纳米材料的发展与展望
纳米技术的发展现状和未来展望
纳米技术的发展现状和未来展望纳米技术是近年来备受关注的一项科学技术领域，它提供了许多新的机会和挑战。
纳米技术的发展不仅改变了许多行业，也对社会和人类生活产生了深远影响。
从现实角度来看，纳米技术已经在许多领域取得了重要进展。
在医疗领域，纳米技术被应用于癌症治疗和药物传递系统。
通过纳米粒子，药物可以精确地输送到患者体内，从而提高治疗效果和降低药物副作用。
此外，纳米技术还在组织工程和再生医学方面发挥着重要作用。
通过纳米材料的结构和特性，研究人员可以设计出更好的人工组织和器官，为创伤患者和器官移植者提供更好的恢复和改善机会。
在能源领域，纳米技术也有潜力带来革命性的变革。
通过纳米材料的优异性能，如高效能量转换和储存能力，研究人员正在开发新型的太阳能电池和电池技术。
这将有助于解决全球能源短缺和环境污染问题，推动可持续发展。
此外，纳米技术还可以应用于石油开采、水处理和空气净化等领域。
纳米技术的应用还可以进一步拓展到材料科学、电子学、计算机科学等各个领域。
纳米材料在材料科学中的应用可以提高材料的特性和性能，使其更加轻便、坚固和耐用。
在电子学和计算机科学领域，纳米技术可以实现更小型化、高集成度和高性能的微处理器和存储器件。
这将推动信息技术的飞速发展，进一步促进社会智能化、数字化和互联网的发展。
然而，纳米技术的发展也面临一些挑战和风险。
首先，安全性和环境影响是需要重视的问题。
纳米材料在生产和应用过程中可能释放出有害物质，对环境和健康构成潜在威胁。
因此，需要加强纳米材料的风险评估和监测，确保其安全性和可持续性。
其次，伦理和社会问题也需要认真对待。
纳米技术的发展可能引发一些伦理和道德问题，如隐私安全、社会不平等和工作失业等。
这些问题需要社会各界共同思考和解决。
未来展望方面，纳米技术有望继续发展壮大。
随着科学技术的不断进步，纳米材料和纳米器件的制备和控制技术将进一步改善和创新。
我们可以预见，未来纳米技术将在医疗、能源、材料和电子等领域发挥更广泛的应用。
纳米材料在材料科学领域的应用与前景展望
纳米材料在材料科学领域的应用与前景展望引言：纳米科技是21世纪最具前沿性和潜力的科学领域之一。
作为一种研究和应用纳米尺度下物质特性的学科，纳米科学与材料科学有着密切的联系。
纳米材料以其独特的尺度效应和特殊的物理、化学性质，正在广泛应用于材料科学领域。
本文将介绍纳米材料在材料科学中的应用，同时展望其未来的发展前景。
纳米材料在材料科学中的应用：1. 纳米材料在材料强度方面的应用纳米材料具有较大的比表面积，优异的机械性能以及高度的韧性，这使得其在材料强度方面的应用得到广泛关注。
纳米材料可以用于制备高性能复合材料，提高材料的强度和硬度，广泛应用于航空航天、汽车工程和建筑领域等。
例如，添加纳米颗粒的金属基复合材料可以提高材料的硬度、强度和耐磨性。
2. 纳米材料在催化领域的应用纳米材料因其特殊的表面和界面效应，具有优异的催化性能，成为催化领域的重要研究对象。
纳米材料催化剂可以加速化学反应的速率，提高催化反应的选择性和效率。
纳米金属、纳米金属氧化物和纳米有机材料等纳米催化剂已成功应用于电池、燃料电池、化学传感器和环境保护等领域。
3. 纳米材料在能源领域的应用能源是当前全球关注的热门领域之一，纳米材料在能源领域的应用前景巨大。
纳米材料可以应用于太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源转换和储存设备中，以提高能量的转化效率和储存性能。
此外，纳米材料也被应用于节能材料的研究和开发，如纳米涂层材料可以降低建筑物的热传导，提高能源利用效率。
4. 纳米材料在生物医学领域的应用纳米材料在生物医学领域的应用是一个新兴领域，吸引了广泛的关注。
纳米材料具有特殊的表面活性和生物相容性，可用于制备生物传感器、药物递送载体和组织工程材料等。
纳米材料可以通过改变其表面性质和结构，实现对生物分子的高灵敏度检测和定向药物输送。
此外，纳米材料还有望应用于疾病诊断和治疗等领域。
纳米材料在材料科学领域的前景展望：1. 纳米材料的可控合成与制备技术发展纳米材料的性能取决于其形貌、尺寸和结构等因素。
纳米科技的未来发展趋势与前景展望
纳米科技的未来发展趋势与前景展望随着科技的迅速发展，纳米科技已经成为了各个领域的热门话题。
纳米科技以其独特的特性和广泛的应用前景，深受科学家和工程师的关注。
然而，纳米科技的未来发展趋势和前景是什么呢？本文将对纳米科技的前景进行展望，并讨论其未来发展的趋势。
纳米科技是一门研究与操作纳米尺度物质的跨学科科学，它涉及到物质的控制和操纵，以及构建新的材料和器件。
纳米材料具有与传统材料不同的属性和行为，如量子效应和表面效应，使其在许多领域具有广阔的应用潜力。
首先，纳米科技在医疗领域的应用前景巨大。
纳米颗粒可以用于药物递送系统，通过调控颗粒的表面特性和尺寸，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
此外，纳米技术还可以应用于癌症治疗，通过纳米粒子的选择性靶向，可以减少对正常细胞的损害，提高治疗的安全性和疗效。
纳米科技也可以用于生物传感器和诊断工具的开发，通过纳米材料的敏感性和高度选择性，可以实现更快速、准确和灵敏的诊断。
其次，纳米科技在能源领域的应用潜力巨大。
随着全球对可再生能源的需求日益增长，纳米技术可以帮助改善能源转换效率和存储能力。
纳米材料可以用于太阳能电池的制造，通过提高光吸收效率和电荷分离效率，可以大幅提高太阳能电池的能量转换效率。
此外，纳米材料还可以用于燃料电池的催化剂，通过提高电催化反应的效率和稳定性，可以有效提高燃料电池的性能和寿命。
再次，纳米科技在材料科学领域的应用潜力也是无限的。
纳米材料具有特殊的物理、化学和力学性质，在材料的设计和制备方面具有巨大的潜力。
例如，通过纳米技术，可以制备出具有高强度和轻质性能的纳米复合材料，广泛应用于航空航天、汽车和建筑领域。
此外，纳米技术还可以用于开发新型的光学材料和传感器，通过调节纳米结构的尺寸和形状，可以实现对光学波长和敏感度的精确控制。
对于纳米科技的未来发展趋势，一方面，纳米科技将越来越向多学科整合发展。
纳米科技不仅仅涉及到物理学、化学和生物学，还需要结合计算机科学、工程学等领域的知识和技术。
纳米技术的未来展望与挑战
纳米技术的未来展望与挑战近年来，纳米技术在各个领域引起了广泛的关注。
纳米技术不仅为我们带来了新的应用和产品，还推动着各种科学研究的前沿。
那么纳米技术的未来会是什么样子呢？本文将从纳米技术的应用、风险和发展方向等方面进行探讨。
一、纳米技术的应用前景纳米技术已经从各个领域广泛应用，如医疗、环保、能源、材料等方面，都有不同程度的革新。
其中，医疗方面的应用被认为是最具有潜力的。
在医学领域，纳米技术可以被用于制造新型的药物载体，从而提高药物的治疗效果。
以传统的药物为例，药物本身并不具备选择性，难以辨别是身体的“坏细胞”还是“好细胞”。
因此，药物往往会对机体造成不同程度的毒副作用。
而利用纳米技术制造的药物载体，则可以精确的将药物送达到特定的细胞、组织中，从而提高药物的治疗效果，减少药物对机体的毒副作用。
例如，印度科学家制造出了一种通过就地抗癌疗法的纳米粒子，可直接将药物运送到癌细胞内部，提高癌细胞的化疗药浓度，从而达到治疗癌症的效果。
此外，纳米技术还能在医疗设备、诊断等方面发挥巨大的作用。
例如，纳米颗粒可以用于制造新型的MRI对比剂、光学成像剂等，这些剂都拥有更高的精度和稳定性。
二、纳米技术的风险挑战纳米技术的风险问题也引起了许多人的担忧。
由于纳米颗粒的尺寸极小，散布时难以被察觉，因此引发的安全问题比一般材料更加具有挑战性。
例如，目前很多市面上销售的抗菌纳米制品，其表面会涂有银、铜等金属颗粒，这些金属颗粒虽然能起到抗菌的效果，但许多研究发现，这些金属颗粒会残留在环境中，造成环境危害。
此外，纳米技术的对人体健康的影响也引起了越来越多的关注。
例如，研究表明，纳米颗粒可以通过皮肤、呼吸道、消化道等多种方式进入人体，几乎可以影响人体的所有器官和组织。
因此，要认真评估纳米颗粒的生物学效应，以便更准确地了解纳米颗粒的安全性。
三、纳米技术的发展方向从纳米技术的发展趋势来看，未来的纳米技术将主要围绕着以下几个方向发展：1.多功能性纳米技术的未来发展趋势之一是拥有多功能性。
纳米材料的应用与发展趋势
纳米材料的应用与发展趋势纳米材料是由纳米粒子构成的材料，其纳米粒子的尺寸在1-100纳米之间。
纳米材料具有比传统材料更优异的物理、化学和生物学性能，成为一种炙手可热的新型材料。
在医疗、电子、化学、航空等领域有着广泛的应用。
本文将阐述纳米材料的应用及其发展趋势。
一、医疗领域中的应用在医疗领域中，纳米材料被广泛应用于制备纳米药物、纳米生物传感器、纳米生物材料及纳米诊断等方面。
其在药物制备中的应用是将药物载入纳米粒子内，使药物在体内更加稳定和持久，减少对人体的伤害并提高药效。
另外，纳米生物传感器则可以通过将靶细胞作为生物传感器来检测和诊断疾病。
而纳米生物材料则可以被用来制备人工器官和组织；而纳米诊断技术则能够在更早期发现并治疗疾病。
二、电子领域中的应用在电子领域中，因为纳米材料具有优异的电学性能，因此在电子领域的应用也相当广泛。
作为电池材料，纳米材料的电化学性能、电容量等数据可以大幅度的被提高；而由于纳米材料的巨大比表面积，可以更大程度上利用纳米材料扩增传统电池的充电速度和放电深度。
同时，利用其优异的光电特性，纳米材料也可以被应用于LED的制造和太阳能电池的研发。
三、化学领域中的应用在化学领域中，纳米材料的应用也得到了广泛的发展。
由于其巨大的比表面积，纳米材料可以增强催化反应的能力，并可以用于生产新型催化剂。
而作为光催化材料，纳米材料可以制备出更加高效的光催化剂和吸附材料，因此纳米材料也常被应用于水处理、储能等领域。
四、航空领域中的应用在航空领域，纳米材料也有着广泛的应用。
纳米材料具有轻、强、稳定等特性，并可以在极端环境下稳定运作，因此可以用于制造更加轻盈、坚固的航空材料。
同时，利用其Excellent的光电、热传输等特性，纳米材料还可以被应用于制造一系列高效的航空电子零部件。
五、纳米技术发展方向和挑战纳米技术是一项富有挑战性的工作，其在技术方面的挑战和待解决的问题仍比较多。
但是纳米技术也是十分有前景的一项技术，其应用和发展方向还有着很大的潜力。
纳米科学和技术的前沿和发展趋势
纳米科学和技术的前沿和发展趋势纳米科学和技术是近年来最受关注的一个领域，因其极小尺度的研究对象和应用前景，不同于传统科技领域，被誉为“21世纪的革命性科技”。
它以纳米米（一个亿分之一米）为尺度，利用纳米颗粒、纳米结构和纳米装置等纳米材料开发出全新的产品、技术和应用，涉及硅电子、医药卫生、能源环保、材料科学和仿生学等各个领域，且不断拓展新的研究领域。
本文将从纳米材料、纳米生物技术和纳米电子三个方面探讨纳米科学和技术的前沿和发展趋势。
一、纳米材料纳米材料是纳米科技的基础。
它不仅有着普通材料所没有的新性质，如量子效应、磁性、光学性质等，还能制造出高强度、高韧性、高导电性、高导热性、高化学活性和高反应活性等特性，极大地增强了材料的性能。
近年来，石墨烯、碳纳米管等纳米材料因其独具优势的性质及广泛的前景，成为纳米材料中的热点材料。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维结构材料，拥有极高的电子流动性和机械强度，可应用于柔性电子、纳米电子器件、光学、催化等领域。
由于石墨烯的多功能性，学术界正在探索石墨烯在新能源开发领域的应用，如锂离子电池、超级电容器、电解水制氢等。
碳纳米管是一种纳米级管状结构的碳材料，具有较高的机械强度、导电性和导热性，而其宽窄、表面修饰、打孔等结构特点也影响其物性和应用。
目前，碳纳米管已有了很多的应用领域，包括电池、传感器制假、生物传感等等。
二、纳米生物技术纳米生物技术是一种交叉学科，将纳米科学和技术与生物学相结合，可以制备新型的生物材料、探测技术、生物医药与诊断工具，不仅可以用于治疗疾病、提高药物作用效果，还可以开发更高效、高安全的药物，可望为医学治疗带来突破性进展。
纳米生物材料是拥有纳米级尺寸的生物材料，可利用其特殊的生物学、物理学和化学性质，制备出一般生物材料所无法比拟的新型生物学材料。
纳米生物材料主要包括纳米结构复合材料、纳米尺度半导体器件、生物传感器、纳米医药等领域。
生物传感器是一种对特定生物信号进行探测和检测的机器，以研究和分析生物体内发生的生物学现象。
纳米技术的应用和前景展望
纳米技术的应用和前景展望近年来，纳米技术在诸多领域展现出了强大的应用潜力，在新材料、医疗、环保等领域都有广泛的应用。
随着科技迅速发展，纳米技术也将变得更加成熟和普及，给未来带来更多的可能性和机遇。
一、纳米技术在新材料领域的应用纳米技术可以用来制造出许多高性能的新型材料，这些材料具有高强度、高导电性、高热导性等等特点，具有广泛的应用潜力。
例如，纳米材料可以制造出更轻、更坚韧、更耐磨损的材料，可以应用于汽车、飞机、船舶等交通工具的制造领域；也可以制造出高效的光电材料，可以应用于太阳能电池、显示器等领域。
此外，纳米技术还可以用来制造具有自洁、防污等特性的材料，这些材料可以应用于建筑材料、家居用品等领域，大大提高了产品的使用寿命和品质。
二、纳米技术在医疗领域的应用纳米技术在医疗领域同样有着广泛的应用潜力。
纳米材料可以用来制造出支架、修补材料等医用产品，这些产品具有更好的生物相容性和生物稳定性，可以在人体内长时间使用，减少了手术的次数和痛苦。
此外，纳米技术还可以用来研究人体细胞的行为机制，进而创造出更为精确的治疗方法，如癌症治疗药物，智能生物传感器等等。
这些新型的医用材料和设备不仅能够有效地治疗疾病，还可以降低治疗的成本和风险，提高了治疗的效果和体验。
三、纳米技术在环保领域的应用纳米技术在环保领域的应用同样也具有广泛的前景。
纳米材料可以用来制造出高效的催化剂、吸附剂等产品，可以在空气污染、水污染等方面起到移除有害物质的作用，保护环境和人们的健康。
此外，纳米技术还可以应用于资源的再生利用，例如，利用纳米技术制造出高效的太阳能电池，可以大力发展节能环保产业，为人们提供更多的清洁能源。
四、纳米技术面临的挑战虽然纳米技术在各领域的应用前景非常广阔，但是其在实际应用过程中仍然面临诸多挑战。
首先，纳米技术需要更加精细的制造技术和更为严格的产品标准，以确保其在应用过程中的安全性。
此外，纳米技术的应用还需要更加完善的法律法规等环境保障，以便更好地保护人们的健康和环境。
纳米材料的发展现状与未来趋势
纳米材料的发展现状与未来趋势纳米科技作为当下最具前沿性与潜力的科学领域之一，正逐渐成为世界各国科研机构和企业重点关注的对象。
纳米材料作为纳米科技的核心组成部分，其应用领域广泛，对科技革命与经济社会发展具有重要作用。
一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指在其三个维度上至少有一个尺寸在1-100纳米的物质集合体。
纳米材料由于具有尺寸效应、表面效应和量子效应等特点，显示出与传统材料截然不同的物理、化学和生物学特性。
这些特性使得纳米材料具有更高的比表面积、更好的力学性能、特殊的电磁性能和光学效应等优势。
二、纳米材料的应用领域现状1.纳米材料在能源领域的应用纳米材料在能源领域的应用多样，可以用于提高能源的转换效率和传输效率，同时也有望用于改善能源储存和利用的环境问题。
例如，纳米材料在太阳能光伏电池、锂离子电池以及储能材料等方面都有广阔的应用前景。
2.纳米材料在医药领域的应用纳米材料在医药领域的应用主要包括诊断、治疗和药物传递等方面。
通过纳米技术的手段，可以制备出更精确、更有效的药物释放系统，有效提高药物的疗效和减少副作用。
此外，纳米材料在肿瘤治疗和基因治疗等领域也有着广泛的应用前景。
3.纳米材料在材料科学领域的应用纳米材料在材料科学领域的应用主要体现在改善材料的性能和功能化设计等方面。
例如，通过控制纳米材料的尺寸和形状，可以显著改善其力学性能，提高材料的强度和硬度等。
此外，纳米材料在涂层材料、传感器材料和光电材料等方面也有重要应用。
三、纳米材料的未来趋势1.纳米材料的可持续发展随着全球环境和能源问题的加剧，纳米材料的可持续发展成为未来的趋势之一。
有学者提出，通过研发低成本、高效能的纳米材料，可以实现能源的可持续利用和环境的可持续保护。
此外，也需要重视纳米材料的环境风险评估和安全性研究，以确保其应用的安全性。
2.多功能纳米材料的应用拓展未来的纳米材料将朝着多功能化和集成化的方向发展。
例如，通过改变纳米材料的组成和结构，可以实现多种功能的组合，从而实现更广泛的应用范围。
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2.小尺寸效应
• 随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起 颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏 观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒 而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加， 从而产生如下一系列新奇的性质。 （1） 特殊的光学性质 （2） 特殊的热学性质 （3） 特殊的磁学性质 （4） 特殊的力学性质 超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电 性能、声学特性以及化学性能等方面。
• 一、概述 • 二、纳米材料的概念和分类 • 三、纳米材料的特性 • 四、纳米材料与纳米技术的应用 • 五、发展与展望
一、纳米概念的诞生
如果有一天可以按照人 的意志安排一个个原子， 将会产生怎样的奇迹？
1959 年，诺贝尔物理奖得主、量子物理学家费曼所作 的题为《底部还有很大空间》的演讲，被公认为是纳 米技术思想的来源。
纳米世界的眼和手—扫描隧道显微镜
（STM）
STM是20世纪80年代世界十大科技成就之一。
原子力显微镜（AFM）利用激光检测针尖与表面相 互作用进行表面成像
二、纳米技术与纳米材料的概念
• 过去，人们只注意原子、分子或者宏观 物质，常常忽略纳米这个中间领域，而 这个领域大量存在于自然界，只是以前 没有认识到这个尺度范围的性能 。
• 目前，日本等国已有部分纳米二氧化钛的化妆 品问世。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.走进你家里
• 纳米TiO2：在光照条件下，会产生具有非常强的氧 化能力的空穴，从而将附在表面上的有机物、细菌 及其它灰尘分解掉，直至生成CO2和H2O。 • 杀菌、除味：由于纳米ZnO具有大的比表面积，可 以很快地吸收并分解臭气，同时还能有效地杀菌。 对黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率高达95%以上。
2.按组成可分为：
• 金属纳米材料 • 半导体纳米材料 • 有机和高分子纳米材料 • 复合纳米材料：无机粒子与有机高分子复合材 料，无机半导体的核壳结构
3. 按材料物性可分为：
• 纳米半导体
• 纳米磁性材料
• 纳米非线性光学材料 • 纳米铁电体 • 纳米超导材料 • 纳米热电材料
三、纳米材料的特性
Molecular-scale machines could one day have medical applications such as removing cancerous cells. Nature 451, 770-771 (14 February 2008) |
纳米机器人
• “纳米机器人”的研制是根据分子水平的生物学原理 为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功 能分子器件”。
纳米就在我们身边
纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广泛存在着天然形成 的纳米材料，如蛋白石、陨石碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等 就都是由纳米微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有1000 年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制成碳黑作为墨的原料 和着色的染料，就是最早的人工纳米材料。另外，中国古代铜镜 表面的防锈层经检验也已证实为纳米SnO2颗粒构成的薄膜。蜜 蜂、海龟不迷路----体内用纳米磁性微粒（相当于生物罗盘）。
• 从通常的关于微观和宏观的观点看，纳米级这样的系 统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种 典型的介观系统。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。
1.表面效应
• 表面效应是指纳米超微粒子的表面原子数与 总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅 度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增 加，从而引起纳米粒子性能的变化。 • 纳米粒子的表面原子所处的晶体场环境及结合 能与内部原子有所不同,存在许多悬空键,并具 有不饱和性,因而极易与其他原子相结合而趋于 稳定,所以,具有很高的化学活性. • 利用这一特性可制得具有高催化活性和产物选 择性的催化剂。
性不同，从而产生量子尺寸效应。
例如，温度为1K时，直径小于14nm 的银纳米颗粒会变 成绝缘体。
4.宏观量子隧道效应
隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子 的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一 势垒。近年来，人们发现一些宏观量如微颗粒的 磁化强度、量子相干器件中的磁通量及电荷也具 有隧道效应，他们可以穿越宏观系统的势阱而产 生变化，故称之为宏观量子隧道效应。
• 1993 年，继 1989 年美国斯坦福大学搬走原子 团“写”下斯坦福大学英文名字、 1990 年美 国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排 出“ IBM”之后，中国科学院北京真空物理实 验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字， 标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席 之地。
• 1994年，中国科学院化学所和中国科学院北京 真空物理室利用 STM在单晶硅表面上通过提走 硅原子的方法，获得了（线宽2 nm）硅原子的 “毛泽东”。汉字的大小只有几个纳米 • 白春礼院士 • 1988年4月12日， 中国第一台计算机 控制的STM研制成功。
四、 纳米科技的应用
• 光电材料 • 环境和能源 • 生物医学 • 航天和航空 • 军事
光电材料
碳纳米管
• 碳纳米管是直径非常细的中空管状 纳米材料，它能够大量地吸附氢气， 成为许多个“纳米钢瓶” 。 研究表明，约2/3的氢气能够在常 温常压下从碳纳米管中释放出来。 有人预测，可以生产出储氢的汽车， 只需携带1.5升左右的储氢纳米碳 管，即可行驶500km。
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一 米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人 的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一 般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大 小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、 分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳 米是10埃。
• 纳米技术的迅速发展是在20世纪80年代末、90年 代初。 1982年，科学家发明研究纳米的重要工具 －－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温 下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子 世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美 国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞 生。
纳米材料的分类
• 1.按结构：
• 零维纳米材料：指空间三维尺度均在纳米尺度以内的 材料，如 纳米粒子、原子团簇等 • 一维纳米材料：有两维处于纳米尺度的材料，如纳米 线 纳米管 • 二维纳米材料：在三维空间有一维在纳米尺度的材料， 如超薄膜 • 三维纳米材料（纳米固体材料）：指由尺寸小于15nm 的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理 工序后所生成的致密性固体材料。
• 芯片厂商英特尔冀望于用碳纳米管取代半导体芯 片内部的铜连线。这种转变总有一天会消除芯片 厂商面临的一些大问题。 • 芯片厂商在 90 年代从把连线从铝线转变为铜线从 而绕过了这个问题。遗憾的是，随着芯片尺寸的 缩小，这个电阻问题将成为英特尔等芯片厂商遇 到的大问题。碳纳米管导电性比金属要好，有可 能成为替代金属连线的解决方案。 预计碳纳米管是理想的导体，它的导电性很可能远远超 过铜，是最佳超微导线和超微开关的首选新材料。纳米 管最终可以用于纳米级的电子线路
纳米材料
• 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成, 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。 • 纳米材料可分为两个层次：纳米超微粒子与纳米固 体材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的 超微粒子，纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固 体材料。而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在 100纳米以下的长度尺寸称为纳米材料。
纳米技术和基因疗法的结合
• 瑞典科学家制作的微型医 用机器人，可移动并捡起 肉眼看不见的玻璃珠。 • 用这种微型机器手将果蝇 的染色体基因进行信号移 动，培育出的果蝇多长了 一个胸脯和翅膀，甚至把 果蝇的眼睛和翅膀挪位；
果蝇：遗传学和分子发育生物学的国王 图中左侧为雌性，右侧为雄性
• 成功利用纳米SiO2微粒进行了细胞分离。 • 用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副 作用。 • 科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人， 在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断， 并实施特殊治疗，疏通脑血管中的血栓，清除 心脏动脉脂肪沉积物，甚至可以用其吞噬病毒， 杀死癌细胞。 • 小型摄像机 ：用于检测消化系统疾病。
• 2008年2月1日 • 亚利桑那州立大学David K. Ferry提出利用纳米线 连接电路建立三维堆砌芯片的构想，将大大提高 计算机的运行速度。
• 利 用 纳 米 磁 学 中 显 著 的 巨 磁 电 阻 效 应 (giant magnetoresistance) 和 很 大 的 隧 道 磁 电 阻 (tunneling magnetoresistance)现象研制的读出磁 头将磁盘记录密度提高30多倍。 • 1997年，明尼苏达大学电子工程系纳米结构实 验室采用纳米平板印刷术成功地研制了纳米结 构的磁盘，长度为40纳米的Co棒按周期性排列 成的量子棒阵列。由于纳米磁性单元是彼此分 离的，因而称为量子磁盘。它利用磁纳米线阵 列的存储特性，存贮密度可达400Gb×in-2。
3.量子限域效应
• 微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级 由准连续能级变为分立能级，吸收光谱向短波方向移 动，这种现象称为量子尺寸效应。 对于宏观物体包含无限个原子，N→∞，于是δ→0，即 宏观物体的能级间距几乎为零；而纳米微粒包含的原 子数有限，N值很小，能级间距将发生分裂，这就导致 纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特
纳米颗粒表面效应——活性
• 超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金 属颗粒会迅速氧化而燃烧。如果将金属铜或铝 做成几个纳米的颗粒，一遇到空气就会产生激 烈的燃烧，发生爆炸。如要防止自燃，可采用 表面包覆或控制氧化速度，使其缓慢氧化生成 一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。 • 用纳米颗粒的粉体做成火箭的固体燃料将会有 更大的推力，可以用作新型火箭的固体燃料， 也可用作烈性炸药。