納米材料具有以下特點:
表面與界面效應:納米材料的表面原子數量增多,導致比表面積增大,從而出現一些奇特現象,例如金屬納米粒子在空中會燃燒,無機納米粒子會吸附氣體等。
小尺寸效應:當納米微粒的尺寸與光波波長、電子的德布羅意波長等物理特徵尺寸相當或更小時,其聲、光、電、磁、熱力學等性能會呈現出“新奇”的現象。例如,銅顆粒達到納米尺寸時會失去導電性,而絕緣的二氧化硅顆粒在20納米時會開始導電。
量子尺寸效應:當粒子的尺寸達到納米量級時,費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級,導致納米材料的磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。例如,某些金屬納米粒子具有極強的光線吸收能力。
宏觀量子隧道效應:納米粒子的磁化強度等具有隧道效應,它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化,這種現象稱爲宏觀量子隧道效應。
物理特性:納米材料的物理特性包括強度、彈性、塑性變形能力、硬度、導電率、導熱率、密度、磁化率等。這些特性隨着粒子尺寸的減小而呈現新的性能。
其他特點:納米材料還具有除味、殺菌、韌性強、延長老化時間等優點。此外,通過控制晶粒尺寸可以得到不同能隙的硫化鎘等材料,這豐富了材料的研究內容和應用。
綜上所述,納米材料因其小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特點,展現出與傳統材料不同的物理、化學和生物學性質,爲新材料的研究和應用提供了新的可能性。