通常把直徑小於 100nm 的纖維稱為納米纖維(1nm 等於 10 m,即 10 μm,僅是 10 個氫原子排起來的長度),目前也有人將添加了納米級(即粒徑小於 100nm)粉末填充物的纖維稱為納米纖維。

目前,最細的納米纖維為單碳原子鏈,這種納米碳管被譽為納米材料之王,其原因是這種細到一般儀器都難以觀察到的材料有著神奇的本領:超高強、超柔韌、怪磁性。

因碳納米管中碳原子間距短,管徑小,使纖維結構不易存在缺陷,其強度為鋼的 100 倍,是一般纖維強度的 200 倍,而密度隻有鋼的 1/ 6。用它製作的繩索可以從地球拉到月球而不被自重拉斷。

它具有奇異的導電性,既有金屬的導電性也有半導體性,甚至 1 根碳納米管的不同部位由於結構變化也可顯示不同的導電性。

用它作成整流管可替代矽芯片,因而將引起電子學中的重大變化,可將計算機做得極小。

用碳納米管做的納米器件可組裝納米機器人,即蚊子飛機、螞蟻坦克等,可用於軍事及醫療。碳納米管可用來製作儲氫材料, 把氫開發成為人類服務的清潔能源。此外,碳納米管還可用作隱形材料、催化劑載體及電極材料等。

納米纖維可以支持“納米機”的排列,把集成排列的“納米機”連接成大規模係統。

多數材料細度達到納米級時,其物理和化學性能表現出非常規性,如:

(1)表麵效應

粒子尺寸越小,表麵積越大,由於表麵粒子缺少相鄰原子的配位,因而表麵能增大極不穩定,它易與其他原子結合,顯出較強的活性。纖維的細度達到納米級後其直徑與比長度、比表麵積的關係見下表。

由上表可看出,當纖維直徑為 100nm 時,比表麵積是直徑為 10μm 的 30 多倍,而直徑1μm 時的比表麵積僅是直徑 10μm 的 10 倍。

(2)小尺寸效應

當微粒的尺寸小到與光波的波長、傳導電子的德布羅意波長和超導態的相幹長度或透射深度近似或比之更小時,其周期性的邊界條件將被破壞,粒子的聲、光、電磁、熱力學等性質將會改變,如熔點降低、分色變色、吸收紫外線、屏蔽電磁波等。

(3)量子尺寸效應

當粒子的尺寸小到一定值時,費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級,此時,原為導體的物質有可能變為絕緣體,原為絕緣體有可能變為超導體。

(4)宏觀量子的隧道效應

隧道效應是指微小粒子在一定情況下能穿過物體,就像裏麵有了隧道一樣。

納米纖維的製造大體可分為 3大類:分子技術製備法、紡絲製備法、生物製備法。

關鍵字：納米纖維