纳米是长度单位，一纳米等于十亿分之一米或者千分之一微米，也就是1 nm=10-9 m，一纳米的长度大约是三四个原子的宽度。纳米科学技术是诞生于20世纪80年代并正在兴起的一门新技术。它的基本含义是在纳米尺度上理解和改造自然，通过直接操作和排列原子和分子来创造新的物质。近年来，利用纳米添加剂或纳米材料改善材料性能，从而获得优异的产品质量，已成为国内外研究的热点。在制冷领域，纳米材料的使用逐渐被开发和重视。纳米材料纳米材料是指三维空间中至少一个维度在纳米尺度范围内或以纳米为基本单位的材料。根据不同的形貌，纳米材料可以分为纳米粉体、纳米纤维(一维)、纳米薄膜(二维)、纳米块体(三维)、纳米复合材料和纳米结构。纳米材料不仅包括纳米粒子、其纳米块和纳米薄膜，还包括纳米组装体系，它不仅包括纳米粒子的组分，还包括具有纳米尺度空间支撑它们的基体。纳米材料因其独特的性质被视为跨世纪的新材料，具有广阔的应用前景。纳米材料的发展趋势主要表现在通过在纳米粒子表面制造异物和表面改性，可以改变材料表面的荷电状态、表面结构和粗糙度。例如，使用超细颗粒时，导电金属可以变成绝缘体；量子尺寸效应和逾渗效应由纳米粒子在多孔基体中的分布状态(连续分布或孤立分布)控制，通过设计纳米线和纳米管的阵列体系(包括有序阵列和无序阵列)，可以获得各种所需的材料性质。此外，纳米球还具有超导性、介电性、声学和化学性质。纳米技术和材料在制冷领域的最新应用进展如下：1 .纳米粒子可以显著提高液体的热导率(如果在水中加入5体积%的铜纳米粒子，热导率可以提高1.5倍)。2.在制冷系统中加入纳米粒子后，发现：(1)含纳米粒子的制冷系统蒸发器出口温度明显快于不含纳米粒子的制冷系统，达到稳态时系统温度略低；(2)制冷系统吸气压力和排气压力略有下降，吸气压力和排气压力下降接近5%。由于吸入和排出压力的减速比相近，所以有纳米介质的制冷系统中压缩机吸入和排出压力的差值小于没有纳米介质的制冷系统，从而降低了压缩机的功耗；(3)添加纳米介质可以改善矿物油与氢氟碳制冷剂的混溶性。3.用纳米粒子浸润空调换热器外表面，可以催化分解空气中的苯、甲醛等有害物质，分解率接近100%，从而达到杀菌消毒的效果。由于晶粒极细，原子位于晶界和晶粒的缺陷中心，以及自身的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。纳米材料在润滑和摩擦学方面具有特殊的减摩性和高复合能力。纳米材料以纳米颗粒或纳米薄膜的形式存在于摩擦表面，具有良好的润滑性能和减摩性能。纳米材料制成的润滑剂可以显著提高润滑性能和承载性能，提高产品质量，特别适合恶劣条件下的润滑场合。纳米添加剂作者领导的课题组开展了纳米添加剂改善HFC制冷剂与矿物冷冻机油相容性的研究工作，取得了良好的效果。利用纳米添加剂改善制冷剂和冷冻机油的热力学性质、传热特性和流动特性，从而达到优化参数、强化传热、改善性能的效果
MelendresC。a等人采用平均粒径为10 ~ 15 nm的二硫化钼纳米粒子和平均粒径为6 ~ 8 nm的二氧化钛纳米粒子作为润滑油添加剂，进行了高速往复平面机械摩擦性能实验。结果表明，纳米二硫化钼和纳米二氧化钛的减摩性能均优于ZDDP(二硫代磷酸锌是一种常用的润滑油抗磨剂和抗氧剂)，且纳米二硫化钼用于中低负荷，研究表明纳米氢氧化镍对润滑油的抗磨性、最大无卡负荷和摩擦系数有影响。在500SN基础油中加入一定量的30 ~ 80 nm氢氧化镍和分散剂，可以有效提高抗磨性能和极压轴承性能，显著降低摩擦系数。直径为10 ~ 70 nm的硼酸镧颗粒能显著提高润滑油的耐磨性。制冷系统的润滑机制是加入所谓的“活性元素”，如Cl、S、P等。在摩擦副表面形成物理化学吸附膜或生成低熔点、低剪切力的无机保护膜，如氯化铁、硫化亚铁、磷酸亚铁等。从而形成润滑保护，但这个过程不可避免地伴随着腐蚀和磨损问题。添加纳米添加剂是通过表面改性的物理化学方法，在金属基体表面覆盖一层保护层或改变表面的原子组成，如渗碳或表面涂层，从而改变材料表面的结晶和应力状态，从而提高材料的极压抗磨能力。氢氟碳化合物被广泛使用，是制冷系统的主要工作介质
质。在制冷系统中，一种合适的工作介质体系，除要求制冷剂本身具有良好的热物理和热化学性质之外，制冷剂与冷冻机油之间的相溶性问题是该制冷剂是否能够广泛应用的决定因素。HFC制冷系统使用脂类冷冻机油（polyol-ester, 简称POE）。POE为强活性溶剂，吸水性和水解性强。采用HFC/POE体系的制冷系统在能效、工作可靠性等方面有诸多的问题需要进一步解决。向POE中加入添加剂是目前采用较多的用于提高POE/HFC体系的润滑性能的方法。加入磷酸脂类添加剂，可以得到相当于CFC/矿物油的润滑性能，由于没有改变POE类冷冻机油作为强活性溶剂的性质，因而无法根本解决采用HFC/POE体系的制冷系统存在的问题，如材料的相溶性、絮状物沉淀、膨胀装置堵塞等。制冷剂替代及制冷系统润滑体系的优化，取决于制冷剂与冷冻机油的互溶性以及它们组成的混合物的热力学性质，如粘度、密度、饱和压力以及导热系数等。为此，美国IUPAC和NIST等研究机构非常重视研究能够预测冷冻机油与制冷剂的混合物的相溶性和热力学性质的有效方法。特定基质的纳米介质可以激化流体的活性，为通过加入纳米粒子的方法改善矿物油与HFC工质的相溶性的可能性提供了理论支持。实验表明，加入n-TiO2(r)的矿物油ISO VG32 ML与HFC134a的相溶性良好，采用n-TiO2（r）/矿物油/HFC134a的制冷系统和制冷压缩机，具有良好的运行特性。 目前，纳米科技与材料在制冷领域的应用正在引起科学界、企业界以及一些政府的高度关注。为解决已有设备的制冷剂置换问题，自2000年以来，美国海洛克国家实验室、IUPAC实验室和英国帝国化学实验室等欧美主要研究机构又相继重新开始了HFC与矿物油相溶性的研究工作。纳米材料和技术是美国国家基金会在暖通空调领域资助的惟一课题领域。同期，ASHRAE（美国采暖、制冷空调工程学会）已经将纳米材料光催化、抗菌以及基于矿物油工艺的HFC工质置换新工艺等相关研究分别作为研究主题内容纳入到其战略研究规划中。
在日本，富士通空调事业部开展了纳米材料强化空调器换热器换热性能的研究。在中国，在国家自然科学基金和地方基金的资助下，北京建筑工程学院、清华大学、上海交通大学等学校也开展了在纳米科技与材料应用于制冷方面的研究。
可以预测，纳米技术与材料在制冷领域的应用，将能改善制冷产品能效、速冻等性能指标，并改进产品的制作工艺、扩展产品使用功能，例如，增加空调器的空气净化功能，冷藏冷冻器具的抗菌功能等，这将给制冷领域带来一场深刻的变化。
