納米材料分類及四大納米效應(yīng)

“納米”是一個長度的計量單位，它的尺度是10億分之1米（10-9m),單位為nm。一般來說，納米材料是指兩相顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度達到納米級。納米粒子粒徑很小，表面能很大，極易團聚此，所以如何制取納米粒子本身就是一個非常復雜的技術(shù)問題，如何能夠使用納米材料均勻的穩(wěn)定的分散而不團聚是納料技術(shù)的核心工作，納米的定義也要在納米材料以能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，體現(xiàn)出納米效應(yīng)為zui主要依據(jù)。

納米材料分類

納米材料可分為三大類：一是一維納米粒子；二是二維納米固體（包括薄膜和涂層、管、線）；三是三維納米體材（包括介孔材料）

Nanophase提供的納米材料為納米粒子，以納米金屬氧化物為主，目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要有納米氧化鋁，納米氧化鋅，納米氧化鈰，納米氧化鐵，納米氧化鉍，納料ATO合金等產(chǎn)品。

納米粒子是指粒度在1-100nm之間的粒子（納米粒子又稱超細微粒）。屬于膠體粒子大小的范疇。它們處于原子簇和宏觀物體之間的過度區(qū)，處于微觀體系和宏觀體系之間，是由數(shù)目不多的原子或分子組成的集團，因此它們既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)。可以預見，納米粒子應(yīng)具有一些新異的物理化學特性。

納米粒子結(jié)構(gòu)和納米效應(yīng)

納米粒子區(qū)別于宏觀物體結(jié)構(gòu)的特點是，它表面積占很大比重，而表面原子既無長程序又無短程序的非晶層。可以認為納米粒子表面原子的狀態(tài)更接近氣態(tài)，而粒子內(nèi)部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒徑小，表面曲率大，內(nèi)部產(chǎn)生很高的Gilibs壓力，能導致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某種變形。納米粒子的這種結(jié)構(gòu)特征使它具有下列四個方面的效應(yīng)。

1.納米材料的體積效應(yīng)

當納米粒子的尺寸與傳導電子的德布羅意波相當或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化性及熔點等都較普通粒子發(fā)生了很大的變化，這就是納米粒子的體積效應(yīng)。納米粒子的以下幾個方面效應(yīng)及其多方面的應(yīng)用均基于它的體積效應(yīng)。例如，納米粒子的熔點可遠低于塊狀本體，此特性為粉粉冶金工業(yè)提供了新工藝；利用等離子共振頻移隨顆粒尺寸變化的性質(zhì)，可以改變顆粒尺寸，控制吸收的位移，制造具有一種頻寬的微波吸收納米材料，用于電磁屏蔽，隱形飛機等。

2.納米材料的表面效應(yīng)

表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子與總原子數(shù)之比隨著粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。表9-2給出了納米粒子尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系。

表1 納米粒子尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系　

從表可以看出，隨粒徑減小，表面原子數(shù)迅速增加。另外，隨著粒徑的減小，納米粒子的表面積、表面能的都迅速增加。這主要是粒徑越小，處于表面的原子數(shù)越多。表面原子的晶體場環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同。表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易于其他原子想結(jié)合而穩(wěn)定下來，因而表現(xiàn)出很大的化學和催化活性。

3.納料材料的量子尺寸效應(yīng)

粒子尺寸下降到一定值時，費米能級接近的電子能級由準連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗壍默F(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。Kubo采用一電子模型求得金屬超微粒子的能級間距為：

4Ef/3N 式中Ef為費米勢能，N為微粒中的原子數(shù)。宏觀物體的N趨向于無限大，因此能級間距趨向于零。納米粒子因為原子數(shù)有限，N值較小，導致有一定的值，即能級間距發(fā)生分裂。半導體納米粒子的電子態(tài)由體相材料的連續(xù)能帶隨著尺寸的減小過渡到具有分立結(jié)構(gòu)的能級，表現(xiàn)在吸收光譜上就是從沒有結(jié)構(gòu)的寬吸收帶過渡到具有結(jié)構(gòu)的吸收特性。在納米粒子中處于分立的量子化能級中的電子的波動性帶來了納米粒子一系列特性，如高的光學非線性，特異的催化和光催化性質(zhì)等。

4.納米材料的宏觀量子隧道效應(yīng)

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強度、量子相干器件的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘產(chǎn)生變化，故稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。用此概念可定性解釋超細鎳微粒在低溫下保持超順磁性等。

在納米材料的應(yīng)用中，根據(jù)性能需要會偏重于突出某個效應(yīng)，同時兼顧其它效應(yīng)。

5解決問題的方案 

研磨分散機是由電動機通過皮帶傳動帶動轉(zhuǎn)齒（或稱為轉(zhuǎn)子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對的高速旋轉(zhuǎn)，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產(chǎn)生）加壓產(chǎn)生向下的螺旋沖擊力，透過膠體磨定、轉(zhuǎn)齒之間的間隙（間隙可調(diào)）時受到強大的剪切力、摩擦力、高頻振動等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，達到物料超細粉碎及乳化的效果。

研磨分散機的細化作用一般來說要強于均質(zhì)機，但它對物料的適應(yīng)能力較強（如高粘度、大顆粒），所以在很多場合下，它用于均質(zhì)機的前道或者用于高粘度的場合。 

研磨式分散機是由膠體磨,分散機組合而成的高科技產(chǎn)品。

*級由具有精細度遞升的三級鋸齒突起和凹槽。定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離。在增強的流體湍流下，凹槽在每級都可以改變方向。

第二級由轉(zhuǎn)定子組成。分散頭的設(shè)計也很好地滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉(zhuǎn)子（乳化頭）和批次式機器的工作頭設(shè)計的不同主要是因為在對輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學特征不一樣。狹槽數(shù)、狹槽寬度以及其他幾何學特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。根據(jù)以往的慣例，依據(jù)以前的經(jīng)驗工作頭來滿足一個具體的應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，機器的構(gòu)造是和具體應(yīng)用相匹配的，因而它對制造出zui終產(chǎn)品是很重要。當不確定一種工作頭的構(gòu)造是否滿足預期的應(yīng)用。