一個科學(xué)家小組最新研制一種新型材料，它比紙張薄一千倍，卻足夠堅韌，即使被彎曲也不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)改變。這種微型薄片材料是由氧化鋁制成，能夠手動操控，盡管它是納米等級材料。

       這種超薄材料可用于航空航天領(lǐng)域，甚至促進昆蟲飛行機器人技術(shù)快速發(fā)展?？茖W(xué)家進行了多年研究，最終設(shè)計出這種最薄、最輕的材料。該材料的設(shè)計者是美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員。

       該項目負責(zé)人稱，之前科學(xué)家設(shè)計的納米等級材料很結(jié)實，但是它們很難將其應(yīng)用于宏觀尺度。我們的最終目標是建立一個獨立式納米等級厚度的薄層材料，但是它的尺度足夠大，可以手動操作，在此前是無法實現(xiàn)的。這個氧化鋁薄層材料厚度在25-100納米之間，以原子層等級堆疊在一起。

納米材料有哪些

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(fā)時間最長、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

納米陶瓷

利用納米技術(shù)開發(fā)的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現(xiàn)有陶瓷進行改性，通過往陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等，使晶粒、晶界以及他們之間的結(jié)合都達到納米水平，使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。它克服了工程陶瓷的許多不足，并對材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為代替工程陶瓷的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域。

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，使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性。

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。 納米耐高溫陶瓷粉涂層材料是一種通過化學(xué)反應(yīng)而形成耐高溫陶瓷涂層的材料

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，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。

可用于：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(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)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，用于陶瓷發(fā)動機等）；人體修復(fù)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。可用于：微導(dǎo)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(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是制備無機物納米纖維的一種簡單易行的方法。

納米膜

納米膜分為顆粒膜與致密膜。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。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。

可用于：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(dǎo)材料等。

納米塊體

納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能金屬材料等。

幾種新型納米功能材料的應(yīng)用

納米功能材料的定義

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1～100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。正是由于基本組成單位尺度小，納米材料具有很多其他普通尺度的材料所不具備的效應(yīng)，具體包括體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、介電限域、量子尺寸、量子隧道等，其中最值得注意的是體積效應(yīng)和介電限域。體積效應(yīng)是指納米粒子足夠小時，納米材料的催化性、熱阻、內(nèi)壓、光吸收性都發(fā)生了很大變化，應(yīng)用這個特性制成的納米吸波涂料具有質(zhì)量輕、厚度薄、吸波頻帶寬等優(yōu)點。而介電效應(yīng)是指納米材料處于一定的介質(zhì)包圍之中時，由于不同材料對光的折射率不同，納米表面及其附近的場強增大，這種效應(yīng)廣泛應(yīng)用于多相反應(yīng)中光催化材料。正是這些獨特的效應(yīng)使得納米材料在傳統(tǒng)材料、電子設(shè)備、醫(yī)療器材、機械制造、軍工等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。

納米功能材料在隱身物質(zhì)研究領(lǐng)域的應(yīng)用

目前研究較深的納米材料主要是在信息儲存、生物標記、攝影技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景的金屬納米粒子研究，以及可應(yīng)用在在催化劑、抗菌劑、潤滑添加劑等領(lǐng)域的cu納米材料。

目前已經(jīng)實際應(yīng)用的隱身材料主要包括電損耗型和磁損耗型，主要原理都是將電信號或磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蛳嚓P(guān)能量形式，以降低物體的反射信號強度從而實現(xiàn)隱身。納米隱身材料工作原理大多屬于磁損耗型，微觀機理是隨著材料微觀尺度減小，表面原子數(shù)相對越來越多使得材料活性增強，微觀粒子加速運動的過程中將磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑴p少信號反射。

目前隱身材料發(fā)展方向主要是

（一）寬頻化：所謂寬頻化是指拓寬納米隱身材料所能吸收雷達探測信號的波段更長。隨著隱身技術(shù)的不斷進步，軍事領(lǐng)域開始使用多重頻率雷達協(xié)同探測的方法進行對抗，特別是米波段和毫米波段雷達的發(fā)展對軍用飛行器隱身技術(shù)提出了極大考驗。目前只能吸收少數(shù)幾種波段的隱身材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實要求，研究制備寬頻帶隱身的納米稀薄隱身材料至關(guān)重要。

（二）輕薄化：通過改造現(xiàn)有納米隱身材料的微觀結(jié)構(gòu)，在降低材料密度的同時提高隱身性能已經(jīng)成為隱身材料研究的重點課題。具體方法是將一些特定鐵磁性材料與納米材料混合以調(diào)節(jié)電磁參數(shù)達到最優(yōu)效果。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用

癌癥作為當今年人類健康的一個巨大挑戰(zhàn)，難以根治的主要原因在于癌細胞與正常細胞混雜難以選擇性的消除，而納米粒子包裹的智能藥物可以主動探測癌細胞并進行定點消除，特別是磁性納米材料作為藥物載體時，利用人體特殊的磁場使得藥物在特定區(qū)域聚集并發(fā)揮作用，極大降低了使用藥物的風(fēng)險，此外還可以利用部分納米材料的生物降解特性減少藥物副作用，以及利用接種了抗原或抗體的納米載體進行探測。

隨著人類操縱納米材料能力的提高，納米機器人得到了長足發(fā)展。以搭建納米機器人所用基礎(chǔ)材料的尺度來劃分，目前納米機器人主要包括兩類：一類是在分子尺度上通過操縱原子或分子構(gòu)建機械甚至有特定功能的機器人以達到吞噬病變細胞的目的；另一類是以硅晶片存儲器為代表的生物系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結(jié)合體，通過影響或改變?nèi)梭w正常生理代謝進程達到治愈疾病的目的。

在化工領(lǐng)域應(yīng)用

由于納米材料尺度極小，具備獨特的電、磁、光特性，自80年代初期以來，科研工作者利用納米功能材料體積效應(yīng)、量子尺寸、表面效應(yīng)等在化工領(lǐng)域取得了許多重大研究成果。

傳統(tǒng)的催化劑催化效率低、環(huán)境污染嚴重，新興納米材料制成的催化劑通過優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高催化效率實現(xiàn)了化工行業(yè)革命性的變革。其基本原理是利用納米材料尺度極小表面粒子相對較多，因此表面活性極大，為分子之間聚合、斷鏈提供了大量的場所。以Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒為例，這些催化劑替代了昂貴的鉑或鈕催化劑，納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。

以碳納米管為增強材料可以制成貯氫材料等多種復(fù)合材料。目前已經(jīng)可以通過20V直流電在兩個石墨電極之間產(chǎn)生電弧，使陽極在4000K-10000K溫度下不斷蒸發(fā)消耗引起電弧噴射得到納米顆粒，其中30%為長3-10nm，直徑1-5nm的碳納米管顆粒。美國西南納米技術(shù)公司與大陸菲利普斯公司合作，實現(xiàn)了通過硫化床反應(yīng)器工藝制造多壁碳納米管和單壁碳納米管。

我國在納米功能材料領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

納米材料自20世紀80年代正式問世以來，基礎(chǔ)理論研究與實際產(chǎn)品開發(fā)均取得重大進展，以1997-2004年為例，世界范圍內(nèi)對納米材料相關(guān)科學(xué)研究投資從8.2億增長到32億，通過對其體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、介電限域等特性的開發(fā)，納米材料已經(jīng)在化工制造、軍用航天器隱身、醫(yī)藥與生物等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，納米碳酸鈣、納米氧化硅、納米氧化鋅等都已經(jīng)形成比較大的市場規(guī)模。中國通過集中科研力量以及各領(lǐng)軍企業(yè)加大投資力度，實現(xiàn)了納米產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，目前基于原料價格低廉與市場需求旺盛等原因，納米碳酸鈣、納米氧化鋅等均已形成產(chǎn)業(yè)集群甚至完整的產(chǎn)業(yè)鏈。但也同時面臨以下幾個問題：

一是納米材料研究投資需求大，民營性質(zhì)中小企業(yè)科研力量弱、資金實力普遍不強，亟須國家層面支持。

二是科研力量分散，重復(fù)勞動明顯，未形成集中有序的科研梯隊，缺少大型科研基地。

三是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合能力不足，納米材料研究到納米材料實際應(yīng)用對接能力較弱，限制了納米功能材料研究特別是高純度高指標納米材料研發(fā)的資金來源。