從尺寸上看，通常引起物理化學性質顯著變化的細顆粒尺寸在0.1微米以下(註1米=100厘米，1厘米=1000微米，1微米= 1000納米，1微米。所以粒徑在1 ~ 100 nm的顆粒稱為超細材料，也是納米材料。
80年代中期納米金屬材料研制成功，後來又出了納米半導體薄膜、納米陶瓷、納米陶瓷材料、納米生物醫用材料。
納米結構材料簡稱納米材料，是指其結構單元的大小在1 nm到100 nm之間。由於其大小接近電子的相幹長度，由於強相幹帶來的自組織，其性質發生了很大的變化。而且它的尺度接近光的波長，又有大表面的特殊效果，所以它的特性，比如熔點、磁性、光學、導熱、導電等，往往和物質在整個狀態下的特性不壹樣。
納米顆粒材料又稱超細顆粒材料，由納米顆粒組成。納米粒子也稱超細粒子，壹般是指大小為1 ~ 100 nm的粒子，處於原子團簇和宏觀物體之間的過渡區域。從通常的微觀和宏觀來看，這樣的系統既不是典型的微觀系統，也不是典型的宏觀系統，而是典型的具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧穿效應的介觀系統。當人們將壹個宏觀物體細分為超細顆粒(納米級)時，它會表現出許多奇怪的特性，即其
光學、熱學、電學、磁學、力學和化學的性質將明顯不同於大塊固體。
納米技術的廣義範圍可以包括納米材料技術和納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等。其中，納米材料技術重點生產納米功能材料(超細粉體、塗層、納米改性材料等。)和性能檢測技術(化學成分、微觀結構、表面形貌、物理、化學、電學、磁學、熱學和光學性能)。納米加工技術包括精密加工技術(能量束加工等。)和掃描探針技術。
納米材料具有壹定的獨特性。當物質的尺寸小到壹定程度時，就需要用量子力學代替傳統力學來描述其行為。當粉末的粒徑從10微米減小到10納米時，雖然其粒徑變為1000倍，但換算成體積時會有10倍那麽大，所以兩者的行為會有明顯的區別。
納米顆粒之所以不同於塊體材料，是因為其表面積比較大，即超細顆粒的表面覆蓋著臺階狀的結構，這種結構代表著表面能高的不穩定原子。這些原子容易吸附和鍵合外來原子，同時由於粒徑的縮小，提供了較大的表面活性原子。
就熔點而言，納米粉體具有較高的表面能是因為每個顆粒中原子較少，表面原子處於不穩定狀態，導致其表面晶格的振動幅度較大，從而產生超細顆粒特有的熱性質，即熔點降低。同時，納米粉體將比傳統粉體更容易在較低的溫度下燒結，成為良好的燒結促進材料。
壹般常見的磁性材料都屬於多個磁區的集合體。當顆粒尺寸太小而不能區分它們的磁性區域時，形成具有單壹磁性區域的磁性材料。因此，當磁性材料制成超細顆粒或薄膜時，就會成為優良的磁性材料。
納米粒子的粒徑(10 nm ~ 100 nm)小於光波的波長，因此會與入射光發生復雜的相互作用。在適當的蒸發和沈積條件下，可以得到容易吸收光線的黑色金屬超細顆粒，稱為金屬黑，與金屬鍍膜在真空中形成的高反射率光澤表面形成鮮明對比。納米材料由於其高的光吸收率，可以用作紅外傳感器材料。
納米技術在全世界仍處於起步階段。美國、日本、德國等少數國家雖已初具規模，但仍在研究中，新理論、新技術的出現仍方興未艾。中國努力追趕先進國家，研究隊伍也在不斷壯大。
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納米材料的發現和發展
1861年，隨著膠體化學的建立，科學家開始研究直徑為1~100nm的粒子體系。
對納米粒子真正有意識的研究可以追溯到20世紀30年代日本出於軍事需要進行的“煙霧沈積試驗”。但由於當時測試水平和條件的限制，雖然世界上第壹批超細鉛粉是用真空蒸發法制備的，但其光吸收性能很不穩定。
20世紀60年代，人們開始研究離散納米粒子。在1963中，Uyeda用氣體蒸發和冷凝的方法制備了金屬納米顆粒，並用電子顯微鏡和電子衍射對其進行了研究。德國薩爾州大學的Gleiter和美國阿貢實驗室的Siegal成功制備了從65438到0984的純納米粉體。Gleiter在高真空下原位壓制直徑為6nm的鐵顆粒，並燒結得到納米晶塊體，使納米材料的研究進入了壹個新的階段。
1990第壹屆國際納米技術會議於7月在美國舉行。Technology)，正式宣布納米材料科學是材料科學的壹個新分支。
自20世紀70年代納米粒子材料問世以來，其研究內涵和特點大致可分為三個階段:
第壹階段(1990之前):主要探索在實驗室制備各種材料的納米顆粒粉末或合成塊體，研究評價和表征的方法，探索納米材料不同於普通材料的特殊性質；研究對象壹般局限於單壹材料和單相材料，國際上通常稱為納米晶或納米相材料。
第二階段(1990~1994):人們十分關註如何利用已發現的納米材料的物理化學性質來設計納米復合材料，復合材料的合成和物性探索壹度成為納米材料研究的主導方向。
第三階段(1994至今):人工組裝合成的納米組裝體系和納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上稱這類材料為納米組裝材料體系或納米級圖案材料。其基本內涵是納米粒子及其納米線和管在壹維、二維和三維空間中組裝排列，形成具有納米結構的體系。
納米結構
納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎，按照壹定的規則構建而成的新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系和薄膜鑲嵌體系。目前對納米陣列體系的研究主要集中在金屬納米顆粒或半導體納米顆粒在絕緣基底上有序排列形成的二元體系。然而，由於納米粒子的特性以及與界面基質耦合產生的壹些新效應，納米粒子與介孔固體的組裝體系成為研究熱點。根據載體的種類可分為無機介孔復合物和聚合物介孔復合物，根據載體的狀態可分為有序介孔復合物和無序介孔復合物。在薄膜鑲嵌系統中，納米顆粒薄膜的研究主要基於該系統的電磁特性。美國科學家利用自組裝技術，將數百根單壁碳納米管形成晶體電纜“繩索”，具有金屬特性，室溫電阻率小於0.0001ω/m；納米三碘化鉛組裝在尼龍-11上，在X射線照射下具有光電導性，這壹性質為數字射線照相術的發展奠定了基礎。
技術指標
納米氧化鋁看起來像白色粉末。
納米氧化鋁晶體γ相。
納米氧化鋁的平均粒徑(nm)為20±5。
納米氧化鋁含量大於99.9%。
熔點:2010℃-2050℃
沸點:2980℃
相對密度(水= 1): 3.97-4.0。
應用範圍
1，天然納米材料
海龜在美國佛羅裏達州的海灘上產卵，但出生後，小海龜為了生存和成長，不得不遊到英國附近的海域。最後，成年海龜將返回佛羅裏達產卵。這樣來回大概需要5-6年。烏龜為什麽能跋涉上萬公裏？他們依靠頭腦中的納米磁性材料來精確導航。
生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為何從不迷路時，也發現這些生物體內也有納米材料為它們導航。
2.納米磁性材料
實踐中使用的納米材料大多是人工制造的。納米磁性材料具有非常特殊的磁性，如納米顆粒尺寸小、單磁疇結構和高矯頑力等。納米磁性材料制成的磁記錄材料不僅具有良好的音質、圖像和信噪比，而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾倍。超順磁性強磁性納米粒子還可以制成磁性液體，用於電聲器件、阻尼器件、旋轉密封、潤滑和礦物加工。
3.納米陶瓷材料
傳統陶瓷材料中，晶粒不易滑動，材料易碎，燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上移動。因此，納米陶瓷材料具有極高的強度、高韌性和良好的延展性，使得納米陶瓷材料能夠在室溫或亞高溫下進行冷加工。如果將納米陶瓷顆粒在亞高溫下加工成型，然後表面退火，納米材料就可以成為壹種表面具有常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性，內部具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
4.納米傳感器
納米氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線、汽車尾氣非常敏感。因此，它們可用於制作溫度傳感器、紅外探測器和汽車尾氣探測器，探測靈敏度遠高於普通同類陶瓷傳感器。
5.納米傾斜功能材料
在空間氫氧發動機中，燃燒室的內表面需要耐高溫，其外表面需要與冷卻液接觸。因此，內表面應由陶瓷制成，外表面應由導熱性好的金屬制成。但是很難將塊體陶瓷與金屬結合起來。如果在生產過程中逐漸不斷地改變金屬和陶瓷的成分，使金屬和陶瓷“妳中有我，我中有妳”，最終可以結合成壹種傾斜的功能材料，也就是說成分的變化就像壹個傾斜的梯子。當金屬和陶瓷納米顆粒按照含量漸變的要求混合燒結時，可以達到燃燒室內部耐高溫，外部導熱性好的要求。
6.納米半導體材料
由矽、砷化鎵等半導體材料制成的納米材料具有許多優異的性能。比如納米半導體中的量子隧穿效應，使得壹些半導體材料的電子輸運出現異常，電導率隨著顆粒尺寸的減小而降低，甚至出現負值。這些特性在大規模集成電路器件、光電器件等領域發揮著重要作用。
利用半導體納米粒子可以制備出壹種新型的光電轉換效率高的太陽能電池，即使在雨天也能正常工作。由於納米半導體顆粒受光照射時產生的電子和空穴具有很強的還原和氧化能力，可以氧化有毒的無機物，降解大部分有機物，最終生成無毒無味的二氧化碳、水等。因此，無機物和有機物可以借助半導體納米粒子被太陽能分解。
7、納米催化材料
納米粒子是壹種優良的催化劑，這是由於其尺寸小，表面體積分數大，表面化學鍵態和電子態不同，表面原子配位不完全，導致表面活性位增加，使其具備了作為催化劑的基本條件。
鎳或銅鋅化合物的納米顆粒是壹些有機化合物氫化的優異催化劑，可以取代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可將乙烯氧化反應溫度從600℃降至室溫。
8.醫學應用
血液中紅細胞的大小是6 000~9 000 nm，而納米顆粒的大小只有幾個納米，實際上比紅細胞小很多，所以可以在血液中自由移動。如果將各種具有治療作用的納米粒子註射到人體的各個部位，就可以對病竈進行檢查和治療，其效果優於傳統的註射和藥物。
利用納米技術可以使藥物生產過程越來越精細，直接利用原子和分子的排列，在納米材料的尺度上制造出具有特定功能的藥物。納米材料顆粒將使藥物在人體內的傳輸更加方便。包裹在幾層納米顆粒中的智能藥物，進入人體後可以主動搜索和攻擊癌細胞或修復受損組織。使用納米技術的新型診斷儀器可以通過少量血液中的蛋白質和DNA診斷各種疾病。
9.納米計算機
世界上第壹臺電子計算機誕生於1945年。它是由美國大學和陸軍部研制成功的。A * *用了18 000電子管，總重30 t，面積約170 m，可以算是龐然大物了。然而，那是在65438年。
半個世紀後，由於集成電路技術、微電子技術、信息存儲技術、計算機語言和編程技術的發展，計算機技術得到了飛速發展。現在的電腦小巧玲瓏，可以放在電腦桌上。它的重量只有我們祖先的十分之壹，但運算速度卻遠超第壹代電子計算機。
如果用納米技術來構建電子計算機設備，那麽這種未來的計算機將是壹種“分子計算機”，其口袋大小遠非今天的計算機，在節省材料和能源方面也會給社會帶來可觀的效益。
可以從硬盤讀取的讀卡器和存儲容量是目前芯片數千倍的納米材料存儲芯片都已投入生產。納米材料廣泛使用後，電腦可以簡化為“掌上電腦”。
10，碳納米管
在1991中，日本電氣公司的專家制備了壹種叫做“碳納米管”的材料，這種材料是由許多六角環狀碳原子組成的管子，也可以是由幾根同軸的管子嵌套在壹起組成的。如圖所示，這種單層和多層管的兩端通常是密封的。
這種由碳原子組成的管子被稱為碳納米管，因為它的直徑和長度都在納米量級。其抗拉強度比鋼高100倍，導電率比銅高。
碳納米管在空氣中加熱到700℃左右，使管頂密封處的碳原子被氧化破壞，成為開放的碳納米管。然後低熔點金屬(如鉛)被電子束蒸發並凝結在開口的碳納米管上，金屬由於虹吸效應進入碳納米管的空芯。由於碳納米管的直徑極小，管內形成的金屬絲也很細，稱為納米線，其尺寸效應是超導的。因此，碳納米管和納米線可能成為新的超導體。
納米技術在全世界仍處於起步階段。美國、日本、德國等少數國家雖已初具規模，但仍在研究中，新理論、新技術的出現仍方興未艾。中國努力追趕先進國家，研究隊伍也在不斷壯大。
11，家用電器
納米材料多功能塑料由納米材料制成，具有抗菌、除臭、防腐、抗老化、抗紫外線等功效，可用作冰箱、空調中的抗菌除臭塑料。
12，環境保護
具有獨特功能的納米薄膜將出現在環境科學領域。這種膜可以檢測由化學和生物制劑引起的汙染，並且可以過濾這些制劑以消除汙染。
13，紡織行業
在合成纖維樹脂中添加納米二氧化矽、納米氧化鋅、納米二氧化矽復合粉體材料，經紡絲、織造後，可制成具有殺菌、防黴、除臭、抗紫外線輻射的內衣和服裝，用於制作抗菌內衣和用品，還可制成抗紫外線輻射的功能纖維，滿足國防工業的要求。
14，機械行業
利用納米材料技術，在關鍵機械零件的金屬表面塗覆納米粉末，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。
納米材料的分類
納米材料大致可以分為四大類:納米粉體、納米纖維、納米薄膜和納米塊體。其中納米粉體發展時間最長，技術最成熟，是生產其他三類產品的基礎。
納米粉末
又稱超細粉或超細粉，壹般指粒徑在100 nm以下的粉末或顆粒，是介於原子、分子和宏觀物體之間的中間狀態的固體顆粒物質。可用於:高密度磁記錄材料；吸收隱身材料；磁流體材料；輻射防護材料；精密光學器件用單晶矽和拋光材料:微芯片導熱基板和布線材料；微電子封裝材料；光電材料；先進的電池電極材料:太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料(不易破碎的陶瓷，用於陶瓷發動機等。);人體修復材料；抗癌制劑等。
納米纖維
指直徑為納米、長度較大的線狀材料。可用於:微絲、微纖維(未來量子計算機和光子計算機的重要部件)材料；新型激光或LED材料等。靜電紡絲是目前制備無機納米纖維的壹種簡單方法。
納米薄膜
納米膜分為顆粒膜和致密膜。粒子膜是納米粒子粘在壹起的薄膜，中間有非常細的縫隙。致密膜是指膜層致密但晶粒尺寸為納米的薄膜。可用於:氣體催化(如汽車尾氣處理)材料；過濾材料；高密度磁記錄材料；感光材料；平板顯示材料；超導材料等。
納米塊
納米塊體是通過納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而獲得的納米顆粒材料。主要用途有:超高強度材料；智能金屬材料等。
制備方法:
(1)惰性氣體中的蒸發和凝結。通常是由表面潔凈、粒徑為1-100nm的顆粒通過高壓成型制成，納米陶瓷需要燒結。國外已利用上述惰性氣體蒸發和真空原位加壓方法成功研制出多種納米固體材料，包括金屬及合金、陶瓷、離子晶體、非晶和半導體。中國也成功利用這種方法制造了金屬、半導體、陶瓷等納米材料。
(2)化學法:1水熱法，包括水熱沈澱、合成、分解和結晶，適用於制備納米氧化物；水解法，包括溶膠-凝膠法、溶劑揮發分解法、膠乳法和蒸發分離法。
(3)綜合法。壹種結合物理氣相法和化學沈積法形成的制備方法。其他方法通常包括球磨和噴射加工。
納米技術含量
納米技術包括以下四個主要方面:
1.納米材料:當壹種物質達到納米尺度，大約是0.1-100納米，物質的性質會突然發生變化，出現特殊的性質。這種具有不同於原來的原子、分子和宏觀物質的特殊性質的材料，被稱為納米材料。
如果只是納米尺度的材料，沒有特殊性質，就不能稱之為納米材料。
以往人們只關註原子、分子或宇宙空間，往往忽略了這個實際上大量存在於自然界的中間場，而之前並沒有意識到這個尺度範圍的表現。日本科學家是第壹個真正認識到其特性並引用納米概念的人。他們在20世紀70年代通過蒸發制備超微離子，發現壹種導電導熱的銅銀導體制成納米尺度後，失去了原有的性質，既不導電也不導熱。磁性材料也是如此，比如鐵鈷合金。如果做成20-30納米左右的尺寸，磁疇就會變成單磁疇，其磁性會比原來高1000倍。20世紀80年代中期，人們正式將這類材料命名為納米材料。
為什麽磁疇變成單壹磁疇，磁性比原來高1000倍？這是因為單個原子在壹個磁疇中的排列不是很有規律，但是單個原子中間有壹個原子核，外面有電子圍繞，這就是磁性形成的原因。但變成單磁疇後，單原子有規律地排列，對外表現出很強的磁性。
這種特性主要用於制造微型電機如果技術發展到壹定時間，用於制造磁懸浮，可以制造出速度更快、更穩定、更節能的高速列車。
2.納米動力學:主要是微型機械和微型電機，或稱微機電系統(MEMS)，用於傳動機械、光纖通信系統、特種電子設備、醫療和診斷儀器等的微型傳感器和執行器。它采用了壹種類似於集成電器設計和制造的新技術。特點是零件很小，刻蝕深度往往需要幾十到幾百微米，寬度誤差很小。這種工藝也可用於制造三相電機、超高速離心機或陀螺儀。在研究中，應相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦。雖然它們目前還沒有真正進入納米尺度，但卻具有巨大的潛在科學和經濟價值。
從理論上講，微電機和檢測技術可以達到納米量級。
3.納米生物學和納米藥理學:比如用納米粒徑的膠體金將dna顆粒固定在雲母表面，在二氧化矽表面的叉指電極上測試生物分子間的相互作用，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細結構。有了納米技術，妳還可以通過自組裝將零件或組件放入細胞中，形成新材料。約壹半的新藥，即使是微米級顆粒的細粉，也不溶於水；但如果顆粒是納米級的(即超細顆粒)，則可以溶於水。
當納米生物發展到壹定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，將癌細胞的生物醫學吸收註射到人體內，用於定向殺傷癌細胞。(這是壹個古老的籌款方式)
4.納米電子學:包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電特性、納米電子材料的表征、原子操縱和組裝。當前電子技術的趨勢要求設備和系統更小、更快、更冷、更小，這意味著更快的響應。更冷意味著單個設備的功耗更小。但是更小並不是無限的。納米技術是建設者的最後壹個前沿，它的影響將是巨大的。