不同類型的納米材料有不同的用途,它們在不同的領(lǐng)域各顯身手。比如,顆粒型的納米材料可以作催化劑、磁記錄介質(zhì)和藥物的載體等。

凡制作催化劑的物質(zhì),其表面活性都很大,而納米材料因其表面積特大,因此活性相對普通催化劑就大大增加。大家知道,顆粒的表面積與直徑的平方成正比,而體積與直徑的立方成正比。同樣體積的物體,當(dāng)顆粒越小時,其表面積就越大。這很好理解,比如,一個大蘋果,先計算一下它的表面積,當(dāng)你把蘋果切成兩塊時,體積沒有變,但表面積就增加許多,切成四塊,表面積會更大,但體積仍沒有變。當(dāng)你把蘋果切成納米大小的顆粒時,可想而知,其表面積會大到何等程度。有人計算,1克左右重的塊狀顆粒,其表面積頂多也就幾個平方厘米,但如果將1克重的塊狀材料粉碎成納米大小的顆粒,總的表面積可以高達100平方米。因此納米顆粒具有極大的活性,是最理想的催化劑。例如當(dāng)高分子高聚物在氧化還原或合成反應(yīng)時,如果用納米三氧化二鋁或三氧化二鐵作催化劑,就能大大提高反應(yīng)效率,并能控制反應(yīng)速度和溫度。又如,用鎳和銅鋅合金納米顆粒為主要成分制成的催化劑可使有機物氫化的效率達到傳統(tǒng)鎳催化劑的10倍。

近年來,材料學(xué)家又研究出一些復(fù)合納米固體材料,并開始用于各種工作惡劣的環(huán)境中。例如,在陶瓷中加入20%的鈷納米顆?？芍谱鞴ぷ鳒囟确浅８叩幕鸺奈矅娍?在金屬鋁中加入少量的納米大小的陶瓷顆粒,可制成重量輕、強度高、韌性好、能耐熱的結(jié)構(gòu)材料。

在制作傾斜功能材料中,納米顆粒也大有用武之地。例如在航天用氫氧發(fā)動機中,燃燒室的內(nèi)表面需要耐高溫,而燃燒室的外表面要與冷卻劑接觸,因此內(nèi)表面要用陶瓷制作,而外表面要用導(dǎo)熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結(jié)合在一起,于是科學(xué)家們想到在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續(xù)變化,讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”而最終能結(jié)合在一起的所謂傾斜功能材料,意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。所以有人又把這種材料叫漸變功能材料或梯度功能材料。當(dāng)用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結(jié)成形時,就能達到使燃燒室內(nèi)側(cè)耐高溫、外側(cè)有良好導(dǎo)熱性的要求。

納米材料的用途可以說多得不勝枚舉。例如,納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線及汽車的尾氣十分敏感,因此可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀。檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。納米陶瓷比同類普通陶瓷的強度和韌性和耐熱溫度都高。比如,碳化硅和三氧化二鋁納米-微米復(fù)相比單相的三氧化二鋁陶瓷的強度高四倍,斷裂韌性高37%,最高使用溫度可以從800℃提高到1200℃。

納米磁性材料制作的錄音帶、錄像帶和磁盤,其記錄的密度比普通磁帶、錄像帶高得多,每厘米長度可記錄400~4000萬信息單元。

由于納米磁性材料具有奇特的磁性,現(xiàn)在一些高密度磁性記錄帶就是用納米磁粉制成的,其特點是記錄密度和信噪比都比普通磁記錄材料高。有些新藥物制成納米顆粒,可以注射到血管內(nèi)順利進入微血管。納米大的催化劑分散在汽油中可提高內(nèi)燃機的效率；把納米大的鉛粉末加入到固體燃料中,可使固體火箭的速度增加。這是因為越細(xì)的粉末，表面積越大，能使表面活性增強?？傊?，納米材料的前途無量,用途會越來越廣。

納米固體材料則是用許多納米大小的顆粒在模型中壓制成各種形狀的零件,再經(jīng)過燒結(jié)，形成致密的固體。它的性能比粗晶粒材料要高得多。這是因為納米材料具有巨大的晶粒邊界,例如，計算結(jié)果說明,用5納米直徑的顆粒燒結(jié)出的固體,每立方厘米內(nèi)有100億億個晶界。這樣,原子極易通過晶界擴散,擴散系數(shù)比粗晶粒材料要大10~100萬億倍。原子容易移動，材料的可塑性就會增加，因此納米材料一般都具有高的延性和韌性。

大家很熟悉,普通的陶瓷有高硬度、高耐磨性和高抗蝕性等優(yōu)點,但非常脆而難以加工。但只要將陶瓷制成納米狀態(tài),它的韌性就會增加。比如用納米氮化鋁可制成耐高溫高壓的渦輪發(fā)動機零件。

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