一些年前熱起的新詞「納米材料」在現在的生活中有實際應用嗎?

當時納米材料給我的印象就是如果某物品表面用納米材料製成,那麼不會有塵埃附著在上面,水滴沾到表面也都會自行滑落。
但是,很明顯,當時很多商品打出納米材料的旗號都是騙人的。但是過了這些年,這種技術有確確實實的應用嗎?效果如何?性價比如何?


納米材料這個詞的概念太大了,主要是指尺度在納米級的材料。目前來說,在催化上的應用最為成熟,例如最經典的是商用Pt-C催化劑。在能源材料領域,納米尺度的電極材料也處在應用的公關階段,例如前段時間的一篇SCIENCE,利用納米多孔金膜作為電極材料研製的鋰空氣電池;還有我們正在做的燃料電池,也使用納米材料組裝成了可以用的電池,但是離商用也有一段距離。總之,納米材料更多的處在實驗室研究階段,商用的成果不多。


單純從尺度上說,現在的手機電腦晶元,多數都是幾十納米的工藝。只是很少用到「納米效應」罷了。
納米吸波,確實是xxxx項目,我們泛泛之輩不能知道。
民用最多的還是催化劑,利用納米材料巨大的比表面積、強勁的表面活性,提高催化效率。實際中就是盡量做小,並設法避免團聚。
@匿名用戶,「不會有塵埃附著在上面,水滴沾到表面也都會自行滑落」這個應該是指改變表面納米級別的形貌使之超疏水,確實是納米技術的一個研究熱點。參考
材料表面疏水和疏油有相關性嗎?
超疏水_百度百科


能直接實際生活中的,一般都是非常成熟,可商業化,支持批量生產的技術。納米技術的研究在科研領域很熱,比如Nature 子刊中的nanotechnology, ACS nano, nano letter..... 無論是這裡面的實驗,還是分子動力學模擬的結果,都在朝著應用化發展,但離商業化仍有很長的路。舉個栗子:
師兄做的一篇文章:

描述的是常溫下在某種材料的表面有一單層水存在,可是奇怪的是竟然在單層水層上形成了穩定的水滴,這是違背常理的。就好比在水表面上滴一滴水,水反而無法溶解到水中,一直以液滴形式穩定存在,當然不可以理解。
當時這個是用分子模擬做出的現象,後來被實驗驗證了。
1. J. Lützenkirchen, R. Zimmermann, T. Preo?anin, A. Filby, T. Kupcik, D. Küttner, A. Abdelmonem, D. Schild, T. Rabung, and M. Plaschke, An attempt to explain bimodal behaviour of the sapphire c-plane electrolyte interface, Advances in Colloid and Interface Science, 2010, 157, 61-74
2. Michael James , Tamim A. Darwish , Simone Ciampi , Sven O. Sylvester , Zhaoming Zhang , Albert Ng , J. Justin Gooding and Tracey L. Hanley, Nanoscale condensation of water on self-assembled monolayers, Soft Matter, 2011, 7, 5309-5318

好了, 這些技術僅僅是在試驗室下或者是分子模擬層次的結果,雖然已有端倪,但離商業化還有一段距離。當然,還是指日可待的。
中科院的院士江雷他們在做仿生材料,也有涉及到納米層次的試驗,也沒聽說過商業化。現在市場上很多都是在打著納米的旗號做宣傳。


搬運一下維基百科:

納米材料廣義上是三維空間中至少有一維處於納米尺度範圍或者由該尺度範圍的物質為基本結構單元所構成的材料的總稱。由於納米尺寸的物質具有與宏觀物質所迥異的表面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應和量子限域效應,因而納米材料具有異於普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能。
歐盟委員會則將納米材料定義為一種由基本顆粒組成的粉狀或團塊狀天然或人工材料,這一基本顆粒的一個或多個三維尺寸在1納米至100納米之間,並且這一基本顆粒的總數量在整個材料的所有顆粒總數中佔50%以上。

納米材料僅僅是對材料從尺度上進行的劃分。背後隱藏的得到納米材料需要的工藝控制才是整個體系中的難點。
早些年這個名詞確實很火,現在的熱點則是在研究「納米碳管」,而且也僅僅是實驗室研究階段,拿不出可以大規模應用的產品。就算有,也一定是先應用於軍工,不會民用。如何借鑒納米材料的製備工藝用來改善產品性能倒確實是很多行業都在進行的一項工作。
至於「不會有塵埃附著在上面,水滴沾到表面也都會自行滑落」,與納米材料與否沒有直接關聯。
此外,納米材料在特殊場合應用價值很大。民用的話,普通材料已經足矣。


由於納米材料合成成本問題,感覺實際應用起來還是有很大困難,但是前景個人非常看好,因為納米材料和普通材料完全是兩個不相同的領域,材料一旦到了納米級別,理化性質會發生巨大變化


推薦閱讀:

為什麼從照片上看馬赫錐都是出現在飛行器(飛機、火箭)的中部?
什麼材料只能通過氣體而不能通過液體?以及什麼材料只能通過液體而不能通過氣體?
可吸收止血海綿需要多長時間才能被完全吸收?
做牙冠哪一種材料好?
碳纖維真能用來製作刀么?

TAG:納米技術 | 材料 | 材料科學與工程 |