纳米材料认识浅谈
浅谈纳米材料的利与弊

浅谈纳米材料的利与弊摘要:纳米材料不仅在生物医学等领域对人类文明进步起了巨大的推进作用,同时其安全性问题也引起了全世界的关注。
纳米材料安全性问题对人类健康、纳米科技和纳米产业发展有很到的危害性,纳米材料安全性问题亟待解决,故我国要发展符合我国国情、符合科学发展观的绿色纳米产业。
关键词:纳米材料;纳米安全性;科学发展一、纳米技术与纳米材料简介纳米(nano)本是一个长度单位,1纳米为10-9米,即十亿分之一米。
大部分原子和分子的尺寸约为0.1-100nm,当很多宏观物质的尺度降低到纳米量级时会表现出很多与我们平时所观察到的不同的现象,所以研究材料在0.1-100nm尺度范围内的性质和应用就形成了当前非常热门的纳米科学与技术。
90年代末,纳米技术在我国也有着快速发展。
纳米科技与以往的科技领域有所不同,它涉及物理学、化学、生物学和电子学等科学技术领域,并引发核派生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学和纳米材料学等诸多新领域。
其中纳米材料学是研究纳米材料的设计、制备、性能和应用的一门纳米应用科学[1]。
如纳米尺度的结构材料能在不改变物质化学成分的情况下,通过调节器纳米尺寸的大小来控制材料的基本性质,如熔点、磁性、强度和颜色等。
纳米材料是纳米科技的基础,只有提高纳米材料的性能才能实现需要的功能。
所以,纳米材料在整个纳米产业中占有很大的市场份额。
二、纳米材料的健康效应1、正面效应:纳米医学纳米材料已经或正在走进我们生活的诸多方面,如生物医学领域的纳米制药和疾病监测的方面。
因为纳米材料尺度小、活性强,用纳米材料制成的药物可以准确的杀死病变细胞不会对健康细胞产生影响,这是常规药物所不能实现的。
纳米生物芯片技术将传统的生物样品检测实验室集成到一个芯片上来,大大增强了检测速度和精度。
纳米材料技术与生物技术结合为生物医学领域带来了全新的视野,纳米材料也医药学方面和生物芯片方面取得了显著的成绩。
随着纳米材料在生物医学领域更为广泛的应用,疾病诊断、临床治疗等将会变得更有效率,治疗费用也会随着纳米技术的不断成熟又逐步降低,从而我们的生命健康保障将会得到很大提高。
浅论纳米材料的特性及应用

浅论纳米材料的特性及应用纳米材料(Nanomaterials)是指至少有一条尺寸小于100纳米的尺度,无论是从纵向、横向和表面上来看,都表现出特殊性质的材料。
纳米材料具有巨大的比表面积、高的表面活性和优异的物理、化学和生物性能,这些与其微观结构、形态、成分等相关。
因此,纳米材料是当前研究的热点之一,也是各个领域中需要重点关注的关键材料之一。
本文将就纳米材料的特性及应用进行浅析。
纳米材料的特性1. 比表面积大:纳米材料具有巨大的比表面积,这是由于纳米尺度下,物质表面与体积比不断增大,因此比表面积增加。
跟传统的微米材料相比,纳米材料表面积增加了数倍或数十倍。
这也是纳米材料在催化、传感、吸附等应用中常常被用到的原因。
2. 物理、化学性质优异:在纳米材料表面存在的大量表面活性位点,使其物理、化学性质得到了显著提高。
纳米材料表面活性位点的数量增加,强度加强,表面性质集中,因此性能更稳定,催化效率更高,电化学活性更强等等。
3. 尺寸效应、量子效应:由于纳米材料尺寸在纳米以下,材料某些性质与材料本身的大小呈现出非线性关系,如吸收光波长的变化、激发能量的变化、输运特性的变化等。
这就是所谓的尺寸效应。
同时,当纳米材料具有能量量子化效应时,控制其尺寸、形态、组成等因素能够使其能带结构、光学响应和磁学等性质发生改变,进而调节其电学、光学、磁学性能。
纳米材料的应用1. 催化剂:纳米材料的高比表面积、表面活性位点及在某些纳米材料上出现的空间初始化的结构使得它们表现出高度优异的催化活性。
以Pt纳米材料为例,由于其高的催化活性,广泛应用于汽车尾气净化、电化学电极、燃料电池等领域。
2. 生物传感器:纳米材料特有的表面活性,催化作用以及生物兼容性等特性,可用于生物传感器的制备和应用。
纳米材料实现了对生物分子、细胞的高灵敏度、高特异性识别和检测。
著名的纳米生物传感器如Au纳米颗粒、石墨烯等。
3. 纳米药物:临床上长期以来一直致力于研究如何制备高质量、优异性能的新型药物,纳米材料作为药物载体在药物的输送过程中提高了药物的效应和减少了副作用。
浅谈纳米材料与人类生活

浅谈纳米材料与人类生活引言:提起“纳米”这个词,可能很多人都听说过,但什么是纳米,什么是纳米材料,可能很多人并不一定清楚,本文主要讨论纳米材料与人类生,相信随着科学技术的发展,会有越来越多的纳米材料走进人们的生活,为人类造福。
纳米是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1纳米是1米的十亿分之一;相当于45个原子排列起来的长度。
一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。
磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。
80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
纳米技术是一种在纳米尺度空间内的生产方式和工作方式,并在纳米空间认识自然、创造一种新的技能。
纳米技术的内涵非常广乏,它包括纳米材料的制备技术,纳米材料向各个领域应用的技术(含高科技领域),在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等。
纳米材料可以分为三大类:一是一维的纳米粒子;二是二维的纳米固体;三是三维的纳米材料。
纳米科技在生活中有很广乏的应用,比如纳米生物材料研究中,在信息产业中的纳米技术,环境产业中,能源环保中、、、、、纳米技术对科学技术的进步具有划时代的影响。
它将取代微电子技术,引发一场新的技术革命,创造新的奇迹。
纳米级的物体人眼个、根本看不见,然而神奇的纳米技术已如“润物细无声”的渗透到我们日常生活的方方面面。
衣——传统的衣服一般是满足人们御寒、遮羞和散热等功能,而运用纳米材料的衣服就全然不同了。
在化纤制品和纺织品中添加微粒,可以除味杀菌。
这种材料做的衣服既漂亮又保健,可称为“绿色”服装。
化纤布挺结实,但是静电现象,加入少量金属纳米微粒就不会因摩擦而产生静电。
在冬天,我们都希望把一切可储存的热量保存下来,纳米技术让我们的理想变成了现实。
蓄热保暖纤维就是人们把陶瓷纳米粉应用于普通纤维而获得蓄热保温效果。
纳米材料学心得体会

纳米材料学心得体会纳米材料学是研究纳米尺度材料特性和应用的学科,由于纳米材料的独特性质和广泛的应用前景,引起了广泛的关注和研究。
我在大学期间有幸参与了纳米材料学的学习和研究,通过实验和理论的学习,我收获了许多宝贵的经验和体会。
首先,在纳米材料学的学习中,我深刻体会到了科学研究的艰辛和耐心。
纳米尺度的材料特性研究涉及到许多复杂的技术和设备,需要研究者投入大量的时间和精力去研究和实验。
有时候,一个实验可能需要数周或数月的时间才能得到结果,而这个结果很可能是未知的。
在这个过程中,我学会了耐心等待和不断探索的重要性。
通过不断尝试和修改实验方案,我逐渐培养了自己的实验技能和解决问题的能力。
其次,在纳米材料学的学习中,我深刻体会到了团队合作的重要性。
由于纳米材料的研究需要多学科的知识和实验技术,没有一个人可以独自完成所有的工作。
在实验室中,我跟同学们一起进行实验和讨论,通过相互协作,相互学习,我们共同解决了许多实验和理论上的问题。
通过团队合作,我不仅学到了更多的知识,还培养了自己的团队合作和沟通能力。
第三,纳米材料学的学习使我对科学研究的广阔性和无限的可能性有了更深的认识。
纳米材料由于尺寸效应和表面效应的存在,表现出了许多独特的性质和应用潜力。
在学习中,我接触到了许多有趣的研究领域,比如纳米传感器、纳米催化剂、纳米电子器件等。
这些领域激发了我对科学研究的热情和向往,也让我对未来科学的发展充满了希望。
最后,纳米材料学的学习给我提供了一个提高自己的机会。
在这门学科中,我学习了许多基础的知识和技能,并且在实验中亲自动手操作和进行数据分析。
这些经验不仅提高了我的实践能力,还增强了我的理论思维和创新能力。
在学习的过程中,我还参加了一些科研项目和学术会议,通过与同行们的交流,我学到了更多的新知识和技巧。
这些经历对我今后的学习和工作都有着积极的影响。
总的来说,纳米材料学的学习让我受益匪浅。
通过学习和实践,我深刻体会到了科学研究的艰辛和耐心、团队合作的重要性、科学研究的广阔性和无限可能性,以及提高自己的机会。
纳米材料的优点和不足

纳米材料的优点和不足
纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料,其在各个领域都有着广泛的应用。
在本文中,我们将探讨纳米材料的优点和不足,以期更好地了解这一新兴材料的特性。
首先,让我们来看一下纳米材料的优点。
纳米材料具有独特的物理、化学和生
物学特性,这使得它在许多领域都有着重要的应用。
例如,纳米材料具有较大的比表面积和较高的表面能,这使得它在催化、吸附和储能等方面具有独特的优势。
此外,纳米材料还具有优异的光学、电学和磁学性能,这使得它在光电子器件、传感器和信息存储等领域具有广阔的应用前景。
另外,纳米材料还具有优异的力学性能,如高强度、高韧性和高塑性,这使得它在材料强化、纳米复合材料和纳米机械等方面具有重要的应用价值。
然而,纳米材料也存在一些不足之处。
首先,由于纳米材料具有较大的比表面积,这使得它在制备和加工过程中容易受到表面能的影响,从而导致其稳定性较差。
其次,纳米材料的制备和加工技术相对较为复杂,这增加了其生产成本和技术门槛。
此外,纳米材料的环境和生物相容性也是一个较大的挑战,这限制了其在生物医学和环境保护等领域的应用。
另外,纳米材料的安全性和毒性也是一个备受关注的问题,这需要我们对其进行深入的研究和评估。
综上所述,纳米材料具有许多优点,如独特的物理、化学和生物学特性,以及
广泛的应用前景。
然而,纳米材料也存在一些不足之处,如制备和加工技术的复杂性、稳定性和安全性的挑战等。
因此,我们需要在深入研究纳米材料的基础上,充分发挥其优点,同时克服其不足,以期更好地推动纳米材料在各个领域的应用和发展。
浅谈纳米材料及其应用

浅谈纳米材料及其应用应用化学20142337028吴继进摘要:随着现代科学技术的发展,纳米材料及技术正不断地渗透到各个科学领域,社会对纳米材朴的雷求越来越大,特别是其制备方法日益成熟和完善,使纳米技术在现代科学中占有越来越重妥的地位。
本文浅略地讲述了纳米材料的发展和定义及其在各个科学领域的应用关键词:纳米材料发展定义应用一、前言现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展,可以说任何高科技的进步都离不开新材料的开发和利用。
因而材料科学被公认为21世纪六大高科技领域(生物、信息、能源、材料、空间和海洋工程)的基石。
纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~ 100 nm)调制的各种固态材料。
它包括零维的原子团族和纳米微粒;一维调制的纳米多层膜;二维调制的纳米颗粒膜(涂层);以及三维调制的纳米相材料.纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成,其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面(6× 1025m3/10 nm晶粒尺寸),晶界原子达15%~ 50%。
纳米材料的独特结构,使其具有不同于常规材料和单个分子的性质如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,这也导致了纳米材料的力学性能、磁性、介电性、超导性光学乃至力学性能的改变,并使之在电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药等诸多方面有重要价值,得到广泛的应用。
因此,纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点,已成为当今新材料研究领域中最富有潜力,对未来经济和社会发展有十分重要影响的研究对象。
二、纳米材料的发展随着现代科学技术的发展,纳米材料及技术正不断地渗透到各个科学领域,社会对纳米材朴的雷求越来越大,特别是其制备方法日益成熟和完善,使纳米技术在现代科学中占有越来越重妥的地位。
伴随着纳米材料的研究,产生了纳米技术,从迄今为止的研究状况来看,纳米技术大体上分三种概念:第一种是德雷克斯博士提出的“分子纳米技术”概念,即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结构;第二种概念把纳米技术定位为纳米为纳米加工技术的极限,也就是通过纳米精度的“加工”来形成纳米大小的结构的加工技术;第三种概念是从生物的角度出发而产生的,是要依照生物分子反应的过程来进行我们所需要的生产。
对纳米材料的简单认识

对纳米材料的简单认识学了一个学期的纳米材料与技术,现在对纳米材料的认识还是很浅薄。
下面我来说说我对纳米材料的一点认识吧。
在日常生活中,我们经常听到纳米材料这个词,那么什么是纳米材料呢?按照对尺度范围的一般认定,纳米尺度范围应包含亚纳米,即介于0.1 nm~100 nm之间。
亚纳米尺度:与微观领域有明显的重叠,而且有专门用来描述微观领域分子、原子大小的尺度单位埃(1Å = 0.1nm),因此,现在一般认为纳米科技的尺度范围是1 nm~100 nm。
已发现尺度小于1nm的纳米材料:C60的直径为0.7nm、最细的单壁碳纳米管的直径仅为0.33nm,所以也有一些学者建议将纳米科技的尺度范围定义为0.1 nm~100 nm。
知道了纳米材料的定义,从它的定义中我们似乎也只知道了它的小,那么我们平常说的它的功能强大,究竟是那一些功能强大呢?又是主要应用在那些领域呢?其实纳米材料的神奇之处,就在于当粒子的尺寸减小到纳米量级,将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。
下面我们逐点说明它的特点和应用:力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。
具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。
应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。
使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
1.热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。
因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用,从而有效地将太阳光能转换为热能。
2.电学性质由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变。
利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。
纳米材料的介绍

纳米材料的介绍一、纳米材料概述纳米材料是指纳米级尺寸的材料,具有良好的化学、光学等性能。
纳米材料泛指三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料。
根据物理形态的不同,纳米材料可划分为五类:纳米薄膜、纳米粉体、纳米纤维、纳米块体、纳米相分离液体。
纳米材料的性能一般由量子力学决定,其光、电、磁、热性能与普通材料存在明显的差异。
相较于传统材料制品,纳米材料制品在光学、热学、力学、化学等性能方面具有明显优势。
从概念来说,纳米材料是由无数个晶体组成的,它的大小尺寸在1-100纳米范围内的一种固体材料。
主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。
因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度,它有着特殊的性质。
这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。
目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料,试图打造一种全新的新技术材料,将来为人类创造更大的价值。
二、纳米材料定义纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料,它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小,界面占用相当大的成分。
因此,纳米材料具有多种特点,这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。
纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次,它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节,是人们过去从未探索过的新领域,实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中,在结构上有序度的变化,在状态上的非平衡性质,使体系的性质产生很大的差别,对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入地认识。
三、纳米材料的性质1、"强" 在电子,医保,环保,能源等领域具有更多的优势。
2、"高" 适用纳米材料制作的器材,拥有更高的耐热,导电,高磁导性,可塑性。
3、"轻" 纳米材料更加轻更加便利,体积变小的同时还可以提高效率。
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纳米材料认识浅谈纳米材料认识浅谈 (1)摘要:纳米技术和纳米材料在科技领域扮演着越来越重要的重要角色,纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。
本文主要概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用,并展望了纳米材料的应用前景。
(1)关键词:纳米材料功能应用; (1)一、纳米材料和纳米技术的基本特点 (1)二、纳米材料的特性 (2)1.小尺寸效应 (2)2.表面效应 (2)三.纳米材料的制备(举例) (3)1.碳纳米管 (3)2. 碳60 (4)四.纳米科技具有非常重要的科技意义 (5)1.纳米科技将促使人类认知的革命 (5)2.纳米科技将引发一场新的工业革命 (5)五.纳米科技前景的展望 (5)1.材料和制备 (5)2.微电子和计算机技术 (5)3.环境和能源 (6)4.医学与健康 (6)5.生物技术 (6)6.航天和航空 (6)7.国家安全 (6)摘要:纳米技术和纳米材料在科技领域扮演着越来越重要的重要角色,纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。
本文主要概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用,并展望了纳米材料的应用前景。
关键词:纳米材料功能应用;一、纳米材料和纳米技术的基本特点所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100nm或者由他们形成的材料。
所以在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。
纳米材料是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的材料。
它包含了三个层次,即:纳米微粒、纳米固体和纳米组装体系。
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也正因为这样,纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题,可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。
纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术,旨在创造和制备优异性能的纳米材料,设计、制备各种纳米器件和装置,探测分析纳米区域的性质和现象。
纳米科技主要包括:①纳米体系物理学;②纳米化学;③纳米材料学;④纳米生物学;⑤纳米电子学;⑥纳米加工学;⑦纳米力学。
二、纳米材料的特性1.小尺寸效应⑴特殊的光学性质当黄金(Au)被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。
事实上,所有的金属在纳米颗粒状态都呈为黑色,而且尺越小,颜色愈黑.⑵特殊的电学性质介电和压电特性是材料的基本物性之一。
纳米半导体的介电行为(介电常数、介电损耗)及压电特性同常规的半导体材料有和很大的不同。
⑶特殊的磁性小尺寸超微颗粒的磁性比大块材料强许多倍,大块的纯铁矫顽力约为80A/m,而当颗粒尺寸减小到20nm以下时,其矫顽力可增加1000倍,若进一步减小其尺寸,大约小于6nm时,其矫顽力反而降低到零,表现出所谓超顺磁性⑷特殊的热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。
因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
⑸特殊的力学性质由纳米超微粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性,这是因为纳米超微粒制成的固体材料具有大的界面,界面原子的排列相当混乱。
原子在外力变形条件下容易迁移,因此表现出很好的韧性与一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力学性能。
这就是目前的一些展销会上推出的所谓“摔不碎的陶瓷碗”。
2.表面效应纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子占相当大的比例。
随着粒径减小,表面原子数迅速增加,这是由于粒径小,表面急剧变大所致。
当直径小于100nm时,其表面原子百分数急剧增长,甚至1g纳米颗粒表面的总和可高达100m2,这时的表面效应将不容忽略。
三.纳米材料的制备(举例)1.碳纳米管碳纳米管是由碳原子按一定规则排列形成的空心笼状管式结构,其直径不超过几十纳米(一纳米为十亿分之一米)。
导电性强、场发射性能优良、强度是钢的100倍、韧度高等,是一种用途广泛的新材料。
目前,科学家们已发明3种方法制备含量相当高的碳纳米管的烟尘。
但至今这三种方法还有严重的局限性,制取的碳纳米管长短不一,有许多缺陷和多种扭曲。
火花法是通过石墨气化成为等离子体,其中一些以碳纳米管的形式重新凝聚,按质量计算,一般产率为30%。
优点是使用高温并在石墨棒上加金属催化剂,可以制备几乎没有缺陷的单层或多层碳纳米管。
缺点是管较短(不超过50μm),沉积时尺寸和取向都是随机的。
热气法是将一块基板放进加热炉里加热后充入含碳气体,气体分解时产生自由的碳原子重新结合可能形成碳纳米管。
优点是在三种方法中最容易实现产业化,也可能制备很长的碳纳米管。
缺点是制得的碳纳米管是多壁的,常常有许多缺陷。
与电弧放点法制备的碳纳米管相比,这种碳纳米管抗张强度只有前者的十分之一。
Rice大学的Richard Smally和他的合作者用脉冲激光代替电加热使碳气化,得到碳纳米管。
在实验了多种催化剂后,该小组发现了可大量制备单层碳纳米管的条件,一般产率可达70%。
优点是主产物为单层碳纳米管,通过改变反应温度可控制管的直径。
缺点是需要非常昂贵的激光器,所以此法耗费最的大。
莫斯科大学的研究人员为了弄清纳米管的受压强度,将少量纳米管置于29Kpa的水压下(相当于水下18000千米深的压力)做实验。
不料未加到预定压力的1/3,纳米管就被压扁了。
他们马上卸去压力,它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。
应用:科学家得到启发,发明了用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧,用作汽车或火车的减震装置,可大大减轻车辆的重量。
更令人惊奇的是,最近美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时,发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化,从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。
这种世界上最小的秤,为科学家区分病毒种类,发现新病毒作出了贡献。
所以这种新发明的纳米秤是世界上最为敏感和最小的衡器。
可以预见,这种纳米秤可以用来测量大生物分子和生物医学颗粒的质量。
例如,在医学领域可以称出如癌症、艾滋等疾病中不同病毒的质量,由此区分病毒种类,来发现新的病毒。
它将是人类向微观世界进军的有力武器。
高质量的碳纳米管能储存大量氢气,从而可以实现用氢气为燃料驱动无污染汽车。
2. 碳60 1985年在太空碳分子实验室中,偶然发现60个碳原子组成空心的笼状结构的碳分子,后来人们发现石墨碳分子经激光、电弧等强高温加热,又在一定的催化剂(铁基和镍基)帮助下,碳原子形成C60分子。
已经试验过往C60中掺杂,引入碱金属、碱土金属原子,可以得到各向同性的超导性,制成了有机超导体。
四.纳米科技具有非常重要的科技意义1.纳米科技将促使人类认知的革命纳米科技的科学意义体现在:纳米尺度下的物质世界及其特性,是人类较为陌生的领域,也是一片新的研究疆土。
由于纳米科技是对人类认知领域新疆域的开拓,人类将面临对新理论和新发现重新学习和理解的任务。
从人类未来发展的角度看,可持续发展将是人类社会进步的唯一选择。
纳米科技推动产品的微型化、高性能化和与环境友好化,这将极大节约资源和能源,减少人类对其过分依赖,并促进生态环境的改善。
这将在新的层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
2.纳米科技将引发一场新的工业革命纳米科技将对信息和生物技术产业产生革命性的影响,促使传统产业的“旧貌换新颜”。
比如通过纳米材料的研究,我们在化纤制品中加入纳米微粒,可以除味、杀菌。
通过纳米技术的运用,使建筑物外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次,老化时间也延长了两倍多。
纳米技术是使人们认识、改造微观世界的水平提高到了一个新的高度。
纳米技术将用于下一代的微电子器件即纳米电子器件,使未来的电脑、电视机、卫星、机器人等的体积变得越来越小. 五.纳米科技前景的展望1.材料和制备在纳米尺度上,通过精确地控制尺寸和成分来合成材料单元,制备更轻、更强和可设计的材料,同时具有长寿命和低维修费用的特点;以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。
实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
2.微电子和计算机技术纳米结构微处理器的效率提高1兆倍,并实现太比特的存储器(提高1000倍);研制集成纳米传感器系统。
3.环境和能源纳米材料对各个领域都有不同程度的影响和渗透,特别是纳米材料在环境保护和环境治理方面的应用,给我国乃至全世界在治理环境污染方面带来新的机会。
首先,纳米级稀土钙钛矿型复合氧化物ABO3对汽车尾气所排放的CO、NO 和HC具有良好的催化转化作用。
近年来,很多稀土钙钛矿型复合氧化物已经投放时常应用于汽车尾气的治理。
其次,纳米TiO2可以分解有机废水中的卤代脂肪烃、有机酚类、酚类等以及空气中的甲醛、甲醇、丙酮等有害污染物为二氧化碳和水,使其在环境污染治理方面发挥着越来越大的作用。
制备孔径lnm的纳孔材料作为催化剂的载体,有序纳米孔材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)用来消除水和空气中的污染;成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。
另外,纳米ZnO 作为功能材料也具有优异的性能,在环境保护和治理方面同样显示出广阔的应用前景。
4.医学与健康纳米技术将给医学带来变革:纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应;研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件;疾病早期诊断的纳米传感器系统。
科学家设想制造出负责清扫血管的纳米机器人(清洁工),专门负责清扫血管壁上的胆固醇、凝血等沉积物,以预防脑血栓等心血管病;同时也可以制作出清扫体内癌细胞的机器人。
纳米泵人造红细胞它比体内血液中的红细胞要多携带200多倍的氧气。
5.生物技术在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等;在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能;生物仿生化学药品和生物可降解材料;动植物的基因改善和治疗,测定DNA的基因芯片等。
6.航天和航空纳米器件在航空航天领域的应用,不仅是增加有效载荷,更重要的是使耗能指标成指数倍的降低。
这方面的研究内容还包括:研制低能耗、抗辐照、高性能计算机;微型航天器用纳米集成的测试、控制电子设备;抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料。
7.国家安全拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家,将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位。
主要表现在,先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用;通过纳米机械学,微小机器人的应用将提高部队的灵活性和增加战斗的有效性用纳米和微米机械设备控制,国家核防卫系统的性能将大幅度提高;通过纳米材料技术的应用,可使武器装备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高,可用于舰船、潜艇和战斗机等军事方面的应用。