為什麼奈米材料需要表面改性

鋼是一種低成本的結構材料，其重要性和通用性是不可替代的。 然而，鋼鐵材料的腐蝕問題是這類結構材料的致命弱點---在水和氧氣的環境中，腐蝕以不可抑制的速度發生，並最終導致材料的快速失效。 特別是在海洋環境中，氯離子。

海洋生物對鐵的腐蝕性更快。 高溫、高鹽度、生物質和水流的結合加速了鐵材料的腐蝕，對船舶、平台和其他海洋結構造成災難性的故障和損壞。 為了改變鐵在水氧環境中的腐蝕性，技術人員發明了各種塗層、鍍層，甚至使用有毒物質來應對鋼鐵在海洋中的腐蝕。

然而，迄今為止，還沒有有效的方法可以大規模應用來解決惡劣海況下鋼鐵材料的腐蝕問題。 近年來，科技工作者將船用材料防腐的技術路徑延伸到高溫冶金領域利用一流的鈍化原理結合介面熔化工藝對鐵基材料表面進行改性，進而產生微公尺級奈米鈍化層的新技術。 該技術的發明者，借鑑了粉末冶金。

原理，並從雷射噴塗和超音速噴塗技術中得到靈感，篩出一些奈米粉末及其漿料，在鋼結構或鋼結構表面形成三重防腐效果"奈米層"…其耐腐蝕功能與其他塗層或塗層相同，從物理隔離、犧牲陽極和緻密鈍化膜，其獨特之處在於該技術生產的第一面層與鐵基材料有異常結合，其結合區借助熔融凝固實現了前所未有的冶金融合。 牢固地，這種技術被稱為"微冶金混溶性"也稱為"介面微量冶金"相互混溶。

根據公開的測試結果，其耐腐蝕性已達到非凡的水平。中性鹽霧腐蝕時間可超過25000小時。 同時，用這種方法處理的鋼筋和結構可以有效緩解海洋生物的附著力及其造成的災難性腐蝕。 據悉，上海的一家公司已經引進了這項技術。

業內人士期待該技術能夠得到應用和推廣，真正解決海洋條件下鋼材失效問題。

根據各行業的應用，。 奈米材料本身的比表面積。

大。 奈米材料有五大效應，1、體積效應2、表面效應3、量子尺寸4、量子隧穿5和介電約束。

由於奈米材料具有體積小、結構複雜、相互作用強等特點，由奈米材料製成的物質可能會產生我們無法想象的新物理和化學現象。 在奈米尺度上，物質具有與正常狀態下截然不同的特性。

首先，超細顆粒的表面與大型物體的表面有很大不同，這些顆粒沒有固定的形式，會隨著時間的變化自動形成各種形狀（如立方八面體、十面體、二十面體結晶等），因此物質不僅不同於一般固體，而且不同於液體， 並且是準固體。

其次，超細顆粒表面活性高，金屬超細顆粒會迅速氧化，在空氣中燃燒。

第三，它具有特殊的光學效能。 來自超細金屬顆粒的光的反射率非常低，通常小於1。

第四，它具有特殊的熱效能。 固體物質在體積較大時熔點是固定的，但發現超細化後其熔點會明顯降低，特別是當顆粒小於10奈米時。 例如，常規銀的熔點為670攝氏度，而超細銀顆粒的熔點可以在100攝氏度以下。

第五，它具有特殊的磁性能。 已經發現，在水中生活的鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂、趨磁細菌等生物體內存在超細磁性粒子，使這些生物在地磁場的引導下能夠辨別方向，並具有返回的能力。 磁性超細顆粒本質上是乙個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游到營養豐富的底部。

第六，具有特殊的機械效能。 陶瓷材料一般較脆，但由奈米超細顆粒製成的奈米陶瓷材料具有良好的韌性。 由於奈米材料具有較大的介面，介面的原子排列相當混亂，原子在外力變形的條件下容易遷移，因此它們表現出優異的韌性和一定的延展性，使陶瓷材料具有新穎的力學效能。

研究表明，人類的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等奈米材料製成的。 此外，一些奈米材料還具有超導性等特殊性質。

奈米材料應用的例子可以被引用到許多例子中。 例如，化纖衣服穿在身上時往往會產生煩人的靜電。 一些不起眼的小靜電火花在某些特殊場合會引起**和火災。

如果在化纖織物的生產中加入少量的金屬奈米顆粒，那麼純垂直織物製成的化纖織物將不再有摩擦褲子手指摩擦的現象。 另乙個例子是在襪子等紡織品中新增一些奈米顆粒，可以除臭和消毒。 目前，市場上已經出現了奈米洗衣機、空調和可以去除異味的無菌餐具、抗菌紗布等，這些產品中都使用了奈米材料。

如今，科學技術進步與日俱增。很多人已經對“網際網絡”、“基因”等高科技有了一定的了解。 近年來，“奈米”、“奈米技術”、“奈米材料”等新術語越來越響亮。

對於許多青少年來說，“奈米”這個詞似乎很陌生，而奈米技術更是神奇和難以理解。 事實上，奈米技術早已悄然融入我們的生活。

一奈米是乙個長度單位，一奈米等於十億分之一公尺，這真的很小。 它有多小？ 打個比方：

製作乙個直徑為一奈米的紅色塑料球（當然，肉眼看不見），然後把它放在桌球上，就像把桌球放在地上一樣。 需要電子顯微鏡來觀察奈米材料的形狀和形貌。

所謂“奈米材料”和“奈米技術”，簡單來說，就是一些普通材料被製成奈米到幾百奈米的顆粒材料，這些材料尺寸極小，但比表面積大，結構特殊，會產生一種神奇和特殊的效能，並加以應用。 科學家將奈米材料的特殊性質歸納為四大效應：小尺寸效應、表面效應、介面效應和巨集觀量子隧穿效應。

奈米材料應用的例子可以被引用到許多例子中。 例如，化纖衣服穿在身上時往往會產生煩人的靜電。 一些不起眼的小靜電火花在某些特殊場合會引起**和火災。

如果在化纖織物的生產中加入少量的金屬奈米顆粒到化纖布中，那麼化纖織物中將不再出現摩擦發電現象。 另乙個例子是在襪子等紡織品中新增一些奈米顆粒，可以除臭和消毒。 目前，市場上已經出現了奈米洗衣機、空調和可以去除異味的無菌餐具、抗菌紗布等，這些產品中都使用了奈米材料。

科學家指出，奈米技術是資訊和生命科學技術進一步發展的共同基礎，是未來科學技術發展的關鍵點，是一場技術革命，也將在21世紀引發另一場工業革命，對人類社會產生巨大而深遠的影響。

奈米材料具有許多獨特的特性，包括但不限於：

尺寸效應：奈米材料的尺寸通常在1-100奈米之間，這使得它們的物理和化學性質與巨集觀材料的物理和化學性質有很大不同。

表面效應：由於奈米材料的表面積相對於其體積非常大，因此表面效應對其粉塵效能有很大影響。 例如，奈米材料具有更高的表面能，從而增強了表面活性。

量子效應：在奈米尺度上，電子和光子的行為與巨集觀世界截然不同，導致許多量子效應，如量子尺寸效應、量子隧穿效應等。

力學效能：奈米材料通常比巨集觀材料具有更好的力學效能，如強度、韌性和硬度。

光學特性：奈米材料的光學特性也非常獨特，例如它們所表現出的顏色、吸收、散射和透射。

綜上所述，奈米材料的特殊效能使其在電子、材料科學、能源科學、生物醫學等許多領域具有潛在的應用前景。

這個問題有點籠統，至少有兩種理解。

首先，材料本身已經是奈米級的，其改性一般在結構方面進行調整，如晶體摻雜、奈米顆粒形狀變化、球形、馬鈴薯形、棒狀或膠囊狀、奈米管狀等，另一種是將這些奈米顆粒以某種方式包裝起來，形成緻密或多孔的材料等，視用途而定。

其次，它是在非奈米顆粒的表面沉積或塗覆奈米顆粒，使材料具有一些只有奈米材料才具有的特性。 事實上，今天大多數應用的一些例子都是使用這種方法的，比如自清潔桌布等，而且所有的材料都是由奈米材料製成的。 這是天價，只有少量的奈米TiO2沉積在光纖表面。

至於沉積法，方法太多了，既是相互之間形成化學鍵的方法，還是利用兩相之間物理表面能的方法。