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納米材料中的傳輸全自動(dòng)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(yīng)。在納米顆粒內(nèi)，或者在一 根非常細(xì)的短金屬線內(nèi)，由于顆粒內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)受到限制，電子動(dòng)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(dāng)電壓合適時(shí)，金屬顆粒能導(dǎo)電； 而電壓不合適時(shí)，金屬顆粒不導(dǎo)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(huì)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(gè)數(shù)量級；常態(tài)下電阻較小的金屬到 了納米級電阻會(huì)增大，電阻溫度系數(shù)下降甚至出現(xiàn)負(fù)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(dǎo)體或?qū)щ婓w。納米材料的電學(xué)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(dǎo)體 性的。 ２．納米材料的化學(xué)特性 納米材料的化學(xué)特性最主要表現(xiàn)在邊界和表面增多、剩余價(jià)鍵力增大所引 起的反應(yīng)活性和催化活性的增強(qiáng)。 五、納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用 納米技術(shù)是一門組建和利用納米材料
來實(shí)現(xiàn)特有功能和智能作用的先進(jìn)技 第五講 納米材料與納米科技４３９ 術(shù)。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(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)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(xué)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(yīng)用前景。 １．納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域中的應(yīng)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(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受 到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)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(xué) 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(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性 能、
抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都 有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)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(yīng)用前景。 ２．納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用 納米電子學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，其主要思想是基于納米粒子的量 子效應(yīng)來設(shè)計(jì)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(xué)的最終目標(biāo)是將集 成電路進(jìn)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(xué)已經(jīng)研制成功各種納米器件。單電子晶體管，紅、綠、 藍(lán)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(yīng)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(xué)
