、轻工业、电子工业、航空、航天及仪器仪表工业。随着供给侧改革的加速推进和市场化改革的进一步深化，我们制造业将加快“高端化、智能化、绿色化”等发展进程而我们的技术完全符合产业导向，卓越的技术性能必定会成为终端技术领域新一代独角兽。
本公司一直致力于纳米渗层技术的研究，历经多年磨砺、经过反复实验论证，终于研发出新一代黑金刚纳米技术，该技术性能指标卓越，必将在表面处理行业界成为新一代霸主。为中国制造在终端技术领域实现了真正意义上的升级，让该领域中国产品的竞争力在世界的舞台上有了个质的飞跃。
百腾科技
2024-06-13 广告
就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，是一米的十亿分之一，并没有物理内涵。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。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法做了超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
纳米技术是一种在纳米尺度空间内的生产方式和工作方式，并在纳米空间认识自然、创造一种新的技能。比如进入血管的机器人很小，将来它要工作的工具就必须是纳米材料。最近，科学家已经发明了纳米铲子、纳米勺子，血管机器人可以在血管里用这些工具来进行操作，这就是纳米工具，绝不象现在工具这样。
纳米技术的内涵非常广泛，它包括纳米材料的制造技术，纳米材料向各个领域应用的技术(含高科技领域)，在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等。但是，我们不要把纳米技术仅仅看作是纳米材料，也不能把纳米材料仅仅理解为是纳米粉体。纳米粉体仅仅是纳米材料的一个内涵，实际上纳米丝、纳米管、纳米线、纳米电缆、纳米薄膜、三维纳米块体、复合材料等等都是纳米材料，范围相当广。另外，纳米材料不单纯是固态的，也有液态，例如纳米水，用高频超声处理，使水分子结成小汽团。
二、纳米技术的战略地位
2000年3月，美国总统克林顿向国会发布了关于美国纳米技术促进计划，标题是《纳米技术：要引发下一场工业革命》。这个报告一发布，立即在全世界引起强烈反响。接着，中国、日本、欧洲各国都纷纷布置，其他一些发展中国家也把发展纳米技术作为极其重要战略决策来进行实施。纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术。原因是这种技术能对社会发展、经济振兴、国家安全乃至人民生活水平的提高等各个领域都能起到关键作用，而且这种技术影响面极广，向各个领域渗透能力相当强，可以带动很多行业的发展。把纳米技术称为主导技术这是历史发展的必然结果。从第一次工业革命到现在，真正的主导技术出现过4次。第一次是在18世纪中叶，英国率先开展了一场革命，由农业经济过渡到工业经济，当时主导技术是蒸汽机将热能转换成机械能，利用这种能量的转换，给作坊式生产带来了一场变革，使英国成为当时世界上最先进的国家，当时的英国工业总产值位居世界第一；第二次是在18世纪末到19世纪初，随着冶炼技术的发展，钢铁技术和机械制造技术成为当时促进工业发展的主导技术，这时，德国异军突起，成为当时可以与英国抗衡的一个有代表性的先进国家；第三次是在19世纪中叶到19世纪末，电气化技术成为当时主导技术，美国把电气化技术作为主导技术来促进各个行业发展，使美国成为当时世界上最有代表性的先进国家；第四次是在20世纪，科学发展到登峰造极的地步，物理学、相对论、量子论促进了各个学科的发展，同时也带动各个领域技术的发展。50年代半导体研究和技术的发展及60年代激光的发现和各种晶体管的出现，引发了70年代一场新的变革，微电子全面代替真空电子，而日本抓住了这个机遇，以微电子技术、微米技术为中心，以家用电器为契机，把彩电、录音机、照相机、录相机、电冰箱、洗衣机等等产品推向全世界，使日本成为二战以后发展速度最快的经济大国，现在它的GDP仍然保持世界第二位。这场微电子代替真空电子的技术变革造就了一个新日本，同时，它也带动了今天IC、IT产业的集成电路、网络通讯、计算机等领域的发展。
21世纪前20年，是发展纳米技术的关键时期，纳米技术将成为第5次推动社会经济各领域快速发展的主导技术。目前，纳米技术已经成为全世界非常关注的技术，纳电子代替微电子，纳加工代替微加工，纳米材料代替微米材料，纳米生物技术代替微米尺度的生物技术，这已是不以人的意志为转移的客观规律。只有认识它、发展它，才有可能在未来经济竞争的格局中占据有利地位。
之所以把纳米技术称为21世纪的主导技术，主要是基于以下几个方面：
1．从信息技术及其产业发展来看，计算机技术从20世纪70年代开始，每5—7年都有一个大变化。一是每18个月单位面积存储信息量要增加一倍，而且价格更便宜；二是计算机每隔5—7年尺寸要缩小10倍，价格便宜10倍，同时计算的速度提高10倍。1998年，美国明尼苏达大学率先研制出量子磁盘，已经进入市场，2005年将创造400亿的产值。一个量子磁盘只有100纳米大小，完全是纳米阵列，它的存储密度是465G，相当于1011，我们现在磁盘是106，一个量子磁盘相当于我们现在的磁盘10万个到100万个。这样一个器件，就要用纳米材料，在纳米尺度内加工。
2．从生物技术及其产业发展来看，在人类测定出基因组排序以后，我们对遗传疾病、疑难病症又有了新的认识，而且利用基因排序，可以进行医药、医疗方面的研究。目前，基因芯片研究已经进入实验室，生物芯片组装就是用纳米技术，而生物酶也是纳米尺度，这些研究对象是纳米生物学研究内涵之一，下一步生物技术的发展，就要和纳米技术相结合。譬如为什么病毒顽固，现在没有一种药物能治疗，就因为它非常小，用纳米结构组装一种寻找病毒的药物后，艾滋病、病毒性感冒等都可以治疗，2003年以后这将成为又一个研究热点。生物技术，包括生物制药等相关产业发展应用纳米技术已是刻不容缓。
3．从下一次工业革命的特点来看，节约资源、节约能源、净化环境是下一次工业革命的必然趋势。在下一次工业革命中要想节约资源、能源，就要用纳米尺度的材料做成器件，它的特点是工具小、节省材料、能耗低。纳米技术在新的工业革命当中将发挥重要的作用。
4．从纳米产业未来的市场发展来看，世界各国正在纷纷抢占纳米产业这个巨大的市场。对未来纳米材料所创造的产值，德国早在1997年就预测：2000年全世界纳米技术和相关产业产值为3700亿马克。实际上，2000年是3700亿美元，比预测高出2倍，而且主体纳米材料产业贡献比较大；2005年是7800亿马克；到2010年要达到22000亿马克，按当时比价可达14400亿美元，相当美国现在的GDP。在这个市场中，美国要占据一半，理由是现在美国GDP为8万亿美元，几乎也是接近全世界的一半。近年来，美国、日本、德国加大了对纳米技术研究的投资力度。1997—2000年，美国是1．9亿美元，还不如日本多，日本1．98亿美元，但是在2000年，美国在这方面的研究投资增加了一倍，达4．98亿美元，尽管日本经济不太景气，仍投入了4．2亿美元，德国决策投资3．7亿美元。我国也十分重视在这方面的投入，2000年，朱镕基总理接见中国科学院副院长白春礼院士时说，中国也要投资5亿人民币，5年累计投入25亿来发展纳米技术。今年1月18日，国家纳米科技协调指导委员会成立，组织专家起草了中国纳米科技发展纲要。《纲要》提出：除了支持现有项目外，还要开展若干个纳米专项研究，建立两个技术平台、若干个核心实验室，要在全国布局若干个纳米技术工程示范中心，建立若干个示范产业，而且要辐射若干个相关产业。
三、国内外纳米产业发展趋势
1．信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了GDP5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。
2．环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0．1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。
3．能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。
4．纳米生物医药：这是我国进入WTO以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。
5．纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少CO2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。
6．纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的PVC磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入WTO后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。
四、我国发展纳米产业的指导思想和工作重点
1．指导思想：全方位地将纳米技术向传统产业各个领域渗透、交又、融合，努力提升传统产业和促进传统产品的更新换代，同时要将纳米技术与信息、环境、能源、生物及先进制造、海洋、空间等高新技术相结合，提高纳米技术在这些产业中的含量，建立以纳米技术为主旋律的一批纳米产业及产业链并形成产品、商品，为提高我国的GDP做贡献。
2．工作重点：首先，重点发展特种纳米材料。现在一般的纳米材料大家都能做，关键在应用，寻找市场，这里最重要的是纳米碳管。纳米碳管未来发展趋势是规模化、低成本，现在竞争的焦点是降低成本，在这方面，中科院、清华大学等都在从事研究，关键是要通过规模化、低成本来提高我们的竞争力；第二方面是稀土。我国是稀土资源大国，稀土在各个方面应用极广，过去我们主要是卖资源，我国的轻稀土卖给日本是210日元／千克，而法国卖给日本是9000日元／千克，差45倍。一吨二氧化铈卖6万元，可做成纳米级的每吨可卖20多万元。此外，还有羟基铁、羟基镍硅及其氧化物，还有电子陶瓷粉体材料如氧化钴、氧化铋等方面应用纳米技术前景也很好；第三方面是磁性材料，如超高磁能级的磁性材料或高保磁的材料；第四方面要抓结构材料的表面纳米化，如纳米功能涂层；第五方面是信息产业的纳米材料，如高分辨率的荧光粉等。
五、我国发展纳米技术和产业的对策
从电的发明到建电站，人类花费了200多年，从无线电的发现到成为产品，有36年，而从计算机到网络通讯只用了4年时间。如果发展纳米技术我们仍然是按步就班，就会丧失机会，现在不是大鱼吃小鱼，而是快鱼吃慢鱼。对此，发展纳米技术及其产业一定要把握以下几个原则。
1．必须以市场需求为导向。我们不能再做概念市场，做推理市场，不能凭兴趣做技术创新。技术找市场，成功率为30％，这样就赶不上现在的速度了。技术进入市场从一开始就要和经营相结合。经营是生产力，再好的技术不去经营、不进入市场照样会垮台，好的技术最后丧失了市场，这种失败的教训很多，因此，企业家从一开始就要介入，政府和企业家共同来努力是至关重要的，而市场成熟代替技术成熟是发展纳米技术的最佳方式。过去生产粉体找不到市场，是因为粉体不是最终产品，如果是某件产品需要粉体，做起来就要容易得多。
2．要做到三个结合。第一是纳米技术人员与传统领域科技人员相结合；第二是技术人员与企业家相结合；第三是企业家与政府相结合；做好了这三个结合，就有成功的可能。
3．企业要选择好发展目标。不能做单一材料或是单一性能材料的产品。研究方向要与产业相结合，要策划出一个行业的主体并且形成一个产业链条。
4．要充分发挥各生产要素的作用。技术进入市场，企业家是主力军，科技人员是先导。技术进入市场，技术好是根本，但技术好不一定得到市场的承认，这中间有很多操作过程。这里还包括资金运作、股份扩大等等。光靠技术卖钱是不行的。
5．要重视知识产权保护。知识产权、专利，特别是发明专利是企业的生命线，是企业潜力大小的标准，是竞争的本钱。在我国申请的专利，有46％是国内的，54％是外企的；在国内申请的专利中，83％是高校的。我们的大部分企业还没有申请专利的意识，在我国申请的纳米专利中，大部分是国外的。要提高企业申报专利的意识，还要申请国外的专利，在这方面，我们有过深刻的教训。
6．要加强团结协作。不仅在科学界，而且在企业界也要有团结协作精神，政府在其中要起协调作用。在省内，同行要扩大交流，要互相协调，小打小闹成不了气候，要共同对外。我们发展纳米技术及其产业首先要参与国际竞争，然后才参与各地区间的竞争。策划发展大的产业，更需要协作，更需要优势互补。
现在是中国发展纳米产业千载难逢的时期，立即行动起来还为时不晚，因为纳米时代是一个过程，要有几十年的努力。
参考资料： http://www.cnsp.org.cn/tbtj/nmjs01.htm
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。�第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。�第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
1980年的一天，在澳大利亚的茫茫沙漠中有一辆汽车在高速奔驰，驾车人是一位德国物理学家H�格兰特(Gleiter)教授。他正驾驶租用的汽车独自横穿澳大利亚大沙漠。空旷、寂寞、孤独，使他的思维特别活跃。他是一位长期从事晶体物理研究的科学家。此时此刻，一个长期思考的问题在他的脑海中跳动：如何研制具有异乎寻常特性的新型材料?
在长期的晶体材料研究中，人们视具有完整空间点阵结构的实体为晶体，是晶体材料的主体；而把空间点阵中的空位、替位原子、间隙原子、相界、位错和晶界看作晶体材料中的缺陷。此时，他想到，如果从逆方向思考问题，把“缺陷”作为主体，研制出一种晶界占有相当大体积比的材料，那么世界将会是怎样?�格兰特教授在沙漠中的构想很快变成了现实，经过4年的不懈努力，他领导的研究组终于在1984年研制成功了黑色金属粉末。实验表明，任何金属颗粒，当其尺寸在纳米量级时都呈黑色。纳米固体材料(nanometer sized materials)就这样诞生了。
纳米材料一诞生，即以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。这是因为纳米材料具有与传统材料明显不同的一些特征。例如，纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍；气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍等；纳米相的铜比普通的铜坚固5倍，而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大；纳米陶瓷材料具有塑性或称为超塑性等。
效应颜料 这是纳米材料最重要最有前途的用途之一，特别是在汽车的涂装业中，因为纳米材料具有随角变统汽车面漆大增光辉，深受配受专家的喜爱。
防护材料 由于某些纳米材料透明性好和具有优异的紫外线屏蔽作用。在产品和材料中添加少量(一般不超过含量的2%)的纳米材料，就会大大减弱紫外线对这些产品和材料的损伤作用，使之更加具有耐久性和透明性。因而被广泛用于护肤产品、所装材料、外用面漆、木器保护、天然和人造纤维以及农用塑料薄膜等方面。
精细陶瓷材料 使用纳米材料可以在低温、低压下生产质地致密且性能优异的陶瓷。因为这些纳米粒子非常小，很容易压实在一起。此外，这些粒子陶瓷组成的新材料是一种极薄的透明涂料，喷涂在诸如玻璃、塑料、金属、漆器甚至磨光的大理石上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有这种陶瓷的塑料眼镜片既轻又耐磨，还不易破碎。
催化剂 纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为做催化剂提供了必要的条件。目前用纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原及合成反应的催化剂，可大大提高反应效率。利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应催化剂，燃烧效率可提高100倍，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。
磁性材料 纳米粒子属单磁畴区结构的粒子，它的磁化过程完全由旋转磁化进行，即使不磁化也是永久性磁体，因此用它可作永久性磁性材料。磁性纳料粒具有单磁畴结构及矫顽力很高的特征，用它来做磁记录材料可以提高信噪比，改善图象质量。当磁性材料的粒径小于临界半径时，粒子就变得有顺磁性，称之为超顺磁性，这时磁相互作用弱。利用这种超强磁性可作磁流体，磁流体具有液体的流动性和磁体的磁性，它在工业废液处理方面有着广阔的应用前景。
传感材料 纳米粒子具有高比表面积、高活性、特殊的物理性质及超微小性等特征，是适合用作传感器材料的最有前途的材料。外界环境的改变会迅速引起纳料粒子表面或界面离子价态和电子运输的变化，利用其电阻的显著变化可做成传感器，其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。
材料的烧结 由于纳米粒子的小尺寸效应及活性大，不论高熔点材料还是复合材料的烧结，都比较容易。具有烧结温度低、烧结时间短，而且可得到烧结性能良好的烧结体。例如普通钨粉耐在3000℃的高温下烧结，而当掺入0�1%～0�5%的纳米镍粉时，烧结成形温度可降低到1200℃到1311℃。
医学与生物工程 纳米粒子与生物体有着密切的关系。如构成生命要素之一的核糖核酸蛋白质复合体。其粒度在15～20nm之间，生物体内的多种病毒也是纳米粒子。此外用纳米Si02微粒可进行细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。研究纳米生物学可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息，特别是细胞内的各种信息，中利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，对人体进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物。甚至还能吞噬病毒、杀死癌细胞等。�印刷油墨 根据纳米材料粒子大小不同，具有不同的颜色这一特点，可不依靠化学颜料而选择颗粒均匀、体积适当的粒子材料来制得各种颜色的油墨。
能源与环保 德国科学家正在设计用纳料材料制作一个高温燃烧器，通过电化学反应过程，不经燃烧就把天然气转化为电能。燃料的利用率要比一般电厂的效率提高20%至30%，而且大大减少了二氧化碳的排气量。
微器件 纳米材料，特别是纳米线，可以使芯片集成度提高，电子元件体积缩小，使半导体技术取得突破性进展，大大提高了计算机的容量和进行速度，对微器件制作起决定性的推动作用。纳米材料在使机器微型化及提高机器容量方面的应用前景被很多发达国家看好，有人认为它可能引发新一轮工业革命。
光电材料与光学材料 纳米材料由于其特殊的电子结构与光学性能作为非线性光学材料、特异吸光材料、军事航空中用的吸波隐身材料，以及包括太阳能电池在内的储能及能量转换材料等具有很高的应用价值。
增强材料 纳米结构的合金具有很高的延展性等，在航空航天工业与汽车工业中是一类很有应用前景的材料；纳米硅作为水泥的添加剂可大大提高其强度；纳米纤维作硫化橡胶的添加剂可增强橡胶并提高其回弹性，纳米管在作纤维增强材料方面也有潜在的应用前景。
纳米滤膜 采用纳米材料发展出分离仅在分子结构上有微小差别的多组分混合物，实现高能分离操全的纳米滤膜。其它还有将纳米材料用作火箭燃料推进剂、H2分离膜、颜料稳定剂及智能涂料、复合磁性材料等。纳料材料由于具有特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能，广泛应用于宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程、环境保护、化工、医药、生物工程和核工业等领域。不仅在高科技领域有不可替代的作用，也为传统产业带来生机和活力。可以预言，纳米材料制备技术的不断开发及应用范围的拓展，必将对传统的化学工业和其它产业重大影响。
纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是动态科学（动态力学）和现代科学（混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等
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