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摘 要：纳米固体材料的研究已经越来越受到材料物理学界的重视，这对于纳米固体材料的广泛应用有很大的促进作用。本文通过阐述纳米固体材料的结构特征，，着重分析纳米固体材料的应用领域，希望为后来的研究者提供参考。
【关键词】材料物理；应用；纳米固体材料
材料物理主要是根据物理学的原理，通过对材料结构及其特性等进行研究，从而为社会提供新功能材料。材料物理随着时代的发展而发展，自从20世纪末期，纳米固体材料的问世，更是扩大了材料物理的范围。然而，纳米固体材料不同于其他材料独特的特性，以及纳米固体材料的应用等问题，即使是在今天，也是人们研究的重要对象。
1 纳米固体材料的结构特征
一般来说，固体材料被分成两种，晶态和非晶态，区别这两种物质的方法就主要是看构成它们的原子以及分子是不是有序的结构。有序排列的就是晶体，反之就是非晶体。研究表明，纳米材料是由两种不同的原子组态构成的，这种特殊的结构和纳米固体材料具有的奇异性质，让更多的研究者对它进行研究。
1.1 纳米固体材料的高强度和高韧性
就纳米固体材料的强度来说，与常规铁相比，纳米固体铁的硬度要高出好几倍，足以证明纳米固体材料具有很高的硬度。而纳米固体材料的韧性也不容小觑，人们经过长年累月的研究，以求增加陶瓷的韧性，但却一直无果。其实这个问题在纳米晶体中就能得到很好的解决。就在常温下，陶瓷晶体可以任意弯曲，可塑性非常大，并且，和传统烧制的陶瓷相比，它们的韧性相差无几。
1.2 纳米固体材料的高导电率和扩散率
纳米固体材料本身的结构特征决定了它扩散率极高，因为纳米固体中的原子结构顺序是不规则的，并且浓度很大，这就让纳米固体中的原子输送表现异常，从而使得扩散系数变大。这种高扩散率使得在常温下，甚至低温下进行纳米固体反应成为了现实。而它的高导电性就主要表现在纳米固体中，存在一种量子隧道效应，这个效应让高导电性变成了现实。
1.3 纳米固体材料的高磁化率和高矫顽力
一般说来，纳米固体的磁化率比普通金属的磁化率高出很多，但是纳米固体的饱和磁矩就只有一般金属的一半。而矫顽力却高出对应的晶态和非晶态材料，这种性质，让信用卡的磁条、车票上的磁成为了现实，并且也广泛运用到选矿和润滑这些方面。
2 纳米固体材料的应用
因为纳米固体内部的原子排列结构不同于其它固体，其性能的独特性就决定了它的应用比其它固体材料应用的领域更广泛。
2.1 纳米固体材料在工程上的应用
在工程上的应用就主要体现在较高熔点材料的烧结和复相材料的烧结，以及轻烧结体上。一些材料，比如碳化硅，一般是在高温下才能烧结的材料，但是一旦碳化硅处于纳米状态，因为这时候，它的界面比较大，熔点相应也比较低，那么，即使在一个比较低的温度下，不添加任何添加剂，也能完成烧结并保持其性能的良好。对于复相材料的烧结，因为复相材料的熔点的不同使得要完成它的烧结并不容易。但是纳米固体能够利用本身的特征，使得降低熔点和相变温度，以至于这时候的固相反应即使在低温情况也能进行。一些国家的研究者凭借这个特点，复相陶瓷材料。而轻烧结体是一种块状的海绵体，但是是纳米微粒构成的。一些研究者通过实验，最后利用它表面比较大这个条件和纳米微粒的作用，制作出了用于过滤的过滤器和用于探测化学成分的探测器等。
2.2 纳米固体材料在催化反应方面的应用
纳米粒子是可用作催化剂的，因为在它的表面就存在多个有效反应中心。一些研究者直接把纳米微粒，比如银等作为一种催化剂在高分子高聚物氧化还原反应，来加速其反应纳米粒子作为催化剂的时候，能够有效的提升反应的效率，并且在对温度等的控制上效果也比较显著。更有相关研究者，提出在发动机中运用纳米粒子，他们认为只要把纳米粒子投入到其液体燃烧或者是气体中燃烧。比如，在发射火箭的时候，在它的固体燃料中加入碱金属的纳米微粒，就能实现提高该固体燃料燃烧效率的目的。
2.3 纳米固体材料在生物医学上的应用
纳米粒子应用更为新奇的的是在生物医学上的应用，通过注入纳米粒子到人体的部位，就能实现对疾病的检查，甚至达到治疗的目的。并且，应用纳米粒子的疾病进行精确的定位，然后治疗，这样能够在很大程度上减小副作用。通过纳米粒子在生物医学上的应用，可以有效的降低病人的痛苦和医务人员的工作量，是一个很好的开始。
由于越发重视对材料物理的研究，使得纳米固体材料的研究更加深入。對纳米固体材料的研究时间开始的比较晚，但是研究的力量却很大。当下，研究纳米固体材料已经不仅仅局限在物理学界的研究范围，更是开启了化学界和材料科学方面对纳米固体材料研究的先例，扩宽了研究领域，这样能够很好地促进新型材料的研发，为社会的发展奠定科学基础。
参考文献
[1]衣明东，许崇海，肖光春.添加纳米固体润滑剂的自润滑陶瓷材料高温摩擦磨损性能研究[J].人工晶体学报，2014，43（09）：2372-2376+2383.
[2]张立德，牟季美.物理学与新型（功能）材料专题系列介绍（Ⅲ）开拓原子和物质的中间领域──纳米微粒与纳米固体[J].物理，2015（03）：167-173.
【关键词】材料物理；应用；纳米固体材料
材料物理主要是根据物理学的原理，通过对材料结构及其特性等进行研究，从而为社会提供新功能材料。材料物理随着时代的发展而发展，自从20世纪末期，纳米固体材料的问世，更是扩大了材料物理的范围。然而，纳米固体材料不同于其他材料独特的特性，以及纳米固体材料的应用等问题，即使是在今天，也是人们研究的重要对象。
1 纳米固体材料的结构特征
一般来说，固体材料被分成两种，晶态和非晶态，区别这两种物质的方法就主要是看构成它们的原子以及分子是不是有序的结构。有序排列的就是晶体，反之就是非晶体。研究表明，纳米材料是由两种不同的原子组态构成的，这种特殊的结构和纳米固体材料具有的奇异性质，让更多的研究者对它进行研究。
1.1 纳米固体材料的高强度和高韧性
就纳米固体材料的强度来说，与常规铁相比，纳米固体铁的硬度要高出好几倍，足以证明纳米固体材料具有很高的硬度。而纳米固体材料的韧性也不容小觑，人们经过长年累月的研究，以求增加陶瓷的韧性，但却一直无果。其实这个问题在纳米晶体中就能得到很好的解决。就在常温下，陶瓷晶体可以任意弯曲，可塑性非常大，并且，和传统烧制的陶瓷相比，它们的韧性相差无几。
1.2 纳米固体材料的高导电率和扩散率
纳米固体材料本身的结构特征决定了它扩散率极高，因为纳米固体中的原子结构顺序是不规则的，并且浓度很大，这就让纳米固体中的原子输送表现异常，从而使得扩散系数变大。这种高扩散率使得在常温下，甚至低温下进行纳米固体反应成为了现实。而它的高导电性就主要表现在纳米固体中，存在一种量子隧道效应，这个效应让高导电性变成了现实。
1.3 纳米固体材料的高磁化率和高矫顽力
一般说来，纳米固体的磁化率比普通金属的磁化率高出很多，但是纳米固体的饱和磁矩就只有一般金属的一半。而矫顽力却高出对应的晶态和非晶态材料，这种性质，让信用卡的磁条、车票上的磁成为了现实，并且也广泛运用到选矿和润滑这些方面。
2 纳米固体材料的应用
因为纳米固体内部的原子排列结构不同于其它固体，其性能的独特性就决定了它的应用比其它固体材料应用的领域更广泛。
2.1 纳米固体材料在工程上的应用
在工程上的应用就主要体现在较高熔点材料的烧结和复相材料的烧结，以及轻烧结体上。一些材料，比如碳化硅，一般是在高温下才能烧结的材料，但是一旦碳化硅处于纳米状态，因为这时候，它的界面比较大，熔点相应也比较低，那么，即使在一个比较低的温度下，不添加任何添加剂，也能完成烧结并保持其性能的良好。对于复相材料的烧结，因为复相材料的熔点的不同使得要完成它的烧结并不容易。但是纳米固体能够利用本身的特征，使得降低熔点和相变温度，以至于这时候的固相反应即使在低温情况也能进行。一些国家的研究者凭借这个特点，复相陶瓷材料。而轻烧结体是一种块状的海绵体，但是是纳米微粒构成的。一些研究者通过实验，最后利用它表面比较大这个条件和纳米微粒的作用，制作出了用于过滤的过滤器和用于探测化学成分的探测器等。
2.2 纳米固体材料在催化反应方面的应用
纳米粒子是可用作催化剂的，因为在它的表面就存在多个有效反应中心。一些研究者直接把纳米微粒，比如银等作为一种催化剂在高分子高聚物氧化还原反应，来加速其反应纳米粒子作为催化剂的时候，能够有效的提升反应的效率，并且在对温度等的控制上效果也比较显著。更有相关研究者，提出在发动机中运用纳米粒子，他们认为只要把纳米粒子投入到其液体燃烧或者是气体中燃烧。比如，在发射火箭的时候，在它的固体燃料中加入碱金属的纳米微粒，就能实现提高该固体燃料燃烧效率的目的。
2.3 纳米固体材料在生物医学上的应用
纳米粒子应用更为新奇的的是在生物医学上的应用，通过注入纳米粒子到人体的部位，就能实现对疾病的检查，甚至达到治疗的目的。并且，应用纳米粒子的疾病进行精确的定位，然后治疗，这样能够在很大程度上减小副作用。通过纳米粒子在生物医学上的应用，可以有效的降低病人的痛苦和医务人员的工作量，是一个很好的开始。
由于越发重视对材料物理的研究，使得纳米固体材料的研究更加深入。對纳米固体材料的研究时间开始的比较晚，但是研究的力量却很大。当下，研究纳米固体材料已经不仅仅局限在物理学界的研究范围，更是开启了化学界和材料科学方面对纳米固体材料研究的先例，扩宽了研究领域，这样能够很好地促进新型材料的研发，为社会的发展奠定科学基础。
参考文献
[1]衣明东，许崇海，肖光春.添加纳米固体润滑剂的自润滑陶瓷材料高温摩擦磨损性能研究[J].人工晶体学报，2014，43（09）：2372-2376+2383.
[2]张立德，牟季美.物理学与新型（功能）材料专题系列介绍（Ⅲ）开拓原子和物质的中间领域──纳米微粒与纳米固体[J].物理，2015（03）：167-173.