納米材料，也叫做超微粒材料。它是一種小而又小，難以想象的細小粒子或粉末，所以稱為超微粒子或超微粉末。
通常，把l毫米分割為1000份，每1份就叫做1微米；再把1微米分割為1000份，每l份就是1納米。超微粒子就是指直徑大小為納米的固體顆粒，“納米材料”的名字也便由此而來。
這樣細小的顆粒，相當於嫋嫋輕煙中飄浮的炭黑顆粒。實際上，我國的古墨就是用天然的超微粒子—煙製成的，從而開創了納米材料的先河。
現代的納米材料是從20世紀80年代發展起來的，而且它的出世是和一位科學家在旅遊中產生的大膽設想連在一起的。
那是1980年的一天，一位叫格萊特的德國物理學家到澳大利亞去旅遊。當他獨自駕車橫穿澳大利亞的大沙漠時，眼前的景象使他突發奇想，將茫茫的大漠和材料中的晶粒聯係起來。他是從事晶體材料研究的，知道晶體中的晶粒大小對材料性能有極大的影響，晶粒越小材料的強度就越高。於是他就想，如果組成材料的晶粒細小到隻有幾分納米那麽小，材料會是個什麽樣子呢？或許會發生“天翻地覆”的變化呢？！在異國他鄉旅行中冒出這個想法使他興奮不已。回國後，他立即開始試驗和研究。經過近4年的努力，終於在1984年得到了隻有幾個納米大的超細粉末。在研究中他發現，任何金屬和有機、無機材料都可以製成納米大小的粉末。更有趣的是，材料一旦變成納米大小的粉末，無論是金屬還是陶瓷從顏色上看都是黑的（由於超微粒子吸光能力強所致），其性能還真的發生了“天翻地覆”的變化。
格萊特研製超微粒子成功的消息傳開後，德國和美國都有一大批科學家著了迷似地研究起納米材料來。例如，美國著名的阿貢國家實驗室用納米大小的超細粉末製成的金屬材料，其硬度比普通粗晶粒金屬的硬度要高24倍。在低溫下，納米金屬竟然由導電體變成了絕緣體。一般的陶瓷很脆，但用隻有納米大小的陶瓷粉末燒結成的陶瓷製品，卻有良好的韌性。更使人感興趣的是，納米材料的熔點隨超微粒子的直徑減小而大大降低。比如，金的熔點是1064℃，但製成10納米左右的金粉末後，熔點降到940℃；而5納米大小的金粉末熔點降至830℃；2納米金粉末的熔點隻有33℃。這一特點對研製新材料大有用處。例如，許多高熔點陶瓷材料很難用一般的方法生產出用於發動機的零件，但隻要事先將陶瓷製成納米大小的粉末，就可以在較低的溫度下燒結成發動機的耐熱零件。
用一般機械粉碎法很難獲得超微粒子。通常采用熔融金屬霧化法和氣體沉積法來製取超微粒子。霧化法凝聚力強，產量高，但顆粒不太均勻；氣體沉積法能獲得清潔的超微粒子，而且顆粒大小易於控製。
80年代末，日本研製成一種衝擊式超微粉碎機，能製造直徑1微米以下的超微粉末。德國科學家於90年代初發明了一種生產金屬超微粒子的新方法，是在一個封閉室內放進金屬，然後充滿惰性氣體氦，再將金屬加熱變成蒸氣，於是金屬原子在氦氣中冷卻成金屬煙霧，並使金屬煙霧粘附在一個冷卻棒上，再把棒上像碳黑一樣的納米大小的粉末刮到一個容器內；如果要用這些粉末製作零件，就可將它們模壓成零件形狀，通過燒結即可製成納米材料零件。
這種奇特的超微粒子神通廣大，應用麵廣。例如，將金屬鋁和鎳的超微粒子摻到火箭的固體燃料中，就可使燃燒效率提高100倍左右。美國和俄羅斯的火箭中已普遍使用了這種辦法。將超微粒子均勻地塗到磁帶、錄像帶和磁記錄器上，能使記錄磁信息的能力大大增強。有些新藥物製成納米顆粒，注射到血管內可順利進入微血管，大大提高了藥物療效。
目前，對納米材料的研究已在世界範圍內形成熱潮，有許多研究小組開發出製造超微粒子的新方法，其中包括用化學或物理手段從原子或分子原始粒子合成納米材料。一般來說，最好用原子或分子這樣的原始粒子來製造納米材料，因為這樣可對材料的結構和性能進行最有效的控製。一場納米材料革命已經開始。在不久的將來，人們將用更聰明和更有效的方法在原子、分子級控製物質，創造出更適合需要的性能優異的新材料。
超導材料是一種沒有電阻的材料，既能節約能量，減少電能因電阻而消耗的能量，還能把電流儲存起來，供急需時使用。自從世界上以電力作為主要動力以來，就遇到兩個令人頭痛的問題，一是在輸送電流時，不少電力因導線有電阻而發熱，白白損失了相當的能量。另一個問題就是，白天的電力常常嚴重不足。而深夜的電力又大大富餘，搞得發電機常常白天超負荷運轉，深夜時卻空轉，電力白白浪費了。能不能把夜間富餘的電力儲存起來用以彌補白天電力不足的難題呢？
自從有了超導材料以來，解決這個問題就大有希望了。超導材料是怎麽發現的呢？那是1911年，許多科學家發現，金屬的電阻和它的溫度條件有很大關係。溫度高時，它的電阻就增加，溫度低時電阻減少。並總結出一個金屬電阻與溫度之間的關係的理論公式。這時，荷蘭物理學家昂尼斯為檢驗這個理論公式是否正確，就用水銀作試驗。他將水銀冷卻到-40℃時，亮晶晶的**水銀像“結冰”一樣變成了固體，然後，他把水銀拉成細絲，並繼續降低溫度。同時測量不同溫度下固體水銀的電阻，當溫度降低到4K時，一個奇怪的現象發生了，水銀的電阻突然變成了零。開始他不太相信這一結果，於是反複試驗，但都是一樣。這一發現轟動了世界的物理學界，後來科學家把這個現象叫超導現象，把電阻等於零的材料叫超導材料，而把出現超導現象的溫度叫超導材料的“臨界溫度”。
昂尼斯和許多科學家後來又發現了28種超導元素和8000多種超導化合物材料。但出現超導現象的臨界溫度大多在接近絕對零度的極低溫，沒有什麽經濟價值，因為製造這種極低溫本身就很花錢而且很困難。
為了尋找臨界溫度比較高的沒有電阻的材料，世界上無數科學家奮鬥了近60年，也沒有取得什麽進展。直到1973年，英美一些科學家才找到一種在23K出現超導現象的铌鍺合金。此後這一記錄又保持了10多年。
到了1986年，在瑞士國際商用公司實驗室工作的貝特諾茨和繆勒從別人多次失敗中吸取教訓，放棄了在金屬和合金中尋找超導材料的老觀念，解放思想，終於發現一種鑭銅鋇氧陶瓷氧化物材料在43K這一較高溫度下出現超導現象。這是一個了不起的成就，因此他們兩人同時獲得了1987年的諾貝爾物理學獎。
此後，美籍華人學者朱經武，中國物理學家趙忠賢在1987年相繼發現了在78.5K和98K時出現超導現象的釔鋇銅氧係高溫超導材料。不久又發現鉍鍶鈣氧銅係高溫超導合金，在110K的溫度就有超導現象；而後來發現的鉈鋇鈣銅氧係合金的超導溫度更接近室溫，達120K。這樣，超導材料就可以在液氮中工作了。這可以說是20世紀內科學技術上的重大突破，也是超導技術發展史上的一個新的裏程碑。
至今，對高溫超導材料的研究仍然方興未艾。1991年，美國和日本的科學家又發現了球狀碳分子C-60在摻鉀、銫、釹等元素後，也有超導性。有些科學家預料，球狀碳分子C-60經過摻金屬後，將來有可能在室溫下出現超導現象，那時，超導材料就有可能像半導體材料一樣，在世界引起一場工業和技術革命。
超導材料應用的社會效益和經濟效益，首先將表現在大功率遠距離輸電方麵。前麵我們已經談到，目前全世界僅在電力輸送上，由於線路電阻而消耗的電能約為全世界總發電量的20%左右，如果利用超導材料製成新型輸電線材，那麽，必將節省大量的電能損耗，對促進社會、經濟的發展，將發揮十分巨大的作用。
利用超導線圈儲能是超導材料的又一大作用。據有關專家估算，超導線圈的儲能效果是通常水冷銅導線線圈儲能的100～1000倍而超導線圈本身並無電能損耗，隻需消耗一定的製冷功率即可。對此，有位美國科學家已經實驗成功。這一實驗給人們很大的啟示：在日常生活中，白天和傍晚，人們用電總是最多的，而到了深夜，電就用得少了。要是有一個很大的電力“倉庫”，能及時地把多餘的電能儲存起來，到了急需時再放出來，那該有多好啊！
於是，科學家們提出了超導線圈儲能的設想—
在地下很深的地方，挖一個直徑有100多米，上中下分三層的大坑，裏麵充滿著超低溫的液態氦氣，把超導金屬做成的線圈浸沒在裏麵，這就做成了超導儲能裝置。要是平時有多餘的電能，就可以存到超導線圈裏麵去，需要時隨時都可以拿出來使用。由於它沒有電阻的損耗，還可以長期地保存下去。有關科學家估計，到那時，世界上將出現可儲存100萬度電的超導設備，人們就再也不要為用電的不平衡而煩惱了。
超導材料的另一個非常有前途的用處是製造磁懸浮列車。為什麽超導材料有如此大的力量能把幾十上百噸的列車浮起來呢？其實道理很簡單。擺弄過磁鐵的人，對這一點一定很容易理解。當把一塊磁鐵的北極（或南極）和另一塊磁鐵的南極（或北極）挨近時，它們會立即吸在一起。但如果把一塊磁鐵的北極和另一塊磁鐵的北極靠近，它們就總是挨不到一塊，即使用力把他們擠在一起，隻要一鬆手，它們就會立即分開。這是因為在它們之間有一種排斥力。磁懸浮列車就是利用磁鐵同極相斥的原理製成的。
但磁懸浮列車上的磁鐵不是常見的那種磁鐵塊（即永久磁鐵），而是電磁鐵。電磁鐵外有一個用導線繞成的線圈；線圈中有電流通過時，鐵就產生磁力，隻要線圈中一斷電，鐵就立即失去磁力。
電磁鐵的線圈有兩種，一種是普通的銅導線繞成的，另一種則是用超導材料導線製成的。要想把幾十上百噸的列車懸空浮起來，電磁鐵之間的排斥力起碼得有幾十上百噸。而電磁鐵之間的排斥力和通過電磁線圈中的電流有直接關係，也就是說，隻有通過很大的電流，才能產生很大的磁力。
但普通的銅導線有電阻，電流一大，銅導線就會發熱，電流過大時，還可能使導線燒毀。所以銅導線通過的電流大小受到限製，例如直徑1毫米的銅導線，隻能通過6安培左右的電流，否則就會過熱燒毀。
為了使銅導線通過更大的電流，需要加大導線直徑，增加冷卻設備，這樣就會使磁懸浮列車本身的重量加重，這對提高列車的行駛速度不利。怎樣才能使磁懸浮列車本身的重量減輕，又能讓電磁鐵產生很大的磁力呢？這似乎是一個難以克服的困難。但自從有了超導材料後，就有了克服這一困難的希望。 ．
因為超導材料沒有電阻，多大的電流通過它也不會產生焦耳熱，也不會有電阻產生的損耗。因此，目前世界上許多國家都在爭先恐後地研究和開發超導磁懸浮列車。超導磁懸浮列車因為不和鐵軌接觸，沒有摩擦力，隻有空氣產生的阻力，因此時速可達到550公裏，和普通的民航飛機的速度差不多。如果將磁懸浮列車裝在真空隧道中運行，速度可達每小時1600公裏，比超音速飛機還快。但建造這種隧道很難，因而不易實現。
我國在90年代初開始研製磁懸浮列車，並在“八五”末期研製出第一輛試驗性磁懸浮列車，它沒有車輪，依靠磁排斥力使車體浮起來10毫米左右。用直線電動機推進。這輛磁懸浮列車是由鐵道部長春客車工廠製造的，鐵道科學院、國防科技大學、西南交通大學、長沙鐵道學院、大連鐵道學院等單位共同參加了研製。