纳米材料的主要特性 纳米新型材料主要特点是什么

纳米陶瓷

纳米陶瓷是一种复合型材料，通过引入纳米级陶瓷颗粒、晶须、纤维等至陶瓷母体中，以改善其性能。此材料提升了母体材料的室温力学性能，优化了高温性能，并具备可切削加工和超塑性的特点。纳米陶瓷是近来新兴的超结构陶瓷材料。

一、纳米陶瓷的分类

根据性能，纳米陶瓷可分为纳米结构陶瓷和纳米功能陶瓷两大类。

（一）纳米结构陶瓷

通过在传统陶瓷粉体中加入纳米颗粒或使传统陶瓷粉体纳米化，再通过控制凝固或晶体相的大小和分布来改变陶瓷的显微结构，从而提高其力学性能，所制得的即为纳米结构陶瓷。

此类型陶瓷改变的力学性能包括硬度、强度、塑性及韧性。

（二）纳米功能陶瓷

纳米功能陶瓷则是通过添加具有特殊功能的纳米相或颗粒制成的，这些颗粒在常规微米级状态下可能无法完全展现其功能，但在超细化后能够表现出独特的特性。

这些特性包括声学、光学、电学、磁学、生物活性以及对环境敏感等。

二、纳米陶瓷的特性

纳米陶瓷具有多种特性，如表面效应、体积效应及量子尺寸效应等。

（1）表面效应指的是纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径减小而急剧增大，导致性质上的变化。

（2）体积效应则是由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数少，因此许多现象不能用常规块状物质的性质来解释。

（3）量子尺寸效应则是当纳米粒子的尺寸降至某一数值时，会出现电子能级的离散化及能隙变宽的现象。

三、纳米陶瓷的制备方法

纳米陶瓷的制备方法主要包括物理制备法和化学制备法。

（一）物理制备法

主要包括蒸发凝聚法和高能机械球磨法。

①蒸发凝聚法是通过在真空蒸发室内产生纳米尺寸的团簇，并在液氮冷却棒上起来得到纳米粉体。

②高能机械球磨法则是通过密闭容器中的粉体在旋转、振动或剧烈摇动下获得超细微粒。

（二）化学制备法

主要包括气相化和液相化。

具体方法如气象化的晶核形成、长大及收集过程，以及液相化中的沉淀法、溶胶凝胶法、喷雾热解法和水热合成法等。

四、纳米陶瓷的应用实例

由于纳米陶瓷的优异性能，其在诸多领域都有着广泛的应用。

在防护材料领域，其高断裂强度、高硬度及优越的耐冲击性能使其在军事上的装甲、等方面发挥着重要作用。其在民用领域的汽车工业中也可用于缓冲意外对人员的伤害。

在高温材料领域，其高耐热性、抗氧化性及低密度等特点使得其在航空发动机的涡轮线制造中具有重要价值。