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納米材料中的傳輸全自動氮吹儀過程受到空間維度的約束從而呈現(xiàn)出量子限域效應。在納米顆粒內(nèi)，或者在一 根非常細的短金屬線內(nèi)，由于顆粒內(nèi)的電子運動受到限制，電子動能或能量被量 子化了。結(jié)果若在金屬顆粒的兩端加上電壓，當電壓合適時，金屬顆粒能導電； 而電壓不合適時，金屬顆粒不導電。這樣一來，原本在宏觀世界內(nèi)奉為經(jīng)典的歐 姆定律在納米世界內(nèi)不再成立了。金屬銀會失去了典型金屬特征；納米二氧化 硅比典型的粗晶二氧化硅的電阻下降了幾個數(shù)量級；常態(tài)下電阻較小的金屬到 了納米級電阻會增大，電阻溫度系數(shù)下降甚至出現(xiàn)負數(shù)；原來絕緣體的氧化物到 了納米級，電阻卻反而下降，變成了半導體或?qū)щ婓w。納米材料的電學性能決定 于其結(jié)構(gòu)。如隨著納米碳管結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同，納米碳管可以是金屬性的、半導體 性的。 ２．納米材料的化學特性 納米材料的化學特性最主要表現(xiàn)在邊界和表面增多、剩余價鍵力增大所引 起的反應活性和催化活性的增強。 五、納米材料與納米技術的應用 納米技術是一門組建和利用納米材料
來實現(xiàn)特有功能和智能作用的先進技 第五講 納米材料與納米科技４３９ 術。這是一種從基本單元著手由小而大的材料合成和控制途徑。由于納米材料 的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等使得它們在磁、 光、電、敏感等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性。因此納米材料在磁性材料、 電子材料、光學材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊 的應用前景。 １．納米技術在陶瓷領域中的應用 陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕 重的作用。但是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強度較差，因而使其應用受 到了較大的限制。隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來克 服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。英國材料學 家Ｃａｈｎ指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。 所謂納米陶瓷，是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料，也就是 說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。 雖然納米陶瓷還有許多關鍵技術需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學性 能、
抗彎強度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動機部件等諸多方面都 有廣泛的應用，并在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其它材料不可替代 的作用，具有廣闊的應用前景。 ２．納米技術在微電子學上的應用 納米電子學是納米技術的重要組成部分，其主要思想是基于納米粒子的量 子效應來設計并制備納米量子器件，它包括納米有序（無序）陣列體系、納米微 粒與微孔固體組裝體系、納米超結(jié)構(gòu)組裝體系。納米電子學的最終目標是將集 成電路進一步減小，研制出由單原子或單分子構(gòu)成的在室溫能使用的各種器件。 目前，利用納米電子學已經(jīng)研制成功各種納米器件。單電子晶體管，紅、綠、 藍三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管以及利用納米絲、巨磁阻效應制成的超微磁 場探測器已經(jīng)問世。并且，具有奇特性能的碳納米管的研制成功，為納米電子學
