纳米材料的特点主要包括尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。其用途则广泛涉及医学、能源、环境、工业等多个领域。
首先，纳米材料的尺寸效应指的是其尺寸在1到100纳米之间，这使得它们具有与宏观材料显著不同的物理和化学性质。例如，黄金在正常情况下呈金黄色，而其纳米颗粒却变成了黑色，且熔点显著下降。这种尺寸效应为纳米材料带来了独特的应用优势。
其次，表面效应是由于纳米材料尺寸小、比表面积大而导致的。这使得纳米材料表面原子数多，表面能高，表现出强烈的表面活性和吸附能力。例如，纳米粒子在空中可以燃烧，无机纳米粒子能吸附气体等，这些都是表面效应的体现。
再者，量子尺寸效应是当纳米材料的尺寸与某些物理特征尺寸相当或更小时，其声、光、电、磁等性质会发生显著变化。比如，铜颗粒在达到纳米尺寸时变得不能导电，而绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。这种效应为纳米材料在电子、光学等领域的应用提供了可能。
最后，宏观量子隧道效应是纳米粒子具有的贯穿势垒的能力，这使得它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化。这一效应在纳米电子器件等领域有着潜在的应用价值。
在用途方面，纳米材料的应用领域极为广泛。在医学上，纳米材料可以作为药物载体，将药物精确地输送到病变部位，提高治疗效果并减少副作用。在能源领域，纳米结构的光电材料可以提高太阳能电池的光电转换效率，纳米结构的电池材料也可以提高电池的储能密度和充放电性能。在环境领域，纳米材料可以用于环境治理和污染控制，如纳米催化剂可以加速有害物质的分解和转化。此外，在工业领域，纳米材料还可以用于改善材料的力学、电磁、光学等性能，提高产品的质量和性能。
总的来说，纳米材料因其独特的性质在各个领域都有着广泛的应用前景。随着科学技术的不断发展，纳米材料的应用将会更加广泛和深入。