金属纳米材料是20世纪80年代中期开发的一种高新材料，是指在三维空间中至少有一维处于纳米级别的金属材料，包括金属纳米粉末，金属纳米粒子和金属纳米结构材料。如果按维数来区分，可以分为三类：

第一个是零维，也就是说三维尺寸均处于纳米尺寸级别。举例来说，纳米粉体和原子团簇都是零维。其次是一维，相当于有两维尺寸处于纳米量级，如纳米棒、纳米丝之类。最后一个是二维，是在三维空间中，有且仅有一维处于纳米尺寸级别，诸如各种薄膜等等。

金属纳米材料具有许多独特的物理、化学性能，是其本体材料不具备的，而且对发展新材料和改进传统材料有着重要的推进作用。也正因为这些奇异的性能，使得金属纳米材料在声、光、电、磁、热以及生物医药等领域都有着广泛的应用前景，成为当今新材料研究领域中最具活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的新型材料。

1。2  金属纳米材料

1。2。1  金属纳米材料的微观效应

一、表面效应

众所周知，由球的表面积计算公式可知球形粒子的表面积与半径（直径）的平方成正比例关系，由体积计算公式可知球形粒子的体积与半径（直径）的立方成正比例关系，因此比表面积是与直径成反比的。也就是说，随着颗粒尺寸的减小，比表面积将随之增大，表面原子所占的百分数也逐渐增大。这时候粒子的表面效应［2］逐渐显现出来，粒子的表面能增加，表面原子活性增加而且极不稳定。也正因为此，粒子表现出不一样的特性，产生一些比较奇特的现象。例如金属纳米粒子在空气中会迅速氧化而燃烧，这时候就需要进行一定的稳定化处理。

二、量子尺寸效应

研究表明，随着纳米粒子尺寸的减小，甚至比光波波长（可见光）、德布罗意波长（，h：普朗克常量；p：动量）、超导态的相干长度（ξ）等特征尺寸更小或者相当时，其周期性边界将被破坏，非晶态纳米颗粒的颗粒表面附近原子密度减小，从而使其光、电、声、磁力学等性能呈现出“新奇”的现象，引起材料宏观物理、化学性质（如磁性、热阻、化学活性）的变化，显示出与传统材料的极大差异，这种现象即为小尺寸效应［3］。铜颗粒就是这样的，一旦处于纳米尺度范围内就失去了金属的导电性。材料的能级间距是和原子数N成反比的，所以当粒子尺寸小到一定程度，粒子内含有的原子数N有限，纳米金属Fermi能级附近的电子能级将由连续态分裂成分立能级，此即为纳米粒子的量子尺寸效应［4］。当能级间距大于材料物性的热能、电磁场能、光子能时，会导致量子效应，使得纳米粒子诸多性能如光、热、电性能与宏观材料迥然不同。例如，金属的导电性在超微粒子时可能会消失，从而变成绝缘体。

三、宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。在马的脾脏铁蛋白纳米粒子研究中，我们发现纳米粒子的磁化强度（）也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这就是纳米粒子的宏观量子隧道效应［5］。举例来说，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作。

1。2。2  金属纳米材料的制备方法

纳米材料的制备是纳米科技的重要组成部分，目前金属纳米材料的制备方法主要有气相法、液相法和机械合金法。

一、气相法

1984年德国科学家Gleiter用这个方法制备出了第一块纳米结构材料。其原理是在高真空反应室的氦气（He）保护下，加热高纯原料使其汽化，控制汽化速度使蒸发出来的粒子粒度保持在5～15nm范围之间。纳米粒子蒸发后与氦原子碰撞，降低动能，随后冷凝在用液氮冷却的冷凝壁上，在液氮温度下粒子即使相碰也不会长大。通过这个方法已经制备出了纳米晶Pd、Cu、Fe等，优点主要是纯度高，分散性好。