Question

学材料的进吧，老弟一直有个问题没弄明白。关于纳米材料和普通材料之间的不同。

都说纳米材料和普通材料不同：构成材料的微粒的尺寸不同。构成纳米材料的微粒是纳米级别的。而构成普通材料的微粒是微米级别或以上。我的疑问是：一，比如 碳化硅纳米材料 和 碳化硅普通材料，都是由碳原子和硅原子组成，或者说是有碳化硅分子组成，那么，微粒也是有碳化硅分子组成的啊，二，究竟微粒与分子，原子，还有晶体这些概念到底有什么关系和区别，材料到底是由微粒组成，还是有原子或分子组成？

Answer 1

在对颗粒的理解上可能有一些错误，在微颗粒材料行业中，微颗粒指的是现实环境中实际存在的固体材料形态。在现实中，团聚现象几乎是无处不在的。由于分子表面能的存在，一般的分子或者细小结晶体都是以团聚体的形式存在，机能特性表现越明显的材料，分子表面的电子活性越强，分子或者结晶体的团聚能力就越强。
在中国的学术界，有许多人认为结晶尺寸是纳米级，这个材料就是纳米级了。其实以氧化钛为例，许多研究，许多论文都号称使用了纳米级氧化钛，或者制备出了纳米级氧化钛，但检测方式都是以电镜来研究结晶尺寸大小。事实上，由于团聚作用，现实存在的氧化钛粉末颗粒很少有小于2微米的，理论上单独存在的氧化钛结晶体，在现实中根本不存在。因此，理论研究中基于游离的单一氧化钛结晶体为原点得到的所有关于比表面积，粒径，催化能力等等一系列研究结果，事实上都是没有现实意义的。更可笑的是，中国的“纳米氧化钛”国家标准规定结晶尺寸小于100纳米的氧化钛可以称为纳米氧化钛，可是事实，熟悉氧化钛的人都知道，品质最差最差的，市面上到处都是的每吨一万多块的钛白粉，都基本没有结晶尺寸超过45纳米的（要长出单结晶尺寸超过100纳米的氧化钛结晶，恐怕是个不可能完成的任务），而高品质的钛白粉，甚至有结晶尺寸小至15纳米一下的。于是根据“纳米氧化钛”的国家标准，全中国生产的所有的钛白粉不论好坏，都是纳米氧化钛。其实，吸烟呼出的烟雾颗粒都有差不多300纳米，不知道那些动不动号称5纳米10纳米的装在普通包装袋中的所谓纳米材料，是如何保证不被空气分子的摩尔运动带走的？
总的来说，纳米材料和非纳米材料本来就应该只是颗粒尺寸的差别。所谓的纳米材料所能产生的特殊机能特性，必须是材料本身就具备的特性。由于微米级到纳米级（150纳米以下）粒径大幅度减小，材料的比表面积几何级扩大，原先微弱的机能特性就会被急剧放大出来，使得原先不明显或者效率低下的特性得以大幅度提升。这就是纳米材料所带来的提升。而要获得这样的效果，除了要将颗粒破碎到足够小（这个过程往往也就是打开团聚的过程，也称分散），还必须做好精确的粒径控制以及均匀的粒径分布。

Answer 2

首先，要清楚微粒与分子，原子，还有晶体的概念。
原子是物质组成的最基本状态（当然原子还可以拆分为电子、中子、质子，中子和质子还可以拆分为、、、、），分子是由原子组成，物质肯定是原子或分子组成的，但不一定是晶体，晶体只是一种物质存在的形态，与它对应的还有气体、液体等，比如水，在常温下一般是液体，在零下就成了固态晶体，超过一百度，就可能变成气体，还有一些例外比如玻璃，虽然是固态但不是晶体，它有单独的形态，称为玻璃态。
晶体是原子或分子或（原子+分子）的有规则排列的结晶状态，可以是固态也可以是液态，
微粒是细小的固态晶体或者固态的非晶体，纳米材料就是由纳米级别的微粒组成。
1纳米等于10的负9次方米，是极小的尺寸单位，但是和分子和原子来比，还是大很多很多的，就比如地球和乒乓球比一样，根本不在可以比较的范围内。
而微米和纳米的关系是1微米=1000纳米，也就是说还可以比较。

纳米材料的优点，主要来自纳米效应。
纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些结构上的特点就使得纳米材料具有了很多与普通材料不同的性能，具体可在百度上搜索“纳米效应”。
说的比较乱，不知对你有么有帮助。

追问

谢谢你啊。呵呵，我是学高分子材料的，你上面说的一些我都知道，是些很基础的概念。。。可能是我问的问题没有表达清楚。。。我的理解是所谓的颗粒就是由一些原子，或者说是由分子组成的。比如碳纳米球（C60）是纳米材料组成的最小单元了，也即该种纳米材料的每一个微粒（颗粒）为60个碳原子。。。只是块状材料（普通材料）的颗粒比较大，而纳米材料的颗粒比较小，产生一些表面效应，。。。不知道我的理解是不是正确的。请赐教！

Answer 3

楼上对理论说的差不多了，我是搞润滑油脂的，我们也经常听说甚至使用过纳米材料，但纳米材料并没有达到纳米级别，因为达到纳米级别的微粒需要很大的能耗，其次，就算制造成达到纳米级别的微粒，但由于纳米材料的特殊性能，纳米材料会自行团聚成微米级等大颗粒。这一难题还没怎么解决。
材料如果从微观上看，都是用分子、原子等微观粒子组成，纳米材料是从宏观上看，只是放大了N倍的宏观。
举个例子：大石头可以破碎成小石头，小石头可以碾碎成石头粒，石头粒可以碾磨变成直径更小的石头粉末、继续经过特殊手段可以变成纳米级的粒子。
大石头、小石头、石头粒甚至石头粉大家都清楚，不可能成为润滑剂，因为只会磨损轴承，但达到微米级时添加到油脂中就变成润滑剂了，如果达到纳米级效果会更好。
同样是由碳酸钙分子组成的石头颗粒大小的不同性质就不同了。分子、原子和纳米粒子是两个不同范畴的概念，不能混为一谈。单分子或原子肯定是纳米级，但纳米级的材料不是单分子或原子