1.2 纳米功能材料的定义

纳米材料是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支，在纳米技术出现和飞速发展的几十年期间，纳米材料所具备的优异物理和化学性质使其不断地拓展到材料、生物、农业、能源和国防等众多领域，并伴随着计算机技术、核分析技术、扫描隧道显微镜技术和微电子技术等现代技术的发展，进入了突飞猛进的发展时期，新型纳米材料层出不穷。

我国在国际上率先制定了《纳米材料术语》标准（GB/T 19619—2004），将纳米材料定义为：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料。其中，纳米尺度是指在1～100nm范围内的几何尺度；纳米结构单元是指具有纳米结构特征的物质单元，包括稳定的团簇或人造原子团簇、纳米晶、纳米微粒、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米单层膜及纳米孔等。

当材料尺寸达到纳米尺度以后，由于组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分，物质的性质会发生突变，产生许多奇异现象。例如，当尺寸降到纳米尺度以后，具有良好导电和导热特性的铜和银导电、导热特性消失，铁、钴、镍等磁性材料自发磁化取向完全一致，形成单磁畴。这些由纳米尺寸构成的体系所呈现的特殊性质不同于通常的大块宏观体系，这种具有既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的材料，即为纳米功能材料。值得注意的是，如果仅仅是尺度达到纳米尺度，而没有呈现出特殊性能的材料，不能叫纳米功能材料，二者缺一不可。

随着材料科学与微加工技术的进步，功能材料已开始由天然物质向人工设计的结构发展，材料组成由单一型向复合型、杂化型转化，颗粒大小由微米级向纳米级过渡，同时也赋予了材料许多功能性特征，为寻找和制造具有特异功能的新材料开辟了道路。

纳米功能材料的研究涉及原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、界面科学等多学科，在不同学科有不同的称谓，在材料学中称之为超微颗粒，在晶体学中称之为微晶，原子分子物理学中称之为团簇，理论物理学中称之为量子点，胶体化学中称之为胶体微料，生物领域称之为超分子结构。纳米功能材料的研究手段主要是通过纳米合成发展新的纳米材料，通过纳米添加制备纳米复合材料，通过纳米功能化使传统材料进行改性，不断扩大纳米功能材料的应用范围，为诸如陶瓷、晶体、导体、生物医学、建筑行业等注入新鲜血液。