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有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”,由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究,美国从2000年启动了国家纳米计划,国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次,与纳米技术有关的国际期刊也很多。纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径,导致了高扩散率,它对蠕变,超塑性有显著影响,并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质,往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比,纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 1 力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-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,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
那些年搞纳米材料的经历今天,冬季版主之约,在材料版面发篇原创,想了好几个题目都觉得不合适,纳米人生题目太大,题目写小了又不好写,所以就定下了现在的题目。不搞纳米已经很多年了。2007年我考上了西北某重点大学的研究生,2008年,经过一年的理论学习,开始做实验,摆在我面前的有三条路可以选择,第一条做纳米材料,第二条做蛋白质与药物相互作用,第三条则是毛细管电泳。第二条道路我首先否认了,随后在第一条和第三条路之间进行选择。我选择了第一条路,做材料。我师姐和我说做材料简单。后来想想她是只知其一,不知其二。材料的基础研究就是合成和表征。最开始合成一个叫量子点的东西,合成很简单,但是表征是要花大价钱的,当时琢磨不透老师的意思,所以也没敢去表征,然后就是直接走应用的道路,等着将来有结果了,再回过头来去表征。但是,应用的过程是很艰辛的。我想利用我制成的量子点依靠它的荧光淬灭或者荧光增强来检测痕量重金属的含量。结果是在我加入了重金属以后,量子点的荧光强度不是按照既定的增强或者减弱,而是一会增强,一会减弱,这下我就很迷茫,觉得科学这东西不靠谱。当时也没有人能够指导自己,而自身也讳疾忌医,不敢向老师请教,所以直到今日,我还是没搞明白,我当初的量子点为什么不能够付诸实践。 工作以后,随着阅历的积累,我有了一定的感悟,那就是我合成的所谓量子点是介稳定状态,本身性质是不稳定的,而且合成的材料均匀性还是没办法保证,每次测量的结果不一致是很正常的。 其实,我对纳米还是抱有抵触情绪的,毕竟纳米材料的概念只是一个维度概念。在学校和研究所里,合成的成本不高,但是表征成本高。曾经听过一位院士说过,在一亩地里,如果能够找到一颗玉米,就证明纳米材料合成成功了,然后合成一篇,表征一篇,应用若干篇,现在纳米的杂志多如牛毛,文章就是这样出来的。某人用一种方法合成CdSe量子点,另外一个人用同样的办法再合成CdTe量子点,这样文章就出来了。纳米材料红红火火了十几年,十几年间,大量的科研经费就被无聊的表征所浪费。论合成,无机化学、分析化学、物理化学的学生都不如有机化学的学生。曾经有一位德高望重的教授说过,现代有机合成化学理论上可以合成任何有分子式的化合物,当然他指的是小分子,大分子的全合成还是有一定难度的。我们合成的四氧化三铁包二氧化硅即无应用价值也无应用前景,到头来只是发表了一堆烂文章。后来我转到毛细管电泳方向,尽管比搞材料辛苦,但是收获颇丰,也为毕业以后找工作提供了实验基础。能够自己动手做色谱实验实际上是非常幸福的啊!其实年轻的时候,千万不要为了清闲去现在一个前景不明朗的方向。我放弃了纳米,却赢得了未来。
请问纳米氧化锆作为QuEChers方法的净化填料一般是吸收什么物质呢?