新材料的研發(fā)是我國重點發(fā)展的高新技術領域之一，而納米材料又是其中的佼佼者。據(jù)權威機構(gòu)推測2010年全世界納米材料市場規(guī)模已超過2000億美元。隨著國際科技進步及工業(yè)向高精尖的發(fā)展，納米技術已成各國競相發(fā)展的重要領域之一。真正批量生產(chǎn)粒徑為幾個納米的材料只有納米金剛石等少數(shù)幾種。
金剛石又叫鉆石。談到鉆石人們首先想到的往往是最珍貴的飾品，但其絕大多數(shù)應用在工業(yè)和科研領域。它具有多項世界第一：硬度、折光率、導熱率、聲速最高，而熱脹系數(shù)、摩擦系數(shù)最小，且化學性質(zhì)最穩(wěn)定。納米金剛石既具有金剛石的特性，又具有納米材料的特性。因而它的功效是其它諸多材料無法比擬的。在精密拋光、高性能潤滑、電鍍、復合材料等領域中的應用是其他材料無法替代的。許多領域在試用納米金剛石之后，收到了遠遠超乎預料的奇特效果。無怪乎它被一些科學家和工程師稱為二十一世紀的“神圣材料”和“工業(yè)維他命”。但在我國，它的廣泛應用尚處于啟蒙階段，其前景不可估量。
目前，我國在納米金剛石的制造領域，從產(chǎn)能上已走在世界前列，但在應用領域比獨聯(lián)體及歐美日韓等國還有許多差距。
納米金剛石主要是用負氧平衡法引爆炸藥制取的，通常稱之為爆轟法。它可大批量制造出粒徑小于20納米，平均粒徑位于2～6納米。它的單位質(zhì)量顆粒數(shù)量級高達1018粒/克，所以它的納米材料之優(yōu)異性能表現(xiàn)得淋漓盡致。而目前其它納米材料批量制造的大多是20納米以粗。
由于粒徑小到納米級，表面原子所占比例可達百分之幾十。這使得它的許多理化指標與靜壓法生產(chǎn)的金剛石差別較大。
納米金剛石的應用領域極其廣泛，應用的難點在于如何避免團聚而使其保持超分散狀態(tài)。天津市乾宇超硬科技有限公司利用自主知識產(chǎn)權，通過專有的表面改性工藝，使其長期處于超分散狀態(tài)，從而使它的優(yōu)異性能得到較好的發(fā)揮。該公司在一些領域做出了許多有益的探索。
納米金剛石潤滑油
由于油中加入納米金剛石后，滑動摩擦變成滾動摩擦，摩擦副表面逐漸改性，形成又硬又滑的金屬碳化物。因而它的減摩抗磨效果是用有機化工的辦法無法比擬的。臺架實驗表明：在EQ6100-1型汽油機上使用納米金剛石發(fā)動機油后，輸出功率平均提高4.2%，最高可達6.4%。燃油消耗率平均降低4.7%，最高可達10.3%。氣缸壓力提高28.9%。怠速轉(zhuǎn)速提高10.2%。發(fā)動機怠速碳氫化物排放降低60%，氮氧化物排放降低20.5%�？傊l(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和排放性均有較大改善，氣缸密封性提高，且具有較好的減摩效果。對發(fā)動機具有免
拆卸清洗功能，冬季更易點火，發(fā)動機油的使用周期成倍延長。納米金剛石磨合油可使發(fā)動機的磨合時間縮短30～50%，汽缸壓力提高7～10%，缸套硬度增加10～20%，粗糙度明顯改善，磨合油使用周期大大延長。
納米金剛石渦輪蝸桿油可使磨損量減小30%～80%，機械效率提高2%，對摩擦副具有自修復功能。納米金剛石液壓導軌油可使油膜的勁度系數(shù)提高20%。
納米金剛石潤滑油用于多種運轉(zhuǎn)設備，如發(fā)動機、空氣壓縮機、真空泵、減速機、齒輪傳動系統(tǒng)等，均可降低設備的震動和噪聲。由于它對摩擦副具有特殊的改性和自修復功能，因而可使設備更長時間處于最佳工作狀態(tài)。
納米金剛石拋光液
納米金剛石拋光液與納米硅溶膠相比拋光效率可提高4倍，表面粗糙度顯著降低。用其對碳化硅晶體、藍寶石、硬盤磁頭、微晶玻璃等難加工的硬脆材料進行拋光，近年來發(fā)展極快。對碳化硅晶體拋光后其表面粗糙度可達0.1～0.3納米。
這可使計算機的硬盤表面達到超光滑，從而滿足當前存儲密度達到15.5Gb/平方厘米的最高要求。
納米金剛石涂料
將納米金剛石分散到多種涂料中均可使其性能得到明顯改善。涂料有一個重要的技術指標耐擦洗次數(shù)，一種內(nèi)墻涂料加入納米金剛石后可使其數(shù)值由200～300提高到3000以上。一種水泥建筑物用的柔性涂料中加入納米金剛石，可使拉伸強度和斷裂伸長率同時提高近二成，而用其它方案是不可能同時改善的。耐腐蝕性亦可成倍提高。一種金屬材料用水性涂料加入納米金剛石后，置于5%鹽水浸泡，起泡時間由100多小時延長到600多小時。
初步試驗表明，表面改性適宜的納米金剛石對皮膚癌細胞的殺傷力接近70%，而對正常細胞沒有副作用。
天津市乾宇超硬科技有限公司的納米金剛石發(fā)動機油經(jīng)專家鑒定達到國際領先水平，拋光液達國際先進水平。前者先后獲天津市技術發(fā)明獎、中國機械工業(yè)科學技術獎，并已獲國家環(huán)保部科技成果證書，被認定為天津市節(jié)能產(chǎn)品。為便于長途運輸和出口，特研制了系列納米金剛石潤滑油精，一般按2～5%加入到相應的市售潤滑油中，即可使其性能得到改善，而原油的理化指標基本不變。許多高校的研究證明了油精的奇特功效。僅加入2%油精即可使摩擦系數(shù)降低27%，摩擦功耗降低18.4%；加入3%油精可使油膜承載能力可提高95.2%；加入5%油精可使AISI1045鋼磨損量減少82%。目前，該公司已有納米金剛石潤滑油精和納米金剛石拋光液產(chǎn)品批量上市。
此外，納米金剛石在復合材料（橡膠、塑料……）、復合涂層和環(huán)保領域均顯示了優(yōu)異性能。加有納米金剛石的塑料膜極易附著在金屬上而不需要加粘結(jié)劑。加入納米金剛石的硅膠其強度可提高1～3倍。在Cr鍍液中加入納米金剛石，可使沖模壽命提高10倍以上。原鍍金鍍層厚4微米，加入納米金剛石后可使鍍層減少至2微米而保持鍍層完整無空洞，其耐磨性還大幅提高。鍍后表面色澤與不加納米金剛石的一樣。原鍍1平方米需80克金，而加納米金剛石后僅需40克金，可節(jié)省1萬多元，其中僅需加入0.4克納米金剛石。除了上述在發(fā)動機油中可明顯減低尾氣發(fā)放外，它還可有效地過濾重金屬和放射性物質(zhì)。在溶液中，1克納米金剛石可吸附50克Ni。潤滑油使用周期延長不僅提高了用戶的經(jīng)濟效益，其本身就是對環(huán)保的巨大貢獻。
因此，有關專家認為，推廣應用納米金剛石是利國利民的大好事，是低碳經(jīng)濟的促進劑。但由于其超前較大，或者說過于超前，國人知者甚少，因而應大力宣傳。專家們建議，政府有關部門應給予資金和政策的大力支持，否則，只是出口大量的原材料，而真正的經(jīng)濟效益和社會效益都落在了發(fā)達國家里面。
金剛石又叫鉆石。談到鉆石人們首先想到的往往是最珍貴的飾品，但其絕大多數(shù)應用在工業(yè)和科研領域。它具有多項世界第一：硬度、折光率、導熱率、聲速最高，而熱脹系數(shù)、摩擦系數(shù)最小，且化學性質(zhì)最穩(wěn)定。納米金剛石既具有金剛石的特性，又具有納米材料的特性。因而它的功效是其它諸多材料無法比擬的。在精密拋光、高性能潤滑、電鍍、復合材料等領域中的應用是其他材料無法替代的。許多領域在試用納米金剛石之后，收到了遠遠超乎預料的奇特效果。無怪乎它被一些科學家和工程師稱為二十一世紀的“神圣材料”和“工業(yè)維他命”。但在我國，它的廣泛應用尚處于啟蒙階段，其前景不可估量。
目前，我國在納米金剛石的制造領域，從產(chǎn)能上已走在世界前列，但在應用領域比獨聯(lián)體及歐美日韓等國還有許多差距。
納米金剛石主要是用負氧平衡法引爆炸藥制取的，通常稱之為爆轟法。它可大批量制造出粒徑小于20納米，平均粒徑位于2～6納米。它的單位質(zhì)量顆粒數(shù)量級高達1018粒/克，所以它的納米材料之優(yōu)異性能表現(xiàn)得淋漓盡致。而目前其它納米材料批量制造的大多是20納米以粗。
由于粒徑小到納米級，表面原子所占比例可達百分之幾十。這使得它的許多理化指標與靜壓法生產(chǎn)的金剛石差別較大。
納米金剛石的應用領域極其廣泛，應用的難點在于如何避免團聚而使其保持超分散狀態(tài)。天津市乾宇超硬科技有限公司利用自主知識產(chǎn)權，通過專有的表面改性工藝，使其長期處于超分散狀態(tài)，從而使它的優(yōu)異性能得到較好的發(fā)揮。該公司在一些領域做出了許多有益的探索。
納米金剛石潤滑油
由于油中加入納米金剛石后，滑動摩擦變成滾動摩擦，摩擦副表面逐漸改性，形成又硬又滑的金屬碳化物。因而它的減摩抗磨效果是用有機化工的辦法無法比擬的。臺架實驗表明：在EQ6100-1型汽油機上使用納米金剛石發(fā)動機油后，輸出功率平均提高4.2%，最高可達6.4%。燃油消耗率平均降低4.7%，最高可達10.3%。氣缸壓力提高28.9%。怠速轉(zhuǎn)速提高10.2%。發(fā)動機怠速碳氫化物排放降低60%，氮氧化物排放降低20.5%�？傊l(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和排放性均有較大改善，氣缸密封性提高，且具有較好的減摩效果。對發(fā)動機具有免
拆卸清洗功能，冬季更易點火，發(fā)動機油的使用周期成倍延長。納米金剛石磨合油可使發(fā)動機的磨合時間縮短30～50%，汽缸壓力提高7～10%，缸套硬度增加10～20%，粗糙度明顯改善，磨合油使用周期大大延長。
納米金剛石渦輪蝸桿油可使磨損量減小30%～80%，機械效率提高2%，對摩擦副具有自修復功能。納米金剛石液壓導軌油可使油膜的勁度系數(shù)提高20%。
納米金剛石潤滑油用于多種運轉(zhuǎn)設備，如發(fā)動機、空氣壓縮機、真空泵、減速機、齒輪傳動系統(tǒng)等，均可降低設備的震動和噪聲。由于它對摩擦副具有特殊的改性和自修復功能，因而可使設備更長時間處于最佳工作狀態(tài)。
納米金剛石拋光液
納米金剛石拋光液與納米硅溶膠相比拋光效率可提高4倍，表面粗糙度顯著降低。用其對碳化硅晶體、藍寶石、硬盤磁頭、微晶玻璃等難加工的硬脆材料進行拋光，近年來發(fā)展極快。對碳化硅晶體拋光后其表面粗糙度可達0.1～0.3納米。
這可使計算機的硬盤表面達到超光滑，從而滿足當前存儲密度達到15.5Gb/平方厘米的最高要求。
納米金剛石涂料
將納米金剛石分散到多種涂料中均可使其性能得到明顯改善。涂料有一個重要的技術指標耐擦洗次數(shù)，一種內(nèi)墻涂料加入納米金剛石后可使其數(shù)值由200～300提高到3000以上。一種水泥建筑物用的柔性涂料中加入納米金剛石，可使拉伸強度和斷裂伸長率同時提高近二成，而用其它方案是不可能同時改善的。耐腐蝕性亦可成倍提高。一種金屬材料用水性涂料加入納米金剛石后，置于5%鹽水浸泡，起泡時間由100多小時延長到600多小時。
初步試驗表明，表面改性適宜的納米金剛石對皮膚癌細胞的殺傷力接近70%，而對正常細胞沒有副作用。
天津市乾宇超硬科技有限公司的納米金剛石發(fā)動機油經(jīng)專家鑒定達到國際領先水平，拋光液達國際先進水平。前者先后獲天津市技術發(fā)明獎、中國機械工業(yè)科學技術獎，并已獲國家環(huán)保部科技成果證書，被認定為天津市節(jié)能產(chǎn)品。為便于長途運輸和出口，特研制了系列納米金剛石潤滑油精，一般按2～5%加入到相應的市售潤滑油中，即可使其性能得到改善，而原油的理化指標基本不變。許多高校的研究證明了油精的奇特功效。僅加入2%油精即可使摩擦系數(shù)降低27%，摩擦功耗降低18.4%；加入3%油精可使油膜承載能力可提高95.2%；加入5%油精可使AISI1045鋼磨損量減少82%。目前，該公司已有納米金剛石潤滑油精和納米金剛石拋光液產(chǎn)品批量上市。
此外，納米金剛石在復合材料（橡膠、塑料……）、復合涂層和環(huán)保領域均顯示了優(yōu)異性能。加有納米金剛石的塑料膜極易附著在金屬上而不需要加粘結(jié)劑。加入納米金剛石的硅膠其強度可提高1～3倍。在Cr鍍液中加入納米金剛石，可使沖模壽命提高10倍以上。原鍍金鍍層厚4微米，加入納米金剛石后可使鍍層減少至2微米而保持鍍層完整無空洞，其耐磨性還大幅提高。鍍后表面色澤與不加納米金剛石的一樣。原鍍1平方米需80克金，而加納米金剛石后僅需40克金，可節(jié)省1萬多元，其中僅需加入0.4克納米金剛石。除了上述在發(fā)動機油中可明顯減低尾氣發(fā)放外，它還可有效地過濾重金屬和放射性物質(zhì)。在溶液中，1克納米金剛石可吸附50克Ni。潤滑油使用周期延長不僅提高了用戶的經(jīng)濟效益，其本身就是對環(huán)保的巨大貢獻。
因此，有關專家認為，推廣應用納米金剛石是利國利民的大好事，是低碳經(jīng)濟的促進劑。但由于其超前較大，或者說過于超前，國人知者甚少，因而應大力宣傳。專家們建議，政府有關部門應給予資金和政策的大力支持，否則，只是出口大量的原材料，而真正的經(jīng)濟效益和社會效益都落在了發(fā)達國家里面。
