納米科學技術與納米材料發展
20世紀80年代，納米材料體系開始為科學家所關注，目前已成為跨世紀材料科學研究的熱點。 納米科學技術 納米科學技術是在0.1~100 nm尺度上研究和應用原子、分子現象,并由此發展起來的多學科的、基礎研究與應用研究緊密聯系的新的科學技術.它是現代物理(介觀物理、量子力學、混沌物理和分子生物學等)和先進工程技術(計算機、微電子和掃描隧道顯微鏡等技術)結合的産物.
研究納米科技的背景和意義：目前，人類廣泛應用的功能材料和元件,其尺寸遠大于電子自由程,觀測的電子輸運行為具有統計平均結果.描述這些性質的主要是宏觀物理量,現已有成熟的理論和技術。當功能材料和元件的尺寸逐漸減小到納米量級時,其物理長度與電子自由程相當,載流子的輸運将有明顯的量子力學特征,傳統的理論和技術已不再适用。因而,需要發展基于電子的波動性、電子的量子隧道效應、電子能級的不連續性、量子尺寸效應和統計漲落等特性的新的理論和新的技術。傳統科學技術中元件尺寸是從毫米向微米過渡，現在在新技術、新效應的應用中，功能元件的尺寸要求從微米向納米過渡。如果再進一步發展,需要組裝性能更新穎、結構更複雜的功能元件，就需要開發新材料和相應的組裝技術,也就更需要多學科的協作與交叉發展。因此，從80年代後期開始逐漸發展起來了一個新的綜合性的多學科交叉的研究領域———納米科學技術。納米科學技術的誕生将對生産力的發展産生深遠的影響。并且有可能從根本上解決人類面臨的一系列問題，例如糧食、健康、能源和環境保護等重大問題。
納米材料學： 納米材料學是納米科技領域中發展最為迅速的學科。納米材料學主要研究納米材料的制備、結構、性能及其應用等，是納米科技與材料學交叉而成的邊緣學科。納米材料的特性，在生産實踐中人們發現，如果将宏觀尺度的物質微細化到納米尺度，這種納米顆粒在性能上就表現出與原宏觀尺度物質完全不同的性質，人們将這種納米顆粒稱為“物質的新狀态”。納米物質之所以表現出這些奇異的性能，主要是由于物質進人納米尺度後表現出了一些宏觀物質不具備或在宏觀物質中可忽略的物理效應。據目前人們對納米顆粒的研究，這些效應主要有表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等。表面效應，處于物質内部的粒子和處于物質表面的粒子其狀态完全不同，後者具有很高的能量和化學活性，當物質的尺度進人納米量級，納米材料的表面效應可增加材料的化學活性、降低熔點等。利用這一特性可制作高效催化劑、敏感元件、用于高熔點材料冶金等。目前已成熟的粉末冶金法及無機材料行業在一定程度上就是利用了這一原理。 量子尺寸效應： 對于納米粒子，能帶中能級間隔增大;當能級間距大于熱能、磁能、電能、光子能量或超導态的凝聚能時，物質就會呈現出一系列與宏觀物質截然不同的反常特性，這就是量子尺寸效應。量子尺寸效應會導緻納米物質在磁、電、光、聲、熱以及超導性等方面表現出與宏觀物質顯著不同的特性。例如，導電的金屬在納米狀态下變成絕緣體。小尺寸效應 當固态物質的粒子尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導态的相幹長度或透射深度等物理特性尺寸相當或更小時，晶體周期性邊緣條件将破壞，非晶質的表面層附近原子密度減小，導緻聲、光、電、磁、熱等特性發生顯著改變，即謂之小尺寸效應。小尺寸效應為納米物質的實用技術開拓了新領域，如果磁性物質當其處于納米尺度時具有很高的矯頑力，可以制成磁卡，或制成磁性液體，廣泛用于電聲器件、阻尼器件、旋轉密封、潤滑、選礦等領域。 宏觀量子随道效應：人們發現一些宏觀的量如納米顆粒的磁化強度、量子相幹器中磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀量子隧道效應。宏觀量子隧道效應早期曾被用來解釋納米鎳在低溫下繼續保持超順磁性等，後來發現在許多納米物質中普遍存在。量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應一起将會是未來電子器件的基礎，一方面它指出了現有電子器件微型化的發展方向，同時又确定了其限度。
納米材料的制備方法 制備高純、超細、均勻的納米微粒，發展新型的納米材料，就顯得格外重要。通常，納米微粒制備的要求是:(l)表面潔淨;(2)粒子形狀及粒徑、粒度分布可控，防止粒子團聚;(3)易于收集;(4)有較好的穩定性;(5)産率高。随着納米微粒研究的深入，對納米超細微粒提出了不同的物理、化學特性需求，而解決問題的關鍵就在于研究、發展新的合成技術，并實現納米材料的規模化、産業化。納米超細微粒的制備方法很多，總體上可分為物理方法和化學方法，以物料狀态來分可歸納為固相法、液相法、氣相法，進而發展、衍生出模闆合成法。具體包括固相物質熱分解法，物理粉碎法，高能球磨法，水熱合成法，表面化學修飾法，化學沉澱法，膠體化學法，溶膠—凝膠法，電解法，激光加熱蒸發法，氣相等離子體沉積法等。合成的方法各有優缺點，通常存在的問題往往是反應需要高溫、大量使用有機溶劑、過程控制複雜、設備操作費用昂貴、顆粒均勻性差、粒子容易粘結或團聚等。因此，需要根據對納米材料的不同要求和特點，選擇研究不同的合成方法。由納米粉體制備具有極低密度、高強度的催化劑、金屬催化劑載體以及過濾器等工藝有待改進。宇紅納米采用電爆法，是一種物理方法，具有産量高，活性高，雜質少，無污染等的特點。
納米技術的前景：現在很多國家，尤其是美國、日本和歐洲都非常重視發展納米技術，他們在納米技術研究和應用方面投人的經費成倍地增加，我國政府也十分重視納米技術的基礎研究和應用。據有些科學家分析，我國目前納米技術的基礎研究處于高速發展期。