【摘要】：纳米材料具有着独特的结构和性能，引起了人们浓厚的兴趣和关注。本文主要探讨了当今世界多种新型热门纳米材料技术的研究现状及应用发展。
【关键词】：纳米材料;半导体;磁性;复合;高分子
1. 引言
在充满生机的21世纪，生物技术、先进制造技术、能源环境，以及国防的高速发展对材料提出更高的需求，新产品的创新是未来极具有影响力的战略研究领域。
纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中有着十分重要影响的研究对象。曾经有人预测在21世纪纳米技术将成为超过基因技术和网络技术的决定性技术。近年来，纳米技术与材料化学、热力学、生物学等多学科都有着交叉渗透，纳米材料的发展变化日新月异，相继出现了磁性纳米材料、半导体纳米材料、纳米高分子复合材料等新型化学材料。
2. 新型纳米材料应用
2.1 半导体纳米材料
2.1.1半导体纳米材料概述
与金属材料相比，半导体中的电子动能较低，，其德布罗意波长较长， 因而对空间的限制比较敏感。当空间某一方向的尺度限制与电子的德布罗意波长可比拟时，电子的运动就会受限， 而被量子化地限制在离散的本征态，从而失去一个空间自由度，或者说减少了一维。因此，通常适用的电子的粒子行为在此材料中不再适用， 这种新型的材料称为半导体低维结构， 也就是半导体纳米材料。
2.1.2 半导体纳米材料研究进展
半导体纳米材料所具有的独特性 质，使其在光电子器件、量子电子器件以及光学非线性性质制造的光学器件等领域中都有广泛应用。
80 年代以来， 半导体纳米材料的研究已逐渐成为凝聚态物理学中一个新的热点研究领域，为进一步发展固体电子学提供了物理基础。特别是，近十几年来迅速发展起来的X 射线、紫外光、电子束及离子束纳米微刻 技术使得超小纳米材料的制作成为可能， 现代科技对电子器件小型化、高速化、多功能化的要求更成为纳米材料研究的一个强大推动力。
2.2 磁性纳米材料
2.2.1 磁性纳米材料概述
纳米磁性材料是20世纪70年代后逐步生产、发展、壮大的新型磁性材料。 纳米磁性材料包括纳米磁粉材料、纳米磁性液体和纳米磁膜材料。
2.2.2 磁性纳米材料研究进展
从上世纪50年代开始，人们就对镍纳米微粒的低温磁性进行了研究，提出了磁宏观量子隧道效应的概念，并在60年代末期研制成了磁性液体。80年代以后，人们开始研究纳米磁性微粒的磁宏观量子隧道效应，现已成为基础研究的重要课题之一。1988年首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应，叩开了新兴的磁电子学的大门，为纳米磁性材料的研究开拓了新的领域。从20世纪后期延续至今，磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期，并融入到信息行业，成为信息时代重要的基础性材料之一。
2.3 复合纳米材料
2.3.1 复合纳米材料概述
纳米复合材料是由聚合物、纤维、橡胶与纳米材料组合而成的。与传统材料相比，纳米复合材料性能优异。根据纳米颗粒在基体材料中的分散状态大致可分为三类：第一类是由不同成分、不同相或者不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体;第二类是将纳米粒子分散到常规的三维固体中，如把金属纳米粒子分散到另一种金属或合金中;第三类是将纳米微粒分散到二维的薄膜材料中。又可以分为均匀弥散和非均匀弥散两类。均匀弥散是指纳米微粒在薄膜中均匀分布，非均匀弥散是指纳米微粒随机地、混乱地分散在薄膜基体中。
2.3.2 复合纳米材料研究进展
由于纳米粒子具有出色的小尺寸效应、表面界面效应及量子尺寸效应，它与聚合物密度小、耐腐蚀易加工等优良特性结合后，呈现出不同于常规聚合物复合材料的性能。同时，因为加工简便，效果明显， 业界对聚合物纳米复合材料的市场前景持乐观态度。
目前世界各国都在积极进行纳米复合材料研发。纳米技术在塑料、化纤、橡胶原料领域的应用引人注目，但我们还需注意到，纳米复合材料的市场化应用还有很长的路要走。
2.4 高分子纳米材料
2.4.1高分子纳米材料概述
纳米高分子材料也称为高分子纳米微粒或高分子超微粒，其粒径尺度在1～lO0nm范围内。纳米高分子材料主要通过微乳液聚合的方法得到。这种超微粒子具有巨大的比表面积，出现了一些普通微米材料所不具备的新性质和新功能，已引起了广泛的注意。
2.4.2 高分子纳米材料研究进展
目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体及介入性诊疗等许多方面。纳米高分子材料作为载体，与各类药物之间都有良好的相容性，因此能够负载或包覆多种药物，同时可以更有效地控制药物的释放速度。
高分子胶束作为新型纳米靶向给药系统是功能高分子材料的又一新应用。当低于低临界溶解温度（LCST），胶束的热敏外层为亲水性，在血液循环中转运药物，不易被RES吞噬;当高于LCST时，热敏外层呈疏水性，胶束破坏而发生聚集，释放药物。通常肿瘤部位常有较高的温度，利用该生理病理特点可实现主动靶向。
纳米高分子粒子还可以用于某些疑难病的介入性诊断和治疗。纳米粒子的直径比红血球（6—9μm）小得多，可以在血液中自由运动，因此可以注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位，检查病变和进行治疗。人们已经制备出一些纳米生物医用复合材料，如1994年英国W.Bontleld等研究人员利用高分子量的聚乙烯与纳米级羟基磷灰石（HA）成功地合成了纳米复合材料，其方法就是将纳米HA与熔融的高分子量聚乙烯高速搅拌下混合。
3. 总结
21世纪，新型纳米产品的发展已出现可喜的苗头，具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。纳米技术将以空前的影响力和渗透力改变人类的生产生活方式，改变科学方法和技术发展的轨迹。各种新型的纳米材料逐渐走向热门，将成为材料科学领域一个大放异彩的明星，在生物、医疗、化学、材料、电子等多重领域发挥举足轻重的作用。 同时，我们应当看到，纳米科技作为国际上刚刚兴起的一门新兴的学科领域，有许多重要的基础问题还未解决，其全面走向应用尚需时日。而且现在也需要重视避免纳米技术引发的事故，认真防止纳米技术滥用给人类带来的危害。
参考文献：
[1]白春礼：《纳米科技现在与未来》，四川教育出版社，2002（12）.
[2]陈敬中，刘剑洪：《纳米材料科学导论》，高等教育出版社，2006（8）.
[3]常新红：《纳米材料研究进展》，洛阳师范学院学报，2001（2）.