材料的基本結構單元至少有一維處于納米尺度范圍(一般在11100nm)，并由此具有某些新特性的材料（1微米=1000納米）。
納米級結構材料簡稱為納米材料(nanometermaterial)，是指其結構單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因為強相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應，因此其所表現(xiàn)的特性，例如：熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時所表現(xiàn)的性質(zhì)。
材料分類：
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發(fā)時間最長、技術最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎。
（1）納米粉末
又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料�？捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧�；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料；微芯片導熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；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（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。
（2）納米纖維
指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料�？捎糜冢何Ь�、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是制備無機物納米纖維的一種簡單易行的方法。
（3）納米膜
納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級的薄膜�？捎糜冢簹怏w催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導材料等。
（4）納米塊體
納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能金屬材料等。
發(fā)展歷程：
1861年，隨著膠體化學的建立，科學家們開始了對直徑為1~100nm的粒子體系的研究工作。
真正有意識的研究納米粒子可追溯到20世紀30年代的日本的為了軍事需要而開展的“沉煙試驗”，但受到當時試驗水平和條件限制，雖用真空蒸發(fā)法制成了世界第一批超微鉛粉，但光吸收性能很不穩(wěn)定。
到了20世紀60年代人們開始對分立的納米粒子進行研究。1963年，Uyeda用氣體蒸發(fā)冷凝法制的了金屬納米微粒，并對其進行了電鏡和電子衍射研究。1984年德國薩爾蘭大學（Saarland University)的Gleiter以及美國阿貢實驗室的Siegal相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細粉。Gleiter在高真空的條件下將粒子直徑為6nm的鐵粒子原位加壓成形，燒結得到了納米微晶體塊，從而使得納米材料的研究進入了一個新階段。
1990年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術會議（International Conference on Nanoscience&Technology)，正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支。
自20世紀70年代納米顆粒材料問世以來，從研究內(nèi)涵和特點大致可劃分為三個階段：
第一階段（1990年以前）：主要是在實驗室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評估表征的方法，探索納米材料不同于普通材料的特殊性能；研究對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。
第二階段（1990~1994年）：人們關注的熱點是如何利用納米材料已發(fā)掘的物理和化學特性，設計納米復合材料，復合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導方向。
第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。
相關初中化學知識點：設計實驗和科學探究
科學探究：
(1)
(2)化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經(jīng)歷和體驗科學探究活動，激發(fā)對化學學習的興趣，增進對科學的情感，理解科學的本質(zhì)，學習科學探究的方法，初步形成科學探究能力�？茖W探究是一種重要的學習方式，也是初中化學課程的重要內(nèi)容，對發(fā)展學生的科學素養(yǎng)具有不可替代的作用。
化學學科科學探究的特點
(1)新課標改革的理念是倡導探究式學習，“科學探究”是化學課程中重要的學習方式，使學生養(yǎng)成科學的思維方法和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生的實踐能力，因此，科學探究就是讓學生有更多的機會去體驗知識的探究過程，在探究過程中學習，在合作中學習，在學生與學生、教師與學生的交流中提升。“科學探究”是以問題為中心，南學生自己運用已有的知識選擇恰當?shù)氖侄�，探究未知的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并通過對獲得的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的分析、歸納，得出正確的實驗結論。從而使學生養(yǎng)成科學探究的態(tài)度，獲得科學方法，提高運用科學知識解決生產(chǎn)、生活中實際問題的能力。
(2)針對化學學科的特點，具體可從以下幾個方面加強對科學探究的認識：
①感受到科學探究是人們獲取科學知識、認識客觀世界的重要途徑；
②意識到提出問題和作出猜想對科學探究的重要性，知道猜想必須用事實來驗證；
③知道科學探究可以通過實驗、觀察等多種手段獲取事實和證據(jù)；
④認識到科學探究既需要觀察和實驗，又需要進行推理和判斷；
⑤認識到合作與交流在科學探究中的重要作用.
科學探究的要素和目標：
| 探究過程要素 | 達到目的 |
| 提出問題 | a．能從日�，F(xiàn)象或化學學習中，經(jīng)過啟發(fā)或獨立地發(fā)現(xiàn)一些有價值的問題 b．能比較清楚地表述所發(fā)現(xiàn)的問題 |
| 猜想與假設 | a．能主動地或在他人的啟發(fā)下對問題可能的答案作出猜想或假設 b．具有依據(jù)已有的知識和經(jīng)驗對猜想或假設作出初步論證的能力 |
| 制訂計劃 | a．在教師指導下或通過小組討論，提出活動方案，經(jīng)歷制定科學活動計劃的過程 b．能在教師指導下或通過小組討論，根據(jù)所要探究的具體問題設計簡單的化學實驗方案，并且具有控制實驗條件的能力 |
| 進行實驗 | a．能積極參與化學實驗 b．能順利地完成實驗操作 c．能在實驗操作中做到觀察和思考相結合 |
| 收集證據(jù) | a．具有較強的實證意識 b．學習運用各種方式對物質(zhì)及其變化進行觀察 c．能獨立地或與他人合作對觀察和測量的結果進行記錄，并運用圖表等形式加以表述 d．初步學會運用調(diào)查、資料查閱等方式收集解決問題所需要的證據(jù) |
| 解釋與結論 | a．能對事實與證據(jù)進行簡單的加工與整理，初步判斷事實與假設之間的關系 b．能依據(jù)一定的標準對物質(zhì)及其變化進行簡單的分類 c．能在教師的指導下或通過與他人討論對所獲得的事實與證據(jù)進行歸納，從而得出正確的結論 d．初步學會通過比較、分類、歸納、概括等方法認識知識之間的聯(lián)系，形成合理的知識結構 |
| 反思與評價 | a．具有對探究結果的可靠性進行評價的能力 b．能在教師的指導下或通過與他人討論，對探究學習活動進行反思，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處以及存在的不足，并提出改進的具體建議 c．能體驗到探究學習活動的樂趣和成功的喜悅 |
| 表達與交流 | a．能用口頭、書面等方式比較明確地表述探究過程和結果，并能與他人進行交流和討論 b．與他人交流討論時，既敢于發(fā)表自己的觀點，又要善于傾聽別人的意見 |
解答實驗探究題的方法技巧：
科學探究是積極主動地獲取化學知識和解決化學問題的重要實踐活動，根據(jù)題目情景提供的信息，要求學生初步學會運用比較、分類、歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工。要求考生會發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、并作出合理的猜想與假設，會設計實驗驗證自己的假設，以此考查學生的化學基礎知識、綜合實驗能力和科學探究能力，培養(yǎng)學生的科學探究精神，提高科學素養(yǎng)。解答此類試題思維要有開放性，能探究性地提出問題．要敏銳地發(fā)現(xiàn)問題，提出假設和探究驗證假設的方法，用觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)進行推理和判斷；要注意對試題提供的信息進行分析、數(shù)據(jù)的處理以及對探究問題的合理猜想和想象，不要生搬硬套，胡亂猜想，應在短時間內(nèi)切準題目要害，找準突破口。
綜合實驗題答題的基本方法和原則思維過程：
原理一反應物一儀器裝置一現(xiàn)象一結論一作用一意義一聯(lián)想
①實驗依據(jù)的性質(zhì)和原理。
②反應物的狀態(tài)及其替代物。
③裝置的性能、使用方法、適用范圍、注意事項、是否有替代裝置。
④操作順序、注意事項或操作錯誤產(chǎn)生的后果。
⑤現(xiàn)象描述要準確、全面、重點突出。
⑥直接得出結論或導出結論。
氧氣參加反應的對比實驗設計方法：
（1）探究氧氣與其他物質(zhì)反應條件的對比試驗
①溫度對比試驗。用溫度對比試驗探究物質(zhì)的著火點。如木炭和煤的著火點不同。
②濃度對比試驗。用濃度對比試驗探究可燃物能否與氧氣發(fā)生反應或反應的現(xiàn)象不同。
（2）金屬生銹條件的對比試驗
與氧氣接觸鐵不會生銹，與氧氣、水同時接觸鐵才能生銹。銅與氧氣、水和二氧化碳同時接觸才能生銹。金屬的生銹條件探究都是通過對比試驗完成的。
反應生成氧氣速率的對比試驗設計方法：
（1）催化劑對制取氧氣速率影響的對比試驗
①有無催化劑的對比試驗。如氯酸鉀制氧氣加入和不加入二氧化錳的對比試驗。
②不同催化劑對過氧化氫分解的對比實驗。如可設計對比試驗探究MnO2，CuO，F(xiàn)e2O3等對過氧化氫的分解速率的影響。
（2）濃度對制取氧氣速率影響的對比實驗。
如取不同濃度的對氧化氫溶液，加入同質(zhì)量的MnO2觀察H2O2分解速率。
在設計對比實驗時，必須使用控制變量法。每次對比實驗只能研究一個變量，其他的變量應該控制在相同的狀態(tài)。如設計對比實驗研究MnO2和CuO哪種物質(zhì)對H2O2分解速率影響大，那么容器中的過氧化氫濃度應相同。相反研究濃度對反應速率的影響，必須使用同種，同量的催化劑，溫度，壓強也應該相同。
控制變量法探究固體物質(zhì)溶解速率：
中考試題中常出現(xiàn)探究“影響固體物質(zhì)在水中的溶解速率的因素”的相關實驗問題。在口常生活和實驗中定性分析較多，如果定量分析就應該用控制變量法。
(1)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溫度、溶質(zhì)的顆粒大小，探究攪拌對溶解速率的影響。攪拌比不攪拌溶解得快。
(2)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溫度，探究溶質(zhì)的顆粒人小對溶解速率的影響，顆粒小的溶解快。
(3)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溶質(zhì)的顆粒大小，探究溫度對溶解速率的影響，對大多數(shù)物質(zhì)來說，溫度越高溶解的速率越快。
探究過程中獲取、處理信息的常見方法：
（1）觀察
①觀察要目的明確、重點清晰，具有典型性。如：做關于物質(zhì)性質(zhì)的化學實驗，重點觀察物質(zhì)性狀的改變，包括氣味的改變、氣體的逸出、沉淀的產(chǎn)生或溶解、顏色的變化。
②觀察要準確、仔細，事物變化有時微妙、偶然，在偶然、微妙中包含著飛躍，觀察仔細、準確，才會有所收獲。如：對于葡萄球菌培養(yǎng)皿中生長出的霉菌可殺死葡萄球菌這一現(xiàn)象，一般人難以發(fā)現(xiàn)，英國的弗萊明經(jīng)過仔細觀察發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，于是出現(xiàn)了造福于人類的青霉素。
③觀察時應對某一事物發(fā)生變化前后的現(xiàn)象進行比較，或對相關事物發(fā)生變化的現(xiàn)象進行比較，看看相同之處、不同之處，以便從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。
（2）比較分類
比較分類也是一種常用的方法，關鍵是在于將學習對象或所研究問題以一定標準分門別類進行對比。找出異同點，分清研究問題和學習對象的特征及相互關系。如：區(qū)分化學變化和物理變化時，需找出區(qū)分標準——反應前后的物質(zhì)是否為同種物質(zhì)。
（3）歸納演繹
歸納是解決一般與特殊的重要方法。歸納時應注意對某些或個別的化學現(xiàn)象、化學問題等進行觀察，總結它們的共同點。演繹是利用一般的知識、原理等對特殊的事實、現(xiàn)象進行分析，從而認識特殊情形的本質(zhì)特征、屬性。演繹時注意大小前提的正確性，如：元素周期律的發(fā)現(xiàn)及元素周期表的建立，既是比較歸納的結晶，也是演繹的功勞。
發(fā)展科學探究能力：
科學探究的活動包括觀察、提問、實驗、比較、推理、概括、表達及運用等活動，科學思維具有廣闊性、深刻性、獨立性和敏捷性。下面談談科學探究的幾種能力。
(1)觀察能力觀察能力是在親身實驗的條件下觀察事物的能力，是有目的、有計劃地感知客觀事物的能力。觀察能力的培養(yǎng)重在觀察、發(fā)現(xiàn)問題，在科學探究中很重要的一點就是把觀察到的內(nèi)容通過文字描述或者繪圖等多種形式表達出來。觀察是科學探究的重要手段。
(2)提出問題的能力學生在生活、學習活動中，對自己身邊的生活現(xiàn)象或學習化學時遇到的一些事例，能依據(jù)所給資料提出有探究價值的問題，并能對可能的答案作出猜想或假設。
(3)操作能力科學探究往往是以實驗為載體進行的，而科學探究的重要環(huán)節(jié)是通過實驗驗證假設與猜想，從而得出正確的結論，要動手實驗，首先要掌握實驗操作的基本技能，然后再按一定的操作順序進行操作。常言道“實踐出真知”，就說明了動手操作的重要性。
(4)分析能力分析是通過對整體中的各個部分進行單獨研究從而了解整體本質(zhì)的探究方法。實驗過程中要對實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)進行分析，找出它們的規(guī)律，然后要思考這些數(shù)據(jù)說明了什么，對你的假設是否有幫助。對整體中各個部分的研究是認識整體過程的基礎。
(5)比較能力比較是將兩件或兩件以上的事物，通過諸多方面的比較，從而得出異同的過程。比較是分類、歸納和概括的基礎。比較能力的培養(yǎng)，對學生認識事物、掌握規(guī)律起著巨大作用。因此，在科學探究中應重視比較能力的培養(yǎng)。
(6)歸納概括能力歸納概括是根據(jù)一部分信息來推斷總體信息。要正確地做出歸納概括，從總體中選出的樣本就必須具有代表性、廣泛性。如：在學習酸的化學性質(zhì)時，鹽酸和稀硫酸都能使紫色的石蕊試液變紅，即可歸納概括出大多數(shù)酸溶液都能使紫色石蕊試液變紅，這就利用r歸納概括技能。
(7)推理能力當你對觀察到的現(xiàn)象做出解釋時，即在進行推理時，要注意推理不一定就是事實，即使是根據(jù)正確的觀察做出的推論，也可能是錯誤的。要證明推論正確，唯一的方法就是再進一步觀察、調(diào)查和研究。
(8)評價能力做出評價就是評估某件事情的好壞、對錯。如：評價一個實驗方案的設計是否合理，操作是否方便，對環(huán)境是否有害等。做出評價前，需要全面地考慮到事情的正面與反面，并明確自己持有什么樣的觀點和評價標準。在科學探究中要學會評價。
(9)合作學習能力化學學習中的科學探究過程，往往是學生小組或團隊活動的過程，在合作探究中，學生應具有團結協(xié)作、資源共享的能力。
化學科學探究性試題分類：
(1)發(fā)現(xiàn)問題類探究題從生活現(xiàn)象、自然現(xiàn)象和實驗現(xiàn)象中選出有價值的問題。解釋此類問題的關鍵：觀察、分析、聯(lián)想，提出的問題要有探究價值，要有利于設計實驗方案，有利于現(xiàn)象的觀察和描述。解答此類探究題的方法：根據(jù)題目要求，從不同的角度提出問題，并進行猜想和假設�？梢詮囊韵掳藗�方面提出問題和進行猜想：
a．從“對立面”中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
b．從“逆向思維”中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
c.從生活或實驗中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
d．從探索閃果中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
e．在異常中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
f．在類比中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
g．在歸納判斷中發(fā)現(xiàn)問題和猜想；
h．在“理所當然”中發(fā)現(xiàn)問題和猜想。然后結合猜想，依據(jù)已有的知識經(jīng)驗(如：物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味等宏觀性質(zhì)和特征)去解答問題。注意提出的假設要周密、合理，有科學依據(jù)。
(2)假設、驗證類探究題對問題有可能的答案作出猜想或假設，并據(jù)已有的知識經(jīng)驗對猜想或假設作出初步驗證計劃，以便設計實驗方案。解答時，一是要圍繞問題從不同的角度、不同的側面進行假設或猜想，假設越全面，結論越可靠；二是要注意假設的合理性，要符合化學規(guī)律、化學原理，不能憑空設想；三是要從本質(zhì)上去分析現(xiàn)象，抓住本質(zhì)提出假設。
(3)收集證據(jù)、解釋與結論類探究題此類探究題是運用調(diào)查、查閱資料等方式收集解決問題的證據(jù)，并對所收集的證據(jù)和獲得的信息進行簡單的加工與整理，通過分析比較、分類、歸納概括等方法，認識知識之間的聯(lián)系，從而得出正確的結論并對結論作出正確的解釋。收集證據(jù)，要有較強的實證意識，會觀察、記錄，準確精練的表述是解答此類題目的關鍵。
(4)結果分析、反思與評價類探究題此類探究題是對所獲得的事實、證據(jù)進行總結、歸納，得出正確結論，對探究活動進行反思與評價。解答時可用比較、分類、概括、歸納等方法對證據(jù)和事實進行加工處理，利用逆向思維，對探究結果進行評價。而實驗評價題是由題目提供一套或多套方案，從某一角度或幾個方面評價方案的優(yōu)劣。
(5)綜合性探究類此類探究題是對科學探究的基本過程中的幾要素進行全方位的考查，體現(xiàn)探究的全過程，解答時要注意結合實踐經(jīng)驗和親身體驗，探究性地提出問題，用觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行推理、判斷，根據(jù)試題的目的和要求，結合題設巾的材料，進行解答，思維要有開放性。
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