从事纳米粉体行业你必须知道的几个术语

来源：广州宏武材料科技有限公司 专业生产纳米粉体    发布时间：2017-12-26浏览量：次

    纳米材料呈现许多传统材料所不具备的奇异特性，我们首先要知道的是组成的纳米材料的纳米(主要指的是小于100nm)具有四大效应：

1、小尺寸效应

    晶体周期性的边界条件被破坏；非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热等特性发生变化。

    随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，产生一系列新奇的性质。例如纳米金属粉对光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变。与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会显著下降，例如2nm的金颗粒熔点为600K，随着粒径增加熔点迅速上升，块状金为1337K。

2、表面效应

    纳米粒子的粒径小，表面原子数增多，表面积和表面张力变大，原子配位不足，使纳米粒子具有很高的化学活性。

    球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。随着颗粒直径的变小比表面积将会显著地增加。例如粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。粒子直径减小到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子输运和构型变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。 

3、量子尺寸效应

    当粒子尺寸降到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级。能级间距发生分裂，必将导致纳米粒子宏观特性有显著不同。

    大块材料的能带可以看成是连续的，而介于原子和大块材料之间的纳米材料的能带将分裂为分立的能级。能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能、或者磁场能比平均的能级间距还小时就会呈现出一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子效应。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。 

4、宏观量子隧道效应

    微观粒子具有贯穿势垒的能力，称为隧道效应。研究发现宏观物理量如微颗粒磁化强度，量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应。另外，纳米材料又存在组合引起的协同效应和量子偶合效应，而且纳米材料的许多奇异性能可以通过外场进行调控。