张建春

(一)纳米材料 纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米级的超细微粒。它的尺寸大于原子簇小于通常的微粒，在l～l00nm之间。 纳米材料又称为纳米结构材料，是指颗粒尺寸在1-l00nm之间的粒子凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。纳米结构材料是把许多的缺陷如晶界引人原来的完整晶体，使得坐落在这些缺陷的核心区的原子的体积分数变得可与坐落其余晶体中的原子的体积分数相比拟，从而产生的一种新型固体。 由于纳米粒子电子能级的不连续性、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应的作用，纳米粒子具有许多特殊的性能。 纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。例如，粒径为I0nm时，比表面积为180m2/g，粒径下降2nm,比表面积猛增到450m2/g。这样高的比表面积，使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加。 纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与超导相千波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与此同时，大的比表面积使处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响，甚至使纳米微粒具有同质的大块物体所不具备的新的光学特性。主要表现在以下几个方面。 一是宽频带强吸收。大块金属具有不同颜色的光泽，这表明它们对可见光范围各种颜色(波长)的反射和吸收能力不同。当尺寸减小到纳米量级时各种金属纳米微粒几乎都呈黑色，它们对可见光的反射率极低，例如，铂纳米粒子的反射率为1%，金纳米子的反射率小于10%。这种对可见光低反射率、强吸收率导粒子变黑。 纳米氮化硅、碳化硅及氧化铝粉对红外有一个宽频带强吸收谱。这是因为纳米粒子大的比表面积导致了平均配位数下降，不饱和键