纳米技术及应用

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纳米技术的原理和应用

纳米技术的原理和应用

纳米技术的原理和应用1. 什么是纳米技术?纳米技术是指在纳米尺度(一纳米等于十万分之一毫米)下对物质进行制备、处理和操作的一种技术。

在纳米尺度下,物质的性质会发生明显的变化,因此纳米技术可以利用这些特殊性质来开发新的材料、器件和系统。

2. 纳米技术的原理纳米技术的原理主要包括以下几个方面:2.1 量子效应在纳米尺度下,物质的特性受到量子效应的影响。

量子效应是指微观粒子(如电子)的行为在纳米尺度下不再遵循经典的物理规律,而是表现出量子力学的特性。

通过控制和利用量子效应,可以实现纳米材料的精确设计和控制。

2.2 表面效应纳米材料的比表面积较大,表面效应十分显著。

表面效应指的是纳米材料表面与周围环境的相互作用,这种相互作用会导致纳米材料的特性发生变化,例如表面等离子共振现象。

利用表面效应,可以改变纳米材料的光学、电子、热学等性质,从而实现对纳米材料的精确控制和利用。

2.3 尺寸效应当物质的尺寸缩小到纳米尺度时,尺寸效应会显著影响其性质。

尺寸效应指的是物质在纳米尺度下由于形状、尺寸等因素而导致的特殊性质变化。

例如,纳米粒子的光学性质随着尺寸的变化而发生变化。

通过尺寸效应,可以调控纳米材料的电子结构、热学性质等,从而实现对纳米材料性质的调控和优化。

3. 纳米技术的应用纳米技术具有广泛的应用前景,可以应用于各个领域。

3.1 纳米材料纳米材料是纳米技术的重要应用之一。

通过纳米技术制备的纳米材料,具有特殊的物理、化学和生物性质,可以用于制备高性能的材料。

例如,纳米颗粒可以用于制备高效的催化剂,纳米纤维可以用于制备高强度的材料,纳米薄膜可以用于制备高效的光电器件等。

3.2 纳米电子器件纳米技术在电子器件方面的应用也非常广泛。

通过纳米技术可以制备出更小、更快、更低功耗的电子器件。

例如,纳米晶体管可以实现电子元件的微缩,纳米存储器可以实现更大容量的数据存储,纳米传感器可以实现更高灵敏度的传感器等。

3.3 纳米医学纳米技术在医学领域的应用十分广泛。

纳米技术及其应用

纳米技术及其应用

纳米技术及其应用纳米技术是当今科技领域中最为热门的一个领域,它的发展也已经影响到了人类生活的方方面面。

纳米技术的核心是控制和操作物质在纳米级尺度下的特性。

通过针对这一级别的控制,科学家们可以改变物质的电子结构、化学性质和机械特性,产生新的材料、设备和技术,这是传统技术无法匹敌的。

本文将探讨纳米技术及其应用的现状和前景,以及其对未来的影响。

一、纳米技术的概念纳米技术是一种通过针对纳米级物质的组装和加工,对物质的结构和性质进行精确的、可控的、纳米级别的操作的技术。

纳米级物质是指长度、宽度和深度都在1~100纳米之间的物质,它们比人类肉眼能看到的物质要小得多。

纳米技术是一种跨领域的科学技术,它涵盖了物理学、化学、生物学、材料科学、电子学、光学、机械学等领域,因此,在纳米技术的发展过程中,需要多学科的交叉融合。

二、纳米技术的应用1. 材料科学领域由于纳米结构的独特性,纳米材料具有比传统材料更好的性能。

其中,纳米复合材料是一种在实践中被广泛使用的材料,它由不同种类的材料组成,通过纳米级别的控制和加工,使其性能提高到了一个新的水平。

另外,许多纳米材料因其独特的光学、电学、机械性能,在医疗和环境保护等实际应用领域得到了广泛应用。

2. 生物医学领域纳米技术在生物医学领域的应用无疑是最为广泛的。

首先,纳米生物传感器是用于检测和量化生物分子级别信息的工具。

其次,纳米颗粒用于药物输送系统,可以释放出特定区域的药物,并减少药物的副作用。

第三,纳米医学诊断技术可以通过针对生物分子的精确检测,实现早期疾病的预防和治疗。

3. 电子信息领域近年来,纳米技术在电子信息领域上的应用,为电子设备的智能化、小型化、高速化提供了很大的帮助。

例如,纳米尺寸的晶体管已成为一种高度成熟的电子元件,可用于集成电路的制造。

另外,量子点是一种重要的材料,可作为激光器的基础材料,有效提高了激光器的性能。

三、未来发展未来,在纳米技术发展的基础上,科学家们将进一步领先的掌握物质的控制技能,向更多的领域进军。

纳米技术的研究与应用

纳米技术的研究与应用

纳米技术的研究与应用一、纳米技术的定义与发展纳米技术是一种新的材料科学和工程学科,主要研究物质的纳米特性、构造与功能,并在此基础上开发出新型应用。

纳米技术的应用广泛,涵盖了许多领域,如生命科学、物理学、化学、材料科学、电子学和能源科学等。

纳米技术的研究和应用也极具前景,未来将为人类生产和创新带来新的可能。

二、纳米技术的应用领域1.医药领域纳米技术在医药领域的应用十分广泛,它可以制造出小到几个纳米的药物,通过运用纳米技术制造出的药物,药效可以更快、更准确地传递到人体内,从而提高疗效,减少药物副作用。

2.环保领域纳米技术反应速率快,小剂量即可产生极高作用效果,可以有效地处理废水、净化空气,防止水资源污染和土壤污染。

3.电子领域纳米材料的柔性和高效性,使得其成为新一代电子器件的理想材料,特别是在半导体技术、储存器件制造以及显示器材料等方面,纳米技术的应用将会更加广泛。

4.能源领域新型能源材料的研发也需要纳米技术的支持。

例如,利用纳米材料加工处理,可以大大提高新型锂离子电池的充电效率、降低能源存储和转换的耗能,制造轻便的太阳能薄膜材料等等。

三、纳米技术的发展现状近年来,纳米技术发展迅速。

许多国家都在这个领域进行了大量投入和研究,各种新型纳米材料和器件不断涌现。

1.美国美国是全球领先的纳米技术研究国家之一。

美国开放了大量的资金,用于支持纳米材料、纳米化学和纳米器件等相关研究。

美国政府还成立了许多纳米技术研究机构和研究计划,包括纳米战略计划和纳米信息科学机构等。

2.欧盟欧盟将纳米技术视为十分重要的研究领域,将纳米技术列为重点发展领域之一。

欧盟成立了纳米研究委员会,专门负责纳米技术的研究和推广。

并且在能源、环保、医药等领域也有不同的纳米材料研究计划。

3.中国中国开始注重纳米技术的研究,国家大力推动纳米技术在科技领域中的应用,成立了多个纳米研究机构和科研单位。

中国的一些纳米科技公司也在这方面取得了一定成就,并越来越多地将纳米技术运用到实际应用中。

纳米技术的应用及原理

纳米技术的应用及原理

纳米技术的应用及原理简介纳米技术是研究和应用物质在纳米尺度范围内的特性和现象的一门跨学科领域。

它利用纳米尺度的材料和结构的特殊性质,在材料、医疗、电子、能源等领域中具有广泛的应用前景。

本文将介绍纳米技术的应用领域和原理,并列举一些典型的纳米技术应用案例。

纳米技术的应用纳米技术的应用非常广泛,包括材料学、医学、电子学、能源学等多个领域。

以下是一些典型的纳米技术应用:1.材料学–纳米涂料:纳米材料在涂料中的应用可以提供更好的耐磨性、耐腐蚀性和防腐蚀性。

–纳米复合材料:纳米材料与其他材料的结合可以产生更高的强度和硬度,并改善材料的导电性和热导性。

–纳米传感器:纳米材料的特殊性质可以用于制作高灵敏度的传感器,用于检测环境中的污染物和生物标记物。

2.医学–纳米药物输送系统:纳米技术可以将药物封装在纳米颗粒中,提高药物的稳定性和溶解度,并增加药物在靶组织中的积累量。

–纳米生物传感器:纳米材料可以用于制作灵敏的生物传感器,用于检测血糖、胆固醇等生物指标。

–纳米生物标记物:纳米颗粒可以被用作生物标记物,用于肿瘤的早期诊断和治疗。

3.电子学–纳米电子元件:纳米材料可以用于制作更小、更快的电子元件,提高电子设备的性能和功耗。

–纳米电池:纳米材料可以用于制作高容量、高效率的锂离子电池,提高电池的续航时间和充电速度。

–纳米传感器:纳米材料的特殊性质可以用于制作高灵敏度的传感器,用于检测温度、光线等环境参数。

4.能源学–纳米太阳能电池:纳米材料可以增加太阳能电池的光吸收能力,提高能量转换效率。

–纳米催化剂:纳米材料可以用作催化剂,提高化学反应的速度和效率,减少能源的消耗。

–纳米超级电容器:纳米材料可以用于制作高能量密度的超级电容器,提供快速、可靠的电能储存和释放。

纳米技术的原理纳米技术的核心原理是纳米尺度的材料和结构的特殊性质。

在纳米尺度下,物质具有以下特点:1.量子尺寸效应–纳米材料的尺寸在纳米量级,其电子结构和能带结构会发生变化。

生活中纳米技术的应用

生活中纳米技术的应用

生活中纳米技术的应用
纳米技术在如今已经成为了我们生活中必不可少的一部分,它的应用范围越来越广泛。

下面就来分步骤介绍一下生活中纳米技术的应用。

一、健康方面
1.药物输送:纳米技术可以将药物封装到特殊的纳米颗粒中,使其能够更好地进入人体内部,减少副作用,提高药效。

2.疾病诊断:利用纳米技术,可以制备出具有特殊功能的纳米材料,如金纳米棒,通过检测这些材料与疾病相关分子的相互作用,从而实现疾病的早期诊断。

3.组织工程:利用纳米技术,可以制备出高度精密的人造组织和器官,如人工心脏瓣膜、血管支架等。

二、电子产品
1.智能手机屏幕:现在的智能手机屏幕大多使用纳米技术生产的柔性OLED屏幕,让手机屏幕更加柔韧,更好地适应人的生活方式。

2.计算机芯片:为了使计算机性能更加出色,制造芯片过程已逐渐引入纳米技术,使得单个芯片上的电子元器件可以做得更小,更加紧密。

3.电池:纳米技术可以制备出超级纳米材料,提高了电池的容量和充电速度,并且减少了电池的体积和重量,提高了电池的性能。

三、食品、家居用品
1.食品包装:通过使用纳米材料,可以制备出具有氧气、水分等隔离、吸附、保鲜能力的纳米复合材料,能够保持食品的新鲜度和营养成分。

2.家居产品:利用纳米技术,可以制备出具有光触媒、抗菌、防污、防水等功能的家居用品,如窗帘、床上用品、地毯、家具等。

3.清洁产品:利用纳米技术,可以制备出能够快速清洁、去污的清洁产品,如纳米陶瓷涂层、纳米溶胶等。

总之,纳米技术已经深入到了我们的日常生活中,不仅改善了我们的生活,更加带来了很多便利和创新。

在未来,随着纳米技术的不断发展和推广应用,相信我们的生活将会变得更加美好。

什么是纳米技术及应用研究

什么是纳米技术及应用研究

什么是纳米技术及应用研究纳米技术指的是基于对物质结构和性质的认知,利用控制和安排原子和分子进行材料和装置设计。

纳米技术的研究和应用广泛,涉及多个领域如材料、医学、能源等,其核心在于开发和制造尺度在纳米级别(10^-9米)的材料、结构和设备。

纳米技术的研究是多学科交叉的,包括物理学、化学、生物学和工程学等领域。

通过对原子和分子的组织和调控,人们可以制造出新型的高性能材料,如纳米材料、纳米结构和纳米器件。

纳米技术的应用广泛,其中包括但不限于以下几个方面:1. 纳米材料的制备和应用:纳米材料具有特殊的物理、化学和生物特性,如高比表面积、较短的扩散路径和量子效应等。

这些特性使得纳米材料在制药、电子器件、传感器、催化剂、涂料等领域具有广泛的应用。

2. 纳米电子器件:由于纳米材料的特殊性质,纳米技术可以制造出超小尺寸、超高性能的电子器件。

例如,纳米晶体管可以提高集成电路的密度和性能,纳米光电器件可以用于高效能源转换和光通信等领域。

3. 纳米生物技术:纳米技术在生物医药领域有广泛的应用,例如纳米药物传输系统可以改善药物的生物利用度和治疗效果;纳米探针可以用于生物标记和显像,对生物分子进行高灵敏度和高选择性的检测。

4. 纳米环境科学和能源:纳米技术可以用于环境污染治理和可再生能源开发。

例如,纳米吸附材料可以高效去除水中的重金属离子,纳米光催化剂可以分解有害气体。

而纳米材料在太阳能电池、燃料电池和储能装置中的应用,可以提高能源的转换效率和存储密度。

纳米技术的应用前景非常广阔,但同时也面临一些挑战和风险。

首先,纳米材料的制备和稳定性仍然是一个难题,需要克服不同尺度的问题。

其次,纳米技术的安全性和环境影响需要重视,因为纳米颗粒对生物体和环境可能具有潜在的毒性和风险。

因此,在纳米技术的研究和应用过程中需要充分考虑环境、健康和安全等因素。

总结起来,纳米技术是一种基于对物质结构和性质的认知,通过对原子和分子的控制和安排,制造出尺度在纳米级别的材料和装置。

纳米技术是什么?有什么应用?

纳米技术是什么?有什么应用?

纳米技术是什么?有什么应用?纳米技术是一种通过控制和设计物质的结构和性质的手段,来创造全新的科技和产品的技术领域。

它的出现改变了许多传统产业的面貌,无论是能源、医疗、材料科学还是环境保护,纳米技术都有着广泛的应用。

下面将对纳米技术的应用进行介绍:1. 纳米能源纳米技术在能源领域的应用主要包括:太阳能电池、智能玻璃、纳米滤清器等。

其中,太阳能电池采用纳米材料科技来改造普通太阳能电池,可以增加电池的效率。

智能玻璃主要利用纳米材料控制光的传播,实现自动调光。

纳米滤清器则可以应用于环保领域,可以过滤空气中的污染物,有效提高空气质量。

2. 生物医药纳米技术在生物医学领域的应用主要包括:纳米医学、纳米药物、纳米检测和分析等。

其中,纳米医学可以帮助医生实现更精确的诊断和治疗,纳米药物可以使药物更快、更准确地到达病变部位。

此外,纳米检测和分析可以检测和分析生物分子,在医学研究和诊断上具有广泛的应用。

3. 纳米材料纳米技术在材料科学领域的应用主要包括:纳米复合材料、纳米金属和纳米级电子材料等。

纳米复合材料由多种原材料构成,融合了各种材料的优点,可以达到更高的强度、韧性和耐腐蚀性。

纳米金属则可以应用于各种领域,如航空航天、电子、储能等,提高材料的性能。

纳米级电子材料主要应用于集成电路和纳米电子元件等领域。

4. 纳米环保纳米技术在环境保护领域的应用主要包括:纳米污染治理、纳米水处理以及纳米空气净化等。

例如,纳米材料可以通过吸附物质和气态污染物来净化空气;纳米水处理可以用于工业废水的处理,有效去除污染物;纳米污染治理则可以应用于工业和城市污染物的治理,从而改善环境质量。

总结:纳米技术是未来科技和产业发展的重要领域,它的应用与发展将会影响我们的生活和未来的发展方向。

纳米技术在多个领域的应用也必定是多方面的,未来纳米技术将会更广泛地走近我们的生活,并深深地改变它。

纳米技术及应用资料

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。

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纳米技术及应用材料科学与工程(MSE)是一门交叉科学,涵盖了新型结构材料、信息功能材料、复合材料、能源材料和纳米材料等等。

这里仅扼要介绍一下纳米材料。

1.纳米和纳米技术纳米(Nano meter)又称毫微米,是一种长度单位。

把1米分成10亿份,一份就是1纳米(1nm=10-9m)。

1982年,一种奇特的显微镜(扫描隧道显微镜)发明后,便诞生了一门以0.1至100纳米尺度空间为研究对象的前沿学科,就是研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新学科,米科技。

2.纳米材料的特性A.特殊的光学性质当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,便失去了原有的富贵光泽而呈黑色。

事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。

尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂(白金)变成铂黑,金属铬变成铬黑。

金属超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于l%,大约几微米的厚度就能完全消光。

利用这个特性可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。

还可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。

1991年春的海湾战争,美国F-117A型隐身战斗机外表所包覆的材料中就包含有多种纳米超微颗粒,它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力,以欺骗雷达,达到隐形目的,成功地实现了对伊拉克重要军事目标的打击。

B.特殊的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点是固定的,超细微化后其熔点将显著降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。

例如,金的常规熔点为1064℃,当颗粒尺寸减小到10纳米时,则降低27℃,2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右;银的常规熔点为670℃,而超微银颗粒的熔点可低于100℃。

因此,超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。

金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼。

可用纳米颗粒的粉体作为火箭的固体燃料、催化剂。

例如, 在火箭发射的固体燃料推进剂中添加l%重量比的超微铝或镍颗粒,每克燃料的燃烧热可增加l倍。

C.特殊的磁学性质人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归的本领。

磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘,生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。

通过电子显微镜的研究表明,在趋磁细菌体内通常含有直径约为2*10-2微米的磁性氧化物颗粒。

当颗粒尺寸减小到2*10-2微米以下时,其矫顽力可增加1千倍,若进一步减小其尺寸,大约小于6*10-3微米时,其矫顽力反而降低到零,呈现出超顺磁性。

利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性,已作成高贮存密度的磁记录磁粉,大量应用于磁带、磁盘及磁卡中。

利用超顺磁性,已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。

D.特殊的力学性质由于纳米材料粒度非常微小,具有良好的表面效应,1克纳米材料的表面积达到几百平方米。

因此,用纳米材料制成的产品其强度、柔韧度、延展性都十分优越,就像一种有千万对脚的毛毛虫,当它吸附在光滑的玻璃面上时,由于接触面积大,12级台风有也吹不掉它。

陶瓷材料在通常情况下呈脆性,陶瓷茶壶一摔就碎,然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料,竟然可以象弹簧一样具有良好的韧性。

研究表明,人的牙齿之所以具有很高的强度,是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。

呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3~5倍。

至于金属---陶瓷等复合纳米材料,其应用前景十分宽广。

E.特殊的电学性质由于颗粒内的电子运动受到限制,电子能量被量子化了。

结果表现为当在金属颗粒的两端加上合适电压时,金属颗粒导电;而电压不合适时金属颗粒不导电。

原来是导体的铜等金属,在尺寸减少到几个纳米时就不导电了;而绝缘的二氧化硅等,电阻会大大下降,失去绝缘特性,变得能导电了。

还有一种奇怪的现象,当金属纳米颗粒从外电路得到一个额外的电子时,金属颗粒具有了负电性,它的库仑力足以排斥下一个电子从外电路进入金属颗粒内,从而切断了电流的连续性。

这就使得人们想到是否可以发展用一个电子来控制的电子器件,即所谓的单电子器件。

单电子器件的尺寸很小,把它们集成起来做成计算机芯片其容量和计算速度不知要提高多少倍。

3.纳米技术的应用纳米这项新技术的诞生,其用途之广,涉及领域之多,前所未有。

纳米技术是一门崭新的交叉学科,学科领域涵盖纳米物理学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学、纳米医学、纳米显微学、纳米计量学和纳米制造等,着十分宽广的学科领域。

二十一世纪,纳米技术将广泛应用于信息、医学和新材料领域。

在未来的20至30年内,纳米技术将在三个方面对人类社会产生深刻影响:一、社会生产途径;二、人类生活方式;三、人们思维模式。

所以,纳米技术的出现,标志着人类社会在发展进程中正迈向一个新的台阶。

a.纳米电子学电子器件的集成度已经接近了它的理论极限。

在纳米尺度上,由于电子的波动性质而呈现各种量子效应,使得电子器件已无法按照通常的要求进行工作。

纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。

这种利用量子效应制作的器件不仅体积小,还具有高速、低耗和电路简化的特点。

纳米电子学中另一个有趣的研究热点是所谓的单电子器件。

开发单电子晶体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗降低到原来的1000—10000分之一。

基于利用STM 对分子、原子进行搬迁的事实,人们产生了利用该技术制造分子存储器甚至原子存储器的梦想。

物体的表面有原子的位置为“1”,没原子为“0”,这不就可以表示二进制吗?这不就是存储器吗?一个分子存储器能够存储的信息,相当于100万张光盘的存储量;而一张同样大小的原子存储器的容量,将能够存入人类有史以来的全部知识!b.纳米材料学科学研究发现,当材料的颗粒缩小到只有几纳米到几十纳米时,由于颗粒表面相对活跃的原子数量与颗粒内部结构稳定的原子数量的比例大大增加,使得材料的性质发生了意想不到的变化。

纳米陶瓷材料能够弯曲180度就是一个典型的例子。

由于陶瓷材料具有坚硬、耐高温等优良特性,工业界一直认为陶瓷是未来汽车、飞机发动机的理想材料。

具有未来超级纤维之称的碳纳米管是当前材料研究领域中非常热门的纳米材料,它是一种由碳原子组成的、直径只有几个纳米的极微细的纤维管。

碳纳米管具有极其奇特的性质:它的强度比钢高100倍,但是重量只有钢的六分之一;它的导电性十分怪异,不同结构碳纳米管的导电性可能呈现良导体、半导体、甚至绝缘体。

因此它也许能成为纳米级印刷电路的材料。

碳纳米管可能做成纳米开关,或者做成极细的针头用于给细胞“打针”等等。

太空升降机由于碳纳米管的强度高、重量轻,如果把它做成缆绳,即使缆绳的长度是从同步轨道卫星下垂到地面的距离,它也完全可以经得住自身的重量。

到那个时候,人类到太空旅行将是一件轻而易举的事情。

纳米壁挂电视用纳米有机发光材料制作的电视屏幕可以像一幅图画一样卷起来带走。

纳米有机发光材料的特点是材料既具有柔性,同时可以在电场的作用下发出各种颜色的光。

用碳纳米管制成电子枪,可点亮新一代平面显示屏。

纳米固体燃料实验发现纳米铜和铝一遇到空气就会激烈燃烧,发生爆炸,可以作为未来的固体燃料使火箭具有更大的推动力。

纳米隐身飞机在飞机外表面涂上纳米超微粒材料,可以有效吸收雷达波,这就是隐身飞机。

纳米卫星、微型飞船和原子精密度计算机,将一一成为现实。

c.纳米机械学车、钳、刨、铣等机械加工过程必然要去掉一些下脚料,造成浪费。

而纳米制造技术则是以相反的方向,直接由原子、分子来完整地构造器件。

科学家们已经用原子、分子操纵技术、纳米加工技术、分子自组装技术等新科技制造了纳米齿轮、纳米电池、纳米探针、分子泵、分子开关和分子马达等。

纳米机械产品用极微小部件组装一辆比米粒还小,能够运转的汽车、微型车床,可望钻进核电站管道系统检查裂缝;只有蜜蜂大小且能升空的直升机;眼睛几乎看不见的发动机;提供化工使用的火柴盒大小的反应器。

纳米机器人机器人比血红细胞还要小,可注入人体血管内,进行全身健康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病毒,杀死癌细胞。

纳米机器人将包含有纳米计算机和可以进行人机对话的装置。

d.纳米生物学生命过程是已知的物理、化学过程中最复杂的过程。

纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子的操纵和改性为目标的。

生物学家在纳米生物学领域提出了许多富有挑战性的新观念,如生物器件。

它的特点是像遗传基因分子那样具有自我复制功能。

这样一来,可以利用纳米加工技术,按照分子设计的方法合成、复制成各种用途的生命零件,利用生物零件可以组装具有生物智能、运算速度更快的生物计算机;具有特定功能的纳米生物机器人;生物零件与无机材料或晶体材料结合可以制成具有生命功能的纳米电路等。

纳米人造细胞不仅具有比红血球携带氧分子的能力高数百倍,而且本身装有纳米计算机、纳米泵,可以根据需要将氧释放,同时将二氧化碳带走。

科学家一直在研究微生物的机械本领并试图把它应用到纳米机械的设计中去。

例如大肠杆菌等细菌的移动靠的是一种称为鞭毛马达的驱动机构。

微生物的鞭毛马达虽然只有30至50纳米,但它的效率却极高。

这种效率相当于只需百分之一马力就可以使体重60公斤的人像骑摩托车一样飞速前进。

由于纳米机器人可以小到在人的血管中自由的游动,对于象脑血栓、动脉硬化等病灶,它们可以非常容易的予以清理,而不用再进行危险的开颅、开胸手术。

纳米仿生机器人可以为人体传送药物,进行细胞修复等工作。

e.纳米添加改性技术在陶瓷、釉料、油漆、水泥、涂料和纤维等常规材料中添加极少量的纳米粉末,则韧性强度耐磨性均有明显提高。

例如在常规橡胶中添加极少量的Al2O3纳米粉末可制成彩色橡胶。

又如在玻璃钢里添加极少量的SiO2纳米粉末,其硬度接近金刚石,光洁度也明显提高。

SiO2纳米粉末市场价约为10万元/吨。

f.团簇物理学纳米技术的基础理论是团簇物理学,如C60,俗称足球苯,由60个C原子构成足球结构。

4.结语1993年,因发明STM而获得诺贝尔奖的科学家罗雷尔博士在写给江泽民主席的信中指出:“许多人认为纳米科技仅仅是遥远的未来基础科学的事情,而没有什么实际意义。

但我确信纳米科技已经具有与150年前微米科技所具有的希望和重要意义。

150年前,微米成为新的精度标准,并成为工业革命的技术基础,最早和最好学会并使用微米技术的国家都在工业发展中占据了巨大的优势。

同样,未来的技术将属于那些明智地接受纳米作为新标准、并首先学习使用它的国家。

” 罗雷尔博士的话精辟地阐述了纳米科技对社会的发展的重要作用。

纳米科技的发展和应用必将促进人类文明的进步。

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