第一篇：先進技術應用中的納米結構材料

先進技術應用中的納米結構材料

Johann Peter Reithmaier, University of

Kassel Germany

Nanostructured Materials

for Advanced

Technological Applications

2009, 547pp.Hardcover

ISBN 9781402099144

Johann Peter Reithmaier著

本書是2008年6月在保加利亞的索佐波爾市舉行的NATO項目中關于納米材料應用的高級講習班的講義文集。

NATO項目主要資助一些關于反恐、國家安全的科學會議。本次會議的主要目的是評估最新的技術進展以及納米材料應用的未來前景,主要聚焦在材料結構、功能性質以及潛在應用之間的關系。第二個目的在于培養和訓練與會者關于納米材料制備、性質以及應用的相關知識。第三個目的是希望致力于納米材料領域的NATO項目資助的青年科學家們可以跨學科地進行交叉合作以取得突破性的成就。

本書共分六個部分,第一部分是概述,對納米材料在先進技術應用方面給出一個簡單的概論;第二部分是理論部分,主要介紹了電子電氣、光學以及其他如納米粒子、超導體等領域的理論模擬知識;第三部分是表征方法的概論,主要介紹了拉曼光譜技術、動態光散射技術在表征納米材料中的應用;第四部分是制備方法的概論,主要介紹了快重離子輻射法、離子注入法、激光快速成型法在合成納米材料方面的應用;第五部分詳細講述了各種納米材料的合成及表征方法,主要介紹了碳納米管,各種納米粒子包括量子點、金納米粒子、銀納米粒子、氧化鋅納米粒子、納米復合材料、薄膜、硫族化合物以及其他玻璃系統的制備與表征方法;第六部分是納米材料的應用,主要介紹了納米材料在電學、數據存儲、光電領域以及生物技術領域的應用。

本書作者均是NATO項目的杰出科學家,在納米材料領域均有一定的造詣。本書兼顧基礎知識與前沿進展,對廣大研究納米材料的老師與同學均是一本不可多得的參考書。

程恩雋，博士生(國家納米科學中心)

Chengenjun, DoctoralCandidate

(National Center for Nanoscience and Nanotechnology ,China)

第二篇：納米材料在現實生活中的應用

納米材料在現實生活中的應用

提起“納米”這個詞，可能很多人都聽說過，但什么是納米，什么是納米技術，可能很多人并不一定清楚。著名的諾貝爾獎獲得者 Feyneman在 20世紀 60年代曾經預言：如果我們對物體微小規模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會看到材料的性能產生豐富的變化。他所說的材料就是現在的納米材料。

納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，簡寫是nm，1納米是1米的十億分之一；相當于45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當于萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，并沒有物理內涵。納米技術，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中，發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術，就稱為納米技術。

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科技現在已經包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。從包括微電子等在內的微米科技到納米科技，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出，納米左右和納米以下的結構是下一階段科技發展的一個重點，會是一次技術革命，從而將引起21世紀又一次產業革命。然而我們將就納米技術在現實生活中的應用來看看納米技術的應用前景。

關于納米技術在顯示生活中的應用主要就是納米材料的應用，關于納米材料有很多種，其在生活中的存在和應用也很普遍。納米材料的蓮花效應。蓮花雖生長于池塘的淤泥中，但它露在水面上的蓮花荷葉卻出污泥而不染，美麗而潔凈，它可說是運用自然的納米科技來達成自我潔凈的最佳實例。照理說荷葉的基本化學成分?多醣類的碳水化合物，有許多的羥基（-OH）、（-NH）等極性原子團，在自然環境中很容易吸附水分或污垢。但灑在荷葉葉面上的水卻會自動聚集成水珠，且水珠的滾動把落在葉面上的塵埃污泥粘吸滾出葉面，使葉面始終保持干凈。經過科學家的觀察研究，在1990年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙。原來在荷葉葉面上存在著非常復雜的多重納米和微米級的超微結構。經過電子顯微鏡的分析，蓮花的葉面是由一層極細致的表面所組成，并非想象中的光滑。而此細致的表面的結構與粗糙度??微米至納米尺寸的大小。葉面上布滿細微的凸狀物再加上表面所存在的蠟質，這使得在尺寸上遠大于該結構的灰塵、雨水等降落在葉面上時，只能和葉面上凸狀物形成點的接觸。液滴在自身的表面張力作用下形成球狀，藉由液滴在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，這樣的能力勝過人類的任何清潔科技。這就是蓮花納米表面「自我潔凈」的奧妙所在。利用了蓮花效應，中國是在世界上第一個做出仿荷葉結構的防水納米布的國家，是中科院化學所做出來的。用顆粒大小為20納米左右的聚丙烯水分散液，浸軋，光照。使顆粒粘結在纖維表面上，形成凸凹不平的表面結構，成為雙疏材料，即疏水又疏油。用油或水往這種布上倒，都不會浸濕，也不會玷污。我們用這種材料做成衣服，就會防水。如果用這種材料處理玻璃，做成表面凸凹不平的結構，看起來沒有任何問題，但不會結霧，不會沾水。可以從荷葉超強的疏水性，我們可以制作類似荷葉上有納米材料的雨傘，就像“荷葉面”雨傘，撐雨疏水，抖水即干，不必擔心帶到室內會滴水了。

常見納米材料

1、納米阻燃劑。納米阻燃劑可分為無機納米微粒阻燃劑和納米復合物阻燃劑兩種。無機阻燃劑是應用最早的阻燃劑,它具有無毒、低煙、不產生腐蝕性氣體、無二次污染的優點。無機阻燃劑通常通過填充方式添加到高分子材料中,制備成高分子阻燃材料。傳統的無機阻燃劑的粒徑較大,而且不均勻,直接影響其阻燃性和其他性能,因此,為更好地發揮阻燃效果,無機阻燃劑的超細化將是今后的發展方向。采用納米技術將無機阻燃劑微粒細化,使其粒徑在納米級范圍,使微粒的大小和形態都更均勻,就能大大地減少阻燃劑的添加量,從而減輕對織物性能的影響,克服無機阻燃劑的最大缺點。超細化的氫氧化鎂、二氧化二銻以及氫氧化鋁、硼酸鋅等無機阻燃劑,均已廣泛應用于阻燃材料中。用其做窗簾，墻紙，遇上著火，既不會燃燒，也可以防患與未然。

2、納米技術電池。所謂的納米技術電池，就是在電池的制造過程中，采用納米技術材料或者制造工藝，生產制造出具有特別高性能的電池產品。隨著電子技術的高速發展，人們對電池的需求量愈來愈多，人們總是希望得到一種容量大、功率高、性能優、價格廉的電池。但是，由于客觀實際的限制，在現實中的電池總是無法全面滿足人們的要求。電池界的專家學者在孜孜不倦的追求著電池性能的提高，經歷了一代又一代人的不懈努力。納米級的物質被應用在電池的制造中，就會產生顯著的特性。強大的比表面活性能量和良好的導電性能，在參與電化學反應的時候，納米顆粒物質在極板內部形成新的活性物基核，改善和增強電極結構，極大地提高電極的電化學反應表面，降低了電化學反應的能壘。因此，納米技術材料的應用可以顯著的降低蓄電池的內阻，抑制蓄電池在充放電過程中，因為溫度和電極極化等原因而導致的極板飩化，從而有效的提高電池的性能，使得蓄電池電化學反應的可逆性更好、充放電效率更高、功率更大、電池更加容易均衡一致、低溫性能限制改善。因此，采用納米技術材料的蓄電池，其容量比常規電池的容量高，壽命比常規電池壽命長，大電流工作能力比常規電池強，低溫性能比常規電池優。納米技術電池的顯著優點更主要集中表現在電池使用的中后期。一般情況，納米技術電池前期對容量及功率的改善效果只是常規電池的5%-15%，中期對容量及功率的改善效果比常規電池高出20%-30%，后期對容量及功率的改善效果比常規電池高出可以達到50%以上。新太納米技術電池的種類有：納米技術型免維護中低倍率鎘鎳蓄電池；納米技術型免維護燒結式超高倍率鎘鎳蓄電池；納米技術型免維護閥控式密封鉛酸電池；納米技術型鋅鎳動力電池。

3、納米塑料。通用塑料指聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）和丙烯酸類塑料等大塑料品種。對于這類塑料的改性，過去多是采用加入填充料的方式，首先是為了降低成本，后來是為了增加和增韌以得到工程塑料，并進一步向塑料功能化發展，通過添加料的方法得到具有導電、抗靜電、熱塑磁性和壓敏等功能的塑料。納米材料的出現，為天加型塑料提供了廣闊的空間。通用塑料首當其沖，納米技術最早就是用于通用塑料的改性。例如：納米碳酸鈣對高密度聚乙烯的改性，在加入碳酸鈣的質量分數為20%以下時，其耐沖擊強度隨加入碳酸鈣的增加而增加，拉伸和彎曲強度也有所提高。在此，填料有一個最大加入百分比，即有一個加入最大值，而且，該值和碳酸鈣的表修飾類型有關。未經地表面修飾處理的納米碳酸鈣填充體系的沖擊強度隨碳酸鈣用量呈逐漸增加趨勢，碳酸鈣用量越多，材料沖吉加度越大。經表面處理后，材料的沖擊強度隨碳酸鈣用量變化規律已完全改變。材料在低納米碳酸鈣含量（約4%~6%）時即實現增韌目的，沖擊強度提高接近一倍，增韌效果顯著；當碳酸鈣用量進一步增加時，材料的沖擊強度呈緩慢下降。幾種表面處理劑對拉伸彎曲性能的影響基本相同；與處理體系相比，表面處理后材料的拉伸、彎曲性能并無明顯改善。由處理和未經處理的兩種試樣沖擊斷面和斷抽圖SEM照片可知，經過處理體系的沖擊斷面上有較多牽伸結構，拉絲較多；基體上無明顯可見裂紋，基體發生明顯的塑性變形，吸收了大量能量。脆斷面的電鏡表明納米粒子分布均勻，附聚團粒小。未經處理體系的沖擊斷面上出現有許多斷裂裂紋，是導致沖擊強度較低的原因；且未經處理的試樣，粒子分布不均，附聚顆粒較大。

4、可以抗紫外線的納米材料。研究和開發防紫外線的功能性織物，是目前國際化纖紡織業的重點。目前，傳統的抗紫外線紡織品主要采用共混熔融紡絲法，該方法將抗紫外添加劑與成纖聚合物共混并一同進行熔融紡絲，抗紫外添加劑多為有機化合物，存在一定的毒性和刺激性，容易造成皮膚化學性過敏。近年來無機紫外線遮蔽劑的研究突飛猛進，納米TiO2是其中優秀代表。上海交大“納米氧化鈦（TiO2）抗紫外纖維”通過了上海市科委組織的專家鑒定，納米TiO2具有較高的化學穩定性、熱穩定性、無味、無毒、無刺激性，使用安全，尤其是吸收紫外線能力強，對UVA區和UVB區紫外線都有屏蔽作用，可見光透過率大。采用該項目具有自主知識產權的納米氧化鈦與聚酯原位聚合方法，制備納米TiO2/聚酯復合材料，真正實現了納米顆粒在高聚物中的納米級分散，不僅提高了紡絲效率，而且使材料的力學、熱學性能得到了較大提高，織物的紫外線屏蔽指數大于50,在280~400納米波段紫外線屏蔽率大于95%，紫外線透過率小于3%。據悉，該項目成果可廣泛應用于生產帳篷、遮陽傘、夏季女裝、野外工作服、訓練服、運動服、窗簾織物、廣告布等。采用本技術的抗紫外織物還具有防暑、隔熱、觸感涼爽的性能，特別適宜織造高檔T恤衫、運動服、訓練服等夏季涼爽面料。據統計，世界功能性紡織品的需求量超過500億米，我國功能紡織品的需求量近50億米。納米TiO2抗紫外纖維技術市場前景將非常廣闊。

納米材料的應用

一、生物學中。納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程,從而根據生物學原理發展分子應用工程。如在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5~20 nm的聚合物后,可以固定大量蛋白質,特別是酶,從而控制生化反應[8]。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合,研究分子生物器件,利用納米傳感器,可以獲取細胞內的生物信息,從而了解機體狀態,深化人們對生理及病理的解釋。以納米尺寸去認識生物大分子的精細結構及功能的聯系,按人類的意愿進一步裁剪和嫁接,制造出具有特殊功能的生物大分子。生物基因工程由于納米技術的運用而變得更加可控,人類可以自己控制所需要的生物產品,農、林、牧、副等行業以及人類的食品結構也會隨之發生重要變革,用納米生物工程、納米化學工程合成的“食品”將極大豐富食品的數量和種類。

(2)醫學中。研究人員發現,生物體內的RNA蛋白質復合體,其線度在15~20nm之間,并且生物體內的多種病毒也是納米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小,因而可以在血管中自由流動。如果將超微粒子注入到血液中,輸送到人體的各個部位,將可以作為監測和診斷疾病的手段。科研人員已經成功利用納米SiO2微粒進行了細胞分離,用金的納米粒子進行定位病變治療,以減少副作用等。另外,利用納米顆粒作為載體的病毒誘導物已經取得了突破性進展,現在已用于臨床動物實驗,估計不久的將來即可服務于人類。

研究納米技術在生命醫學上的應用,可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關系,獲取生命信息。科學家們設想利用納米技術制造出分子機器人,在血液中循環,對身體各部位進行檢測、診斷,并實施特殊治療,疏通腦血管中的血栓,清除心臟動脈脂肪沉積物,甚至可以用其吞噬病毒,殺死癌細胞。這樣在不久的,將來被視為當今疑難病癥的愛滋病、高血壓、癌癥等都將迎刃而解,從而將使醫學研究發生一次革命。

二、納米材料在環保方面的應用

納米材料的控制污染源方面可起到關健性的作用。主要體現在它降低能源消耗和有毒物質的使用;減少水資深消耗;減少廢物的產生;治理環境污染物及大氣污染。

(1)在污水治理方面。污水中通常含有有毒有害物質、異味污染物、細菌、病毒等。傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題,納米技術的發展和應用可以徹底解 決這一問題。納米材料在環保中的應用主要與納米粒子的化學催化和光催化特性有關。除已經提到的光催化降解廢水的納米材料以外,另有許多納米材料可以用來治理有害氣體和廢水,并已走出實驗室而進入實用階段。利用納米TiO2表面具有超親水性和超親油性的特點,在玻璃表面涂覆納米TiO2可以制成自清潔外墻玻璃,具有防污、防霧、易洗、易干、自清潔等功能。

(2)在大氣污染治理方面。大氣污染一直是各國政府需要解決的難題。納米技術及材料的應用將會為我們解決大氣污染問題提供全新的途徑。工業生產和汽車使用的汽油、柴油等,在燃燒時會產生二氧化硫氣體,這是二氧化硫最大的污染源。復合稀土化物的納米級粉體具有極強的氧化還原性能,是其它任何汽車尾氣凈化催化劑所不能比擬的。它的應用可徹底解決汽車尾氣的污染問題。新裝修房間的空氣中有機物濃度高于室外,甚至高于工業區,目前已從空氣中鑒定出幾百種有機物質,其中有些是致癌物。研究表明,納米二氧化鈦可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物,降解效果幾乎可達到100%。

(3)城市固體垃圾處理方面。將納米技術及材料應用與城市固體垃圾處理,主要表現在兩個方面：一方面可以將橡膠制品、塑料制品、廢印刷電路板等制成超微粉末,除去其中的異物,成為再生原料回收;另一方面,可以應用納米二氧化鈦加速城市垃圾的降解,其降解速度是大顆粒二氧化鈦的10倍以上,從而可以緩解大量生活垃圾給城市環境帶來的壓力。

五、納米材料在其他方面的應用

利用先進的納米技術,在不久的將來,可制成含有納米電腦的可人-機對話并具有自我復制能力的納米裝臵,它能在幾秒鐘內完成數十億個操作動作。在軍事方面,利用昆蟲作平臺,把分子機器人植入昆蟲的神經系統中控制昆蟲飛向敵方收集情報,使目標喪失功能。

利用納米技術還可制成各種分子傳感器。和探測器利用納米羥基磷酸鈣為原料,可制作人的牙齒、關節等仿生納米材料。將藥物儲存在碳納米管中,并通過一定的機制來激發藥劑的釋放,則可控藥劑有希望變為現實。另外,還可利用碳納米管來制作儲氫材料,用作燃料汽車的燃料“儲備箱”。利用納米顆粒膜的巨磁阻效應研制高靈敏度的磁傳感器;利用具有強紅外吸收能力的納米復合體系來制備紅外隱身材料,都是很具有應用前景的技術開發領域。

六、納米材料的前景

納米材料的研究,它使人類在改造自然方面進入了一個新的層次,即進入到原子、分子的納米層次。納米技術的核心是按人們的意志直接操縱單個原子、分子或原子團、分子團,制造具有特定功能的產品。由于納米顆粒的小尺寸效應、表面效應和量子尺寸效應都同時在起作用,它們對材料某一種性能的貢獻大小、強弱往往很難區分,是有利的作用,還是不利的作用 更難以判斷,這不但給某一現象的解釋帶來困難,同時也給設計新型納米結構帶來很大的困難。如何控制這些效應對納米材料性能的影響,如何控制一種效應的影響而引出另一種效應的影響,這都是控制工程研究亟待解決的問題。在納米材料的研究中,目前主要的工作有:一是用納米材料替代傳統材料改善產品品質與性能;另一方面是開發新材料。

納米材料與納米技術和我們的生活密切相關，納米材料已成為當今世界各國研究者熱衷的領域。隨著研究的深入，納米材料與納米技術得到飛速的發展，可以想見，當我們可以自主的控制納米材料時，我們的生活將發生極大的變化；激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料并不是很多中科院院士白春禮院士認為，“真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。” 白春禮說，“人類進入納米科技時代的重要標志是納米器件的研制水平和應用程度。”納米科技發展到今天，距離納米時代的到來還有多遠呢，白春禮說，“納米研究目前還有許多基礎研究在進行中，在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，納米科技現在的發展水平大概相當于計算機技術在20世紀50年代的發展水平，人類最終進入納米時代還需要30到50年的時間，50年后納米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。”

第三篇：納米材料在污水處理中的應用

題目 本科課程論文

新納米水凈化技術去除飲用水中微污染物

院（系）

化學學院 專

業

化學教育

課 程

綠色化學 學生姓名

學 號

指導教師

二○一三年六月

新納米水凈化技術去除飲用水中微污染物

摘要：“應用納米技術去除飲用水中微污染物的基礎研究”和納米試劑盒技術，可快速檢測并清除污染物。這套包括新型納米材料及配套處理程序的技術對控制飲用水源砷、氟等污染具有重要意義。關鍵詞：納米材料、飲用水、微污染物、檢測、凈化

在本學期的《綠色化學》課程的學習中，有一次老師專門提到了水污染，并且對飲用水的凈化作了強調。我印象最為深刻的是老師的這句話：雖然平常在對水進行凈化時，已經做到了除去顆粒，臭味，一些重金屬以及有機物或無機物，但是，這遠遠是不夠的，我們所飲用的水中仍然有很多含有大量微生物或者含有氯元素的物質，其在凈化過程中并未完全除去，沒有達到其標準。這時，我聽著感覺毛骨悚然，一想到其中含有大量微生物，就有些后怕，所以在本次論文中，我收集了很多關于除去微生物的技術，主要是納米技術。

污水中一般都含有細菌病毒、有毒有害的物質、懸浮物質、異味污染物等污染物，并對人們的生活和健康造成不良影響。因此，污水處理就是去除污水中的污染物，使得污水得到凈化。

由于傳統的污水處理方法不僅效率低，運行費用高，并且還存在二次污染的問題，因此污水處理問題一直沒有達到理想的解決效果。

1、飲用水中微污染物的的種類、來源、危害

飲用水中的微污染物包括無機微污染物和有機微污染物。其中，無機微污染物主要有Pb(II)、As(Il1)、Hg(II)、Cu(II)、Cr(V)等金屬離子和氟離子。飲用水中的重金屬離子來源廣泛，包括礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業生產過程中產生的重金屬離子廢水，以及天然地質結構中緩慢溶出的重金屬離子等。礦山工業產生的廢水主要是采礦和選礦廢水，其中含有各種礦物質懸浮物和有關重金屬離子。有色冶金、加工業排出的廢水中，多含有汞、砷、鉻等元素。此外，一些輕工業和化學工業排出的廢水也含有汞、鉛、砷等重金屬離子。若上述廢水未經處理或處理不完全便流人江河，就對飲用水源造成了污染。飲用水中只要含有微量的重金屬離子即可產生毒性效應，且具有持續性和放大作用，經過生物累積可以在人體內逐漸富集，長期危害人體健康。

有機微污染物也被發現在飲用水中廣泛存在，可分為兩大類：天然有機物(NOM)和人工合成有機物(soc)。NOM 是動植物在自然循環過程 中經腐爛所產生的物質，主要包括腐殖質、微生物分泌物、溶解的動植物組織及動物的廢棄物等。SOC大多為有毒有機污染物，其中有些種類是致癌物或誘變劑等，是飲用水致突變活性增強的重要起因，如三氯甲烷、多氯聯苯、殺蟲劑、鹵代脂肪烴、多環芳烴等。長期飲用含有微污染物的水，通過生物累積作用，可對人體產生致癌、致畸致突變等效應

有研究顯示，自來水中有機污染物在一定劑量范圍內可對細胞產生不同程度的DNA損傷作用。如果動物長期暴露于高劑量氯化消毒副產物中(例如三氯甲烷)，可以導致肝癌和腎癌。另外，飲用水氯化消毒產生的呋喃酮也會對人體產生毒害，是強致突變物質之一研究了瑞典嬰兒的出生缺陷影響因素，發現飲用水中的三氯甲烷可以增加先天性心臟病的患病幾率。另一項針對挪威全國新生兒的流行病學調查也顯示，心臟病和呼吸系統的出生缺陷與飲用水中有機微污染物有著重要關聯。與有機微污染物類似，無機微污染物(如重金屬離子)也對人體健康產生長期的嚴重危害。一些重金屬離子(如鉛、砷、氟、鎘等)通過飲用水進人人體并在體內積累，可導致機體代謝途徑受阻，進而危害人體健康，甚至造成特殊的地方病。其中，砷已被美國疾病控制中心和國際防癌研究機構確定為第一類致癌物。

2、納米技術在污水處理中的應用

納米技術在污水處理中的應用主要為光催化氧化技術、納濾技術和絮凝技術三種。

1)光催化氧化技術。光催化氧化技術可以有效處理氰化物、金屬粒子及各種有機酸等物質，使污水中的污染物最終氧化降解生成H2O和CO2，據有關統計，已發現數百種有機污染物質可以通過光催化氧化技術進行處理。而這種技術作用的關鍵在于其光氧化催化劑，TiO2 被認為是目前最有效的光氧化催化劑。

由于納米TiO2，光催化氧化技術具有無二次污染的特點，不僅降解效率高、無選擇性，而且其氧化反應的條件溫和，因此幾乎適用所有的污水處理。

2)納濾技術。納濾(NF)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術，其截留分子量在80-1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾。納濾技術屬于壓力推動的膜工藝，這種技術作用的關鍵在于納濾膜。納濾膜可以取代電化學和吸附的方法，對制漿和造紙工業廢水中的污染物進行處理，可除去來自木漿漂白過程中產生的氯化物和深色物質。另外，納濾膜也可用于纖維加工過程中漂白水的處理，以控制污染物的排放量。納濾膜法水處理技術以其特殊的優勢，獲得了世界各國的水處理工作者的普遍關注，在水處理技術的研究和開發領域取得了可喜的成績。納濾原理: 源水 →源水泵 →機械過濾器 →活性炭過濾器 →精密過濾器 →高壓泵 →納濾主過濾系統

3)納米絮凝技術。納米絮凝技術是以納米絮凝劑(如SiO2)代替傳統的絮凝劑，由于納米顆粒具有強大的吸附能力，因此通過吸附架橋、卷掃網捕等絮凝作用，可以除去傳統絮凝法無法除去的污染物質，并且相關的沉淀物質具有易脫水的特點。

3、納米材料在污水處理中的應用

納米材料由納米微粒組成，具有吸附、催化等多種新的特性，目前應用最為普遍的納米材料為TiO2。在污水處理方面，TiO2 扮演著非常重要的角色。

其中，由于納米TiO2，具有很強的還原能力，因此在有機污水處理中，能將高氧化態銀、鉑等貴重金屬離子吸附于材料的表面，通過光電子產生的強還原能力，將金屬粒子還原為細小的金屬晶體，不僅除去了污水的毒性，還利于貴重金屬的回收。而在無機污水處理中，納米TiO2作為光催化劑。在陽光下，它能催化氧化污水中的有機污染物質，使其迅速、完全降解為水、CO2 等無害物質。據相關統計，納米TiO2，能處理80多種有機有毒物質。

4、納米技術在污水處理中的新前景

來自英國科學家發明了一種納米多孔材料制備新方法——共滲透振動法，該方法有望應用于水凈化和化學感應器等諸多領域。

通常，制備納米多孔材料時，多重金屬組分是必要的。當移除較小組分時，小的納米孔就產生了。但是，由于要移除較小組分必須布滿材料內外，因此制備納米多孔材料受到制約。而COS法則更高效靈活，就像如何釋放裝滿鹽水的氣球里的鹽分一樣。只需要把它放在清水；里，通過滲透力，讓清水不斷進入氣球直至氣球破裂，從而釋放出所有鹽分。最后將一系列碎片連起來，就得到納米多孔材料。

5、展望

飲用水的安全衛生是21世紀人類面臨的最富有挑戰性的問題之一。針對飲用水中微污染物的檢測與去除開展研究，具有重要的科學價值和社會意義。

1）飲用水中微污染物的檢測與凈化，是一個普遍性課題，與每個人自身的健康息息相關。因此，發展新型納米材料與技術的同時，也應考慮其成本、簡易性、便攜性與普適性。

2)納米材料具有高活性的同時，也極易受到各種雜質的影響，甚至引起中毒失活。在納米材料應用過程中配套以相應的預處理和后處理措 施，是保障納米材料長期穩定起效的必要環節。3)基于納米材料與技術較傳統的飲用水凈化體系的不同之處，建立相應的檢測規范與評價標準，是未來一段時間內需要提上議事日程的新

參考文獻

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第四篇：納米材料的應用

納米材料的應用

納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當于45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當于萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，并沒有物理內涵。當物質到納米尺度以后，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，并通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進制造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進制造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。

近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上占有重要的份額。納米材料在醫藥方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將占有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占“老大”的地位。我國納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學”列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家“863”新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以后，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介入，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學，華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已采用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，并制成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表征、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的制取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研制出致密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；

近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。根據國際納米材料研究的發展趨勢，我國建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種準一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和準一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。綜上所述，“八五”期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果，形成了一支高水平的科研隊伍，基礎研究在國際上占有一席之地，應用開發研究也出現了新局面，為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來，我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇，在國際上排名第五位，1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上，對中國納米材料研究給予了很高評價，指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果，在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹，中國是在美國、日本、德國、瑞典之后進行了大會發言。

第五篇：納米材料航天應用

納米材料定義：

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。納米材料特性

特性 :（1）表面與界面效應

這是指納米晶體粒表面原子數與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質上的變化。例如粒子直徑為10納米時，微粒包含4000個原子，表面原子占40%；粒子直徑為1納米時，微粒包含有30個原子，表面原子占99%。主要原因就在于直徑減少，表面原子數量增多。再例如，粒子直徑為10納米和5納米時，比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象，如金屬納米粒子在空中會燃燒，無機納米粒子會吸附氣體等等。

（2）小尺寸效應

當納米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現出“新奇”的現象。例如，銅顆粒達到納米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化硅顆粒在20納米時卻開始導電。再譬如，高分子材料加納米材料制成的刀具比金鋼石制品還要堅硬。利用這些特性，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能，此外又有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。

（3）量子尺寸效應

當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現納米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。例如，有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365千克水里只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。

（4）宏觀量子隧道效應

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應。納米材料發展：

納米技術的靈感，來自于已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態有關。范曼質問道，為什么我們不可以從另外一個角度出發，從單個的分子甚至原子開始進行組裝，以達到我們的要求?他說：“至少依我看來，物理學的規律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性。”

1990年，IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排，納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置，組成了ibm三個字母。這證明范曼是正確的，二個字母加起來還沒有3個納米長。不久，科學家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠“噴涂原子”。使用分子束外延長生長技術，科學家們學會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次只造出一層分子。目前，制造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。

著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德· 費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據人類意愿，逐個地排列原子，制造產品，這是關于納米技術最早的夢想;

70年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想，1974年，科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工;

1982年，科學家發明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，為我們揭示一個可見的原子、分子世界，對納米科技發展產生了積極促進作用;

1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術的正式誕生;

1991年，碳納米管被人類發現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的熱點，諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導線、超微開關以及納米級電子線路等;

1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“ibm”之后，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“ 中國”二字，標志著中國開始在國際納米科技領域占有一席之地;

1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機;

1999年，巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當于一個病毒的重量;此后不久，德國科學家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄;

到1999年，納米技術逐步走向市場，全年基于納米產品的營業額達到500億美元;

近年來，一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃，投入巨資搶占納米技術戰略高地。日本設立納米材料研究中心，把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點;德國專門建立納米技術研究網;美國將納米計劃視為下一次工業革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。

2003年，納米技術在基礎研究和應用研究方面都取得了突破性進展。如：美國利用超高密度晶格和電路制作新方法，獲得高密度的鉑納米線；日本用單層碳納米管與有機熔鹽制成高度導電的聚合物納米管復合材料等。納米材料缺點

生產出來的成本高，應用不廣泛，同時生產出來的納米產品的毒理學沒有廣泛的深入，在某種意義上講一些東西處于探索階段

前言納米材料由于具有獨特的小尺寸效應而表現出不同于傳統材料的物理和化學性質。利用納米材料這些獨特的性質。可對傳統材料進行改性，進而開發出更高性能的材料．開辟出新的材料生產途徑．以滿足傳統材料所不能達到的要求．尤其是滿足航天航空領域對材料性能的特殊要求。應用納米材料可減小航天器電子元器件的體積和質量．并提高其可靠性。納米材料的發展方向主要有功能納米材料及結構納米材料納米材料在航天器結構材料上的應用 1．金屬及金屬基復合材料晶粒細化是提高金屬材料強度最有效的方法之一。利用添加納米陶瓷來增強金屬合金基材料的方法，就是把納米陶瓷粉體均勻分散于合金中．以提高合金的成核速率．同時抑制晶粒長大．從而起到晶粒細化的作用。抑制材料使用過程中微裂紋的擴展．提高產品的強度。例如，將納米碳化硅、納米氮化硅、納米氮化鈦、納米硅粉添加到金屬基體(鋁、銅、銀、鋼、鐵等合金)中。可制造出質量輕、強度高、耐熱性好的新型合金材料。

(1)納米氮化鈦應用于合金鋼、鐵納米氮化鈦具有硬度和熱穩定性高、粒度小，以及分散性好的特點。在鋼水冷卻結晶過程中．納米氮化鈦成為晶核相．可大大增加成核數量，減小晶粒尺寸．達到細化合金晶粒的效果．使合金的綜合性能大大改善。

(2)納米碳化硅應用于銀基復合材料通過向基體中加入均勻、細J．J＼，具有良好穩定性的顆粒．達到彌散強化合金的目的．是制備高強高導合金材料的重要途徑之一。納米碳化硅對于銀合金來說是一種有效的增強相．當納米碳化硅的質量百分含量為l％時．強化效果佳．材料的抗拉強度可達39IMPa．相對電導率為60．2％，強度和耐磨性均有所提高。(3)納米碳化硅彌散強化銅基復合材料高強高導銅基復合材料在集成電路的引線框架 各類點焊、滾焊機的電極、觸頭材料，電樞、電動工具的換相器等電子設備中具有廣泛的用途。但銅合金的高強度和高導電性一直是一對互相矛盾的特性．一般只能在犧牲電導率和熱導率的前提下改善銅的力學性能，以獲得高強度。采用納米碳化硅穩定彌散強化銅基材料是解決 這一矛盾的較好方法 通過向基體中加入均勻、細小，具有良好穩定性的納米碳化硅顆粒以達到彌散強化銅合金的目的．已成為制備高強高導銅基復合材料的研究熱點。

(4)納米碳化鋯應用于硬質合金納米碳化鋯是一種重要的高熔點、高強度和耐腐蝕的高溫結構材料 納米碳化鋯用于硬質合金材料中．可提高材料的強度和耐腐蝕性等性能。

2．聚合物基復合材料納米粒子加入聚合物基體后．可提高其耐磨性、硬度、強度和耐熱性等性能

(1)納米氮化鋁應用于環氧樹脂在納米氮化鋁一環氧樹脂體系中．納米氮化鋁的用量為1％～5％時．玻璃化轉變溫度提高．彈性模量達到極大值。將納米氮化鋁添)30~0環氧樹脂中制得的復合材料．在結構上完全不同于添加粗晶的氮化鋁一環氧樹脂基復合材料：粗晶氮化鋁一般作為補強劑加入．其主要分布在高分子材料的鏈間．而納米氮化鋁由于表面嚴重的配不足、龐大的比表面積使其表現出極強的活性．同時。尚有一部分納米氮化鋁顆粒分布在高分子鏈的空隙中。與粗晶氮化鋁相比．納米氮化鋁具有很高的流動性．可使環氧樹脂的強度、韌性及延展性均大幅提高。

(2)納米碳化硅在橡膠輪胎中的應用在橡膠輪胎中添加一定量的納米碳化硅．在不改變原橡膠配方的條件下進行改性處理．可在不降低其原有性能和質量的前提下．將耐磨性提高 15％～30％。另外。納米碳化硅還可應用于橡膠膠輥、打印機定影膜等需耐磨、散熱、耐溫的橡膠產品中。

3．-r-程塑料及其它復合材料納米材料與工程塑料復合既能提高工程塑料的固有性能．又可賦予其高導電性、高阻隔性及優良的光學性能等。因此。把納米材料應用于工程

塑料的改性．可進一步拓寬工程塑料的應用范圍。

(1)工程塑料，{I內米粒子復合材料采用納米粒子對有一定脆性的工程塑料增韌是改善工程塑料韌性和強度等力學性能的一種行之有效的方法。只要納米粒子與基體樹脂結合良好． 2010 6軍民兩用技術與產品納米粒子也可承受拉伸應力．增韌、增強作用明顯少量納米氮化鈦粉體用于改性熱塑性工程塑料時．可起到結晶成核劑的作用。將納米氮化鈦分散于乙二醇中．通過聚合使納米氮化鈦更好地分散于PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)工程塑料中．可加快PET工程塑料的結晶速率．使其成型簡單．擴大其應用范圍。而大量納米氮化鈦顆粒彌散 于PET中．可大幅提高PET工程塑料的耐磨性和抗沖擊性能。

(2)工程塑料／納米磁性金屬及其氮化物復合材料這種復合材料具有特殊的光電功

能(對電磁波有特殊的吸收作用)和優良的磁性能及導電性．可廣泛應用于軍事、航空航天、電子通訊等高技術領域 用偶聯劑進行表面處理后的納米碳化硅．在添加量為10％左右時． 可大大改善和提高PI(聚酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)等特種塑料的性能．全面提高材料的耐磨、導熱、絕緣、抗拉伸、耐沖擊、耐高溫等性能。

4．陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體．與各種納米材料復合制得的材料。陶瓷基體包括氮化硅、碳化硅等。這些先進陶瓷具有耐高溫、強度和硬度高、相對重量較輕、抗腐蝕等優異性能．而其致命的弱點是具有較強的脆性。在應力作用下．會產生裂紋。甚至斷裂導致材料失效 而將納米材料與陶瓷基體復合．是提高陶瓷韌性和可靠性的一種有效方法．可得到韌性優良的納米增強陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料已實用化或即將實用化的領域有刀具、滑動構件、發動機制件、能源構件等。例如，納米氮化硅摻雜制造的精密陶瓷結構器件可用于冶金、化工、機械、航空、航天及能源等行業中使用的滾動軸承的滾珠和滾子、滑動軸承、套、閥．以及有耐磨、耐高溫、耐腐蝕要求的結構器件中 納米材料在航天器功能

1．雷達及紅夕 隱身材料納米材料具有的小尺寸和量子尺寸效應等特性．使金屬、金屬氧化物和某些非金屬材料在細化過程中．處于表面的原子越來越多．懸掛鍵增多、界面極化增強．為吸波材料應用提供了可能性。多重散射及量子尺寸效應使納米粒子的電子能級能隙變寬．能隙寬度處于微波范圍(10％V 10-SeV)內。因而可能成為新的吸波通道。納米陶瓷粉體是陶瓷類紅外吸收劑的一種新類型．主要包括納米碳化硅粉、納米氮化硅粉等。納米陶瓷類紅外吸收劑具有吸收波段寬及吸收強度大等特性。納米碳化硅和磁性納米吸收劑(如磁性納米金屬粉等)復合后。吸波效果還能大幅度提高。納米氮化物吸收劑主要有氮化硅和氮化鐵．納米氮化硅在IOOH一1MHz范圍內有比較大的介電損耗．納米氮化硅的這種強介電損耗是由于界面極化引起的納米氮化鐵具有很高的飽和磁感應強度和飽和磁流密度．有可能成為性能優良的納米雷達波吸收劑。

2．導電、導熱等功能材料納米氮化鈦具有優良的導電性能．在A1，O 基體中加入納米氮化鈦顆粒可有效降低其電阻率。隨著納米氮化鈦加入量的增加．復合材料的電阻率逐漸降低．當加入的納米氮化鈦體積含量達~U20％以后．復合材料的電阻率趨于穩定。為5．5x10-3~．cm。添加超高導熱納米氮化鋁的硅膠具有良好的導熱性和電絕緣性、較寬的電絕緣使用溫度 工作溫度一6oX3200~2)、較低的稠度和良好的施工性能．可廣泛應用于子器件的熱傳遞介質中．能夠提高工作效率．如CPU與散熱器填隙、大功率三極管、可控 硅元件、二極管、與基材接觸的細縫處的熱傳遞介質等納米氮化鋁粉體可大幅提高塑料的導熱率。將納米氮化鋁粉體以5％～10％的質量比例添加到塑料中．可使塑料的導熱率從0．3w／(ni．k)提高到5W／(m．k)，導熱率提高了l6倍多。與目前市場上的導熱填料(氧化鋁或氧化鎂等)相比，其添加量低。對制品的機械性能有提高作用。目前，相關廠家已大規模采購納米氮化鋁粉體．新型納米導熱塑料將投放市場納米氮化鋁粉體與二氧化硅的匹

配性能好．在橡膠中容易分散．在不影響橡膠的機械性能的前提下(實驗證明．對橡膠的機械性能還有提高作用)可大幅提升硅橡膠的導熱率．在添加過程中不像氧化物等會使黏度下降慢．添加量很小，現已廠泛應用于軍事、航空。以及信息工程領域。

3．涂層材料

納米材料用作涂層可提高工件的耐磨性、抗剝蝕性和抗氧化性。研究表明，用納米碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、氮化鈦、碳化硼等粉體作為金屬表面的復合涂層．可獲得超強耐磨性和潤滑性．其耐磨性比軸承鋼高100倍．摩擦系數為0．06～0．1．同時還具有高溫穩定性和耐腐蝕性。在液體火箭發動機關鍵零部件中應用納米技術．可大大延長這些零部件的使用壽命 4．特種密封材料發動機出現故障最多的是各種密封面的失效．密封面的表面質量是決定密封性能好壞的主要因素．和用納米材料改性密封零件基體或在密封表面覆蓋一層納米粉末極大地改善其密 性能。目前。密封橡膠所用的增強劑多為納米級炭黑．若改用納米氮化硅使其拉伸強度提高1 4倍．并改善其耐磨性和密封性。5．固體火箭推進劑 將納米金屬粉添加到固體火箭推進劑中．可顯著改善固體推進劑的燃燒性能。例如，在固體火箭推進劑中添加納米級鋁粉或鎳粉．推進劑燃燒效率可得到較大提高、燃速顯著增大。含有納米金屬鋁粉的固體推進劑燃速比含有常規鋁粉的固體推進劑的燃速高5 20倍.