納米晶體材料的應用前景分析

納米晶體材料是指三維空間尺度中至少有一維處於納米量級的晶體材料,其晶粒尺寸約為1-250納米,這種材料的一個顯著特點就是其大部分原子處於晶粒邊界區域。這種獨特的結構特徵使納米晶體成為有別於普通多晶體和非晶態固體的一種新材料,其中界面成為一種不可忽略的結構組元。

納米晶體材料分為單相或多相的單晶或多晶粒材料。在單晶材料中,任意區域都具有一樣的晶格方向,而多晶材料則由許多晶格方向不一的區域或晶粒組成,晶粒之間由晶界相分割。由於納米多晶材料晶粒細小,其內部由晶界、相界或疇界等構成的內界面含量很高,因而顯著影響著納米晶的物理和機械性能,使其具有傳統材料所不具備的優異特性。與傳統的粗晶材料(晶粒尺寸的範圍大約是10-300微米)相比,納米晶粒材料具有十分優異的物理、力學以及化學性能,如很高的強度或硬度、良好的熱穩定性、增強的擴散性能和熱傳導性質。

納米晶體材料的應用前景分析

納米晶體設計師

納米晶體的製備和合成技術一直是納米晶體材料研究領域的一個重要方面。目前納米晶體材料的製備方法主要有:外壓力合成(如超細粉冷壓法、機械研磨法)、沉積合成法(如各種沉積方法)、相變界面形成法(如非晶晶化法)等。

納米晶體材料在很多領域可以得到應用。例如,它們不僅能發光,也能吸收多種顏色的光,這有助於形成高分辨率顯示器屏幕上的發光像素,或是製成新類型的高效、廣譜太陽能電池。同時,這種材料還可被用於開發針對少量特定生物分子的高敏度探測器,如作為毒素篩選系統或是醫藥檢測設備等。又如,納米晶體材料可以彌補硅鋼和鐵氧體材料的不足,使各類電子產品的質量和效率得到提高,且節能效果明顯。目前,納米晶材料除了用於製造變壓器以外,還可以作為互感器、電抗器、傳感器、濾波器等器件的鐵芯材料,應用範圍還涉及到我們的日常生活中的家用電器、智能電錶、直流變頻空調、漏電保護開關等,電力系統的輸變電測量、配電、遙測傳感等,鐵路系統的機車空調、電力機車的逆變電源、鐵路信號傳感等,還應用在航天、航空、航海等多項軍工和國家高科技項目中,被定型採用。

未來,納米晶材料研究中要積極改善及取代傳統材料,提高及改善產品質量和性能,製備技術應致力於開發高性能、微型、環保型產品。


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