第三章 现代化学与新材料技术.docx

1、第三章 现代化学与新材料技术 第三章 现代化学与新材料技术学习目标了解：1.现代化学发展特点和研究内容；2.几种传统材料的特性和应用；3.新材料技术的发展趋势。理解：一些新材料的优异性能和应用。 内容线索本章由三部分组成。第一部分介绍现代化学研究的内容和化学分析基础知识；第二部分介绍一些传统材料特性及其应用；第三部分介绍新材料技术。重点与难点重点 1.现代化学分析技术；2.新材料技术。难点 一些新材料的性能与应用第一节 现代化学的特点与发展这一节主要介绍了现代化学发展的特点、内容和分析技术。通过学习，同学们应着重了解以下4个知识点的内容。一、现代化学研究的特点是什么？二、现代化学分析技术包括哪

2、些技术？三、什么是仪器分析法？四、常用的仪器分析法有哪几种？一、现代化学研究的特点是什么？ 现代化学有如下特点：研究层面由宏观向微观发展；研究方法由定性向定量发展；研究对象由静态向动态发展；研究结果由描述性向推理性发展。 二、现代化学分析技术包括哪些技术？现代化学分析技术包括基础化学分析技术和仪器分析法。基础化学分析技术的两大任务是定性分析和定量分析，定性分析主要是确定被测物质由哪些组分(元素，离子，官能团或化合物)组成的；定量分析主要是确定这些组分的相对含量。 三、什么是仪器分析法？仪器分析是现代发展起来的一种分析方法，它大多要借助一定的仪器设备，根据物质的物理或物理化学的性质，来测定某种组

3、分的方法。故又称为物理化学分析法或物理分析法。仪器分析法具有操作简便、快捷、准确等优点，特别对于含量很低的组分的测定，更有独特之处。 四、常用的仪器分析法有哪几种？ 仪器分析法有很多种，常用的有以下5种： 目前较多应用的仪器分析法有5种，分别是：1光谱分析法；2色谱法3电化学分析法4质谱分析法；5核磁共振波谱分析法。1光谱分析法：它是根据物质发射，吸收电磁辐射，以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的一种方法。2色谱分析法：色谱分析法是一种分离技术。3电化学分析法：它是利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法。4质谱分析法：利用质普仪将离子加速分离，然后进行定量分析的方法。5核磁共振波谱分析

4、法：它也是现代仪器分析的重要方法之一，它的基本原理是在强磁场的激励下，根据一些具有某些磁性的原子核对高频无线电电波的共振吸收，来推断被测物的分子结构。第二节 化学与材料化学与材料的发展之间存在密切的关系。从远古到现代人类社会使用的各种材料，大多都是通过化学过程来获得的，因此化学科学对材料的使用和发展有着重大的贡献。教材在这一节主要介绍了几种金属材料、非金属材料、有机高分子材料的性质和应用。通过学习，同学们应主要了解以下内容。一、什么是材料？材料是人们用来制造有用物品的各种物质。材料是人类生产和生活活动的物质基础，也是社会生产力的重要因素。 人类使用的材料逐渐发展形成了由金属材料、非金属材料、有

5、机高分子材料和复合材料等组成的庞大的材料体系。现在人们依托科学技术的发展，还在进一步设计和创造更多、更新的材料。材料的日新月异，正在不断地适应社会和科技发展的需要。材料与能源、信息已经成为构成人类社会的三大支柱。 二、材料可以分为哪几类？1.按照材料的化学成分的不同，可分为金属材料、非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。当然，材料还有其它分类方法，请同学们课后去查阅有关资料，了解按照材料的不同用途来分可以分为哪几类？按照材料的服务对象的不同来分可以分为哪几类？按照材料尺度的大小不同来分，又可分为哪几类？2.按照材料的不同用途来分，可分为结构材料和功能材料；结构材料是指既牢固又有一定变形和

6、弯曲能力，可供人们在工程技术和日常生活中使用的材料，它们构成了现代各种材料的主体。功能材料是指靠特定的功能，如靠电、磁、声、光、热、化、生物体等特性完成特定用途的材料。3.按照材料的服务对象的不同来分，可分为信息材料、能源材料、建筑材料、航空材料、核反应堆材料等；4.按照材料尺度的大小不同来分，又可分为块状材料、薄膜材料、粉末材料和纤维材料。三、金属与金属材料1.金属有多少种？2.金属有哪些特性？目前，我们已知的元素有109种，其中金属有87种。除汞以外，所有金属都是固体。金属的主要特性：金属中存在“自由电子”；金属具有特殊的光泽；金属是热和电的良导体。自由电子能吸收可见光，然后又反射出大部分

7、频率的光，使金属显示特有光泽。自由电子在外电场的作用下，作定向流动，形成电流，这就是金属导电的原因。自由电子受热后，能量增大，运动速度也加大，它与金属离子碰撞而传递能量，从而使金属具有良好的导热性等。3金属可以分为哪两类？在冶金工业上，我们把金属分为两大类。一类为黑色金属，指铁、铬、锰及其合金。另一类为有色金属，除去黑色金属之外其他金属都是有色金属。4常见的金属材料有哪几种？目前，人们生产和生活应用最多的（常见的）金属材料仍是钢铁、铜和铝三种。 （1）钢铁：钢铁其实是铁碳合金，它们的主要成分是铁，另外还含有碳和其他元素如锰、硅、磷等。钢铁按含碳量的多少可分为生铁、熟铁和钢三类，它们在性质上有较

8、大的差别。钢按化学成分不同，又可分为碳素钢（普通钢）和合金钢（特种钢）两大类。铁的不同性质及主要用途名称含碳量性 质主要用途生铁206质硬、耐磨、性脆、易裂只能浇铸，不能锻接加工浇铸物品如铁锅、机床架等钢003206质硬、有韧性、可延展、可铸、锻轮船船身，机器设备，建筑结构熟铁003质软、稍带弹性、高延展性、易弯曲，可锻接加工铁丝、铁链、铁锚等常用合金钢的性质和用途 名称 合金元素及含量 /% 特 性 用 途 硅钢 硅2-4 良好电磁性 变压器、电机元件中硅钢片 不锈钢 铬1718 锰15 氮0.5抗腐蚀性，良好机械加工性 化工设备，输油管、汽车装饰、餐具等 锰钢 锰1018 硬、韧性好 轨道

9、、装甲钢板 （2）铜：铜是人类历史上使用最早的金属。纯铜是紫色的金属，有良好的延展性，在金属中，铜的导电性和导热性仅次于银，因为具有价格上的优势，所以，电器工业用的电线、电缆等输电线路主要用铜。 在冶金工业中，常用铜与一些金属来制造各种合金，常见铜合金可分为黄铜、青铜、白铜三类。铜合金的组成、性能和用途 名称组成性 能用 途黄铜铜、锌良好机械性和抗腐蚀性散热箱、灯具、拉链、 弹壳、金属网、阀体等青铜铜、锡耐磨、耐腐蚀轴承、阀门、耐磨零件白铜铜、镍耐热、耐腐蚀、可塑性好医用机械、仪器、化工机械 （3）铝：纯铝是一种银白色的金属，有良好的导电、导热性和延展性，可拉成细丝，展成001 mm甚至更薄的

10、铝片。它广泛用于电气工业、日常生活等方面。铝容易形成合金，品种繁多的铝合金用于航天航空、船舶、汽车等工业。铝具有两性，既可与酸反应，又可与碱反应，因此，在生活中，我们使用铝制品时不宜煮酸性食物，也不宜用碱洗涤。铝的化学性质较为活泼，铝制品也不宜长期盛含盐的物质。铝在空气中易生成致密氧化膜，这层氧化膜可保护内部铝不再继续氧化，因此，擦洗铝制品时，不宜用硬质工具磨擦，以免损坏保护膜，进而损伤铝制品。四、无机非金属材料无机非金属材料，通常是指材料成分中不含碳氢化合物的非金属材料。主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等硅酸盐材料和金刚石、石墨、石棉等非金属材料。 传统的无机非金属材料因其成分中都含有二氧

11、化硅，所以又称为硅酸盐材料。硅酸盐材料主要有玻璃、水泥、陶瓷三种。（1）玻璃。玻璃是一种无定型硅酸盐混合物。人们利用玻璃制造成各种各样的器皿、艺术品。玻璃是建筑业最基本的材料之一，它不仅可以用于采光、隔热，而且也可用于装饰。（2）水泥。水泥是建筑行业大量应用的硅酸盐材料。（3）陶瓷。生产陶瓷的原料有天然矿物原料和通过化学方法制备的化工原料二种。天然矿物原料主要是粘土，主要化学成分是水合硅酸铝类。陶瓷是一种重要的材料，用于工业、建筑、生活等，如室内装饰墙地砖、卫浴用品、茶具、器皿。据考古发现。我国10 000年前已有陶器，3 000年前商代已有原始瓷器，我国古代陶瓷制品是我国灿烂文化的一部分。五

12、、有机化合物有机化合物是指含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等少数简单含碳化合物除外）和碳氢化合物及其衍生物的总称。日常生活中所碰到的有机化合物如糖、酒精等，它们的分子量一般在50500之间。 有机物的种类很多，结构各不同，因而性质也各异，但一般地，有机物具有如下共性：通常情况下，有机物的熔、沸点较低，常以气体，低沸点的液体或低熔点的固体存在；大多有机物难溶于水，易溶于有机溶剂，符合化学上“相似相溶”原理；绝大多数有机物具有热不稳定性，受热易分解，还较容易燃烧。燃烧后，有机分子中的碳、氢、氧、硫形成的最终产物分别是二氧化碳、水、二氧化硫等。 六、有机高分子化合物 有一类有机化合物，如蛋白质

13、、纤维素、橡胶等，它们的分子量高达几万、几十万甚至几百万，我们把这种分子量特别大的有机化合物叫做有机高分子化合物。 七、有机高分子材料 有机高分子材料一般分为两类：一类是天然高分子材料，如淀粉、蛋白质、纤维素和天然橡胶等；另一类是合成高分子材料，主要有塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料。 塑料塑料的主要成分是合成树脂。合成树脂的基本原料是乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯等低分子有机物，它们主要来源于石油、天然气、煤、电石、海盐等自然资源。 常用塑料及用途塑料种类 用 途 聚乙烯(PE) 食品袋、薄膜、塑料、油桶 聚苯乙烯(PS)玩具、开关、容器、发泡材料等 聚氯乙烯(PVC) 电线

14、外壳、雨衣、桌布、农用薄膜等 酚醛塑料 绝缘材料、日用品、纽扣等 聚四氯乙烯 塑料王、耐酸碱盛器、不粘底涂层 有机玻璃(聚甲基丙烯酸) 眼镜片、灯具、有机玻璃片 第三节 现代新材料技术所谓现代新材料，是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料。目前，新材料已经初步形成了高性能金属材料、高性能无机非金属材料、新型有机合成高分子材料以及复合材料等多元化的局面。现代新材料技术就是关于新材料的获得和推广应用的技术。这一节主要介绍了几种新型金属材料、新型无机非金属材料、新型有机合成高分子材料和具有特殊功能的复合材料、纳米材料的性能和典型应用，最后介绍了当代新材料的发展趋势。这里我们和同学们主要对超导

15、材料、记忆合金材料、纳米材料的性能和应用进行讨论。20世纪50年代以来，科学技术的突飞猛进，新材料研究异常活跃。新材料技术既是高新技术的一部分，又时刻为高新技术服务。作为新材料技术具有以下的特点：它是知识密集、资金密集的新兴产业；它与高新技术发展关系密切，相互促进、相互依赖；新材料是高新技术发展必要的物质基础，也是当代高新技术革命的先导；新材料技术还是社会生产力发展水平和技术进步的标志。什么是现代新材料？ 一、新金属材料现代新金属材料主要有以下几种：1.超导材料； 2.稀土材料； 3.形状记忆材料（合金）； 4.储氢合金； 5.非晶态合金；等等。1超导材料 在一定条件下，能导致导电材料的电阻趋

16、近于零的现象，称为“超导现象”。能产生电阻趋近于零现象的材料，称为“超导材料”。水银是人类最早发现的超导材料。1911年，荷兰科学家昂纳斯发现当水银的温度降到4.2K (4.2 K=-268.8)时，其电阻似乎突然消失，经过近百年的努力探索，人们陆续发现了上千种超导材料，其中具有实用价值的主要有铌、钛、铌锗、铌三锡、钒三镓等几种，而数铌钛合金的应用最为突出。 目前，采用液氮使电阻降为零的新型超导材料，主要有两个应用领域：一是将超导材料制成细丝，用来制造磁性极强的超导磁铁，用于磁约束核聚变、磁悬浮列车、超导发电机、电力传输等；二是薄膜形状的超导材料，用于超高速计算机、通信设备、航天系统等。 2.

17、形状记忆合金 形状记忆合金是一种利用温度的变化来控制合金形状的新型功能材料，其特点是具有记忆形状的特异功能。 所谓形状记忆合金，就是在一定温度下，将这类合金先加工成型。然后改变外界温度(降温或升温)，它会变形成另一种形状。一旦外界温度回复到原来温度时，它的形状就会复原，犹如具有“记忆”过去形状的功能，故称其为形状记忆合金。 最早发现的记忆合金是镍-钛合金。一根镍钛合金丝，在室温下形状笔直坚硬；将它放入冷水中，它会变得很柔软，可将它弯曲成任意形状，如果再将它放回到热水中，已被弯曲的合金丝会突然伸直，恢复到它原先的形状. 形状记忆合金的“记忆力与合金的晶体结构有关，它们通常是由两种或两种以上，具有

18、热弹性马氏体可逆相变效应金属组成的合金。这些合金都有一个临界温度，在临界温度之上，它具有一种组织结构，而在临界温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同。 图显示了镍-钛合金的两种组织结构。在低温时，合金处于麻田散铁相，这时合金内的晶体结构是比较柔软的长斜方晶系形态，原子间的距离在受力时可作改变，故可以扭曲合金的外形。当我们将合金加热到高于它的临界温度时，合金则处于沃斯田铁相，这时合金内的晶体为坚固的体立方结构，原子间的距离回复到受力前的样子，于是合金便回到原来的形状。 形状记忆合金在工业、医疗、航空航天等方面都有重要的应用。如在航天方面，形状记忆合金可被制成航天飞机的抛物面形通讯天线

19、。发射前，在临界温度下，将它叠成非常小的体积放入卫星内。进入太空后，将其取出置于相应位置，在太阳光照射下，温度升高，天线就可恢复原抛物面形状。 二、无机非金属新材料 无机非金属新材料主要有新型陶瓷、特种玻璃、非晶态材料和特种无机涂层材料等，教材着重介绍了新型陶瓷和特种无机涂层。 1.新型陶瓷新型陶瓷的原料是人工合成的超细、高纯的化工原料，粒度达到微米级以上，它用精密控制的制备工艺烧结而成。新型陶瓷的出现是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。这种陶瓷在高温下仍有高强度，并具有许多传统陶瓷没有的特殊性能。 2.特种无机涂层材料这是一类具有高温防热、耐磨、耐腐蚀、红外辐射、导电等多种功能的材料。广泛应用

20、于工业和国防事业。 一些无机非金属涂料具有光、电、磁、声等特殊功能，它们在被涂物上会发生不同的作用。例如，现代战争中使用的“隐形”飞机和坦克，它们的“隐形”本领就是在表面覆盖一层吸波涂层，这种吸波涂层能吸收对方发射来的电磁波，或者改变电磁波的波长后，再反射回去，使对方雷达得不到飞机和坦克的准确方位和距离等信号，或者产生一种错觉，这样，便可有效避免敌方的攻击和侦破，得以出奇制胜。三、新型有机高分子材料主要有：高性能塑料；特种纤维；特种橡胶；其它功能高分子材料如高分子分离膜、导电高分子材料等。四、特殊功能的复合材料主要有：玻璃钢；碳纤维增强树脂复合材料；聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料等。五、纳米

21、材料1.纳米 纳米（nm）实际上是一个长度单位，纳米是1米的十亿分之一，即1纳米= 米。纳米是一个非常小的空间尺度。2.纳米技术纳米技术是20世纪90年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域。它是指在1-100纳米尺度空间内，研究电子、原子和分子的运动规律、特性和应用的高新技术。纳米技术是用单个原子、分子制造物质的高新技术。 3纳米技术，德国人跨出第一步，美国人拉开序幕。 要从分子、原子出发，制造物品，第一步得看见原子和分子，这一关键性的突破，由德国人迈出。 1981年，德国科学家发明了纳米显微镜，即扫描隧道显微镜，人类从此可以直观地观察到单个原子。看得见原子，第二步就是要能够操纵它。 1990年

22、，美国加州IBM实验室的科学家，利用隧道扫描显微镜上的探针，在镍表面用35个氙原子排出“IBM”3个字母；总面积只有几个平方纳米，人类第一次实现了操纵单个原子，拉开了纳米科技的序幕。 4.纳米材料纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（ m），再用这种超细微粒子制造人们需要的材料。 在纳米材料中，由于纳米粒子的尺寸与光波波长、超导态的相干长度等物理特征尺寸相当或更小，使得晶体周期性的边界条件被破坏；由于纳米体系包含的原子数大大下降，使得原来的准连续能带转变为离散的能级。 纳米材料的这些特殊结构使它产生出四大效应:表面效应、小尺寸效应、量子效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的奇特的

23、物理化学性能。 （1）表面效应 物体的表面积与体积之比称为比表面积，这个数据对纳米材料的性质具有重要影响。球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分比将会显著增加。 例如，直径大于 0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，而当尺寸小于 0.1微米时，随着颗粒直径的变小，比表面积就会显著地增加. 比表面积的增加使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加，从而使这些表面原子具有很高的活性而没有稳定的结构（一般固体材料表面颗粒具有稳定的结构）。这种纳米颗粒的表面与大块物体的表面具有不同的效应称

24、为表面效应。 纳米材料的这种表面效应使得纳米材料有很强的吸附能力。纳米粒子具有防腐、抗菌的功能，将它涂在洗衣机内筒，可抑制细菌的生长。 （2）小尺寸效应 随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。小尺寸效应使其理化性能发生改变，并出现与常规材料不同的新的特征。例如：在超微粒时，所有金属都呈现黑色，而且粒度愈小，颜色愈黑。纳米级微粒对光有极强的吸收能力，显示了很好的吸波性，它对光的反射率很低，通常低于1。 超微粒材料的熔点比同种较大颗粒的固态物质有明显下降，我们知道普通金的熔点为1064，但当金的颗粒大小为2纳米时，其熔点仅为

25、327左右，熔点下降竟达700 之多；纳米银粉的熔点也可从960 下降至100 ；意味着纳米银粉可以在沸水中“熔化”。纳米金属的这一优点，有利于在低温条件下，将不同的纳米金属烧结成适用于高技术领域的、“超一流”的特种合金。 （3）量子效应大块材料的能带可以看成是连续的，而介于原子和大块材料之间的纳米材料的能带将分裂为分立的能级。能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能、或者磁场能比平均的能级间距还小时就会呈现出一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子效应。例如导电的金属在纳米颗粒时可以变成绝缘体。 （4）界面效应 纳米材料具有非常大的界面。界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变

26、形的条件下很容易迁移，因此表现出很好的韧性与一定的延展性，使材料具有新奇的界面效应。 纳米材料的界面效应和量子效应，使纳米材料比传统材料更具有优良的力学性质，如纳米金属的固体硬度比传统金属材料硬35倍，纳米铁的断裂应力比一般铁高12倍；纳米铜比普通铜热扩散增强一倍；纳米金属的磁化率是普通磁性金属的20倍等等。 5.纳米材料的类型： 目前，纳米材料有四种类型：纳米颗粒材料、纳米碳管和纳米线材料、纳米薄膜材料、纳米块材。 6.纳米材料的用途六、新材料发展的方向随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展方向是：（1）结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能上较为完美的结合。（

27、2）智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具有一定的模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重功能。（3）少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过程中，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。（4）能再生。为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。（5）节约能源。对制作过程能耗较少的，或者新材料本身能帮助节能的，或者有利于能源的开发和利用的新材料优先开发。（6）长寿命。新材料应有较长的寿命，在使用的过程中少维修或尽可能不维修。稀土材料现在人们所说的稀土材料，一般是指由镧系15种元素加上钇、钪共17种金属元素中的一种或几种元素所形成的一类高纯单质及其化合物材料。冶金工业中，

28、利用加入少量稀土元素来改善和提高金属的性能。贮氢合金1968年，人们发现某些合金具有吸收氢气的特性，如镁镍合金、镧镍合金。这类合金在一定温度和压力下可大量吸收氢气，其原因是合金中的金属原子能与氢原子结合形成氢化物，把氢贮藏起来。这是可逆反应，金属氢化物受热时，氢气又将会释放出来。有一些贮氢合金吸收的氢气体积可达到自身体积的1 000倍(标准状况)。贮氢合金可以用来提纯和回收氢气，它可以将氢气提纯到很高的纯度。我国科学家研制的钛铁锰贮氢材料，可将氢提纯到99999 9的超纯氢，这项研究可大大降低提纯氢的成本。贮氢合金的迅速发展，为氢气的利用开辟了更广阔的前景。例如：贮氢合金吸氢后可用于氢动力汽车

29、，它为开发无污染汽车提供了可靠的能量来源。另外；贮氢合金在吸氢时会放热，在放出氢气时会吸热，人们利用这种放热吸热循环，进行热的贮存和传输，用作制冷或采暖设备等。非晶态合金“非晶态合金”是指一些不仅能以晶体的形式存在，也可以非晶体的形式存在的合金。2无机非金属新材料 无机非金属新材料主要有新型陶瓷、特种玻璃、非晶态材料和特种无机涂层材料等，教材着重介绍新型陶瓷和特种无机涂层。新型陶瓷 新型陶瓷的原料是人工合成的超细、高纯的化工原料，粒度达到微米级(m)以上，它用精密控制的制备工艺烧结而成。新型陶瓷的出现是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。这种陶瓷在高温下仍有高强度，并具有许多传统陶瓷没有的特殊性能

30、。特种无机涂层材料这是一类具有高温防热、耐磨、耐腐蚀、红外辐射、导电等多种功能的材料。广泛应用于工业和国防事业。一些无机非金属涂料具有光、电、磁、声等特殊功能，它们在被涂物上会发生不同的作用。例如，现代战争中使用的“隐形”飞机和坦克，它们的“隐形”本领就是在表面覆盖一层吸波涂层，这种吸波涂层能吸收对方发射来的电磁波，或者改变电磁波的波长后，再反射回去，使对方雷达得不到飞机和坦克的准确方位和距离等信号，或者产生一种错觉，这样，便可有效避免敌方的攻击和侦破，得以出奇制胜。3新型有机高分子材料主要有：高性能塑料；特种纤维；特种橡胶；其它功能高分子材料如高分子分离膜、导电高分子材料等。4特殊功能的复合材料主要有：玻璃钢；碳纤维增强树脂复合材料；聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料等。5纳米材料纳米材料是当今材料科学研究中的热点之一。纳米（nm）实际上是一个长度单位，纳米是1米的十亿分之一，即1纳米=米。纳米是一个非常小的空间尺度。纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（10-9m），再用这种超细微粒子制造人们需要的材料。目前，纳米材料有四种类型：纳米颗粒、纳米碳管和纳米线、纳米薄膜、纳米块材。纳米材料具有较大的比表面，在结构中的键态严重失配，产生了许多活动中心，因而，纳米材料有很强的吸附能