Introduction: The nano concept is 1959, and the Nobel Prize was presented by Richard Feynman in a speech. In his “There is plenty of room at the bottom” speech, he mentioned that humans can make machines smaller than their size with macroscopic machines, and this smaller machine can make smaller machines, thus achieving molecular scale step by step. That is, the production equipment is reduced step by step, and finally the atoms are arranged directly according to the wishes, and the products are manufactured. He predicted that chemistry would become a technical problem of accurately placing atoms one by one according to the wishes of human beings. This is the earliest idea with modern nano concepts. In the late 1980s and early 1990s, an important tool for characterizing nanometer scales, scanning tunneling microscopy (STM), and atomic force microscopy (AFM), a direct tool for understanding nanoscale and nanoworld materials, has greatly facilitated On the scale of understanding the structure of matter and the relationship between structure and nature, nanotechnology terminology emerged and nanotechnology was formed.

事實(shí)上，納米只是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1 納米 (nm) = 10 負(fù) 3 次平方微米 = 10 負(fù) 6 次方毫米 (mm) = 10 負(fù) 9 倍平方米 (m) = l0A。納米科學(xué)與技術(shù)（Nano-ST）是一門(mén)研究由尺寸在1-100納米之間的物質(zhì)組成的系統(tǒng)的規(guī)律和相互作用以及實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)技術(shù)。

納米是計(jì)量單位，1納米是百萬(wàn)分之一毫米，也就是1納米，也就是十億分之一米，一個(gè)原子大約是0·1納米。納米材料是一種由納米粒子組成的新型超細(xì)固體材料，納米粒子的大小從1到100納米不等。納米技術(shù)是研究和研究100納米以下微小結(jié)構(gòu)上的物質(zhì)和材料，即用單個(gè)原子或分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。

納米粒子是由少量原子和分子組成的原子團(tuán)或分子團(tuán)。很大一部分的表面本來(lái)就是非長(zhǎng)工序非短工序的非晶層：在顆粒內(nèi)部，有一層結(jié)晶良好的層。周期性排列的原子，但它們的結(jié)構(gòu)不同于晶體樣品的完全長(zhǎng)程序結(jié)構(gòu)。正是納米粒子的這種特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了納米粒子的奇異表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)，從而產(chǎn)生了許多不同于常規(guī)材料的納米材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。

納米材料的表面效應(yīng)，即納米粒子的原子序數(shù)與總原子序數(shù)的比值隨著納米粒子尺寸的減小而增大，粒子的表面能和表面張力也隨之增大，從而引起變化納米的特性。例如，粒徑為5nm的SiC的比表面積高達(dá)300/12/g；而納米氧化錫的表面積隨粒徑的變化較大，10 lltlfl的比表面積為90.3 m2/g，與5 nm相比。比表面積增加到181 m2/g，當(dāng)粒徑小于2 nm時(shí)，比表面積躍升至450 m2/g。如此大的比表面積大大增加了表面原子的數(shù)量。這些攻擊原子的晶場(chǎng)環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同。存在大量缺陷和許多懸空鍵，具有較高的不飽和性，這使得這些原子易于與其他原子結(jié)合。它是穩(wěn)定的，具有很高的化學(xué)反應(yīng)性。

此外，高度活化的納米粒子的表面能也很高，比表面積和比表面積可以使納米粒子具有很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)性。例如，金屬納米顆?？梢栽诳諝庵腥紵Ｒ恍┭趸锛{米顆粒暴露在大氣中并吸附氣體并與氣體發(fā)生反應(yīng)。此外，由于納米粒子表面原有的畸形，納米材料具有新的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，這也會(huì)引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能勢(shì)的變化。例如，一些氧化物和氮化物納米粒子對(duì)紅外線有很好的吸收和發(fā)射作用，對(duì)紫外線有很好的屏蔽作用。

當(dāng)超細(xì)粒子的尺寸等于或小于光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)、超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸時(shí)，周期性邊界條件為破壞、聲、光、電磁、熱力學(xué)等特性將呈現(xiàn)新的尺寸效應(yīng)。例如，光吸收顯著增加并產(chǎn)生吸收峰的等離子體共振頻移；磁有序態(tài)為磁無(wú)序態(tài)，超導(dǎo)相轉(zhuǎn)變?yōu)檎Ｏ?；聲子光譜發(fā)生了變化。納米粒子的這些小尺寸效應(yīng)是實(shí)用的

Expanded new areas. For example, silver has a melting point of 900’C, and the melting point of nanosilver can be reduced to 100, C, which provides a new process for the powder metallurgy industry. By utilizing the properties of particle size change of plasmon resonance frequency, the displacement of the absorption edge can be controlled by changing the particle size, and a microwave absorption nano material having a certain bandwidth can be manufactured for electromagnetic wave shielding, stealth aircraft and the like.

當(dāng)粒徑下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)。關(guān)系是：

其中： ￡ 是能級(jí)間距； E 是費(fèi)米能級(jí)； N是總電子數(shù)。宏觀物體含有無(wú)限個(gè)原子（即所含電子數(shù)，N），所以為0，即大粒子或宏觀物體的能級(jí)間距幾乎為零；而納米粒子所含的原子數(shù)量有限，N的值很小，導(dǎo)致一定的能級(jí)值被分裂。塊狀金屬的電子能譜是準(zhǔn)連續(xù)能帶。當(dāng)能級(jí)間距大于熱能、磁能、靜磁能、靜電能、光子能或超導(dǎo)凝聚能時(shí)，必須考慮量子效應(yīng)，從而產(chǎn)生納米粒子。磁性、光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和超導(dǎo)特性與宏觀特性顯著不同，稱為量子尺寸效應(yīng)。

納米材料的物理效應(yīng)包括磁性和光學(xué)性質(zhì)。

納米材料的直徑較小，材料主要由離子鍵和共價(jià)鍵組成。與晶體相比，對(duì)光的吸收能力增強(qiáng)，呈現(xiàn)出頻帶寬、吸收強(qiáng)、反射率低的特點(diǎn)。例如，雖然各種塊狀金屬的顏色不同，但所有金屬在提煉成納米級(jí)顆粒后都是黑色的；有些物體還表現(xiàn)出新的發(fā)光現(xiàn)象，比如硅本身不發(fā)光，但是納米硅有發(fā)光現(xiàn)象。

由于納米材料的直徑小，原子和分子更暴露，磁性排列更隨機(jī)，更不規(guī)則，因此，納米材料具有超順磁性。

納米材料的化學(xué)作用包括吸附和催化。

納米材料具有很大的比表面積。使其對(duì)其他物質(zhì)具有更強(qiáng)的吸附性能。

納米材料可用作高等教育催化劑。由于納米粒子尺寸小，表面的體積百分比大，表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與粒子內(nèi)部不同，表面原子配位不完全，導(dǎo)致增加處于表面的活性位置，這使其具備了作為催化劑的基本條件。 .納米材料作為催化劑的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

(1)改變反應(yīng)速率，提高反應(yīng)效率；

(2)確定反應(yīng)路線，選擇性好，如只加氫和脫氫，不加氫分解和脫水；

(3)降低反應(yīng)溫度。例如，以粒徑小于0.3nm的Ni和Cu-mon合金超微粒子為主要成分制備的催化劑，可使有機(jī)物的加氫效率達(dá)到傳統(tǒng)鎳催化劑的10倍；超細(xì)PL粉和WC粉。是一種高效的加氫催化劑；超細(xì)Fe、Ni、Fe02混合輕質(zhì)燒結(jié)體可替代貴金屬作為汽車(chē)尾氣凈化劑；超細(xì)奧格粉末可用作乙炔氧化的催化劑。

制備納米材料的方法有很多。根據(jù)制備過(guò)程中是否有明顯的化學(xué)反應(yīng)，可分為物理制備法和化學(xué)制備法。物理制備方法有機(jī)械研磨法、干沖擊法、共混法、高溫蒸發(fā)法等；化學(xué)制備方法包括溶膠-凝膠法、沉淀法和溶劑蒸發(fā)法。

正是由于納米粒子的這些特殊性質(zhì)，為其廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。例如，納米粒子具有特殊的抗紫外線、吸收可見(jiàn)光和紅外線、抗老化、強(qiáng)度和韌性高、電和靜電屏蔽效果好、抗菌除臭功能和吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，通過(guò)將具有這些特殊功能的納米粒子與紡織原料相結(jié)合，可以制造出新的紡織原料、納米漿料，并改善織物的功能。

所謂抗紫外線光纖，是指對(duì)紫外線有很強(qiáng)的吸收和反射性能的光纖。制備和加工的原理通常是在待混合處理的纖維中加入紫外線屏蔽材料，以提高纖維對(duì)紫外線的吸收和反射。能力。這里所說(shuō)的能阻擋紫外線的物質(zhì)是指兩種，即反射紫外線的物質(zhì)，習(xí)慣上稱為紫外線屏蔽劑，對(duì)紫外線有很強(qiáng)的選擇性吸收作用，可以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換以減少透過(guò)量其中。物質(zhì)，習(xí)慣上稱為紫外線吸收劑。紫外線屏蔽劑通常使用一些金屬氧化物粉末，國(guó)內(nèi)外的紫外線吸收劑品種很多。常用的有水楊酸鹽化合物、金屬離子螯合物、二苯甲酮和苯并三唑。 .利用納米粒子優(yōu)異的光吸收特性，在合成纖維中加入少量納米TiO 2 。因?yàn)樗梢云帘未罅康淖贤饩€，所以用它制成的服裝和物品具有阻擋紫外線的作用，對(duì)預(yù)防皮膚病和因吸收紫外線引起的皮膚病有輔助作用。

一些金屬顆粒（如納米銀顆粒、納米銅顆粒）具有一定的殺菌性能，與化纖結(jié)合產(chǎn)生抗菌纖維，比一般的抗菌織物具有更強(qiáng)的抗菌作用，更易洗。頻率。例如，國(guó)家超細(xì)粉體工程中心研制的超細(xì)抗菌粉體，可以賦予樹(shù)脂制品抗菌能力，抑制各種細(xì)菌、真菌和霉菌?？咕勰┑暮诵目梢允橇蛩徜^或氧化鋅的納米顆粒，外覆銀起到抗菌作用，并包覆氧化銅和硅酸鋅以抗真菌。通過(guò)將這種粉末的1%添加到臺(tái)灣纖維中，可以獲得具有良好可紡性的抗菌纖維。

Some nano-scale ceramic powders (such as zirconia single crystals, far-infrared negative oxygen ion ceramic powders) are dispersed into a melt spinning solution and then spun into fibers. This fiber can effectively absorb external energy and radiate far infrared rays that are the same as the human body’s biological spectrum. This far-infrared radiation wave is not only easily absorbed by the human body, but also has a strong penetrating power. It can penetrate deep into the skin and cause deep resonance of the skin to produce a resonance effect. It activates biological cells, promotes blood circulation, strengthens metabolism, and enhances.

組織再生等保健。

納米材料本身具有超強(qiáng)、高硬度、高韌性的特點(diǎn)。與化纖融為一體，化纖將具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性。例如，碳納米管作為復(fù)合添加劑，在航空航天紡織材料、汽車(chē)輪胎簾子布等工程紡織材料中具有很大的發(fā)展前景。

一些納米材料（如碳納米管）具有良好的吸收性能，可以用來(lái)給紡織纖維增加光。納米材料對(duì)光波具有波段寬、吸收強(qiáng)、反射率低的特點(diǎn)，使纖維不反射光。用于制作特殊用途的抗反射面料（如軍用隱形面料）。

在化纖紡絲過(guò)程中加入金屬納米材料或碳納米材料，可使紡出的長(zhǎng)絲具有抗靜電和防微波性能。例如，碳納米管是一種非常優(yōu)秀的電導(dǎo)體。它們的導(dǎo)電性優(yōu)于銅。用作功能性添加劑，穩(wěn)定分散于化纖紡絲溶液中。它可以制成不同的摩爾濃度。具有良好導(dǎo)電性或抗靜電性能的纖維和織物。

在合成纖維中加入納米SiO 2 可以得到高介電絕緣纖維。近年來(lái)，隨著通訊和家用電器的不斷發(fā)展，手機(jī)、電視、電腦、微波爐等的使用越來(lái)越普遍。所有電氣設(shè)備和電線周?chē)即嬖陔姶艌?chǎng)，電磁波在人的心臟、神經(jīng)和孕婦身上。對(duì)胎兒的影響有一個(gè)明確的結(jié)論。據(jù)介紹，美國(guó)、日本、韓國(guó)等抗電磁波服裝已經(jīng)上市，國(guó)內(nèi)也正在進(jìn)行利用納米材料制備抗電磁波纖維的研究。

The different properties of nanoscale or ultrafine materials are used in individual functional fibers. Develop ultra-suspension fibers using high-specific gravity materials such as tungsten carbide, such as “XY-E” from Toray Industries, “July” from Asahi Kasei Corporation, and “Pyramidal” from Toyobo Co., Ltd.; and develop opaque fibers using the refractive properties of Ti02. Japan’s Unijica uses a sheath-core composite spinning method. The cortex and core layer contain different amounts of TiO2 to obtain a polyester fiber with good opacity. The fluorescent fiber is developed by using the luminosity of barium aluminate and calcium aluminate. Japan’s fundamental special chemical company has developed a light-storing material with barium aluminate and calcium aluminate as the main components, and the rest time can reach more than 10 h; some metal double salts, transition metal compounds undergo crystal transformation due to temperature changes. Or the color change of the ligand geometry or the crystallization of water “water”, the use of its reversible thermochromic characteristics to develop color-changing fibers; Mitsubishi Rayon Company uses the addition of colloidal calcium carbonate in the polyester to make hollow The fibers are treated with alkali reduction to form micropores on the fibers, and the fibers have good hygroscopic properties.

納米材料科學(xué)是從原子物理、凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、表面與界面科學(xué)等交叉學(xué)科中涌現(xiàn)出來(lái)的一門(mén)新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)。納米材料涉及到許多未知的過(guò)程和新的現(xiàn)象，這是傳統(tǒng)物理化學(xué)理論難以解釋的。從某種意義上說(shuō)，納米材料研究的進(jìn)步將把物理和化學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)科推向一個(gè)新的高度。近年來(lái)，在臺(tái)灣成纖聚合物中加入某些超細(xì)或納米級(jí)無(wú)機(jī)材料粉末，通過(guò)紡絲獲得具有某種特殊功能。紫外線纖維、磁性纖維、超懸垂纖維、熒光纖維、變色纖維、抗靜電纖維、導(dǎo)電纖維、高吸濕性纖維。隨著納米材料合成的不斷進(jìn)步和基礎(chǔ)理論的完善，納米材料的發(fā)展將更加迅速，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏采w世界多個(gè)領(lǐng)域。