現代納米材料

中國墨是由煙炱這種超細微粒作為重要原料，再加上黏結劑和添加劑按適當比例製成的。雖然還算不上現代所説的純納米材料，但的確開創了納米材料的先河。現代的納米材料是近一二十年才發展起來的。它的起源來自一個科學家在國外旅遊中產生的聯想。

那是1980年的一天，一位叫格萊特的德國物理學家到澳大利亞旅遊，當他獨自駕車橫穿澳大利亞的大沙漠時，空曠、寂寞和孤獨的環境反而使他的思維特別活躍和敏鋭。他長期從事晶體材料的研究，知道晶體中的晶粒大小對材料性能有極大影響，晶粒越小材料的強度就越高。這個道理其實不難理解，就説麪粉吧，富強粉因比普通麪粉細，和出的面就特別“筋斗”，能拉出細如絲的龍鬚麪，用普通麪粉就不成。

格萊特一面在空曠的沙漠中開車，一面展開了無邊無際的遐想。他想，如果組成材料的晶粒細到只有幾個納米那麼大，材料會是什麼樣子呢？或許會發生“天翻地覆”的變化吧？在異國他鄉旅行中冒出來的這個新想法使他興奮不已。回國後他立即開始試驗，經過近4年的努力，他終於在1984年得到了只有幾個納米大的超細粉末，而且他發現任何金屬和無機或有機材料都可以製成納米大小的超細粉末。更有趣的是，一旦變成納米大小的粉末，無論是金屬還是陶瓷，從顏色上看都是黑的，但其性能還真的發生了天翻地覆的變化。

從此，由德國到美國，一大批科學家都着了迷似地研究起納米材料來。比如，美國著名的阿貢國家實驗室用納米大小的超細粉末製成的金屬材料，其硬度要比普通粗晶粒金屬的硬度高2～4倍。在低温下，納米金屬竟然由導電體變成了絕緣體。一般的陶瓷很脆，但如果用只有納米大小的陶土粉末燒結成陶瓷製品，卻有良好的韌性。更有趣的是，納米材料的熔點會隨超細粉末的直徑的減小而大大降低。例如，金的熔點本是1064℃，但製成10納米左右的金粉末後，熔點降到940℃；而5納米的金粉末熔點降至830℃；2納米的金粉末熔點只有33℃，你説神不神？這一特點對人們大有用處。例如，許多高熔點陶瓷材料很難用一般的方法生產出用於發動機的零件，但只要事先製成納米大小的陶土粉末，就可以在較低的温度下燒結成高温發動機的耐熱零件。

1納米只有1米的1/109，人們要問，像納米那麼微小的粉末是怎樣製造出來的呢？德國的材料科學家在90年代初發明瞭一種生產金屬超細粉末的方法。即在一個封閉室內放進金屬，然後充滿惰性氣體氦，再將金屬加熱變成蒸氣，於是金屬原子在氦氣中冷卻成金屬煙霧，並使金屬煙霧粘附在一個冷卻棒上，再把棒上像碳黑一樣的納米大小的粉末刮到一個容器內。如果要用這些粉末做成零件，就可以將它們模壓成零件形狀，通過一道燒結工序，即可製成納米材料零件。

納米材料的用處多得很。如高密度磁性記錄帶就是用納米大的粉末製成的；有些新藥物製成納米顆粒，可以注射到血管內順利進入微血管；納米大的催化劑分散在汽油中可提高內燃機的效率，把納米大的鉛粉末加入到固體燃料中，可使固體火箭的速度增加，這是因為越細的粉末，表面積越大，能使表面活性增強，加大了燃燒的力度。總之，納米材料前途無量，用途會越來越廣。