納米材料在體育領(lǐng)域的應(yīng)用

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1、納米材料在體育領(lǐng)域的應(yīng)用胡依琴1，柏勇2，劉小湘3(1湖南工程學(xué)院體育教學(xué)部，湖南湘潭411101)納米材料學(xué)是一個前沿學(xué)科，最初源于19世紀(jì)60年代對膠體微粒的研究。它是80年代初發(fā)展起來的新材料領(lǐng)域，它具有奇特的性能和廣闊的應(yīng)用前景，被譽為跨世紀(jì)的新材料，引起了科學(xué)界和企業(yè)界的極大關(guān)注。一些國家政府高度重視納米材料，納米材料先后被列入美國的“星球大戰(zhàn)”、歐洲的“尤里卡”及日本的“高技術(shù)探索研究”等高技術(shù)研究計劃，發(fā)展迅速。我國也及時地編制“863”計劃，對其進行跟蹤和研究開發(fā)，國家火炬計劃重點支持研究成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，使納米材料的研究開發(fā)取得了可喜的進展。

2、進入納米級做的材料基因的特殊結(jié)構(gòu)使它具有傳統(tǒng)材料所不具備的特殊或反常特性，因而在眾多領(lǐng)域中有著極其廣泛的應(yīng)用前景[I]。納米科技作為一個新興的學(xué)科領(lǐng)域必然對未來社會的發(fā)展和進步產(chǎn)生重大的影響，把納米材料應(yīng)用到體育領(lǐng)域中來，將會對體育產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。1.納米材料及分類1.1納米材料納米量是一個計量單位，一納米等于10(一米的十億分之一)。任何材料被粉碎到如此微小時便具有了神奇的功效，產(chǎn)生了大批性能特異、意想不到的新材料。納米材料學(xué)是凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、表面、界面等學(xué)科的交叉學(xué)科，是現(xiàn)代材料科學(xué)的重要組成部分[21，被稱為21世紀(jì)材料

3、。1.2納米材料的分類納米材料按基晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)可分為四大類:零維、一維、二維和三維納米材料[31。零納米材料主要是揭示材料的結(jié)構(gòu)單元在三維方向上都在1-100mm之間，主要是納米粉碎材料;一維納米材料主要是指材料的結(jié)構(gòu)單元在二維方向上達到了納米特征，主要是納米線材料，比如碳納米管;二維納米材料主要是指材料的結(jié)構(gòu)單元在一維方向上達到了納米特征，主要是納米薄膜或者層狀材料;三維納米材料是指納米微晶凝聚而成的固體材料，三維方向上均構(gòu)成大尺寸的塊體材料[41a2納米材料的結(jié)構(gòu)特征及制備方法2.1結(jié)構(gòu)特征納米結(jié)構(gòu)的大小介于分子和亞微米之間。在如此小的尺度下，古典理論不再適

4、用，量子效應(yīng)(quantumeffect)己成為不可忽視的因素。再加上表面積所占的比例大增，物質(zhì)呈現(xiàn)出異于宏觀尺度下的物理、化學(xué)和生物特性。主要體現(xiàn)在表面效應(yīng)、界面效應(yīng)、量子效應(yīng)(含宏觀量子隧道效應(yīng))、小尺寸效應(yīng)等幾個方面[5]02.2制備方法納米材料的配備方法有很多種，按原理可以簡單的分為物理方法和化學(xué)方法兩種。按制備產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以分為低維納材料的制備方法〔如真空冷凝法、物理粉碎法、微乳液法、物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、水熱合成法、溶膠一凝膠法等]、塊體納米材料的制備方法(如非晶晶化法)以及納米復(fù)合材料的制備方法(如插層復(fù)合法)等。

5、3納米材料在體育領(lǐng)域的應(yīng)用3.1納米材料在徑賽跑道上的應(yīng)用納米塑膠跑道比一般的體育場館使用的聚氨酷塑膠跑道更耐磨，阻燃、防霉性更好，且環(huán)保性能也達到了國際標(biāo)準(zhǔn)。納米跑道就是在傳統(tǒng)的制造跑道的材料一聚氨酷中加入一定比例的納米粉體，經(jīng)過一定的手段，生產(chǎn)出來納米聚氨酷，以改變傳統(tǒng)塑膠跑道的物理性質(zhì)。經(jīng)過試驗對比，納米跑道不但秉承了一般聚氨酷塑膠的高強度、彈性好、耐磨、抗老化、硬度適宜、經(jīng)久耐用的特點，更表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能，其抗張強度和斷裂伸長率成倍的超過普通聚氨酷材料，而且有更佳的耐磨、阻燃及防霉性能，使用壽命也將延長。而其優(yōu)良的回彈值及壓縮復(fù)原性更是備受運動員推薦

6、，在納米跑道中比賽，運動員會有更愜意的感覺，可創(chuàng)出更優(yōu)越的成績【’]。3.2納米材料在玻璃上的應(yīng)用使用納米材料生產(chǎn)的玻璃具有優(yōu)良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟粘附物的能力，使建筑物的外表總是光亮如新。若在玻璃的表面涂一層納米TiO2薄膜之后，就可以制成自潔凈玻璃，成為一種環(huán)保建材[61。經(jīng)過涂層處理的玻璃表面具有超親水性能。該特性可以使水分完全均勻的在玻璃表面鋪展開來，并具有完全浸潤玻璃和污染物，并通過水的重力將附著于玻璃的污染物攜帶走，而不會粘附灰塵，從而達到自潔效果，保持玻璃的長期清潔。在玻璃表層上涂上納米材料涂層，還可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔

7、熱作用。3.3納米材料在涂料工業(yè)上的應(yīng)用采用納米材料與傳統(tǒng)涂料結(jié)合制造納米復(fù)合涂料是未來涂料發(fā)展的一個重要方向。將來納米粉體用于涂料中之后，涂料就具有了一系列優(yōu)良性能。在傳統(tǒng)內(nèi)外墻涂料中加入納米SiO2不僅可以隔熱，還可以使涂料抗紫外線防老化性能由傳統(tǒng)涂料的250小時提高到600小時以上，耐擦洗提高10倍以上，干燥時間大幅度降低，還可以增強涂層的剛性和強度，從而改進涂層的耐劃傷性，增強涂料的抗水性和抗油性。把納米做的粉體銳欽型TiO2加入到涂料中后，除了可以屏蔽紫外線[[71，還可對涂料中揮發(fā)的甲醛、氨類、苯類有機物具有很好的降解效果，因此能起到凈化室內(nèi)空氣的效

8、果。奧運工程將會采用納米