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单分散纳米材料定义为1-100nm正确么?(1)

已有 10841 次阅读 2011-11-1 22:12 |个人分类:纳米粉体|系统分类:论文交流| 物理化学, definition, ability, products, industry

欧盟出了纳米材料的定义,The European Commission said its newly unveiled common nanomaterial definition will provide a basis for clear regulation that will boost industry’s ability to develop products while safeguarding consumers. 50%的颗粒,任何一维的尺寸介于1-100nm。国内也出过纳米材料定义,美日也出台过类似文献。对于纳米材料尺度上限限定为100nm是相同的。
把纳米材料定义为至少一维的尺寸为1-100nm的材料,没有把纳米材料的单分散性的要求相结合,这不符合科学规律。 没有和单分散结合起来的纳米尺寸定义并无实质物理化学意义.应当说这是对于纳米材料其量子力学本质,没有研究清楚,而给出的笼统错误概念。
    通过对我们自己十几年来的亚微米和纳米粉体长期实验结果总结,我们对此专门作过研究,实际每一种单分散纳米材料都有可表征其特性的特定的纳米尺寸,而这一尺寸是与其本身化学键性质直接相关的,单分散本身还与分散的介质相关(但是在此处单分散可以参照的标准是以常温常压下空气中标准状态为准,理想标准状态是以绝对真空为准,当然液体中单分散也会有其极限特征尺寸),这也是物质的基本性质。可以这么说单分散纳米材料是物质的新态(注意因为有人说中国人没有基础原创,我想这应当算一个(单分散状态纳米材料是物质的新态,其微观结构、热力学和动力学状态包括物化性质都有其特点,其特征尺寸也是物质的基本性质之一,理论上每一种纳米材料都会有不同的单分散特征尺寸,我们把它定义为dc, 这是由理论和实验支持的结果.因此其纳米材料的性质每种材料存在的尺寸并不一样),科学网网友可以共同作证。这些内容在我们公开发表的论文中,已经有了明确理论机理论述,所以再次在科学网上予以交流。
    先从纳米材料的单一分散性为何会困难谈起,很多人都被这一难题困住了,包括美国科学院院士和国内多位院士也在谈话和报告中谈到对此类问题自己的困惑.我们自己在实验中已经解决了很多种纳米粉体在空气中的单分散问题,并且对于部分同一种材料微米亚微米纳米粉体系列化尺度和形貌效应也作了研究比较,所以对此有了部分规律性的认识。最重要的一点是,总结的分散理论规律也帮助自己解决了多种新系列的纳米粉体材料分散难题,成功指导我自己的试验研究,而且我们关于纳米尺度的理论已可以解决和解释自己所制和文献报道的纳米材料特性的理论成因,指导我们的试验,这几年来试验出很多新的单分散纳米材料。这才让我下决心把已发表的论文个别理论要点,整理后与大家分享,来阐明我们为何认为纳米材料定义尺寸1-100nm的不妥之处。
    1。纳米材料的单分散对于每一种材料在不同尺寸都有不同的工艺方法,这应当是做过此项研究者的共识。这说明把纳米材料尺寸划为任一维度小于100nm以下,这一标准太简单化了,没有结合纳米材料分散的问题,这也应不是我一人的体会。
    2。我们的研究结果是,每一种材料都有其特定的纳米材料特征尺寸,举例来说,单分散碳巴基球在50nm以下可以视作纳米颗粒,在50-200nm视为处于纳米和微米材料过渡区,200纳米以上与宏观材料性质一致。金纳米颗粒在100nm以下是纳米颗粒,但是在100-500nm之间为过渡区,500纳米以上与宏观材料一致。对于单分散碳纳米管,管径小于80nm以下,可以视为是纳米材料,80-200nm为过渡区,再大性质会不稳定,这是径向的;在轴向上,理论上可以达到几十毫米或者更长,超过后也会不稳定。石墨烯可以理解为轴向在约五十层的范围内属于纳米材料,再增加层数至几百层属于过渡区,再多与石墨无异;径向单层悬浮石墨烯其纳米尺寸稳定上限为几十微米,实际我对于诺奖石墨烯的很多结论,提出了批评,直接的原因源于此,当然还有我们十几年试验的经验。(以上这些我们有理论计算结果,具体与实验会有误差,但是我们已经有部分试验工作也在开展中,实际称为过渡区这是我们自己的暂定定义,具体也是有明确数值的,因为纳米材料的特征尺寸与外界温度和压力也相关,所以我们定义为过渡区,还有可以补充的是因为理论计算很多参数目前无准确的测定值,参数人为设定导致一个区间值,而不是边界定值),但此处举例是为了说明每一种纳米材料,都有不同的纳米尺寸特征上限,统一限定为100nm是不妥的。钛酸钡颗粒,在500nm以下都可以视为纳米颗粒,再大一些,可以视为与宏观尺寸性质相同(关于钛酸钡的结论,不但有理论,我们还有十几年积累的丰富实验数据支持,包括粒径从几微米到几十纳米范围),其他还有多种自制纳米粉体的实验数据也支持我的结果.纳米粉体单分散状态下,这一特征尺寸具体与颗粒原子或者分子大小和本身自身的化学键性质直接相关。反过来说,纳米材料在特定外界环境条件下(可以限定为是理想真空或者标准的空气状态等),单分散时其上限特征尺寸也是物质的特性之一。(如同熔点等性质一样)。
    3.当然这个观点,还有其他几方面的我们研究的理论结果,也支持我们的结论,会根据论文公开的速度,在后续博文发表.
 
    
 
 
 
 
 


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