納米技術(shù)、信息技術(shù)及生物技術(shù)將成為新世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱。納米科技的興起，對(duì)我國(guó)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為我國(guó)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。納米材料是納米科技的基礎(chǔ)，功能納米材料是納米材料科學(xué)中*富有活力的領(lǐng)域，它對(duì)信息、生物、能源、環(huán)境、宇航等高科技領(lǐng)域，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響并具有廣闊的應(yīng)用前景。
一、 納米材料的產(chǎn)生
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。納米材料的使用古已有之。根據(jù)研究，中國(guó)古代字畫之所以歷經(jīng)千年而不褪色，是因?yàn)樗玫哪怯杉{米級(jí)的碳黑組成；中國(guó)古代銅鏡表面的防銹層也被證明是由納米氧化錫顆粒構(gòu)成的薄膜。只是當(dāng)時(shí)的人們沒(méi)有清楚地了解而已。
現(xiàn)代社會(huì)以納米命名的材料出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，納米材料是指三維空間中至少有1維處于l～100 納米尺度范圍內(nèi)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米材料由于納米尺度顆粒的許多特點(diǎn)導(dǎo)致納米材料在結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、光電性質(zhì)等諸多方面存在誘人的特征，從而引起材料科學(xué)家的濃厚興趣，使之成為材料學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。納米材料對(duì)新材料的設(shè)計(jì)和發(fā)展具有十分重要的價(jià)值，被譽(yù)為“21世紀(jì)*有前途的材料”。
通常人們將納米材料分為三類：①零維，指空間三維都是納米尺度，如納米尺度顆粒，原子團(tuán)簇等；②一維，指空間兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等；③二維，指三維空間中只有一維處于納米尺度，如超薄膜、多層膜、超晶格等。按照形態(tài)，納米材料可以分為四類：一是納米顆粒型材料，指使用時(shí)直接使用納米顆粒的形態(tài)；二是納米固體材料，指使用時(shí)尺寸小于15納米的超微顆粒在高壓下壓制成型，或再經(jīng)一定熱處理工序后生成的致密固體材料；三是顆粒膜材料，是將顆粒嵌于薄膜中所生成的復(fù)合薄膜；四是納米磁性液體材料，是由超微細(xì)微粒包覆一層長(zhǎng)鍵的有機(jī)表面活性劑，高度彌散于一定基液中而構(gòu)成穩(wěn)定的具有磁性的液體。
目前，納米材料的研究主要集中在兩個(gè)方面：①探索新的合成方法，發(fā)展新型納米材料；②系統(tǒng)研究納米材料的性能、微結(jié)構(gòu)和譜學(xué)特征等，對(duì)照常規(guī)材料探究納米材料的特殊規(guī)律，建立描述和表征納米材料的新概念和新理論。
納米材料的特殊性能由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生四大效應(yīng)，即小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)（含宏觀量子隧道效應(yīng)）、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性能。如TiO2納米材料具有奇特韌性，在180℃高溫下彎曲而不斷裂；CaF2納米材料在80～180℃溫度下，塑性提高100％。
英國(guó)著名的材料專家Cahn稱：納米材料是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略性突破，使材料科學(xué)家們奮斗了近一個(gè)世紀(jì)的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。納米金屬的熔點(diǎn)比普通金屬低幾百度；氣體在納米材料中的擴(kuò)散速度比在普通材料中快幾千倍；納米磁性材料的磁記錄密度可比普通的磁性材料提高10倍；納米復(fù)合材料對(duì)光的反射度極低，但對(duì)電磁波的吸收性能極強(qiáng)，是隱形技術(shù)的突破；納米材料顆粒與生物細(xì)胞結(jié)合力很強(qiáng)，為人造骨質(zhì)的應(yīng)用拓寬了途徑。
二、 國(guó)內(nèi)外納米材料的研究及產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀
1．國(guó)內(nèi)外納米材料的研發(fā)概括
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，納米材料以其奇特的性能和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為跨世紀(jì)的新材料，已經(jīng)引起了科學(xué)界和企業(yè)界的極大關(guān)注。發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視納米材料，美國(guó)將其列入“星球大戰(zhàn)”、國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（NII）、歐盟和日本也將其列入“尤里卡”和“高技術(shù)探索研究”等高技術(shù)研究計(jì)劃，發(fā)展非常迅速。我國(guó)也及時(shí)地編制了“863”計(jì)劃，對(duì)其進(jìn)行跟蹤和研究開發(fā)，而國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)支持研究成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，使納米材料的研究開發(fā)取得了可喜進(jìn)展。
在納米材料中，由于納米級(jí)尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小，使得晶體周期性的邊界條件被破壞；納米微粒的表面層附近的原子密度減��；電子的平均自由程很短，而局域性和相干性增強(qiáng)。尺寸下降還使納米體系包含的原子數(shù)大大下降，宏觀固定的準(zhǔn)連續(xù)能帶轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的能級(jí)。這些導(dǎo)致納米材料宏觀的聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等的物理效應(yīng)與常規(guī)材料有所不同，體現(xiàn)為量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等。目前描述納米材料中的基本物理效應(yīng)主要是從金屬納米微粒研究基礎(chǔ)上發(fā)展和建立起來(lái)的，要準(zhǔn)確把握納米科技中現(xiàn)象的本質(zhì)，就必須要在理論上實(shí)現(xiàn)從連續(xù)系統(tǒng)物理學(xué)向量子物理學(xué)的轉(zhuǎn)變。
當(dāng)今科技的發(fā)展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)忍匦�，為納米科技和納米材料的應(yīng)用提供了廣闊的空間。美國(guó)制定的“國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃”(NNI)中所列納米科學(xué)與技術(shù)涉及的領(lǐng)域很寬泛，但*基本的有三個(gè)，即納米材料，納米電子學(xué)、光電子學(xué)和磁學(xué)，納米醫(yī)學(xué)和生物學(xué)。
2．納米材料的標(biāo)準(zhǔn)制定情況
國(guó)外納米技術(shù)發(fā)展起步比較早，在納米標(biāo)準(zhǔn)化方面也奠定了一定的基礎(chǔ)。如2005年1月，BSI正式向ISO提出了制定納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建議，目前它正在制定一項(xiàng)有關(guān)納米術(shù)語(yǔ)的公用規(guī)范（PAS）；歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）新近成立了CEN/BT/WG 166，著手制定納米術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)電工電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）于 2003年提出了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目，內(nèi)容涉及碳管電氣性能的測(cè)試方法。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2002年啟動(dòng)了“國(guó)家納米科技計(jì)劃（NNI）”，并于2004年7月成立了納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組，承擔(dān)納米術(shù)語(yǔ)、納米材料性能測(cè)試方法等標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。歐洲委員會(huì)于2004年推出了“歐洲納米技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略”。不久前，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)（DIN）也確定了納米技術(shù)動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目。研究分析表明，這些國(guó)家首先推出的是納米技術(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（包括術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)）、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與完全標(biāo)準(zhǔn)、兼容性標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。
我國(guó)的納米材料研究起步較早，已取得了碳納米管和準(zhǔn)一維納米材料等在國(guó)際上有影響的研究成果，在起步階段就處于國(guó)際*地位。我國(guó)的納米材料標(biāo)準(zhǔn)化工作開始于2001年，被列入國(guó)家科技部的基礎(chǔ)性重大研究項(xiàng)目，已開展了15項(xiàng)納米材料標(biāo)準(zhǔn)的研制，其中首批7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)，已經(jīng)于2005年4月1日起正式實(shí)施，后續(xù)還將有更多的標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)發(fā)布和實(shí)施。
《納米材料術(shù)語(yǔ)》（GB/19619-2004）等七項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)*批準(zhǔn)發(fā)布的關(guān)于納米材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也是世界上*以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)形式頒布的納米材料標(biāo)準(zhǔn)。它標(biāo)志著我國(guó)納米材料標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)走向世界前列。七項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施，同樣也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，它們對(duì)規(guī)范納米材料市場(chǎng)、支持高技術(shù)含量的產(chǎn)品應(yīng)用、促進(jìn)我國(guó)納米材料產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，必將起到積極的推動(dòng)作用。
三、 納米材料對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的重要意義
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)鋼鐵、有色金屬、水泥等行業(yè)都以兩位數(shù)的比率飛躍增長(zhǎng)，以致于鋼鐵、鋁、水泥成為經(jīng)濟(jì)過(guò)熱的領(lǐng)頭羊，需要國(guó)家給予調(diào)控。影響所及，造成國(guó)內(nèi)外鐵、鋁、銅礦價(jià)格暴漲；加上環(huán)保措施不力，安全和污染形勢(shì)嚴(yán)重。而礦產(chǎn)資源短缺和污染都是制約發(fā)展的主要因素。
而我國(guó)計(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)翻兩番，并實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)。作為支柱產(chǎn)業(yè)的材料工業(yè)應(yīng)該如何發(fā)展需要認(rèn)真探討。由于納米材料可以顯著提高材料性能，對(duì)于提高傳統(tǒng)材料的性能，增強(qiáng)節(jié)能等方面都有顯著效果。如在建設(shè)方面應(yīng)用納米材料。由于水泥廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中，而耐久性是評(píng)價(jià)水泥的一個(gè)重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)證明，水泥基復(fù)合材料由于摻入硅質(zhì)納米顆粒，可以顯著改善高速公路路面及路緣石高耐久性：抗凍性提高20倍，耐鋼筋銹蝕提高10倍，耐除冰鹽侵蝕能力提高8倍以上。
（1）納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展
納米技術(shù)可以使建材涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對(duì)空氣中有毒氣體進(jìn)行強(qiáng)烈的分解，消除作用。對(duì)甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測(cè)試，對(duì)各種霉菌的殺抑率達(dá) 99％以上，有長(zhǎng)期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實(shí)際上是*的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機(jī)理，較低的表面張力，具有高強(qiáng)的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強(qiáng)勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性*，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強(qiáng)。使用壽命達(dá)15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強(qiáng)，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍性功能涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在－10℃到－25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量，一舉三得，備受建筑施工單位的歡迎。我國(guó)每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長(zhǎng)速度大約為3％。18億平方米的建筑若全部采用這種類型的建筑涂料裝飾，與傳統(tǒng)建筑涂料相比所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益不言而喻，發(fā)展前景十分廣闊。
（2）納米材料在節(jié)能燈具方面的應(yīng)用
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