纳米粒子在新材料和新技术领域的应用 □ 王文志
□ 王文志 纳米粒子是指粒径在1～100nm之间的超细微粒，是由数目不多的原子或分子组成的聚集体，它们处于原子簇和宏观物体之间的过渡区。大量的研究表明，纳米粒子具有特殊的体积效应（小尺寸效应）、表面界面效应和宏观量子隧道效应，表现出独特的光、电、磁和化学特性，被誉为“21世纪最有前途的材料”，现已引起各国政府和科学界的重视，在新材料的研究和新技术领域中具有广阔的应用前景。 一、高分子材料
一、高分子材料 由于纳米粒子粒径小，其具有小尺寸效应、高流动性和颗粒强度
由于纳米粒子粒径小，其具有小尺寸效应、高流动性和颗粒强度高等特点。作为高分子材料的改性剂、增强剂等，能提高复合材料的延展性、韧性和强度。如在环氧树脂和硅橡胶中添加纳米SiO2可大幅度提高材料的韧性、强度和延展性，同时，纳米粒子的高流动性改善了材料的加工性能，使材料表面光滑，摩擦系数变小，耐磨性增强。 利用纳米粒子特殊的光、电、磁特性，可制备特种功能高分子材
利用纳米粒子特殊的光、电、磁特性，可制备特种功能高分子材料。如利用TiO2和SiO2吸收紫外线和红外线的性质，制备具有红外吸收功能的玻璃钢材料。在聚酯切片中添加纳米SiO2、TiO2等复合无机纳米粒子可制备红外屏蔽，抗紫外辐射、高介电绝缘和静电屏蔽的功能性纤维材料，在国防工业上也具有重要价值。另外，在有机玻璃（PMMA）中添加纳米SiO2，既不影响其透明性又具有抗紫外线辐射和抗老化的性能，可用作飞机高透明档风玻璃。 二、涂料、胶粘剂、密封脂
二、涂料、胶粘剂、密封脂 纳米粒子具有大的比表面积（一般>2m2/g），能有效地控制液体
纳米粒子具有大的比表面积（一般>2m2/g），能有效地控制液体聚合物的假塑性和触变性能，可作为高档涂料、胶粘剂、密封脂等的增稠剂、补强剂、流变剂。如纳米级TiO2、ZnO、CaCO3以及SiO2常被用作涂料的助剂，改善涂料的流变性能，提高涂料与被涂表面的粘结力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能。 另外，在新型粉末涂料中，纳米粒子也是不可缺少的重要组成部
另外，在新型粉末涂料中，纳米粒子也是不可缺少的重要组成部分。 三、催化方面
三、催化方面 由于纳米粒子本身性质稳定，表面活化中心多，比表面积大，非
由于纳米粒子本身性质稳定，表面活化中心多，比表面积大，非常适合作催化材料。在催化剂中用纳米粒子可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能完全进行。特别是在石油化工行业，纳米催化剂的使用将会大大提高反应效率，提高产品质量，从而创造更大的经济和社会效益。 四、生物细胞分离技术和医学领域
四、生物细胞分离技术和医学领域 生物细胞分离是生物细胞学研究中的一个十分重要技术。纳米粒
生物细胞分离是生物细胞学研究中的一个十分重要技术。纳米粒子的研究为此提供了新技术手段，现已建立了纳米SiO2粒子细胞分离技术。由于纳米粒子比细菌（几百纳米）和细胞尺寸小得多，含有纳米包覆体的胶体溶液在离心作用下很容易产生密度梯度，从而被分离。同时纳米SiO2性质稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应，因而既不会沾污生物细胞，也容易把它们分开。 在临床医学上，已用各种纳米粒子注入人体，检查诊断病变和治
在临床医学上，已用各种纳米粒子注入人体，检查诊断病变和治疗疾病。 五、电子、信息领域
五、电子、信息领域 利用纳米粒子特殊的光、电、磁特性，在电子组装材料和封装过
利用纳米粒子特殊的光、电、磁特性，在电子组装材料和封装过程中受到普遍关注。如由几种纳米粒子（TiO2、Al2O3、BeO、CaO 、SiO2等）复合烧结而成的纳米级基板材料，具有高导热率、低介电常数、低热膨胀系数，能满足高技术和高性能电子产品对组装基板材料的要求。同时，利用纳米粒子与聚合物如聚酰亚胺复合可制备高绝缘电阻、低介电常数、膜层致密的无机和有机复合型薄膜多层介质和厚膜介质，或作电子器件的层间介质材料等。 在光通信领域，纳米粒子作为光纤材料可降低光纤的传输性能，
在光通信领域，纳米粒子作为光纤材料可降低光纤的传输性能，实现了信息产业技术的大飞跃。纳米粒子在信息贮存技术上的优越性也日益显现。利用纳米材料制成的各种光蚀材料、信息功能材料也取得了实质性的突破。 另外，纳米粒子在陶瓷工业、磁记录、人造器官等方面也具有潜
另外，纳米粒子在陶瓷工业、磁记录、人造器官等方面也具有潜在的应用价值。 总之，随着科学家对纳米材料研究的进一步深入，它在各种功能
总之，随着科学家对纳米材料研究的进一步深入，它在各种功能材料、日用材料、生物工程技术、临床医学、纺织、电子信息产业等领域的应用会更宽广，定会创造更大的经济和社会效益。