纳米材料的应用研究论文

【摘要】纳米包装材料的优良性质使其在农产品保鲜中广受欢迎，纳米抗菌性包装材料、纳米保鲜包装材料、纳米高阻隔性包装材料等已在农产品保鲜中有了一定的应用，其中在农产品保鲜领域中的应用研究已较深入。本文就纳米包装材料为研究对象，探讨了纳米包装材料在农产品保鲜中的应用。以下是小编精心整理的《纳米材料的应用研究论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

纳米材料的应用研究论文 篇1：

浅谈纳米材料的应用研究

摘 要：作为二十一世纪的材料、信息、能源三大支柱产业之一，材料科学在国家科学研究、国防建设和经济建设中占有重要的地位。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度的范围或由它们作为基本单元所构成的材料。纳米材料在光电、结构和化学性质等方面有着诱人的特征纳米技术其实就是一种用单个原子和分子制造物质的技术，因此应用纳米技术可以制成性能特别优良的各种特殊材料。

关键词：纳米材料；应用研究

前言：材料科学技术的应用范围广泛，是国民经济发展很重要的支撑，是航天、航空、国防、信息等高新技术进步和发展的基础。随着科技发展和科学进步的需要，材料的组成己开始由单一型向复合型、杂化型进行转化，颗粒粒径也由微米级向纳米级过渡。近些年来，纳米材料所具有的独特的化学和物理性质，给物理、化学、生物、材料、医药等学科的研究带来了新的机遇和挑战。因此，如何能够快速、简便、有效地制备出纳米粉体，正成为纳米材料的研究首先需要攻克的难题之一。

一、纳米材料的特殊性质

1.力学性质。纳米微晶材料有很大的表面积/体积比，杂质在界面的浓度便大大降低，因此提高了材料的力学性能，由此可见晶界对于物质的力学性能有这重大影响。高韧、高硬度、高强度是结构材料开发应用的经典方向。具有纳米结构的材料强度会与粒径成反比，晶界纯度的提高和晶粒尺寸的减小，可以提高陶瓷类材料的反应活性及降低烧结的温度。纳米材料的位错密度比较低，位错的滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后的位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中的位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。据报道，不少纳米陶瓷和金属的硬度均高于普通材料的4-5倍以上。与硬度相对应，纳米销的屈服应力的强度也比普通的钯高出5倍。研究结果表明，纳米材料的弹性范围被大幅度展宽，屈服应力被大幅度提髙。

2.磁学性质。磁性金属和合金一般都会有磁电阻现象，所谓磁电阻现象就是指在一定磁场下电阻改变的一种现象。纳米多层膜系统的巨磁电阻效应会比普通磁头高出一倍以上，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外界磁场间存在着近似的线形关系，可用作新型的磁传感器材料。r-Fe2O3高分子纳米复合材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数也比传统粗晶材料低得多，因此磁性比FeBO3和FeF3等透明磁体至少高1个数量级，而对红外波段的吸收系数要比传统的粗晶材料低三个数量级，即使有透光性略低的缺点，但可广泛在磁光材料、磁光系统中得到应用。

3.电学性质。由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类型的粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库企堵塞效应制成的纳米电子器件则具有超高速、超容量、超微型、低能耗的特点，由于纳米桂薄膜中存在着大量的纯净界面，其导电机制以晶粒界面陷阱模型为主要途径，类似于多晶薄膜的传导机制，纳米微晶材料的电导率明显地高于同成分的晶态或非晶态材料的电导率，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。

二、纳米材料的种类

1.纳米微粒。纳米微粒是指线度处于1-lOOnm之间的粒子聚合体，它是处于该几何尺寸范围的各种粒子聚合体的总称。纳米微粒的形态并不局限于球形，还有片状、针状、棒状、网状、星状等。一般认为，微观粒子聚合体的线度小于1nm时被称为簇，而通常所说的微粉的线度又在微米级。纳米微粒的线度恰好正处于这两者之间，所以又常被称作超微粒。

2. 纳米固体。纳米固体是指由纳米微粒聚集而成的凝聚体。从几何形态的角度可将纳米固体划分为纳米块状材料、纳米薄膜材料和纳米纤维材料。这几种形态的纳米固体又可称作纳米结构材料。

3.纳米组装体系。由人工组装合成的纳米结构材料的体系称为纳米组装体系，也叫纳米尺度的图案材料。它是以纳米微粒以及其组成的纳米丝和管作为基本单元，在一维、二维和三维空间进行组装排列成具有纳米结构的体系。纳米微粒、丝、管可以是有序或无序的排列，其特点是能按照人们的意愿进行设计，使得整个体系具有人们所期望的特性，因而该领域被认为是材料学、化学和物理学的重要前沿课题。

三、纳米材料的应用现状

1.在催化剂方面的应用。纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数也大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子的配位不全等导致表面的活性位置增加。纳米颗粒因表面积大、表面活性中心多等优势，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。纳米粒子用作催化剂，可大大提高反应效率、控制反应速度，甚至使得原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度会提高10-15倍。纳米微粒作为催化剂应用的较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物的制备方面。

2.在精细化工方面的应用。精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多、用途广泛，并且会影响到人类生活的方方面面。纳米材料在性能上的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示出它的独特魅力。在塑料、棵胶、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Si02，就可以提高橡胶的抗紫外辑射和红外反射能力。普通橡胶中加入纳米Al2O3和Si02，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且其弹性也明显优于其他用白炭黑作填料的橡胶。在塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的韧性和强度，而且其致密性和防水性也会相应提高。纳米管在作纤维增强材料方面也有着潜在的应用前景。

3.在传感材料方面的应用。纳米粒子具有高活性、高比表面积、特殊的物理性质及超微小性等特征，是适合用作传感器材料的最有前途的材料。外界环境的改变会迅速引起纳米粒子表面或界面离子价态和电子运输的变化，因此利用其电阻的显著变化可做成传感器，其特点是灵敏度高、响应速度快、选择性优良。

四、结语

纳米材料是一种新型的材料，它具有广阔的应用前景。研究表明，纳米材料有其独特的结构和性质，具体表现在：一是有体效应，即由于纳米级的材料体积小、质量轻；二是有表面和界面效应，即由于组成纳米材料的基本单元的微粒子表面原子的不稳定性和纳米材料的界面组成的气体样结构而引出的效应。这两种效应互相影响、互相制约，某一种具体的宏观特异性质可能会是二者共同作用的结果。

参考文献：

[1] 漆宗能，尚文字.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践.[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2] 王淼，黄庆利，陈学太.[J].无机化学学报，2007，（23）9：1550-1554.Power by YOZOSOFT.

作者：付海超

纳米材料的应用研究论文 篇2：

纳米材料在农产品保鲜中的应用研究

【摘 要】纳米包装材料的优良性质使其在农产品保鲜中广受欢迎，纳米抗菌性包装材料、纳米保鲜包装材料、纳米高阻隔性包装材料等已在农产品保鲜中有了一定的应用，其中在农产品保鲜领域中的应用研究已较深入。本文就纳米包装材料为研究对象，探讨了纳米包装材料在农产品保鲜中的应用。

【关键词】农产品保鲜 纳米材料 包装

引言

纳米食品包装材料对水果及蔬菜的保鲜作用，根据添加的纳米材料不同因而其保鲜机理也有所不同。第一，纳米抗菌性包装材料，即包装膜中的纳米级粒子（多为金属和金属氧化物）与细胞膜及膜蛋白质金属离子结合，与酶、DNA反应使其产生功能障碍，并且催化其进行反应分解，达到抑菌防腐的目的。第二，纳米材料对乙烯具有吸附和促进分解的作用，而乙烯对果蔬的成熟衰老具有关键作用；同时，添加纳米材料的薄膜通透性有所改变，改善了透气性，进而调节包装内的气体组成成分，降低果蔬的呼吸作用，减缓果蔬的衰老。第三，纳米包装材料对环境中水分的调节，主要通过两个途经实现：一是对果蔬箱内的果品呼吸产生过量的湿气进行吸附；二是当果品环境或表面失水时可以释放其吸附的水分。作为食品贮藏领域中的重要内容，科研工作者就纳米材料在果蔬的贮藏保鲜中的作用进行一定范围的研究。

目前，纳米包装材料对果蔬等农产品保鲜作用的研究主要集中在三个方面。一是添加纳米粒子的塑料包装材料（膜）对果蔬保鲜的作用；二是纳米涂膜材料对果蔬保鲜作用的影响；三是将纳米级抗菌剂、保鲜剂直接加入果蔬包装中观察其保鲜效果。根据不同食品的包装要求，已有多种用于食品包装的PNMC面市，如纳米Ag/PE类、纳米TiO2/PP类、纳米蒙脱石粉/PA类等，其可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等性能大幅度提高，在果蔬、饮料、肉类、奶制品等食品包装工业中也已开始大规模应用，并取得较好的效果。

纳米活性粒子

（1）纳米活性银粒子。纳米粉体银属于无机抗菌剂的一种，它的抗菌机理是接触杀菌。当一定浓度的银粒子吸附发到微生物体上时，银粒子能够与微生物细胞膜的蛋白质-SH（琉醇）结合使蛋白质变形，从而破坏微生物的呼吸系统和传输系统，破坏其生理机能，使微生物不能进行正常的物质和能量代谢而死亡。当细菌被杀死后，Ag+从细菌尸体中游离出来，再与其它菌落接触，反复进行上述过程，所以银具有持久的杀菌性。

银的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使其周围空间产生原子氧。原子氧具有强氧化性可以灭菌。由于银离子的这种催化作用，将氧化水中的溶解氧成为活性氧，从而起到抗菌作用。纳米银粉对乙烯气体具有氧化、催化作用。因此，在保鲜包装材料中添加纳米银粉体，可以加速氧化果蔬等农产品在贮藏期间释放出来的乙烯，从而达到减少包装内乙烯含量、保持果蔬良好品质的效果。

（2）纳米二氧化钛粒子。二氧化钛是一种无机功能材料，纳米Ti02具有抗菌杀毒、吸收紫外线、自清洁、阻隔性良好等普通Ti02所不具备的优异功能，在陶瓷、涂料、造纸、环境保护以及化妆品等行业有广阔的应用前景。

纳米Ti02是基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌效果的。在水和空气的体系中，在阳光尤其是在紫外线的照射下，纳米二氧化钦能够自行分解出自由移动的带负电的电子（e-）和带正电的空穴（H+），发生下面一系化学反应，形成空穴一电子对，吸附溶解在Ti02表面的氧、俘获电子形成O2，而空穴则将吸附在表面的OH，生成原子氧等活性自由基，这些自由基能够与包括细菌内的有机物的多数有机物反应生成 CO2和H2O，从而在短时间内杀死细菌。实验证明，Ti02对绿脓肝菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、芽枝菌和曲霉等有很强的杀菌能力。

（3）纳米凹凸棒土。纳米黏土是一类天然的层状硅酸盐材料，具有很高的阳离子交换率、较大的比表面积以及对金黄色葡萄球菌等有害菌的吸附作用。近年来，这类无机盐固体材料因其较低的成本、显著的效果、简便的加工程序和原料的易获得性而在包装行业得到很大关注。凹凸棒土、高岭土、蒙脱土等黏土是目前为止报告最多的黏土，其中纳米凹凸棒土可以改善材料的机械性和阻透性，将高分子插层到具有层状结构的这类填料中，并帮助其他纳米活性粒子均匀稳定地分散在纳米复合物中，发挥更好的效果。

结语

添加了纳米级成分的包装材料，首先应当满足普通包装薄膜的要求，如隔热防尘、阻水蒸气、阻隔异味等。此外，针对果蔬贮藏过程的特殊性质，纳米包装材料还应当具有其独特的优点。第一，具有防腐、抗菌功能；第二，具有吸附和分解乙烯气体的功能；第三，对水分具有双向调节的作用。

随着纳米技术和经济社会需求的发展，纳米包装材料在农产品贮运保鲜上的研究逐渐增多，但是其运用面和研究深度都有待扩大和深入。纳米包装材料不仅具有适合于果蔬等农产品贮藏特性的特殊物理和化学性，还易于包装操作、价格合理，开展纳米包装材料在农产品保鲜中的探索和研究具有十分重大的现实意义。

参考文献

[1]何映平.纳米材料及其在食品工业中的应用实例[J].热带农业科学，2001，（4）：74-76.

[2]何培健，王大志，陈利琴等.纳米技术在药品与食品包装中的应用[J].海峡医学，2006，18（4）：197-199.

作者：石生益

纳米材料的应用研究论文 篇3：

纳米材料及微纳米技术在汽车工业的应用研究

【摘 要】本文主要介绍了纳米材料及微纳米技术的基本概念，重点综述了纳米材料和微纳米技术在汽车工业领域广阔的应用前景，并阐述了纳米材料和纳米技术必将对人类社会的发展产生深远的影响。

【关键词】纳米材料 微纳米技术 汽车工业 应用 发展

1 纳米材料与微纳米技术

纳米（nanometer）并不是一种物质，它是一个尺寸的度量，与米、厘米、毫米一样，1个纳米等于百万分之一毫米，本身没有物理内涵。20世纪80年代，纳米级颗粒的出现，产生了纳米材料以及后来的微纳米科技。

1.1 纳米材料

以“纳米”命名的颗粒，其尺寸在1nm-100nm范围内。最早的纳米材料是由纳米颗粒、纳米膜以及固体组成，它是一种单元物质。广义上说，纳米材料指在三维立体空间中其有一维或多维处于纳米尺度范围作为基本构成的单元物质。大多数纳米粒子为理想单晶态，与原子和结晶体都不同。

1.2 微纳米技术

纳米技术指研究纳米尺度范围物质的结构、特性和相互作用，以及利用这些特性制造具有特定功能产品的技术[2]。最早提出纳米技术概念是在1959年，由美国著名物理学家理查德·费曼在题为《空间之尽头仍然很大》的开创性发言中提出的，发展的源动力来自20世纪80、90年代仪器设备领域的关键发明。

2 纳米材料与技术在汽车工业上的应用

任何一门科技决不是一种孤立的科学技术，纳米科技不仅如此，较其他科技而言，它涉足的领域更为宽广。近几年来，电子学、生物学、材料学、生物科学、医学、机械工业、环保、汽车、国防都有它的足迹，并且成果累累。尤其在汽车工业领域，纳米科技正日益成为旧科技的汇合点和新科技的孵化器。

2.1 纳米材料与汽车的发展

纳米材料在汽车生产制造上的使用广泛，几乎可应用在汽车的任何部位，内部的内装，外部的车身，动力系统，传动系统，行驶系统。材料种类繁多，有纳米塑料、纳米陶瓷、纳米润滑剂、纳米催化剂、纳米涂料、纳米液体膜、纳米橡胶等几乎包罗了汽车的所有零部件。比如纳米材料科可强化车身钢板结构；纳米涂料可以让车漆色泽光亮、耐蚀以及耐磨；纳米粒子可以使内装更清洁、健康；纳米金属作为排气系统的触媒，可以获得刚好的转换效果。以上材料具备超强的物理性能，对于汽车的安全、轻质、环保等有很大的帮助。同时，对轻量化车身，减少使用成本，净化尾气排放，降低燃油消耗，延长使用寿命具有十分重要的意义。

2.2 减小汽车零部件损耗

机械零部件使用时间长，容易出现磨损、疲劳和腐蚀，磨损造成的经济损失十分巨大。纳米润滑剂利用纳米离子的良好摩擦性，将粒子采取恰当的方式与油液混合，形成悬浮液后通过吸附、游离和扩散等形式产生保护膜。它不对其他车用油剂产生不良作用，是纯石油产品。

纳米润滑剂与高级润滑油或固定添加剂相比，在重载和高温条件下，可以最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长，从而大幅度地降低摩擦和磨损。现代汽车在发动机曲轴轴承和气缸壁等润滑部位应用较多。

2.3 降低尾气污染，净化空气

大气污染是当今世界各国共同面临的重点议题，超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物在大气中扩散蔓延，严重影响人类身体健康。碳纳米管、纳米汽油等新纳米材料和纳米技术的应用能有效缓解并解决产生有害气体的污染问题。

纳米汽油是一种将纳米微粒通过纳米技术制备的一种汽油微乳化剂，用它来替代工业生产中使用的汽油、柴油，能够改善燃料品质，促进油液燃烧。此外，通过活性炭为载体、纳米粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，具有极强的电子得失能力和氧化还原性，所以它能够氧化一氧化碳并且还原氮氧化物，最终转化为一二氧化碳和氮气，对人体没有任何伤害。因此，降低了汽车尾气污染，同时净化了空气。

结语

“十二五规划”对于我国未来汽车工业和汽车技术指明了发展方向，我国汽车工业与国外的竞争，核心和本质是技术水平的竞争。充分利用高新技术，使新型汽车向轻量化、低能耗、低排放、高效能的方向发展，优化汽车产品设计、制造工艺、拓展营销等。同时建立以纳米技术为主导的新兴产业基地，并形成自主知识产权，树立发展以纳米技术促进产业结构调整，推进产业升级的主要指导思想，从而有序推动我国汽车工业健康、快速、高效发展。

参考文献

[1]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构.科学出版社，2001.

[2]曹新，赵振华.纳米科技时代.经济科学出版社，2001.

[3]Charles.M.Lieber.令人惊讶的纳米电路.Scientific American，2001.12.

[4]RobertService，刘道军译.纳米科学家展望未来.科学，2001.11.

[5]刘梅堂译.纳米技术研究新动向.The Economist.com，2001.6.21.

作者：王亮