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涂层纳米功能材料
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摘要：纳米材料复合涂层的结构和特性是纳米科技中的重要争论课题，本文重点争辩了制造技术的新观念，纳米材料的完善定律，涂层材料的进展前景，纳米场放射特性等。进而，争辩重要的物理理论争论的争论工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果[2～7]。接下来深化到纳米线、纳米管和纳米带的争论[8～14]，消逝了一些成功有效的制造方法，发觉了一些惊人的结构和特性。在此基础上，进展了纳米复合材料的争论，呈现了特殊有希望的应用前景[15～17]。近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。(Al)组件的新方法[18]，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和其次次渗入铝合金。在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。与传统制造工艺相比，这个过程是简洁的快速的，可以制造任何简洁组件，包括聚合物、陶瓷、金属。图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件， mm 其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。他们还制作了公斤重量多种结构的样品。这是一种冶金技术的探究，开拓了一种新的冶金和制造技术途径。
2纳米材料的完善定律
描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。对于我们生疏的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的转变而变化。这是纳米材料和器件的典型特征，它准备了纳米材料的多样性。其中有个重要规律，我们称之为纳米材料的完善定律，用简洁语言表述：“存在是完善的，完善的才能存在”。它包括了纳米晶粒的魔数规章，即含有13、55、147…等数量原子的原子团是稳定的，对于富勒烯碳60和碳70存在的几率最大，而对于碳59或碳71等结构体系根本不存在。这就是为什么斯莫利(Smmolley)他们当时能在大量的富勒烯中首先发觉碳60和碳70，从而获得了诺贝尔奖。对于一维纳米结构，包括纳米管和纳米线，存在类似的规章。可以模型上认为是由壳层构成的，每个壳层中更精细的结构称为股，每一股是一条原子链，中心为1股包裹壳层为7股的表示为7-1结构，再外壳层为11股的，表示为11-7-1结构，等等，构成最稳定的结构，这是一维纳米结构的魔数规章。对二维纳米膜存在类似的缺陷熔化规章，即不容许存在很多缺陷，一旦超过临界值，缺陷自发产生，完全破坏二维晶态结构。上述这些低维结构特征是完善定律的具体表述，进步普遍表述理论是正在争论中的课题。完善定律是我们争辩涂层材料的动身点，由于纳米材料有更多的人造品德，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造过程中，方法简洁、产额高、成本低是最有竞争力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市场，确定是不计成本