［摘要］ 文章闡述了納米技術(shù)的基本概念及研究?jī)?nèi)容、納米粒子的特性及納米技術(shù)在包裝工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
［關(guān)鍵詞］ 納米技術(shù)；納米粒子；包裝工業(yè)
納米技術(shù)是21世紀(jì)科技發(fā)展的制高點(diǎn)，是新工業(yè)革命的主導(dǎo)技術(shù)，它將引起一場(chǎng)各個(gè)領(lǐng)域生產(chǎn)方式的變革，也將改變未來(lái)人們的生活方式和工作方式。
納米技術(shù)基本概念
納米技術(shù)是以納米科學(xué)為基礎(chǔ)，研究結(jié)構(gòu)尺度在0.1～100nm范圍內(nèi)材料的性質(zhì)及其應(yīng)用，制造新材料、新器件、研究新工藝的方法和手段。納米技術(shù)以物理、化學(xué)的微觀研究理論為基礎(chǔ)，以當(dāng)代精密儀器和先進(jìn)的分析技術(shù)為手段，是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和現(xiàn)代技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù))相結(jié)合的產(chǎn)物。在納米領(lǐng)域，各傳統(tǒng)學(xué)科之間的界限變得模糊，各學(xué)科高度交叉和融合。
納米技術(shù)研究的內(nèi)容主要有納米材料學(xué)(研究由納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的任何類型的材料，通過(guò)改變納米結(jié)構(gòu)單元的大小，控制內(nèi)部和表面的化學(xué)性質(zhì)，控制它們的組合，設(shè)計(jì)材料的特性和功能)；納米動(dòng)力學(xué)(研究微機(jī)械和微電機(jī)，采用一種類似于集成電路設(shè)計(jì)和制造的新工藝，將傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上形成一個(gè)系統(tǒng))；納米生物學(xué)和納米醫(yī)藥學(xué)(研究生物分子之間的相互作用，研究磷脂、脂肪酸雙層平面生物膜和DNA的精細(xì)結(jié)構(gòu)等，還可用自組裝方法在細(xì)胞內(nèi)放入零件或組件構(gòu)成新的材料)；納米電子學(xué)(包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光性質(zhì)與電性質(zhì)、納米電子材料的表征以及原子操縱和原子組裝)等。
納米粒子性質(zhì)
納米粒子一般是指尺寸在0.1～100nm之間的粒子，具有下述效應(yīng)，并由此派生出傳統(tǒng)固體不具有的許多特性。
(1)表面效應(yīng)：材料粒子直徑減少到納米級(jí)，表面原子數(shù)迅速增加，化學(xué)活性增高，納米材料的表面積、表面能及表面結(jié)合能都迅速增大。
(2)體積效應(yīng)(小尺寸效應(yīng))：當(dāng)納米材料的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)，周期性的邊界條件將被破壞，磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等與普通晶粒相比都有很大變化。
(3)量子尺寸效應(yīng)：納米粒子尺寸下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由連續(xù)能級(jí)變?yōu)榉至⒛芗?jí)的現(xiàn)象，使納米粒子具有高的光學(xué)非線性、特異催化性和光催化性質(zhì)等。
(4)宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘能力的效應(yīng)。
(5)光學(xué)效應(yīng)：當(dāng)金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)時(shí)，其顏色大都變成黑色，且粒徑越小，顏色越深，表明納米粒子的吸光能力很強(qiáng)。
(6)電磁性質(zhì)：金屬材料中的原子間距會(huì)隨粒徑的減小而變小，當(dāng)金屬晶粒處于納米范疇時(shí)，其密度隨之增加，導(dǎo)致電導(dǎo)率降低；磁性材料的磁有序狀態(tài)也發(fā)生根本的改變，粗晶狀態(tài)下為鐵磁性的材料，當(dāng)粒徑小于某一臨界值時(shí)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌槾艩顟B(tài)。
(7)化學(xué)和催化性能：納米材料由于其粒徑的減小，表面原子數(shù)所占比例很大，吸附力強(qiáng)，具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性。
(8)H-P關(guān)系：當(dāng)晶粒減小到納米級(jí)時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度隨粒徑的減小而增大，近似遵從經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系式。
(9)熱性質(zhì)：當(dāng)組成相的尺寸足夠減小時(shí)，由于在限制的原子系統(tǒng)中的各種彈性和熱力學(xué)參數(shù)的變化，平衡相的關(guān)系將被改變。固體物質(zhì)超微化后，熔點(diǎn)降低；納米材料的比熱容也大于同類粗晶材料。
(10)其他性質(zhì)：金屬通常是延展的，當(dāng)晶體尺寸減少到其本身的應(yīng)力不能再開動(dòng)位錯(cuò)源時(shí)，就變得相當(dāng)堅(jiān)硬，在這種情況的臨界長(zhǎng)度下，打開這個(gè)位錯(cuò)源的應(yīng)力變得比已知金屬的屈服應(yīng)力大。
