ナノ材料の特性

ナノマテリアルナノメートルレベル（1 m）の粒径を持つ超微細材料を参照してください。それらのサイズは分子、原子、バルク材料の間にあります。それらは一般に1~100nmの範囲の微小な固体粉末を指す。ナノ材料は、結晶状態と非晶質状態の両方とは異なる一種の第3の種類の固体材料である。それはナノ材料の構造単位の大きさによって定義される：粒子、非粒子、分離された超微粒子などのサイズによって定義される。現在のところ、国際はL~LOONM超微粒子およびそれらのコンパクトな凝集体の範囲内にあるであろう。ナノ結晶からなる材料としては、金属、非金属、有機、無機および生物学的粉末材料を含むナノ材料と総称している。

ナノ材料の性質

表面効果。ナノ材料の表面効果は、粒子サイズの減少を伴うナノ粒子の全原子数に対する表面原子数の比の急激な増加によって引き起こされる性質の変化を指す。球状粒子の表面積はその直径の二乗に比例し、その体積はその直径の二乗に比例するので、その比表面積（表面積/体積）はその直径に反比例する。粒径が小さくなるにつれて、比表面積は大きく増加する。例えば、粒径が10nmの場合、比表面積は90m2g - 1である。粒径が5nmのとき、比表面積は180m2g - 1であった。粒径が2nmに低下したとき、比表面積は450m2g - 1に増加した。粒径がナノメートルスケールに減少すると、表面原子の数だけが急速に増加するだけでなく、ナノ粒子の表面積および表面エネルギーも急激に増加する。

2.サイズ効果。粒径の減少によって引き起こされる巨視的物理的性質の変化は小型効果と呼ばれます。超微粒子については、サイズが小さくなり、比表面積は著しく増加し、特別な光学的性質、熱的性質、磁気特性、および機械的性質が得られます。超微粒子の小型効果もまた、超伝導、誘電特性、音響特性および化学的性質に示されている。

3.体積効果小さいサイズのナノ粒子のために、含まれる原子の数は非常に小さい。したがって、吸着、触媒作用、拡散、焼結、界面状態に関連する他の物理的および化学的性質などの多くの現象は、大粒子の伝統的な材料の性質とは著しく異なり、塊状材料の特性によって説明することはできない。これは通常無限原子を持っています。この特別な現象は通常体積効果と呼ばれています。

4.量子サイズ効果この効果とは、粒子サイズが特定の値に低下したときに、フェルミ準位に近い電子エネルギーレベルが、準連続エネルギー準位から離散エネルギー準位への変化を表します。ナノ材料中の離散量子化エネルギー準位における電子の変動は、ナノ材料を与えて、特異的触媒作用、強い酸化および還元のような一連の特殊特性を与える。

5.量子トンネリング微視的粒子が障壁を貫通する能力はトンネリングと呼ばれます。ナノ粒子の磁化はまたトンネリング効果を有し、それはナノ粒子の巨視的量子トンネル効果と呼ばれる巨視的システムの障壁を通して変化する可能性がある。その研究は、導電性および磁性ポリマーおよびマイクロ波吸収ポリマーのような基礎研究および実用的な適用にとって非常に重要です。