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无粉不成材!盘点未来最具潜力的6种纳米新材料

来源:广州宏武材料科技有限公司 宏武纳米材料专家    发布时间:2017-12-19浏览量:

1、纳米石墨烯

      

      石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。” 


      有趣的是,石墨烯诞生并没有使用“高大上”的科学技术,而是由英国曼彻斯特大学的两位科学家用透明胶带从石墨晶体上“粘”出来的。

      石墨烯目前最有潜力的是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析,用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。而近日,美国麻省理工学院的科学家通过研究发现,在特定情况下,石墨烯能够被转化成具有独特功能的拓扑绝缘体。这一研究发现,有望带来一种制造量子计算机的新方法。

      其次,纳米石墨烯能助力超级电容器、锂离子电池的发展。据相关资料显示,加入石墨烯材料,同等体积的电容可扩充5倍以上的容量,而锂电池电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。此外,石墨烯还可应用于电路、触摸屏、基因测序以及制造出羽翼般超轻型飞机、超坚韧防弹衣等领域。

2、碳纳米管

      碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管除了作为模具,在内部填充金属、氧化物等物质外,还可用于纳米结构电子器件、热电材料、电池电极材料、低温高灵敏度传感器,生物分子载体、催化剂载体等领域。

3、超导材料

      所谓超导材料,指的是某些材料在降到一定温度时,电阻消失为零的现象。超导体具有零电阻和完全抗磁性等神奇功能。超导材料并不罕见,在我们生活中很多材料,如铝、钙、硫、磷等都具有超导特性,只是要实现这些材料的超导性就必须要达到临界温度、超高压等极端条件。

      近年来,超导材料所具有的零电阻、完全抗磁性和隧道效应三个特性,使之在全世界广受关注。其最广为人知的用途是用在电力网上,由于无电阻,电力网中损耗为零,将可以节省10%-20%因输送而造成的电力损耗。

4、纳米半导体材料

     当半导体材料的颗粒是纳米级别时,比如将硅等半导体材料制成纳米硅粉材料,显示出了许多优异性能。半导体材料涉及的产业主要包括集成电路、LED、太阳能光伏等。利于半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。

      半导体光催化剂纳米二氧化钛因具有高化学稳定性、耐热佳、成本低且五毒等特点,成为近年来研究应用的焦点,如污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌、防雾和自清洁功能等。


      半导体隔热涂料,可利用纳米氧化锡锑ATO系列半导体粉体对可见光良好的透过率及对红外光区极高的反射率来达到透明隔热的目的。

5、纳米智能材料

     智能材料是一种能感知外部刺激,能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展。

      一般认为,纳米智能材料拥有七大功能,包括传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。而这七大功能正好切合了时下火热的可穿戴设备以及4D技术,此外该材料在医疗、飞机制造、军工、建筑等领域已经显示出巨大的潜力。

6、纳米生物材料

      纳米生物医用材料就是纳米材料与生物医用材料的交叉,将纳米粒子与其他材料相复合制成各种各样的复合材料。随着研究的进一步深入和技术的发展,纳米材料开始与许多学科相互渗透,显示出巨大的潜在应用价值。纳米生物材料,具有生物兼容性、可生物降解、药物缓释和药物靶向传递等良好特性已在药物治疗方面取得了很大成功。药物纳米载体具有高度靶向、药物控制释放、提高难溶药物的溶解率和吸收率优点,提高药物疗效和降低毒副作用。



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