纳米技术介绍
纳米科技简介
晏亮谷战军赵宇亮纳米（nm），它与米、厘米、毫米一样，是几何大小的量度单位，1nm=10−9 m，约等于4～5个原子排列起来的长度。
最早提出在纳米尺度上进行科学研究的是著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼（Richard Feynman）。
1959年，费曼在美国加州理工学院召开的美国物理学会年会上所做的演讲《底部还有很大空间》中提出：能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器还可能制备更小的机器，这样一步一步达到分子限度。
美丽的梦想往往是人类前进的动力，科学家开始试图从各个角度提出有关纳米技术的构想。
20世纪70年代，美国康奈尔大学的格兰奇维斯特（Granqvist）和比尔曼（Buhrman）利用气相凝集的方法制备出纳米颗粒，并提出了纳米晶体材料的概念，成为纳米材料的创始者。
随后，麻省理工学院的德雷克斯勒教授积极提倡纳米技术的研究，并成立了纳米科技研究小组。
到20世纪80年代，各种表征手段的不断涌现，特别是扫描隧道显微镜，为纳米技术的发展和纳米材料的制备奠定了实验基础。
德国的格莱特（Gleiter）教授利用惰性气体凝集的方法制备出6纳米的纳米颗粒，并且对其从理论以及性能上做了全面的研究，指出了在纳米界面上的奇异结构和特异功能。
进入21世纪以来，各种纳米材料已经可以被大规模生产，并且在工业、农业、食品、生活日用品、医药等领域的消费品和工业产品中广泛使用，以提高原有的性能或获得新的功能。
例如，把纳米级的TiO2添加到防晒霜中可增强对紫外线的吸收，Zn纳米材料也被用作催化剂处理汽车尾气。
纳米材料在各个领域都发挥着巨大的作用，已成为人们日常生活中密不可分的一部分，正在对国民经济发展和社会进步做出巨大的贡献。
正像美国科学家预计的：“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给各个领域带来一场革命。
”一、纳米技术纳米技术是指在纳米尺度下（0.1～100 nm）操纵原子和分子，对材料进行加工，制造具有特定功能的产品，或对物质及其结构进行研究，并掌握其原子、分子运动规律和特性。
我对纳米技术的新了解
我对纳米技术的新了解
纳米技术是研究和制造尺度在纳米米级（10^-9m）范围内的
材料和设备的科学和技术。
它是一种高度跨学科和复杂的领域，包括物理学、化学、生物学、材料科学、电子工程、信息技术等，并在许多领域有着广泛的应用。
纳米技术的应用涵盖了医药保健、能源、环境、电子、信息、材料等众多领域。
例如，在医药保健方面，纳米技术可以用于制造新型的药物和治疗方法，如靶向药物输送系统、纳米机器人等；在能源领域，纳米技术可以用于开发新型的能源材料和设备，如太阳能电池、燃料电池等；在材料领域，纳米技术可以用于制造更轻、更强、更耐久的材料，如纳米复合材料、纳米涂层等。
纳米技术的发展还面临一些挑战和风险，如环境和健康问题、纳米材料的制备和稳定性问题等。
因此，需要不断加强研究和监管，保证纳米技术的发展和应用的安全。
纳米技术及应用资料
纳米技术及应用资料纳米技术是一门研究和应用纳米尺度范围内的材料、器件和系统的科学与技术。
纳米尺度在1纳米到100纳米之间，纳米技术主要关注和操纵材料的纳米结构和性质，以实现对材料特性、性能和功能的精确控制和改进。
纳米技术的应用非常广泛，涵盖了各个领域。
以下是纳米技术的一些主要应用领域：1. 电子学和电子器件：纳米技术在电子学领域的应用极为重要，例如微电子器件、纳米电子结构等。
纳米技术可以提高电子器件的性能和功能，使得电子设备更小、更快速、更节能。
2. 材料科学：纳米技术可以用来制备和改进各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。
纳米结构的材料具有特殊的物理、化学和生物性能，可以应用于传感器、催化剂、纳米粒子药物等领域。
3. 药物传递和医学诊断：纳米技术在药物传递和医学诊断领域有广泛的应用。
纳米粒子可以作为药物载体，通过调控纳米粒子的形状、大小、表面性质等，实现药物的快速、定向、可控释放，提高药物的疗效和减少副作用。
此外，纳米技术还可以用于制备和改进医学影像技术，如纳米探针、纳米共振探针等。
4. 能源和环境：纳米技术在能源和环境领域有着广泛的应用。
通过纳米技术可以制备高效的光电材料、催化剂等，用于太阳能电池、燃料电池、水处理等。
此外，纳米技术还可以应用于空气和水污染的治理，例如纳米材料的吸附和催化等作用可以有效地去除有害气体和污染物。
5. 纳米生物技术：纳米技术在生物领域的应用被称为纳米生物技术。
纳米生物技术可以用于生物传感、分子诊断、生物成像、基因治疗等。
通过纳米技术可以制备纳米生物传感器、纳米探针等，实现对生物分子和细胞的高灵敏、高选择性的检测和干预。
纳米技术的应用给人类带来了很多益处，但也存在一些挑战和问题需要解决。
例如，纳米材料对环境和生物体的安全性需要评估和监控；纳米器件的制备和集成技术仍然面临着一些技术难题；纳米尺度下的物理和化学现象仍然不完全理解等。
总之，纳米技术是一门前沿的科学和技术，其应用潜力巨大。
纳米技术
摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
2. 纳米技术的诞生与发展
CSTM——9000型扫描隧道显微镜
2. 纳米技术的诞生与发展
1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的
六分之一，强度却是钢的10成为纳米技术研究的热点。诺贝
尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维 的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米
4. 纳米材料及其特性
纳米材料（nano material） 纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，
但它却是纳米技术发展的基础。纳米材料又称为超微颗粒材料，
由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在 1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，
从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微
此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，
打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
2. 纳米技术的诞生与发展
2000年4月，美国能源部桑地亚国家实验室运用激光微细
加工技术研制出智能手术刀，该手术刀可以每秒扫描10万个
癌细胞，并将细胞所包含的蛋白质信息输入计算机进行分析 判断。
2001年纽约斯隆-凯特林癌症研究中心的戴维. 沙因贝格尔
观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有 表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物
体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，
即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和 大块固体时相比将会有显著的不同。
4. 纳米材料及其特性
1nm=10-9m，即1毫微米，十亿分之一米，纳米微粒的尺 度一般定义为10-7—10-10m内（0.1—100nm）； 相当于人发直径的1/10万。 具有奇异的力学、光学、磁学、热学和化学等特性。当
《纳米技术》课件
纳米技术起源于理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的思想，随着技术的发展，纳米 技术逐渐成为研究的热点。
3 纳米技术的应用领域
纳米技术的应用涵盖医学、能源、材料制备和计算机科学等领域，为我们的生活和科学 技术带来了巨大的影响。
纳米材料
纳米颗粒
纳米颗粒是指具有纳 米级尺寸的固体颗粒， 具有特殊的物理、化 学和光学性质，广泛 应用于电子、光催化 和生物医学等领域。
纳米技术在计算机科学领域有着独特的应用，如 纳米电子器件和量子计算。
纳米技术的风险
1
环境风险
纳米材料的释放和排放可能对环境产生影响，需要注意管理这些风险以保护生态 系统。
2
生物风险
纳米材料对生物体的毒性和生物相容性需要进行评估，确保安全使用纳米技术。
3
社会风险
纳米技术可能带来一定的社会和伦理问题，需要谨慎考虑与管理，确保科技发展 的可持续性。
发展趋势
未来的纳米技术
纳米技术的发展将进一步拓展应用领域，如量子纳 米技术和纳米机器人等，开启更加神奇的科技时代。
可持续发展的纳米技术
纳米技术的可持续发展将关注环境友好性、资源高 效利用和社会公平性，推动科技与可持续发展的融 合。
结论
纳米技术拥有巨大的潜力，同时也带来一定的风险。为了实现纳米技术的可 持续发展，需要政府、企业和公众的共同参与和监管。
《纳米技术》PPT课件
欢迎来到《纳米技术》PPT课件！通过本次讲解，您将深入了解纳米技术的简 介、纳米材料、纳米制备方法、应用领域、风险以及发展趋势。准备好开启 科技的奇妙之旅了吗？
纳米技术简介
1 什么是纳米技术
纳米技术是研究和应用材料、装置和系统的科学、工程和技术的一门学科，其尺度位于 纳米米级尺度范围内。
纳米技术简介
纳米技术包含下列四个主要方面
第一方面是纳米材料(或称超微粒子，尺度小于100nm的粒子)，包括材料的制备和表征．在纳米尺度下，物质中电子的波动性以及原子的相互作用将受到尺寸大小的影响．如能得到纳米尺度的结构，就可能在不改变物质化学成分的情况下控制材料的基本性质，如熔点、磁性、电容甚至颜色等．纳米材料具有异乎寻常的性能．用超微粒子烧成的陶瓷，硬度可以更高，但不脆裂；无机超微粒子加入到橡胶中后，将粘在聚合物分子的端点上，由此做成的轮胎将大大减少磨损、延长寿命．
第二方面是纳米动力学(nanodynamics)，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统(MEMS)．这主要用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统、特种电子设备、医疗和诊断仪器等. MEMS用的是一种类似于集成电路设计和制造的新工艺．特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数百微米，而宽度误差只允许万分之一，这种工艺还可用于制作转子直径为400μm的三相电动机，用空气作轴承，转速可达106rad／min—l07rad／min，调向时间小于1μs，用于超快速离心机或陀螺仪等．这方面的研究还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等．虽然此研究目前尚未真正进人纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值．
(3)纳米技术的应用前景
纳米技术不纯粹是材料科学的问题，获益的也不仅仅局限在材料科学方面，下列各个领域将因纳米技术的发展而得益．
电子和通讯： 如用纳米薄层和纳米点记录的全媒体存储器、平板显示器和其他全频道通讯工程和计算机用的器件等．对此，美国军方提出的初期指标是：在室温下，比现有的器件运算速度快10~100倍，信息存贮密度大5~100倍，能耗小50倍．将来则要求存贮密度和运算速度都要比现在大或快3——6个数量级，且廉价而节能．
纳米技术介绍
纳米介绍"纳米"是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米），约相当于45个原子串起来那么长。
纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。
从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。
单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。
极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。
假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。
纳米技术纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。
根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。
这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。
也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。
这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。
纳米技术的基础知识
纳米技术的基础知识纳米技术概述纳米技术是一种以纳米尺度为特征的科学、技术和工程领域。
纳米技术涉及到处理和制造材料、设备和系统，其尺寸通常在1到100纳米之间。
在纳米尺度上，物质的性质和行为与宏观尺度上有着显著的不同，这使得纳米技术成为许多领域的研究热点和创新方向。
追溯纳米技术的起源，可以回溯到20世纪80年代。
然而，纳米技术的进一步发展和应用则是在1990年代末和21世纪初被广泛认识和关注的。
纳米技术的应用领域包括材料科学、生物医学、电子学、能源、化学和环境等，对于科学研究、技术革新和产业发展都具有重要意义。
纳米技术的基本原理是通过控制和操纵材料的结构和性质，实现对其性能和功能的改善和提升。
在纳米尺度下，物质的性质会发生显著的变化，例如导电性、光学性质、磁性等都会发生变化。
通过利用纳米技术，可以制备出具有特殊性能和功能的纳米材料、纳米器件和纳米结构，从而推动科学研究和工程应用的进步。
纳米材料与纳米结构纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊性质和性能的材料。
纳米材料可以是纳米颗粒、纳米晶体、纳米管、纳米线、纳米薄膜等。
纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间，具有高比表面积、强化的力学性能、改变的光学和电磁性质等特点。
纳米材料广泛应用于材料科学、电子学、能源学、生物医学等领域。
纳米结构是指在纳米尺度下具有特殊结构和形态的材料。
纳米结构可以是纳米线阵列、纳米孔洞、纳米孪晶、纳米层状结构等。
纳米结构的形成受到物理、化学和生物因素的影响，具有与尺寸相似的特殊性质和应用潜力。
纳米结构在材料科学、化学和生物医学等领域显示出了独特的优势和应用前景。
纳米技术的制备方法纳米技术的制备方法包括自下而上和自上而下两种主要方法。
自下而上的制备方法是通过原子、分子或聚合物等基本单元的自组装或聚集，逐步构建出纳米材料和纳米结构。
自下而上的方法包括溶液法、气相法、凝胶法、磁控溅射等。
这些方法能够实现针对性地合成具有特定性质和功能的纳米材料和结构。
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2.1 国外纳米技术进展
DNA开关
2.2 纳米技术在美国
2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万 个就业机会
能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 本世纪前10年几个关键领域之一 制定了“国家纳米技术倡议”(NNI):
纳米材料 纳米电子学、光电子学和磁学 纳米医学和生物学
中科院化冶所
“七五攻关”: 纳米碳化硅 “八五863”: 纳米阻燃剂
中科院化学所
纳米领带
超双疏性界面材料 防水、防油、防污、防褪色
纳米聚丙烯管材
高强度、抑菌功能
2.5 纳米技术应用
全国范围
三百多家纳米企业 以“纳米”注册的企业近百家 数十条纳米材料生产线 资金约百亿元
1.7 媒体中的纳米怪象
纳米冰箱 纳米洗衣机
1.8 纳米技术前景展望
钱学森(1991)：“我认为，纳米左右和纳米以下的结 构是下一阶段科技发展的重点，会是一次技术革命， 从而将在21世纪又是一次产业革命。”
纳米技术将改变生产方式，导致生活方式变革，带 领我们进入崭新的21世纪。
2.1 国外纳米技术进展
2.5 纳米技术在中国
1993年，中科院操纵原子写字
2.5 中国纳米技术进展
中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵列;合成了当 时最长的纤维级碳纳米管
中国科技大学:氮化镓粉体 清华大学:氮化镓纳米棒 中国科技大学:从四氯化碳制备出金刚石纳米粉，被
誉为“稻草变黄金”
2.5 中国纳米技术应用
1990年，IBM公司用原子排出“IBM” 1991年，NEC实验室观察到碳纳米管 合成了其它纳米管材料
2.1 国外纳米技术进展
实心的纳米棒、纳米线、量子线
2.1 国外纳米技术进展
朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 称量单个原子重量的“纳米秤”
或纳米观(Nanoscopic): 1~100nm
1.2 空间尺度的划分
微观(Microscopic) 皮米观(Picosopic)
飞米观(Fentoscopic) 亚飞米观(Subfentoscopic)
1.3 纳米？
1纳米(nm): 1毫米(mm)的百万分之一 头发的直径
2.2 纳米技术在美国
军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪纳米技术研
究开发法案》，批准联邦政府在从2005财政年度开 始的4年中共投入约37亿美元，用于促进纳米技术的 研究开发
2.3 纳米技术在日本
1962年, 久保(Kubo): 久保理论 国会: 21世纪前20年的立国之本 著名大企业: 纳米实用化技术的计划
三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线 自洁净玻璃、光催化净化水或空气
2.4 纳米技术在其它国家
韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全
面带动纳米技术在各个领域的发展 法国：国家纳米科技中心、纳米产业基金 世界都在迎接纳米时代的到来
近Байду номын сангаас中国的机遇与挑战
二百年回顾 蒸汽机技术、电气化技术、微电子技
术的高潮都错过 IT产业、网络通讯与西方差距不大 纳米技术使大家都面临着重新变革，
1.4 纳米技术
在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理的技术 被称为纳米技术
1.5 纳米材料
纳米材料: 在纳米量级(1~100nm)内调控物质结构制 成的具有特异性能的新材料
四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原 子比例大
四大效应: 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧 道效应、表面效应
3.1 纳米技术与经济
材料人类文明的四大技术支柱之一 材料是人类物质文明的基础 材料支撑着其它新技术的前进 纳米材料是纳米技术的基础 纳米材料是材料家族中的重要新成
员
3.2 纳米技术与经济
科学
发现新材料、提出新方法
知识创新 将“钱”转化为“知识”
技术
工业化制备纳米材料
气相法
气溶胶法 激光法 等离子法 裂解法 氧化法 水解法 燃烧法
3.4.1 化学方法制备纳米材料
液相法
化学沉淀法(均匀沉淀法, 共沉淀法) 水解法(醇盐,卤化物) 溶胶-凝胶法 水热法
3.4.2 物理方法制备纳米材料
气相法
惰性气体冷凝法
固相法 高能球磨法 搅拌磨法 震动磨法
3.5 某纳米颗粒的制备
3.6 纳米粉体表面改性
纳米材料实用化的关键
表面物理控制 化学特性控制 粉体松散、不团聚
表面改性和表面包覆
化学法为主
3.6.1 表面包覆
3.6.2 表面改性
3.6.3 表面改性
4 纳米科技与当代中国
纳米材料特性取决于制备方法
1.6 进一步认识纳米
蛋白质、DNA、RNA、病毒，都在1~100nm的范围 光合作用在“纳米车间” 进行 细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的“纳米
机械”，细胞象一个“纳米工厂” 莲花荷叶出污泥而不染:“荷叶效应” 纳米结构是生命现象中基本的东西
纳米技术介绍
内容
纳米技术简介 纳米技术在世界各国 纳米技术与经济 纳米技术与当代中国 本研究小组的工作与展望
1.1 空间尺度的划分
宇观(Cosmoscopic) 遥观(Remote sensoscopic) 宏观(Macroscopic) 显微观(Optico-microscopic) 介观(Mesoscopic)
清洁生产工艺 商品化技术 将“知识”转化为“钱”
3.3 纳米材料制备综述
对纳米材料的要求
尺寸可控(小于 100 nm) 成分可控 形貌可控 晶型可控 表面物理和化学特性可控
(表面改性和表面包覆)
3.4 纳米材料制备综述
化学法 物理法
3.4.1 化学方法制备纳米材料