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纳米及纳米材料
编者按：
信息技术、纳米技术、生物技术是纺织科技发展的三大领域，其中纳米技术在纺织纤维制造、织物整理等方面的应用已经越来越深入，上月13日与第九届中国国际纺织机械展览会同期召开的《第四届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会》又一次将纳米技术在纺织中的应用现状向业界进行了集中展示。借着这一机会，继上一期的"生态纺织技术"专题之后，本期编者继续就科技这一纺织业近期的热点话题向读者推荐"纳米技术"在纺织业中的最新应用成果。
纳米科学与技术
纳米（nanomaterial）科学，主要是研究0.1~100nm范围内物质所特有的现象和功能的科学，是研究在千万分之一到十亿分之一米内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。狭义的纳米技术是以纳米科学为基础制造新材料、新器件及研究新工艺的方法和手段。纳米科学与技术有时合称为纳米技术，即研究结构尺度在0.1~100nm范围内材料的性质及其应用。
目前，纳米科学研究包括两个方面：一是系统的研究纳米材料的性能、微观结构和光谱学的特性，通过与常规材料的对比，找出纳米材料的特殊规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论，发展完善纳米材料科学体系；二是开发新型纳米材料的应用领域。在纺织领域内，纳米技术的研究主要集中在纳米改性功能纤维和纳米技术在后整理中的应用等方面。
纳米材料
纳米材料，泛指由纳米的结构单元构成的任何类型的材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、玻璃和复合材料等，而通过控制这些纳米及结构单元的大小，控制内部和表面的化学性质，控制他们的组合，就能以前所未有的方法人为设计材料的特性和功能。纳米材料也是指晶粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体，团簇和纳米微利以及人造原子等是构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构的基本单元。确切说，纳米材料是纳米结构按一定的方式堆积或在一定集体中分散形成的宏观材料，包括纳米块体材料和纳米复合材料。
纳米材料的分类很多，根据纳米材料的作用可分为纳米结构材料和纳米功能材料；根据纳米材料的种类可分为有机纳米材料和无机纳米材料。
纳米材料的物理效应与特性
表面效应：固体材料的表面源自于内部原子所处的环境是不同的。当材料粒径远大于原子直径时，表面原子可以忽略；但当粒径逐渐接近于原子直径时，表面原子的树木及其作用就不能忽略，而且这时晶粒的表面积、表面能和表面结合能等都发生了很大的变化，人们把由此而引起的种种特异效应统称为表面效应。纳米材料的粒子直径减少到了纳米级，材料表面原子数不仅迅速增加，而且纳米粒子的比表面积、表面能也都会迅速增加，大的比表面积使纳米材料表面的原子极易与其他原子相结合而稳定下来，具有很高的化学反应活性。
量子尺寸效应：量子尺寸效应指纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象，成为量子尺寸效应，这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特意催化性和光催化性质等。
小尺寸效应：小尺寸效应又称体积效应，是指纳米微粒尺寸减小，体积缩小，粒子内的原子数减少而造成的效应。由于纳米材料中原子数量减少，材料显示出与原先不同的物理性质，如随着纳木材料粒径的变小，其熔点不断降低，烧结温度也显著下降等。这种特异现象在冶金工业、电磁波屏蔽技术、制造隐形飞机等领域受到重视。
宏观量子隧道效应：对于宏观量子隧道效应的研究对于基础研究及使用都有着重要的意义。它限定了采用磁带、磁盘进行信息储存的最短时间。正是由于纳米粒子这几种基本效应，使得一些基础材料在添加了纳米材料以后，表现出不用的功能特性，添加了纳米材料的纺织材料正是基于这些基本效应而产生了功能特性的变化。
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