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納米粉體是一種粒徑在1-100nm的新型高功能精細無機材料。由于晶粒的細微化，其表面電子結構和晶體結構發生變化，產生了宏觀物體所不具有的表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應以及高透明度、高分散性等特點。近年來發現它在催化、光學、磁學、力學等方面展現出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學、生物、醫藥等許多領域有重要的應用價值，具有普通氧化鋅所無法比較的特殊性和用途。納米氧化鋅在紡織領域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。
用于制備納米氧化鋅材料的技術方法比較多，如溶膠-凝膠法、金屬有機化學氣相沉積法、磁控濺射法、分子束外延法、水熱法、溶劑熱法、微乳液法等等。
作為一種新型的半導體材料，它在吸收和散射紅外紫外、非遷移性、壓敏性等方面表現出優良的性能。納米級氧化鋅還是一種新型鋅源，具有較高的生物活性、免疫調節能力和吸收率，較少的納米氧化鋅即可達到促進生物體生長的功效。同時，納米氧化鋅熱穩定性好，可與多種有機物包括細菌和病毒發生氧化反應，從而達到殺菌消毒的作用。
納米氧化鋅是橡膠工業中最有效的無機活性劑和硫化促進劑。納米氧化鋅具有粒徑小、比表面積大、分散性好、疏松多孔和流動性好等特點,因此,與橡膠的親和性好,熔煉時易分散,膠料生熱低,扯斷變形小,彈性好,可用于改善材料的工藝性能和物理性能,被廣泛用于制造高速耐磨的橡膠制品,如飛機輪胎、高級轎車用的子午線胎等,可大幅度提高橡膠制品的光潔度、機械強度、耐溫和耐老化性能,特別是耐磨性能。且其用量僅為普通氧化鋅用量的30%-50%,不僅降低了生產成本,而且在強伸性能、生熱、老化等方面的性能遠優于普通氧化鋅。
納米氧化鋅在陶瓷工業中有廣泛的應用。利用納米氧化鋅的體積效應、表面效應和高分散能力,在低溫低壓下,就可把納米氧化鋅作陶瓷制品的原料直接使用,使陶瓷材料的組成結構致密化、均勻化,改善陶瓷材料的性能,提高其使用的可靠性,并可使陶瓷制品的燒結溫度降低400-600℃,簡化生產工序,節約能源；同時,摻于陶瓷制品中的納米氧化鋅又具有抗菌除臭、分解有機物的作用,能極大地提高產品質量,故納米氧化鋅可用于制作高檔衛生陶瓷潔具。
納米氧化鋅具有明顯的熒光性和吸收紫外線的功能,能使涂層具有屏蔽紫外線、吸收紅外線及殺菌防霉作用,同時還具有增稠作用,有利于顏料分散的穩定性。與其他納米材料配合,可應用于建筑內外墻乳液涂料及其他涂料中。在乳膠漆中使用納米氧化鋅可以增大乳膠漆對紫外線輻射的抵抗力,減弱乳膠漆對潮濕環境條件下的敏感性,提高耐老化性。納米氧化鋅能夠散射光線,使乳膠漆的遮蓋力得到一定程度的改善。采用納米氧化鋅作原料制成的船舶專用涂料,不僅可以起到屏蔽紫外線的作用,而且可以殺死各種微生物,從而提高航行速度并延長檢修期限。
納米氧化鋅由于尺寸小,比表面積大,表面的鍵態與顆粒內部的不同,表面原子配位不全等,導致表面的活性位置增多,形成凹凸不平的原子臺階,加大了反應接觸面,表現出很高的化學活性與選擇性,為做催化劑提供了必要的條件。納米氧化鋅還是一種很好的光催化劑。水中的有害有機物質如有機氯化物、農藥、表面活性劑、色素等,用目前的水處理技術充分去除是很困難的,而納米氧化鋅作為光催化劑可以使有機物分解。研究表明,納米氧化鋅粒子催化的反應速度是普通氧化鋅粒子的10-1000倍,而且與普通粒子相比,它幾乎不引起光的散射,具有大的比表面積和寬的能帶,是極具應用前景的高活性光催化劑。
以草酸、二水合二酸鋅為原料,采用固相配位化學法制備出平均粒徑在20-50nm的納米氧化鋅,將其填充在常規粒徑粒子間的縫隙中時,可改善電極反應的傳質和傳荷條件,減輕電極充放電過程中的變形問題,提高了鋅電極的氧化還原可逆性能以及循環充放電性能。
納米氧化鋅可以吸收和散射紫外線。納米氧化鋅在陽光,尤其是紫外光照射下,在水和空氣(氧氣)中,能自行分解出自由移動的帶負電的電子,留下帶正電的空穴,這種空穴可激活空氣中的氧變成活性氧,具有極強的化學活性,能與多種有機物發生氧化反應,殺死一些病毒和病菌；同時,納米氧化鋅本身為白色,無毒、無味、對皮膚無刺激性,不分解,熱穩定性好。因此,在日用化妝品中添加納米氧化鋅,既能屏蔽紫外線防曬,又能抗菌保健、防衰老,具有很好的護膚美容作用。
不同條件下制備的納米氧化鋅可獲得光導電性、半導體和導電性等不同特性,在電子工業上有廣泛應用。納米氧化鋅用于圖像記錄材料中,可以提高信噪比,改善圖像的質量；利用其壓電性能,可制作振子表面濾波器等；特別是納米氧化鋅因具有高比表面積、高活性、特殊物理性質和極微小性,致使它對外界環境(如溫度、光、濕氣等)十分敏感,外界環境的改變會迅速引起其表面或表面離子價態和電子運動的變化,即引起其電阻的顯著變化,從而成為非常有發展前途的傳感器方面的材料。 |
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