納米材料分類及四大納米效應(yīng)

“納米”是一個(gè)長度的計(jì)量單位，它的尺度是10億分之1米（10-9m),單位為nm。一般來說，納米材料是指兩相顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度達(dá)到納米級(jí)。納米粒子粒徑很小，表面能很大，極易團(tuán)聚此，所以如何制取納米粒子本身就是一個(gè)非常復(fù)雜的技術(shù)問題，如何能夠使用納米材料均勻的穩(wěn)定的分散而不團(tuán)聚是納料技術(shù)的核心工作，納米的定義也要在納米材料以能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，體現(xiàn)出納米效應(yīng)為zui主要依據(jù)。

納米材料分類

納米材料可分為三大類：一是一維納米粒子；二是二維納米固體（包括薄膜和涂層、管、線）；三是三維納米體材（包括介孔材料）

Nanophase提供的納米材料為納米粒子，以納米金屬氧化物為主，目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要有納米氧化鋁，納米氧化鋅，納米氧化鈰，納米氧化鐵，納米氧化鉍，納料ATO合金等產(chǎn)品。

納米粒子是指粒度在1-100nm之間的粒子（納米粒子又稱超細(xì)微粒）。屬于膠體粒子大小的范疇。它們處于原子簇和宏觀物體之間的過度區(qū)，處于微觀體系和宏觀體系之間，是由數(shù)目不多的原子或分子組成的集團(tuán)，因此它們既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，納米粒子應(yīng)具有一些新異的物理化學(xué)特性。

納米粒子結(jié)構(gòu)和納米效應(yīng)

納米粒子區(qū)別于宏觀物體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，它表面積占很大比重，而表面原子既無長程序又無短程序的非晶層?？梢哉J(rèn)為納米粒子表面原子的狀態(tài)更接近氣態(tài)，而粒子內(nèi)部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒徑小，表面曲率大，內(nèi)部產(chǎn)生很高的Gilibs壓力，能導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某種變形。納米粒子的這種結(jié)構(gòu)特征使它具有下列四個(gè)方面的效應(yīng)。

1.納米材料的體積效應(yīng)

當(dāng)納米粒子的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波相當(dāng)或更小時(shí)，周期性的邊界條件將被破壞，磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等都較普通粒子發(fā)生了很大的變化，這就是納米粒子的體積效應(yīng)。納米粒子的以下幾個(gè)方面效應(yīng)及其多方面的應(yīng)用均基于它的體積效應(yīng)。例如，納米粒子的熔點(diǎn)可遠(yuǎn)低于塊狀本體，此特性為粉粉冶金工業(yè)提供了新工藝；利用等離子共振頻移隨顆粒尺寸變化的性質(zhì)，可以改變顆粒尺寸，控制吸收的位移，制造具有一種頻寬的微波吸收納米材料，用于電磁屏蔽，隱形飛機(jī)等。

2.納米材料的表面效應(yīng)

表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子與總原子數(shù)之比隨著粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。表9-2給出了納米粒子尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系。

表1 納米粒子尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系　

從表可以看出，隨粒徑減小，表面原子數(shù)迅速增加。另外，隨著粒徑的減小，納米粒子的表面積、表面能的都迅速增加。這主要是粒徑越小，處于表面的原子數(shù)越多。表面原子的晶體場環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同。表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易于其他原子想結(jié)合而穩(wěn)定下來，因而表現(xiàn)出很大的化學(xué)和催化活性。

3.納料材料的量子尺寸效應(yīng)

粒子尺寸下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)接近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)榉至⒛芗?jí)的現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。Kubo采用一電子模型求得金屬超微粒子的能級(jí)間距為：

4Ef/3N 式中Ef為費(fèi)米勢能，N為微粒中的原子數(shù)。宏觀物體的N趨向于無限大，因此能級(jí)間距趨向于零。納米粒子因?yàn)樵訑?shù)有限，N值較小，導(dǎo)致有一定的值，即能級(jí)間距發(fā)生分裂。半導(dǎo)體納米粒子的電子態(tài)由體相材料的連續(xù)能帶隨著尺寸的減小過渡到具有分立結(jié)構(gòu)的能級(jí)，表現(xiàn)在吸收光譜上就是從沒有結(jié)構(gòu)的寬吸收帶過渡到具有結(jié)構(gòu)的吸收特性。在納米粒子中處于分立的量子化能級(jí)中的電子的波動(dòng)性帶來了納米粒子一系列特性，如高的光學(xué)非線性，特異的催化和光催化性質(zhì)等。

4.納米材料的宏觀量子隧道效應(yīng)

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘產(chǎn)生變化，故稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。用此概念可定性解釋超細(xì)鎳微粒在低溫下保持超順磁性等。

在納米材料的應(yīng)用中，根據(jù)性能需要會(huì)偏重于突出某個(gè)效應(yīng)，同時(shí)兼顧其它效應(yīng)。

5解決問題的方案 

研磨分散機(jī)是由電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)齒（或稱為轉(zhuǎn)子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對(duì)的高速旋轉(zhuǎn)，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產(chǎn)生）加壓產(chǎn)生向下的螺旋沖擊力，透過膠體磨定、轉(zhuǎn)齒之間的間隙（間隙可調(diào)）時(shí)受到強(qiáng)大的剪切力、摩擦力、高頻振動(dòng)等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，達(dá)到物料超細(xì)粉碎及乳化的效果。

研磨分散機(jī)的細(xì)化作用一般來說要強(qiáng)于均質(zhì)機(jī)，但它對(duì)物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)（如高粘度、大顆粒），所以在很多場合下，它用于均質(zhì)機(jī)的前道或者用于高粘度的場合。 

研磨式分散機(jī)是由膠體磨,分散機(jī)組合而成的高科技產(chǎn)品。

*級(jí)由具有精細(xì)度遞升的三級(jí)鋸齒突起和凹槽。定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離。在增強(qiáng)的流體湍流下，凹槽在每級(jí)都可以改變方向。

第二級(jí)由轉(zhuǎn)定子組成。分散頭的設(shè)計(jì)也很好地滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉(zhuǎn)子（乳化頭）和批次式機(jī)器的工作頭設(shè)計(jì)的不同主要是因?yàn)樵趯?duì)輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細(xì)精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個(gè)很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學(xué)特征不一樣。狹槽數(shù)、狹槽寬度以及其他幾何學(xué)特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。根據(jù)以往的慣例，依據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)工作頭來滿足一個(gè)具體的應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，機(jī)器的構(gòu)造是和具體應(yīng)用相匹配的，因而它對(duì)制造出zui終產(chǎn)品是很重要。當(dāng)不確定一種工作頭的構(gòu)造是否滿足預(yù)期的應(yīng)用。