納米材料幾個熱點領域
一、納米組裝體系的設計和研究
目前的研究對象主要集中在納米陣列體系；納米嵌鑲體系；介孔與納米顆粒複合體系和納米顆粒膜。目的是根據需要設計新的材料體系，探索或改善材料的性能，目標是為納米器件的製作進行前期準備，如高亮度固體電子顯示屏，納米晶二極管，真空紫外到近紅外特別是藍、綠、紅光控制的光致發電和電子發光管等都可以用納米晶作為主要的材料，國際上把這種材料稱為“量子”納米晶，目前在實驗室中已設計出的納米器件有Si-SiO2的發光二極管，Si摻Ni的納米顆粒發光二極管，用不同納米尺度的CdSe做成紅、綠、藍光可調諧的二極管等。介孔與納米組裝體系和顆粒膜也是當前納米組裝體系重要研究對象，主要設計思想是利用小顆粒的量子尺寸效應和滲流效應，根據需要對材料整體性能進行剪裁、調整和控制達到常規不具備的奇特性質，這方面的研究將成為世紀之交乃至下一個世紀引人注目的前沿領域。納米陣列體系的研究目前主要集中在金屬納米顆粒或半導體納米顆粒在一個絕緣的襯底上整齊排列的二維體系。
納米顆粒與介孔固體組裝體系近年來出現了新的研究熱潮。人們設計了多種介孔複合體系，不斷探索其光、電及敏感活性等重要性質。這種體系一個重要特點是既有納米小顆粒本身的性質，同時通過納米顆粒與基體的界面隅合，又會產生一些新的效應。整個體系的特性與基體的孔洞尺寸，比表面以及小顆粒的體積百分比數有密切的關係。可以通過基體的孔洞將小顆粒相互隔離，使整個體系表現為納米顆粒的特性；也可以通過空隙的連通，利用滲流效應使體系的整體性質表現為三維塊體的性質。這樣可以根據人們的需要組裝多種多樣的介孔複合體。目前，這種體系按支撐體的種類可劃分為：無機介孔和高分子介孔複合體兩大類。小顆粒可以是：金屬、半導體、氧化物、氮化物、碳化物。按支撐體的狀態也可分為有序和無序介孔
二、高性能納米結構材料的合成
對納米結構的金屬和合金重點放在大幅度提高材料的強度和硬度，利用納米顆粒小尺寸 效應所造成的無位錯或低位錯密度區域使其達到高硬度、高強度。納米結構銅或銀的塊體材料的硬度比常規材料高50倍，屈服強度高12倍；對納米陶瓷材料，着重提高斷裂韌性，降低脆性，納米結構碳化硅的斷裂韌性比常規材料提高100倍，n-ZrO2+Al2O3、n-SiO2+Al2O3的複合材料，斷裂韌性比常規材料提高4-5倍，原因是這類納米陶瓷龐大體積百分數的界面提供了高擴散的通道，擴散蠕變大大改善了界面的脆性。
三、納米添加使傳統材料改性
在這一方面出現了很有應用前景的新苗頭，高居里點、低電阻的PTC陶瓷材料，添加少量納米二氧化銑可以降低燒結溫度，緻密速度快，減少Pb的揮發量，大大改善了PTC陶瓷的性能，尺度為60nm的氧化鋅壓敏電阻、非線性閥值電壓為100V／cm，而4mm的氧化鋅，閥值電壓為4kV／cm，如果添加少量的納米材料，可以將閥值電壓進行調製，其範圍在100V~30kV之間，可以根據需要設計具有不同閥值電壓的新型納米氧化鋅壓敏電阻，三氧化二鋁陶瓷基板材料加入3％--5％的27nm納米三氧化二鋁，熱穩定性提高了2——3倍，熱導係數提高10％——15％。納米材料添加到塑料中使其抗老化能力增強，壽命提高。添加到橡膠可以提高介電和耐磨特性。納米材料添加到其他材料中都可以根據需要，選擇適當的材料和添加量達到材料改性的目的，應用前景廣闊。
四、納米塗層材料的設計與合成
這是近1—2年來納米材料科學國際上研究的熱點之一，主要的研究聚集在功能塗層上，包括傳統材料表面的塗層、纖維塗層和顆粒塗層，在這一方面美國進展很快，80nm的二氧化錫及40nm的二氧化欽、20nm的三氧化二鉻與樹脂複合可以作為靜電屏蔽的塗層，80nm的BaTiO3可以作為高介電絕緣塗層，40nm的Fe3O4可以作為磁性塗層，80nm的Y2O3可以作為紅外屏蔽塗層，反射熱的效率很高，用於紅外窗口材料。近年來人們根據納米顆粒的特性又設計了紫外反射塗層，各種屏蔽的紅外吸收塗層、紅外塗層及紅外微波隱身塗層，在這個方面的研究逐有上升的趨勢，目前除了設計所需要的塗層性能外，主要的研究集中在噴塗的方法，大部分研究尚停留在實驗室階段，日本和美國在靜電屏蔽塗層、絕緣塗層工藝上有所突破，正在進入工業化生產的階段。
五、納米顆粒表面修飾和包覆的研究
這種研究主要是針對納米合成防止顆粒長大和解決團聚問題進行的，有明確的應用背景。美國已成功地在ZrO2納米顆粒表面包覆了Al2O3在納米Al2O3表面包覆了ZrO2，SiO2表面的有機包覆，TiO2表面的有機和無機包覆都已在實驗室完成。包覆的小顆粒不但消除了顆粒表面的帶電效應，防止團聚，同時，形成了一個勢壘，使它們在合成燒結過程中（指無機包覆）顆粒不易長大。有機包覆使無機小顆粒能與有機物和有機試劑達到浸潤狀態。這為無機顆粒摻入高分子塑料中奠定了良好的基礎。這些基礎研究工作，推動了納米複合材料的發展。美國在實驗室中已成功的把納米氧化物表面包覆有機物的小顆粒添加到塑料中，提高了材料的強度和熔點。同時防水能力增強，光透射率有所改善。若添加高介電納米顆粒，還可增強系統的絕緣性。在封裝材料上有很好的應用前景。
