超細納米貴金屬顆粒的合成

1. 什麼是貴金屬納米材料

貴金屬指一些稀有昂貴的金屬材料，如金、釕、銠、鈀、鉑等昂貴金屬
納米材料指材料在一維或者多維尺度上在納米級別的材料，如納米線、納米顆粒等
貴金屬納米材料就是由這些貴金屬組成的納米材料，如納米金顆粒、納米鉑線等

2. 幾種重要的納米效應

納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性，如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點，以及其特有的三大效應：表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。
表面效應
球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積／體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所佔的百分數將會顯著地增加。
對直徑大於 0.1微米的顆粒表面效應可忽略不計，當尺寸小於 0.1微米時，其表面原子百分數激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達100平方米，這時的表面效應將不容忽略。 超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金屬超微顆粒（直徑為 2*10^-3微米）進行電視攝像，實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同於一般固體，又不同於液體，是一種准固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態，尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。
小尺寸效應
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生如下一系列新奇的性質。
（1） 特殊的光學性質
當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超 微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉換材料，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
（2） 特殊的熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規熔點為1064C℃，當顆粒尺寸減小到10納米尺寸時，則降低27℃，2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低於100℃。因此，超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質量。日本川崎制鐵公司採用0．1～1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。
（3） 特殊的磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內通常含有直徑約為 2′10-2微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，而當顆粒尺寸減小到 2′10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小於 6′10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁碟、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。
（4）特殊的力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。至於金屬一陶瓷等復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。超微顆粒的小尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。
宏觀量子隧道效應
各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就並合成能帶，由於電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續的，從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別，對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規律已不再成立。電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研製的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。
宏觀量子隧道效應
各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就並合成能帶，由於電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續的，從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別，對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規律已不再成立。電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研製的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。
納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。 納米粒子異於大塊物質的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。 就熔點來說，納米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。 一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料製作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。 納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小於光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用於紅外線感測器材料。
納米材料分類
納米材料就是具有納米尺度的粉末、纖維、膜或塊體。科學實驗證實，當常態物質被加工到極其微細的納米尺度時，會出現特異的表面效應、體積效應和量子效應，其光學、熱學、電學、磁學、力學乃至化學性質也就相應地發生十分顯著的變化。因此納米材料具備其它一般材料所沒有的優越性能，可廣泛應用於電子、醫葯、化工、軍事、航空航天等眾多領域，在整個新材料的研究應用方面占據著核心的位置。 納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟，是生產其他三類產品的基礎。
納米粉末
又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。可用於：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料；微晶元導熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進的電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用於陶瓷發動機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。
納米纖維
指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於：微導線、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料；新型激光或發光二極體材料等。
納米膜
納米膜分為顆粒膜與緻密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用於：氣體催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導材料等。
納米塊體
是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能納米功能
金屬材料等。 專家指出，對納米材料的認識才剛剛開始，目前還知之甚少。從個別實驗中所看到的種種奇異性能，說明這是一個非常誘人的領域，對納米材料的開發，將會為人類提供前所未有的有用材料。

3. 氫氧化鋁納米粒的制備方法

一種超細氫氧化鋁的制備方法，將鋁酸鈉naalo
2
溶液和含二氧化碳的氣體接觸，在超重力條件下碳化反應制備氫氧化鋁凝膠，然後再得到不同晶型的超細氫氧化鋁，主要由碳化、過濾、洗滌、乾燥步驟組成。本發明可利用中間產物naalo
2
溶液和co
2
廢氣，採用螺旋通道型旋轉床rbhc進行碳化反應為主要工藝制備納米級超細氫氧化鋁的方法，解決了傳統攪拌槽法對co
2
氣體吸收率低，碳化時間長，產品純度低、粒度不均勻和旋轉填充床rpb碳化反應時易於堵塞等技術問題。分別制備出不同晶型的納米級超細纖維狀和顆粒狀氫氧化鋁。本發明制備出約10nm顆粒狀氫氧化鋁可用作良好的無機阻燃劑；制備出的粒徑約5nm、長200～300nm納米纖維狀擬薄水鋁石在催化領域可廣泛應用。

4. 單分散膠體、超細顆粒、納米材料三者有什麼關系

1.單分散顆粒：單分散是指顆粒狀態，膠體是分散介質處於1--100納米的分散體系。這個定義本身是重復的，膠體都是單分散的，膠體通俗的說就是一個體系，裡面的分散介質是納米顆粒，金膠體（金納米顆粒分散到溶液中），珍珠（水顆粒分散在二氧化鈣中）等等。
2.超細顆粒，指當量粒徑小於0.1μm的顆粒物，即PM0.1。
3.納米材料，只要材料的一個緯度處於納米尺度單位（1--100納米）就被定義為納米材料。

5. 如何製取Cu的納米顆粒 至少兩種方法 多多益善

以一氧化碳，氧氣，水為原料直接法制過氧化氫的新型納米金屬銅催化劑及其制備方法。現有技術中直接法合成過氧化氫催化劑活性組分多採用貴金屬，且存在過氧化氫時空產率偏低等不足。本發明催化劑由銅、金屬修飾劑及載體材料組成。各組分的重量配比為：銅含量在5-20wt％之間，金屬修飾劑在1-5wt％之間，其餘組分為載體材料。所述銅主要以尺寸在5-20nm之間的金屬納米顆粒形式高度分散在載體上，該催化劑是通過化學還原法還原含有Cu2+離子及金屬修飾劑的載體，然後去除雜質離子後製得。應用於以一氧化碳，氧氣，水為原料的直接法合成過氧化氫反應時，該種催化劑具有比以往專利報道的貴金屬Pd催化劑更為優良的過氧化氫時空產率，具有良好的工業應用前景。

6. 納米材料的合成以及在農業和醫學方面的應用

在醫葯方面的應用

21世紀的健康科學，將以出入意料的速度向前發展，人們對葯物的需求越來越高。控制葯物釋放、減少副作用、提高葯效、發展葯物定向治療，已提到研究日程上來。納米粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便。用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體，可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織；使用納米技術的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為葯物載體的靶定向葯物，稱之為「定向導彈」。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶葯物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然後釋放葯物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動，因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫療以及放射性治療等方面的應用也進行了大量的研究工作。據《人民日報》報道，我國將納米技術應用於醫學領域獲得成功。南京希科集團利用納米銀技術研製生產出醫用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產原理是通過納米技術將銀製成尺寸在納米級的超細小微粒，然後使之附著在棉織物上。銀具有預防潰爛和加速傷口癒合的作用，通過納米技術處理後的銀表面急劇增大，表面結構發生變化，殺菌能力提高200倍左右，對臨床常見的外科感染細菌都有較好的抑製作用。

微粒和納粒作為給葯系統，其制備材料的基本性質是無毒、穩定、有良好的生物性並且與葯物不發生化學反應。納米系統主要用於毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的葯物的給葯。

納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據生物學原理發展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物後，可以固定大量蛋白質特別是酶，從而控制生化反應。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合，研究分子生物器件，利用納米感測器，可以獲取細胞內的生物信息，從而了解機體狀態，深化人們對生理及病理的解釋。

7. 貴金屬納米粒子溶解在什麼溶劑中好

吸波材料。金屬納米粉體對電磁波有特殊的吸收作用。鐵、鈷、氧化鋅粉末及碳包金屬粉末可作為軍事用高性能毫米波隱形材料、可見光--紅外線隱形材料和結構式隱形材料，以及手機輻射屏蔽材料。

8. 納米的納米金屬

高密度磁記錄材料。利用納米鈷粉記錄密度高、矯頑力高（可達119.4KA/m）、信噪比高和抗氧化性好等優點，
可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。
磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異
，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。
吸波材料。金屬納米粉體對電磁波有特殊的吸收作用。鐵、鈷、氧化鋅粉末及碳包金屬粉末可作為軍事用高性能毫米波隱形材料、可見光——紅外線隱形材料和結構式隱形材料，以及手機輻射屏蔽材料。 金屬和非金屬的表面導電塗層處理。
高效催化劑。銅及其合金納米粉體用作催化劑，效率高、選擇性強，可用於二氧化碳和氫合成甲醇等反應過程中的催化劑。
導電漿料。用納米銅粉替代貴金屬粉末制備性能優越的電子漿料，可大大降低成本。此技術可促進微電子工藝的進一步優化。 高性能磁記錄材料。利用納米鐵粉的矯頑力高、飽和磁化強度大（可達1477k㎡/kg）、信噪比高和抗氧化性好等優點，
可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。
磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異
，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等領域。
導磁漿料。利用納米鐵粉的高飽和磁化強度和高磁導率的特性，可製成導磁漿料，用於精細磁頭的粘結結構等。
納米導向劑。一些納米顆粒具有磁性，以其為載體製成導向劑，可使葯物在外磁場的作用下聚集於體內的局部，從而對病理位置進行高濃度的葯物治療，特別適於癌症、結核等有固定病灶的疾病。 磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異，廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。
高效催化劑。由於比表面巨大和高活性，納米鎳粉具有極強的催化效果，可用於有機物氫化反應、汽車尾氣處理等。
高效助燃劑。將納米鎳粉添加到火箭的固體燃料推進劑中可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃燒的穩定性。
導電漿料。電子漿料廣泛應用於微電子工業中的布線、封裝、連接等，對微電子器件的小型化起著重要作用。用鎳、銅、鋁納米粉體製成的電子漿料性能優越，有利於線路進一步微細化。
高性能電極材料。用納米鎳粉輔加適當工藝，能製造出具有巨大表面積的電極，可大幅度提高放電效率。
活化燒結添加劑。納米粉末由於表面積和表面原子所佔比例都很大，所以具有高的能量狀態，在較低溫度下便有強的燒結能力，是一種有效的燒結添加劑，可大幅度降低粉末冶金產品和高溫陶瓷產品的燒結溫度。
金屬和非金屬的表面導電塗層處理。由於納米鋁、銅、鎳有高活化表面，在無氧條件下可以在低於粉體熔點的溫度實施塗層。此技術可應用於微電子器件的生產。 高效催化劑。鋅及其合金納米粉體用作催化劑。
硬質合金
普通結構硬質合金的耐磨性與韌性相互排斥，協調這種矛盾一直是硬質合金研究方面焦點。研究發現，在硬質合金粘結相含量一定的情況下，當碳化鎢(WC)晶粒度減小到0.8μm以下時，不僅合金的硬度提高，而且強度也有提高，隨著晶粒度的進一步減小，提高幅度更加明顯。這種兼有高硬度和高強度的硬質合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷鑄鐵等)時顯示出優異的使用性能。WC-10Co超細硬質合金的硬度(HRA)可達到93，橫向斷裂強度大於5000MPa。納米及超細晶粒硬質合金具有普通硬質合金不可比擬的優越性能，滿足現代加工工業以及特種應用領域對新材料加工要求的能力大副提高。納米及超細結構硬質合金的這種「雙高」(高耐磨性、高韌性)性能，特別適用於製造適應高負荷、高應力磨損、銳利、剛性好工具和模具，如印刷電路板(PCB)微鑽、V-CUT刀、銑刀等。關於納米及超細結構硬質合金的晶粒度問題，目前沒有統一的標准。一般認為，晶粒度小於0.5μm的硬質合金為超細硬質合金，晶粒度小於0.2μm的硬質合金為納米硬質合金。在這方面，瑞典Sandvik和德國粉末冶金協會的分級標准相對權威。20世紀90年代以來，圍繞細化晶粒，製取超細乃至納米結果硬質合金的研究開發已經成為世界硬質合金技術領域的一大熱點。美國Rutgers大學於1989年率先研製成功納米結構硬質合金並取得專利。納米結構硬質合金的問世，是硬質合金領域中具有劃時代意義的重大突破，為解決硬質合金強度和硬度之間的矛盾開辟了新的途徑。 北京化工大學的段雪院士領導的團隊在超短碳納米管的研究上取得了重大進展。他們基於長期以來對插層材料的堅實研究和深刻認識，利用層狀雙羥基金屬氫氧化物(LDH)的層間空間限域作用，合成了十二烷基磺酸陰離子(DSO)插層的Co-Al LDH。而後以LDH層間的甲基丙烯酸甲酯(MMA)為碳源，通過還原得到的活性金屬Co的催化作用，合成生長了長度小於1 nm(分子尺度)，外徑和壁厚分別約為20 nm和3.5 nm的碳納米環。
來自美國賓夕法尼亞大學的研究人員於近日發明了一種由碳納米管(由石墨原子構成的管狀物，重量輕，六邊形結構連接完美)構成的低密度、超強韌的氣凝膠(一種固體物質形態，是世上密度最小的固體)，能夠在清潔石油泄漏領域起到關鍵作用。
斯坦福大學發布了首款由碳納米晶體管組成的電腦晶元。硅晶體管早晚會走到道路的盡頭。晶體管越做越小，以至於它不能夠容納下足夠的硅原子來展示硅的特性。碳納米管(CNT)，鍺化硅(SiGe)，砷化物(GaAs)都是可能的替代品。碳纖維納米管具有良好的傳導性，體積小，並且能在剎那間開關。它擁有比肩石墨烯的電氣屬性，但是製造半導體的難度卻小很多。
相關個股
南風化工：南風化工與清華大學合作開發碳納米管，目前納米粉體產業化中心開發的15千克/小時碳納米管批量生產技術已通過了教育部的專家鑒定。 中國寶安：碳納米管的龍頭，麻省理工學院的化學工程師通過使用碳納米管製成的太陽能天線，其利用的太陽能是普通太陽能光伏電池的100倍。 「納米機器人」的研製屬於分子仿生學的范疇，它根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計製造可對納米空間進行操作的「功能分子器件」。納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調控網路重新設計，開發「體內」（in vivo）或「濕」的生物計算機或細胞機器人，從而產生了另種方式的納米機器人技術。我國著名學者周海中教授1990年在《論機器人》一文中預言：到二十一世紀中葉，納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。

9. 納米材料有幾種制備方法

一共有十餘種制備方法，常見制備方法：化學氣相法 激光法 化學液相沉澱法 溶膠-凝膠法 水熱法有機溶劑熱法 模板法超神化學法 輻射化學法 噴霧熱解法 固相化學法

10. 黃金納米顆粒是什麼顏色

納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性，如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點，以及其特有的三大效應：表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。

表面效應

球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積／體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所佔的百分數將會顯著地增加。對直徑大於 0.1微米的顆粒表面效應可忽略不計，當尺寸小於 0.1微米時，其表面原子百分數激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達100米2，這時的表面效應將不容忽略。

超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為 2*10-3微米）進行電視攝像，實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同於一般固體，又不同於液體，是一種准固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態，尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。

超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。
小尺寸效應

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生如下一系列新奇的性質。

（1）特殊的光學性質
當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉換材料，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。

（2）特殊的熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規熔點為1064C℃，當顆粒尺寸減小到10納米尺寸時，則降低27℃，2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低於100℃。因此，超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質量。日本川崎制鐵公司採用0．1～1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。

（3）特殊的磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內通常含有直徑約為 2′10-2微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，而當顆粒尺寸減小到 2′10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小於 6′10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁碟、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。

（4）特殊的力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。至於金屬一陶瓷等復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。
超微顆粒的小尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。
宏觀量子隧道效應

各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就並合成能帶，由於電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續的，從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別，對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規律已不再成立。

電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經典電路的極限尺寸大概在微米。目前研製的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。