纳米电镀：纳米材料的特性

   那么，纳米材料为什么会有如此奇妙的特性?这与纳米材料的小尺寸效应有极大的关系。并且由于处在这种小尺寸状态而产生出诸如表面和界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，从而表现出各种奇特的性能。

   (1)小尺寸效应

   所谓小尺寸效应也可以叫做体积效应。当固体微粒的尺寸小到与光波的波长或电子传导的德布罗意波长等物理特征的各种量的尺寸相当或更小时，其原来的固体边界条件将被破坏，这时，亚稳态的物质将在声、光、电、磁、热、力学等各个方面都表现出与大颗粒状态时不同的特性，这一效应就是小尺寸效应或体积效应。比如可以通过改变涂料颗粒的尺寸来控制吸收波长的位移，制成具有一定带宽的微波吸收材料，用于隐形飞机、电磁波屏蔽材料等。

   (2)表面与界面效应

   当材料表面尺寸减少而达到纳米级时，表面原子数与总原子数的比会增加，其表面能与表面张力也增加，这就是表面或界面效应。纳米材料的这种结构特点使材料表面原子许多与内部原子不同而存在许多空键，具有强烈的不饱和性，从而有很高的化学和电化学活性。

   (3)量子尺寸效应

   当粒子的尺寸小到某一个值时，金属费米能级附近的电子能级由连续变为离散，对于纳米级半导体材料存在的不连续的最高分子轨道和最低分子轨道的能级和能隙变宽，此效应被称为量子能级效应。由于量子能级效应使纳米材料的催化、光、热、磁、电和超导等特性与宏观材料特性有很大不同。

   (4)隧道效应

微观粒子能够贯穿能垒的能力称为隧道效应。一些宏观物理量如磁化强度、磁通量等也具有隧道效应，这些现象因此也叫宏观量子隧道效应。隧道效应对研究微电子器件的进一步微型化确立了极限，对未来微电子器件的开发提供了理论基础。

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