奈米材料的應用

　　自然科學是關於自然界的物質現象及其運動規律的知識體系。它把自然界劃分為不同的研究領域或層次，分門別類地研究各個領域或層次的物質的形態、結構、性質及其運動規律，形成各科的系統知識，以此構成整個自然科學的知識體系。

　　自然科學是人類認識自然的智慧結晶，是系統化了的理性認識，以概念、公式、定理、定律等構成其理論體系。自然科學的理論是經過實踐檢驗的，具有客觀真理性;它是一種社會意識形式，但不同於文學、藝術、宗教、哲學、法律、道德等意識形式。它所反映的是關於自然界的物質現象及其運動規律的客觀真理，具有超民族性、超階級性和歷史繼承性;在階級社會中，由誰來研究、掌握、運用自然科學，往往帶上階級的烙印。自然科學不是社會上層建築，而是生產力，是知識形態的生產力，通過教育和技術發明等途徑可轉入生產力的三個要素，併入生產過程，成為直接的生產力;隨著生產水平的提高，自然科學的因素在生產力中所佔的地位越來越重要，成為“第一生產力”;自然科學推動生產力的發展最終引起生產關係的變革，導致社會革命，成為最高意義上的革命力量。人類的科學活動源於生產實踐，自然科學的發生和發展的根本動力是社會生產，同時受著社會政治、經濟、思想，文化以及自然科學內部矛盾運動的制約。

　　要回答這個問題，先要說說什麼是奈米材料?它有哪些獨特的效能?奈米材料的學術定義是：在三維尺寸中至少有一維處於奈米量級的材料。用通俗的話講：奈米材料是用尺寸只有幾個奈米的極微小的顆粒組成的材料。一個奈米是多大呢?只有一米的10億分之一，用肉眼根本看不到。由於它尺寸特別小，它就產生了兩種效應，即小尺寸引起的表面效應和量子效應，即它的表面積比較大，處於表面上的原子數目的百分比顯著增加，當材料顆粒直徑只有1奈米時，原子將全部暴露在表面，因此原子極易遷移，使其物理效能發生極大變化。一是它對光的反射能力變得非常低，低到<1%;二是機械、力學效能成幾倍增加;三是其熔點會大大降低***如金的熔點本是1064℃，但2奈米的金屬粉末熔點只有33℃***;四是有特殊的磁性***如20奈米的鐵粉，其矯頑力可增加1000倍***。

　　根據上述原理和特性，奈米材料大致有如下用途：

　　1. 奈米結構材料:

　　包括純金屬、合金、複合材料和結構陶瓷，具有十分優異的機械、力學及熱力效能。可使構件重量大大減輕。

　　2. 奈米催化、敏感、儲氫材料：

　　用於製造高效的異質催化劑、氣體敏感器及氣體捕獲劑，用於汽車尾氣淨化、石油化工、新型潔淨能源等領域。

　　3. 奈米光學材料：

　　用於製作多種具有獨特效能的光電子器件。如量子阱GaN型藍光二極體、量子點鐳射器、單電子電晶體等。

　　4. 奈米結構的巨磁電阻材料：

　　磁場導致物體電阻率改變的現象稱為磁電阻效應，對於一般金屬其效應常可忽略。但是某些奈米薄膜具有巨磁電阻效應。在巨磁電阻效應發現後的第6年，1994年IBM公司研製成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁碟記錄密度一下子提高了17倍。這種材料還可以製作測量位移、角度的感測器，廣泛應用於數控機床、汽車測速、非接觸開關、旋轉編碼器中。

　　5. 奈米微晶軟磁材料

　　用於製作功率變壓器、脈衝變壓器、扼流圈、互感器等。

　　6. 奈米微晶稀土永磁材料

　　將晶粒做成奈米級，可使釹鐵硼等稀土永磁材料的磁能積進一步提高，並有希望製成兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料***通過軟磁相與永磁相在奈米尺度的複合***。