纳米颗粒的基本物理效应和化学性质
纳米科 学 技术(Nano一ST)是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技[1],其基本涵义是在纳米尺寸(10-9——10-7m)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创制新的物质。纳米材料和技术是纳米科技领域最富有活力、内容极为丰富的学科。纳米材料的基本单元可分为3类:零维、一维和二维。纳米颗粒属于零维纳米材料,通常指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒,其尺度大于原子团簇,小于通常的微粉,一般在1一l0nm之间。纳米颗粒具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应等,因而呈现出许多特有的性质。在物理、化工、医药及新材料等方面有广阔的应用前景。
当颗粒尺寸进入到纳米级时,颗粒尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小,晶体的周期性的边界条件将被破坏,非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小,导致小尺寸效应。由于纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子所占比例增大,原子配位不足,使这些表面原子具有高的活性,很容易与其他原子结合,从而引起纳米粒子表面原子输运和构型的变化,带来许多新的物理化学现象。比如,纳米粒子的吸附性比相同材质的大块材料更强。另外,纳米粒子的表面活性使得他们很容易团聚在一起,从而形成带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体。这些基本的物理、化学性质在纳米颗粒改性胶粘剂的研究和试验中起着至关重要的作用。
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