纳米材料是指至少有一维尺度在1-100纳米范围内的材料或超微颗粒，这些材料在纳米尺度上展现出与宏观尺度下不同的物理、化学及机械性质。这些性质的变化主要源于两个方面：量子效应和巨大的比表面积。

特点

1. 量子尺寸效应 当材料的尺寸缩小时，电子的运动将受到限制，从而导致电子能级从连续变为离散，这便是量子尺寸效应。这种效应使得纳米材料表现出异常的光学、电学和磁学等性能。
2. 表面效应 纳米材料的比表面积非常大，表面原子数与总原子数的比例急剧增加。这种增强的表面原子活性能够显著改善材料的催化活性、吸附能力和反应性能。
3. 体积效应 纳米材料由于尺寸小，内部缺陷少，因此具有高的强度和硬度，以及良好的耐磨损和耐腐蚀性能。
4. 宏观量子隧道效应 在一定条件下，粒子能够穿过比自身能量高的势垒，这种现象在纳米材料中的表现尤为明显。

应用领域

1. 材料科学 纳米材料被广泛用于研发新型复合材料，如纳米增强塑料、涂料、陶瓷等，这些材料因具备良好的力学性能和抗老化性能而被应用于航空航天、汽车工业等领域。
2. 生物医学 纳米粒子因其独特的物理化学性质，被用于药物传输系统、靶向治疗、生物传感和组织工程等方面。例如，纳米金颗粒可以作为药物载体，实现药物的精准投放，提高治疗效果同时减少副作用。
3. 环境保护 纳米材料具有高效的催化活性，可用于处理废水、净化空气和土壤修复等环保领域。如纳米TiO2催化剂，可通过光催化反应有效降解有机污染物。
4. 信息技术 在微电子和光电子领域，纳米材料用于制造更高集成度的半导体器件、光电器件和磁记录介质等产品。例如，石墨烯因其出色的电导率和热导率，被认为是一种具有潜力的下一代电子材料。
5. 能源 纳米材料在开发新型能源存储设备方面也有广泛的应用，如锂电池、超级电容器和太阳能电池板。通过改善材料的结构和性能，可以大大提高这些设备的效率和寿命。