金屬納米粒子及其復(fù)合材料已在冶金、機械、化工、電子、國防、核技術(shù)、航空航天等研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出極其重要的應(yīng)用價值。中國已在金屬納米粉體材料產(chǎn)業(yè)化方面具備一定的技術(shù)基礎(chǔ),產(chǎn)品質(zhì)量幾乎都達到國際水平。
納米金屬粉末是納米材料的一個重要分支。金屬納米粉體屬零維納米材料,自1963年日本上田良二教授首創(chuàng)氣體冷凝法制備超微金屬納米粒子以來,世界上對金屬納米粉體的研究蓬勃開展,并取得了很大的進展。
金屬納米粒子及其復(fù)合材料已在冶金、機械、化工、電子、國防、核技術(shù)、航空航天等研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出極其重要的應(yīng)用價值。
1、醫(yī)藥學(xué)材料中的應(yīng)用
納米材料在生物工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,包括金納米材料、磁性氧化鐵、銀納米粒等。由于其本身活性較弱且對細胞無損傷,不易引起其他不良反應(yīng),常用作藥物載體,用于特殊藥物或抗體進行的靶向治療。
2、催化劑材料中的應(yīng)用
納米級別的金屬粉體由于尺寸微小,但比表面積迅速增加,表面的活性位置增加,增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面。如納米級鎳、銅鋅合金所制成的合金,比現(xiàn)有的雷尼鎳(Raney Ni)高出5倍左右。而且可以降低貴金屬的占用量,降低工業(yè)成本,廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化催化、石油催化、高能燃料電池等領(lǐng)域。
3、電子領(lǐng)域中的應(yīng)用
由于金屬納米粒子表面積大,表面活性高,對周圍環(huán)境敏感,可以制成敏感度高、能耗低的傳感器。并且隨著粉末粒徑的減小,其物理性質(zhì)例如熔點會發(fā)生改變。因此,納米級的金屬可以大大提高芯片的成品率,降低損耗率。在導(dǎo)電材料中,使用納米材料可不必采用耐高溫的特定金屬,可節(jié)省一些貴金屬的用量,解決產(chǎn)生的靜電問題,增加安全性,降低生產(chǎn)成本。
4、光學(xué)材料中的應(yīng)用
金屬納米材料由于小尺寸效應(yīng),具有特殊的光學(xué)性質(zhì),例如表面等離子共振效應(yīng),對一些特殊波長的光有特殊的吸收作用。例如鐵、鈷、氧化鋅粉末可以作為軍事用的隱形材料,納米氧化鋁粉體可以與稀土熒光粉混合,吸收有害的紫外光,而不降低熒光粉的發(fā)光效率。
5、信息存儲領(lǐng)域中的應(yīng)用
一些特殊的金屬例如鈷(Co)作為磁存儲介質(zhì)材料,具有高密度的記錄材料,而納米級別的鈷,具有單磁疇結(jié)構(gòu),矯頑力高的特性。故其記錄密度更高,且信噪比增強,具有抗氧化性的優(yōu)點,大幅度改善軟硬磁盤的性能。
中國已在金屬納米粉體材料產(chǎn)業(yè)化方面具備一定的技術(shù)基礎(chǔ),產(chǎn)品質(zhì)量幾乎都達到國際水平。目前中國是全球最大的納米金屬粉末市場,占有大約30%的市場份額,之后是日本和北美市場,二者共占有接近40%的份額。
全球納米金屬粉末主要廠商有Shoei Chemical Inc、AMES、Umcor和Heraeus等,全球前四大廠商共占有超過45%的市場份額。 2020年,全球納米金屬粉末市場規(guī)模達到了22億元,預(yù)計2026年將達到47億元,年復(fù)合增長率為11.3%。
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