摘要：
纳米材料是20世纪末诞生且快速发展起来的前沿科学领域，由于纳米材料体系具有许多独特的性质和广阔的应用前景，而且涉及到物理学、化学、材料等多种学科，在理论和生活中具有极大地研究价值。因而成为材料科学、化学、物理学等学科研究的热点之一。近年来，随着纳米技术的发展，人们越来越希望将获得纳米材料有序可控的排列起来，以满足纳米材料在光学、电子、生物等不同科技领域中的应用。尤其是功能性的纳米薄膜材料。面我将对纳米材料中的二维纳米材料——纳米薄膜谈进行介绍，以及发表一下自己的见解。 关键字：纳米薄膜，含义，制备方法，LB膜，性能，应用。
正文;
一、纳米薄膜的含义：
纳米薄膜是指有尺寸在纳米量级的晶粒构成的薄膜，或将纳米晶粒镶嵌于某种薄膜中构
成的复合物，以及每层厚度在纳米量级的单层货多层膜，有时也称为纳米晶粒薄膜或纳米多成膜。纳米薄膜的分类有很多种，例如，按结构、按用途、按层数划分。下面以用途划分为例来介绍纳米薄膜的种类。
纳米薄膜按用途分类可分为纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。前者主要利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性，通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能；后者主要是通过纳米粒子复合，提高材料在机械方面的性能。由于纳米技术的组成、性能、工艺条件等参数的变化都对复合薄膜的特性有显著影响，因此可以在较多自由度下，人为的控制纳米复合薄膜的特性，获得满足一定需要的材料。
2、纳米薄膜的制备方法
纳米薄膜的制备方法按原理可分为物理方法、化学方法、分子组装法。粒子束溅射沉积和磁控溅射沉积，以及新近出现的低能団蔟束沉积属于物理方法；化学气相沉积溶胶——凝胶法和电沉淀法属于化学方法；LB膜技术和SA膜技术属于分子组装法。下面以分子组装法的LB薄膜技术为例来介绍纳米薄膜。
没过科学家Langmuir于1917年发表了一篇论文中系统地研究了气-液界面膜，测定比较了众多化合物的分子面积和膜厚，证实了该界面膜的厚度相当于一个分子的长度。20世纪30年代，他的学生罗杰特首次将长链羧酸单层膜转移到固态基片上形成了多成膜，即LB膜，实现了分子的超薄有序组装。 LB膜技术就是先将双亲分子在水面上形成有序的紧密单分子薄膜，再利用端基的亲水、疏水作用将单成膜转移到固体基片上。由于基片与分子之间的吸附作用，单分子层就沉积在固体基片上。如果固体基片反复的进出水面就可以形成多层膜。LB膜随着转移的方式不同，可得到三种不同的结构，即X型、Y型、Z型。X型LB膜在一次次拉出时只有单分子层德疏水部分和基片接触而形成的，其结构是“基片—尾—头—尾—头”结构，即单分子层都按亲水基朝向空气的方式排列。Z型LB膜与X型相反它是在一次次拉出时只有单分子层的亲水部分连接到基片上面形成的。其结构是'基片—头—尾—头—尾“结构，即各单分子层均按疏水基朝向空气的方式排列。Y型LB膜是罪普遍的排列，也是最容易得到的。它是在侵入和拉出时均有单分子层沉积在基片上而形成的。即两分子按头对头、尾对尾的方式组合。
Z型和X型膜都是以单分子层尾单位的层状结构，不如Y型膜稳定，并有可能转变为Y型结构，
例如，在脂肪酸盐LB膜的沉积过程中，存在由X型向Y型沉积的转变，加快沉积速度和增大亚相离子浓度可防止这种转变。
LB膜的制备是将悬浮液在气液界面的单分子膜转移到基体表面。最常用的方法是垂直提拉法，此外还有，水平提拉发，亚相降低法、扩散吸附法和接触法也偶有使用。因此，在这里着重介绍垂直提拉法。
垂直提拉法是有Langmuir和Blodgett创立的，步骤是将基片垂直插入覆盖有单分子膜的水面，然后提出，从而将打蜜蜂们自摸转移到基片上。采用垂直提拉法可以制备数层甚至几百层的LB膜。
a,基片
采用垂直提拉法，常用的基片有石英玻璃、硅片、CaF2平、云母片、ITO导电玻璃、盖玻片、不锈钢片、半导体片和铂金等金属片。基片表面的物理化学性质可能影响LB膜的结构和性质，因此，基片常常要进行处理后才能用于LB膜的沉积，对不同的基片，甚至同一基片也有不同的处理方法。
b,转移比
转移比也成沉积比，是指在一定表面下，LB膜的转移过程中气液界面单分子膜面积的减小值与转移至基片上的膜面积之比。转移比在0.95~1.05之外时，表明所沉积的LB膜的均匀性不是很好。但在计算转移比时，必须考虑单分子膜在转移过程中，其自组装所引起的膜面积减小和石英基片的边面积所消耗的单分子膜。对与不对称的基片，如单面镀有金属膜的玻璃，还应注意到基片两边的转移比不一样。
c,提膜速度
基片表面第一层的沉积对于制得完好的LB膜极为重要，因此，第一层的拉膜速度要慢（通常控制在20mm/min左右），以后各层可适当加快速度。沉积的层数越多，多试验操作的要求越严格。实验表明，在仔细操作条件下，沉积几十层乃至数百层LB膜是完全可能的。
3、纳米薄膜的性能
纳米薄膜由于组成的特殊性，因此其性能也有一些不同于常规材料的特殊性能，尤其是超模量、超硬度效应成为近年来薄膜研究的热点。因此就纳米薄膜材料的力学性能研究较多
的多层膜硬度、任性、耐磨性等介绍。永磁铁氧体
纳米多层膜的硬度与材料系统的组分、各组分的相对含量以及薄膜的调制波长有着密切的关系。纳米多层薄膜的硬度对于材料系统的成分有较强烈的依赖性，在某些系统中出现了超硬度效应。
多层膜结构可以提高材料的韧性，其增韧机制主要是裂纹尖端钝化。裂纹分支、层片拔出以及沿界面开裂等。在纳米多层膜中也存在类似的增韧机制。影响韧性的因素有组分材料的相对含量及调制波长。在金属陶瓷组成的多层膜中，可以把金属作为脆性相，试验中发现Tic/Fe、Tic/Al、Tic/多层膜系中，当金属含量较低时，韧性基本上随金属的增加而增加，但上升到一定程度会下降。
木制花瓶对于纳米材料薄膜的耐磨性，现在进行的研究较少，可是从现有的研究来看，合理搭配材料可以获得较高的耐磨性。如在52100轴承钢基体上沉积不同调制波长的铜模和铁膜，结果显示调制波长越小，使其磨损明显变大的临界载荷越大，也就是说铜镍多层膜的调制波长越小，其磨损抗力越大。太阳能光伏控制器
系泊系统
纳米薄膜的光学性能包括蓝移和宽化、线性与非线性等。例如，用胶体化学法制备的纳米Tio2/Sno2超颗粒及其复合LB膜具有特殊的紫外—可见光吸收光谱Tio2/Sno2超颗粒具有量子尺寸效应使吸收光谱发生”蓝移'.Tio2/Sno2超颗粒、硬脂酸复合LB膜具有良好的抗紫外线性能和光学透性。光学线效应是指介质在广播场的作用下，当光较弱时，介质的电极化强度与光波电场的一次方成正比的现象。一般来说，多层膜的每层膜的厚度可与激子玻尔半径相比拟或小于玻尔半径时，在光照条件下，吸收谱上会出现激子吸收峰，这种现象也属于光学效应。
纳米材料的电磁学特性
磁学特性：纳米双相交换耦合多层膜a—Fe/Nd2Fe4B永磁体的软磁相或硬磁相的厚度为某一临界值时，该交换耦合多层膜的成核场达到最大值，该结果与Rave等的有限原法计算结果一致。
弹簧包电学特性：常规的导体当尺寸减小到纳米级时，其电学行为会发生很大变化。有人在Au/Al2o3的颗粒膜上观察到电阻反常现象，随纳米Au颗粒含量的增加，电阻不但不减小，反而急剧增加。材料的导电性与材料颗粒的临界尺寸有关，当材料颗粒大于临界尺寸时，
将遵守常规电阻与温度的关系，当材料颗粒小于临界尺寸时，它可能失去材料原本的电性能。
巨磁电阻效应：1988年巴黎大学物理系Fert教授的科研组首先在Fe/Cr多层膜中发现巨磁电阻效应，即材料的电阻率将受材料磁化状态的变化而呈现显著变化。1992年Berkowitz和Chien分别独立的在Co/Cu颗粒膜中观察到巨磁电阻效应，此后又相继在液相快淬工艺中以及机械合金化等方法制备的纳米固体中发现了这种效应。巨磁电阻效应的发现以后主要的研究方向之一是降低饱和磁场，提高低磁场灵敏度。解决途径之一是在多层膜中采用自旋阀结构，另一种用途是将多层膜在合适的温度下退火，使其成为间断膜。使层间产生偶极矩的静磁耦合。
气敏特性：采用PECVD方法制备的Sno2超微粒薄膜比表面积大，存在配位不饱和键，表面存在很多活性中心，容易吸附各种气体而在表面进行反应，是很好的制备传感器的功能膜材料。该薄膜表面吸附很多氧，而且只是对醇敏感，测量不同醇（甲醇、乙醇、正丁醇、己二醇）的敏感性质和对薄膜进行进红外光谱测量，可以解释Sno2超微粒薄膜的气敏性。
纳米薄膜的应用
纳米薄膜的各种特性决定了它具有各种特殊的性能，比如纳米光学薄膜，人们根据纳米薄膜吸收光谱的蓝移与红移特性，已经制造出了各种各样的紫外吸收薄膜和红外反射薄膜，并且在日常生产和生活中取得应用。在一些硬度高的耐磨涂层中添入纳米相，可进一步提高涂层的硬度和耐磨性能，并保持较好的韧性，而在一些表面涂层中加入一些纳米颗粒还可达到减小摩擦系数的效果，形成自润滑材料，甚至获得超润滑功能。另外根据纳米薄膜的磁性可以制备良好的吸波能力，可对重型武器、飞行器等装备起到隐身作用。根据纳米气敏性可以制备气敏传感器的极佳材料。纳米参透性可以设计出性能优越的参透膜。根据纳米绝缘薄膜可以做成超薄绝缘层，根据纳米光电转换薄膜可以制得高效率的分子电池和分子开关。美国化学家合成了一种新分子，并结合LB制膜技术研制出了一种能使百分之六十七的光能转化为电能，并产生一点五伏电压的分子电池。
纳米薄膜在许多领域中有着广泛的应用前景，利用新的物理化学性质、新原理、新方法、设计纳米材料结构器件和纳米复合传统材料改性证孕育着新的突破，而功能性的薄膜材料一直是人们研究的特性。相信不远的将来，二维纳米材料将会有更加广阔的应用前景。
参考文献：
陈光华，邓金祥。纳米薄膜技术与应用。北京；化学工业出版社，2003.
红外光通讯 欧阳建明，LB膜原理与应用，广州：暨南大学出版社，1999
郑伟涛。薄膜材料与薄膜技术。北京：化学工业出版社2004
沈海军，穆先才，纳米薄膜的分类、特性、制备方法与应用。纳米电子技术，2005
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