纳米科技是指在1-100nm尺度空内，研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学科。纳米材料是纳米科技发展的重要基础；
纳米材料（Nanophase Materials）
：少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。
因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的宏观材料体系的许多特殊性质。
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① 0维，指在空间3维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒，原子团簇等；
② 1维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；
③ 2维，指在3维空间中有1维在纳米尺度，如超薄薄膜，多层膜，超晶格等。
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按化学组成可分为：
纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料。
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按材料物性可分为：
纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料等。
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按应用可分为：
纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料、纳米储能材料等。
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性。例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等。
纳米材料的物理、化学性质既不同于宏观物体，
也不同于微观物体
，由于原子和分子的相互作用，直接影响着纳米材料的宏观性质。如纳米光学材料会产生异常的吸收功能，较脆的纳米陶瓷会成为可变形陶瓷，由于体表面积的变化使得纳米材料的灵敏度比体材料高很多，由于位错滑移受到边界的限制使得纳米晶体表现出比体材料高很多的硬度，如铜的纳米晶体硬度是其微米尺度的5倍。
纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。例如：金属的纳米粒子在空气中会燃烧，无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附并与气体进行反应。
纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着粒径变小，表面原子所占百分数将会显著增加。当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。例如：光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向磁无序态的转变；超导相向正常相的转变；声子谱发生改变等；由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，比表面积增加，从而产生一系列新奇的性质。
当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低轨道能级而使能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。量子尺寸效应直接解释了纳米粒子特别的热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能等一系列的与宏观特性有着显著不同的特性。
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现了一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微化的极限。当微电子器件进一步细微化时，必须要考虑上述的量子效应。
21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学是一门将应用科学和基础科学集于一体的新兴科学。由于纳米材料特殊的性质，纳米材料在光学、机械、磁学、电子、化学和生物学等各个领域有着广阔的应用前景。
1、力学性能
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采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。特别是陶瓷增韧和高韧高硬涂层。
2、光学性能：
纳米材料具备良好的吸光或吸波特性，可用作光学纤维、光反射、吸波隐身、光过滤、·光存储、光开关、光导电体发光、光学非线性元件、红外线传感器、光折变等的材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。
3、磁性
：
纳米尺寸的强磁性颗粒，当其粒度尺寸为单磁临界尺寸时，具有很高的矫顽力，可制成各种磁性材料，广泛应用于电声器件、阻尼器件，以及旋转密封、磁性选矿等领域。
4、电学性能：
用作导电浆料、电极、超导体、量子器件、压敏电阻、非线性电阻、静电屏蔽材料等。
5、催化性能：
用做催化剂。
6、热学性能：
用作耐热、热变换、低温烧结等材料。
7、敏感特性：
纳米材料比表面积大，表面活性高，可用作各种敏感材料，如湿敏、温敏、气敏等传感器、热释电材料。纳米材料制作的气敏元件不仅保持了粗晶材料的优点，而且改善了响应速率，增强了气敏选择性，还可以有效地降低元件的工作温度。
8、其他：
（1）广泛地应用于生物医药领域，如进行细胞分离、细胞染色，医疗诊断，消毒杀菌，以及用于制作药物载体；
（2）利用纳米技术可制备远红外纺织品、防紫外线织物、抗菌纺织品、导湿排汗织物、抗静电织物、磁性抗癣织物、芳香复合纤维高性能纤维自动发光织物、反光织物等；
（3）环境科学领域将出现功能独特的纳米膜，这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染，用于污水处理，废物处理，空气消毒等；
（4）用于电池、储氢的能源材料，用作助燃剂、阻燃剂、抛光液、印刷油墨、润滑剂等；
（5）用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用为作电冰箱、空调外壳里的抗菌除味塑料。
研究纳米材料已经有很多年的历史了，由于纳米材料的特性，纳米材料已成为国际间研究开发重点，世界各国都将发展纳米科技作为国家科技发展战略的一部分，纳米科技的发展对许多方面的技术产生了广泛的影响。
从2012年到2020年，各大研究领域纳米论文总数从约12万篇增加到30万篇左右，年复合增长率（CAGR)为7.3%。
从2012 年到2020 年的研究文章数量来看，纳米结构研究中最受欢迎的是纳米颗粒。同期专利申请中流行的纳米结构包括纳米颗粒、石墨烯、量子点、纳米线和纳米晶体。研究论文集中于以下纳米材料的应用：电子、催化、药物递送、光电子和能量存储。根据专利数据，这些也多为颇受欢迎的应用。
纳米技术也面临诸多挑战，制造能满足日益增长的高性能计算和数据存储需求的纳米器件；发展绿色纳米材料；实现纳米材料的商业化生产；将废弃二氧化碳转化为有用产品；研究纳米药物的毒性，向公众传播相关知识，是未来纳米技术从业人员的努力的方向。
无论是纳米材料合成、纳米电子设备器件、能源转化和储存纳米材料、纳米医学，抑或是绿色纳米材料的使用，中国已成为纳米技术研究产出的主要贡献者。如何把这些研究成果转化为颠覆性的产业应用技术，将是中国未来纳米技术发展的重要课题。预计到2024 年，纳米技术对世界经济的贡献将超过1250 亿美元。有了人工智能的助力，纳米技术将释放更多潜力，或将在可持续农业、智慧城市、数字化生活等方面起到越来越重要的作用。坚持审慎的发展道路，纳米技术必将打造出更加美好的生活和环境。
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[1]MBA智库百科；
[2]杜淑幸主编 产品造型设计材料与工艺，西安电子科技大学出版社，2016.02；
[3]国家纳米科学中心 前路有光，以微见长——纳米科学与技术发展概况
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