不同维度纳米材料优缺点

问题描述

精选答案

一、不同维度纳米材料的优点：

①力学性能。高温、高硬、高强是结构材料开发的永恒主题，纳米结构材料的硬度或强度与粒径成反比，符合Hall-Retch关系式。材料晶粒的细化及高密度界面的存在，必将对纳米材料的力学性能产生很大的影响。在纳米材料中位错密度非常低，位错滑移和增殖采取Frand-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以在纳米材料中位错的滑移和增殖不会发生，此即纳米晶强化效应。

②光学性能。纳米粒子的粒径（10～100nm）小于光波的波长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜时形成的高反射率光泽面成强烈对比。由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光泽普遍存在蓝移现象，纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。此外，TiO2超细或纳米粒子还可用于抗紫外线用品。

当人们将宏观物体细分成纳米级的超微颗粒后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同

二、其缺点有：

①点缺陷。又叫做零维缺陷，由于原子的热运动，是无法避免的。点缺陷包括空位、取代（杂质原子替代原本的原子）、间隙（杂质原子处于原本原子形成的空隙之间，可以由本身原子形成，也可以由外来原子形成）等。如，空位就是一种零维缺陷。

②线缺陷。位错的线长度及位错运动的平均自由程均小于晶粒的尺寸。如，位错就是一种一维缺陷。

③面缺陷。纳米晶粒内的位错具有尺寸效应，当晶粒小于某一临界尺寸时，位错不稳定，趋向于离开晶粒，而当粒径大于该临界尺寸时，位错便稳定地存在于晶粒内。如，孪晶、层错等，这是一种二维缺陷。

其他回答

一位电子工程师

纳米材料的优点：

除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等。

缺点：

一、点缺陷，如空位，溶质原子和杂质原子等，这是一种零维缺陷。

二、线缺陷，如位错，一种一维缺陷，位错的线长度及位错运动的平均自由程均小于晶粒的尺寸。

三、面缺陷，如孪晶、层错等，这是一种二维缺陷。纳米晶粒内的位错具有尺寸效应，当晶粒小于某一临界尺寸时，位错不稳定，趋向于离开晶粒，而当粒径大于该临界尺寸时，位错便稳定地存在于晶粒内。位错与晶粒大小之间的关系为：1）当晶粒尺寸在50～100nm之间，温度<0.5mTm时，位错的行为决定了材料的力学性能。随着晶粒尺寸的减小，位错的作用开始减小。

2）当晶粒尺寸在30—50nm时可认为基本上没有位错行为。

3）当晶粒尺寸小于10nm时产生新的位错很困难。

4）当晶粒小于约2nm时，开动位错源的应力达到无位错晶粒的理论切应力。