纳米材料

Author: Mika Huang     Date: February 21, 2023

纳米材料是纳米级结构材料的简称。纳米材料狭义上是指纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100 nm；广义上是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（0.1~100 nm）限制的各种固体超细材料。纳米材料由于其独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应，使得纳米材料的电学、力学、磁学、光学等性能产生了惊人的变化。纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工和医学等领域的成功应用及其广阔的应用前景，使得纳米材料及其技术成为目前科学研究的热点之一 ，被认为是 21世纪的又一次产业革命。

半导体、金属、高聚物和碳基纳米颗粒在肿瘤的高分辨率成像（核磁、荧光）、疾病诊断、药物的靶向传输、蛋白纯化、病原体检测以及癌症治疗等生物医学以及食品安全、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。然而，纳米颗粒应用的同时也引发了人们对纳米颗粒毒性的探索，如纳米颗粒能够在组织内聚集产生可遗传的变异；单个的纳米颗粒也能使蛋白聚集在它们表面形成蛋白冠状物从而影响生物系统的正常运作。纳米材料的安全性主要通过剂量、化学组成和暴露途径来衡量，但是纳米材料安全性还与粒径、形状、吸附力和带电情况等性质相关。

纳米材料的理化性能包括粒度、形貌、结构、表面界面和成分等，这些理化性能对纳米材料工作者有着重要的意义，准确地分析测定这些性能参数可以帮助纳米材料工作者分析材料存在问题的原因或产品性能优异的原因，从而帮助其进一步改善材料的性能。

纳米材料的粒度和粒度分布对纳米材料的化学、电学、磁学和机械等性能有着重要的影响，有研究发现随着纳米粒子粒度的减小，纳米复合材料的亮度和视角均得到了提高。此外，还有研究发现，随着SiC粒度的减小，Al2O3-SiC纳米复合材料的机械性能得到了很大的提升。因此，确定纳米材料的粒度和粒度分布对于纳米材料的研究具有重要意义。纳米材料的粒度分析方法主要有沉降法、库尔特法、电镜统计观察法和动态光散射法等，但是各分析方法得到的粒度测试结果，均存在一定的差异。纳米流式检测仪对于单分散或者多分散的纳米材料，具有优异的尺寸分辨性能，运用纳米流式检测仪可以得到纳米材料的粒度分布结果，并对其进行准确地分析，辅助纳米材料工作者进一步改善其性能。

在纳米材料众多的分析方法中，纳米材料颗粒浓度的精确测量一直缺乏有效的检测手段。纳米材料颗粒浓度通常是通过结合透射电镜（TEM）和电感耦合等离子体质谱或光谱（ICP-MS或ICP-AES）进行分析。该方法不仅操作繁琐、费时耗力，还会因为纳米颗粒形状不规则、粒径不均一导致体积的计算存在偏差，以至于实验结果与实际情况有较大的偏离。纳米流式检测仪基于单颗粒计数的颗粒浓度测定方法适用于各种单一材质或者混合材质的纳米颗粒检测，解决了形状不规则、复合、杂化纳米粒子的浓度难以准确测定的问题。纳米流式检测仪还可以对纳米材料的理化性质进行表征，在纳米材料的理化性能分析和质量控制中发挥着重要作用，为纳米材料的合成和应用开发提供了强有力的工具。