纳米材料的发展历程以及各国纳米技术的发展现状.

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中国纳米技术发展的历史及现状

中国纳米技术发展的历史及现状

中国纳米技术发展的历史及现状我国政府对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度重视,国家和各地方通过“国家攻关计划”、“863”计划、“973”计划的实施,积极投入力量和资金,使中国纳米的研发水平获得了很大的发展。

中国纳米材料和纳米技术的研究,已初步形成以各具特色的两大纳米研发中心――北方中心和南方中心为核心,辐射四周的格局。

北方纳米研究开发中心以北京为中心,包括中国科学院的纳米科技中心、化学所、物理所、金属所、化冶所、感光所、半导体所,以及北大、清华、北京建材科研院、北京钢铁研究总院、北京科技大学、北京化工大学、北京理工大学、天津大学、南开大学、吉林大学等;南方纳米研究开发中心以上海为中心,包括中国科学院的冶金所、硅酸盐所、原子核所、固体物理所、上海技术物理所,以及上海交大、复旦、同济、华东理工大学、华东师范大学、中科大、浙江大学、南京大学、山东大学等单位。

除上述两大中心外,西北的西安、兰州,西南的成都以及中南的武汉等也在该领域有所建树。

北方中心的主要研究领域包括纳米碳管、纳米磁性液体材料、纳米半导体、纳米隐身材料、高聚物纳米复合材料、纳米界面材料、纳米功能涂层、纳米材料的制备技术、纳米功能薄膜;南方中心则在纳米医学、纳米电子、纳米微机械、纳米生物、纳米材料、纳米材料制备与应用及产业化等领域具有较强的优势。

从地域分布上分析,约80%的纳米研发力量集中在经济较发达的华东和华北地区,但表面上相对集中,实际仍很分散。

比如以上海为中心的南方纳米研究开发中心,有相当一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地,尚未形成规模优势。

从系统分布上分析,纳米研发的主要力量集中在高等院校和中科院系统,这两部分的科研力量占整个中国纳米研发力量的90%以上;另外,也有部分企业介入了纳米材料及技术的研发领域,但力量薄弱(约占5%),而且层次不高。

从人员结构上分析,中国现有纳米材料及纳米技术的研究人员有4500余人,其年龄结构比较合理,学历背景也非常过硬,70%以上的纳米科研人员拥有硕士以上学位,拥有博士、高级职称的约占30%,拥有硕士、中级职称的约占40%。

全球纳米技术的发展现状3篇

全球纳米技术的发展现状3篇

全球纳米技术的发展现状第一篇:纳米技术的定义与发展历程纳米技术,是一种利用纳米级别的材料、器件等进行制造和应用的技术。

纳米级别指的是物质的尺寸在1~100纳米之间。

纳米技术在材料、生物、能源、环境、电子、通讯、医学等领域都有广泛的应用,被认为是未来科技的重要发展方向。

纳米技术的历史可以追溯到古希腊时期,当时的哲学家们就开始谈论关于原子的理论。

但是直到20世纪60年代,人们才开始真正研究和利用纳米技术。

1986年,美国科学家Eric Drexler在他的著作《引力的相机》中首次提出了纳米技术的概念,他预测纳米技术能够利用分子级别的材料制造出比人类细胞还小的机器,实现人类的技术梦想。

1990年代,随着扫描隧道显微镜的发明,人们开始能够直接观察和操纵纳米级别的物质。

这一技术的发明标志着纳米技术的正式起步,并成为了纳米技术的重要工具。

21世纪初,各国政府开始投入大量资金支持纳米技术领域的研究和开发。

目前,美国、欧洲、日本、中国等国家都在纳米技术领域取得了一定的成果,相关的科研机构、企业也越来越多。

尽管纳米技术发展前景广阔,但也存在着一定的风险和挑战。

在人类对于纳米级别物质影响的了解还不够充分的情况下,纳米技术的应用可能会对人类健康和环境造成一定的风险。

因此,对于纳米技术的安全监管和风险评估至关重要。

第二篇:纳米技术的应用领域和发展趋势纳米技术已广泛应用于材料、生物、能源、环境、电子、通讯、医学等多个领域。

在材料领域,纳米技术可用于制备各种新型材料,如纳米粉体、纳米晶体、纳米复合材料等。

这些新材料具有独特的性能,如高强度、高韧性、高导电性、高热稳定性等。

在生物领域,纳米技术可用于制备纳米生物传感器、纳米药物、纳米生物材料等。

这些应用可以用于治疗疾病、检测生物分子、改进有机材料等方面。

在能源领域,纳米技术可以解决能源存储和转换问题。

例如,利用纳米材料制备的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的使用寿命,纳米催化剂可以提高催化反应的效率,纳米光伏材料可以提高太阳能电池的转换效率等。

纳米材料的应用现状及发展趋势最终版

纳米材料的应用现状及发展趋势最终版

纳米材料的应用现状及发展趋势罗新中2007440375摘要作为一种新型的材料,纳米材料曾经引起了一场巨大的科技的革命,它的特殊性能、规模化制备和生产引起了人们对其不懈的探索。

纳米材料的研发制备是其应用的基础,而规模化产业化的应用才是研究的最终目的。

因此,如何使纳米材料由科学研究转化为大规模的产业化生产才是重中之重。

文章分别从纳米材料的制备、纳米材料的应用以及纳米材料未来的发展方向三个方面对其进行总结。

介绍了其研究现状及应用前景,分析了目前在纳米材料研究方面所存在的问题,并对以后的研究提出了自己的看法。

关键词纳米材料制备应用前景纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1~100 nm 之间,具有特殊物理化学性质的材料。

如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。

纳米材料独特的纳米晶粒及高浓度特征以及由此产生的小尺寸量子效应和晶界效应,使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、光、电、声、磁等性能,在电子信息、生物工程、航空航天、国防科技及日常生活中有着广阔的应用前景。

因此,近年来关于纳米材料的研究及其制备技术引起了世界各国的普遍重视,对纳米材料的制备、结构、性能及其应用的研究也成为2O 世纪90年代材料科学研究的热点,继而在整个社会中形成了“纳米热”。

1 纳米材料的制备技术1.1 现阶段纳米材料的制备技术纳米材料的制备从制备手段来分一般可归纳为物理方法和化学方法。

1.1.1 物力制备方法物理制备纳米材料的方法有:粉碎法、高能球磨法、惰性气体发、溅射法等。

粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。

高能球磨法是利用球磨机的转动或震动对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。

高能球磨法可以将相图上几乎不相互融的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。

惰性气体凝聚蒸发法是在以充满惰性气体的超高真空室中将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。

纳米材料的发展历程以及各国纳米技术的发展现状

纳米材料的发展历程以及各国纳米技术的发展现状

04
纳米材料的应用领域
电子信息领域
高性能电子器件
利用纳米材料优异的电学、光学和磁学性能,制造高速、低功耗、 高集成度的电子器件,如纳米晶体管、纳米存储器等。
柔性电子
纳米材料在柔性电子领域具有广泛应用,如可穿戴设备、柔性显示 器等,提高了设备的便携性和舒适性。
传感器
纳米材料的高灵敏度、高选择性和快速响应特性使其在传感器领域 具有广泛应用,如气体传感器、生物传感器等。
纳米材料的发展历程以及各国纳米 技术的发展现状
汇报人:XX
目 录
• 纳米材料概述 • 纳米材料的发展历程 • 各国纳米技术发展现状 • 纳米材料的应用领域 • 纳米技术的挑战与前景 • 结论与展望
01
纳米材料概述
定义与特点
定义
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由该尺度范围的物质为基本结构单元所 构成的材料的总称。
中国在纳米技术领域的研究和发 展迅速崛起,成为世界上最重要 的纳米技术研究和应用国家之一 。
中国政府高度重视纳米技术的发 展,制定了多项政策和计划,推 动了纳米技术的快速发展和应用 。
中国在纳米材料、纳米器件、纳 米加工等领域取得了重要突破, 并成功应用于医疗、能源、环保 等领域。同时,中国还积极推动 纳米技术的产业化发展,建立了 多个国家级纳米技术产业基地。
智能化发展
借助人工智能、大数据等技 术手段,纳米技术将实现更 加精准、智能的应用,提高 生产效率和产品质量。
绿色化发展
纳米技术将在环境保护和可 持续发展领域发挥重要作用 ,推动绿色制造和循环经济 发展。
06
结论与展望
对纳米材料的总结
纳米材料具有独特的物理和 化学性质,这些性质使得它 们在许多领域具有广泛的应 用前景,如电子、生物医学

纳米材料的发展历史,现状及

纳米材料的发展历史,现状及

制备技术方面
物质的颗粒越小,其表面积越大。物质体系的表面能 越高,同时物质的颗粒越小,其原子(分子)的混乱度 越大,体系的熵值也越大,体系就越丌稳定。因此纳 米状态实际上是一种丌稳定的高能体系状态。它会自 发的由小颗粒的高能状态向大颗粒的低能状态转变, 这就是我们在纳米材料中常说的团聚。因此纳米材料 在制备和应用迆程中的一个较大的困难就是要防止纳 米材料的团聚。纳米颗粒一旦发生团聚,材料在纳米 尺度范围所表现出的优异性能就会丧失待尽。
希捷利用特殊碳基纳米材料作为硬盘
四 生物医用材料
可用磁性纳米微粒涂覆高分子材料,将其在体外不 蛋白质相结合,注入生物体内,用作药物载体,通 迆外加磁场的作用,纳米颗粒的磁性寻航将药物直 接送达病灶,达到定向治疗的目的,这样丌仅大大 减少了药物的副作用,而且大大减少了药物的用量。 这种纳米颗粒的磁性寻航材料又被称为生物寻弹。
将纳米Pt颗粒、Al2O3,、Fe2O3,等作为催化 剂,已在高分子高聚物氧化、还原和合成反应中 得到应用;纳米高铬酸铵是制造炸药的极佳催化 材料;纳米Ni粉可代替金属Pt用于许多催化领域; 纳米Pt、WC还是氢化反应的高效催化剂;在火 箭发射的固体燃料推迚剂中添加质量1%的纳米 铝粉和镍粉,可使固体燃料的燃烧增加一倍以上, 纳米镍粉代铂粉作为化学反应的催化剂价格比铂 粉低了3倍多,但催化效果却大10倍。纳米 SiO2:,TiO2:在光催化作用下能够快速降解 有机高分子化合物,为垃圾处理带来新的无二次 污染的好方法。纳米SiO2:,TiO2:在光催化 降解反应最有希望解决白色污染的问题。
另外在纳米催化材料中,纳米TiO2的光催化作用是 十分值得注意的,纳米TiO2是一种典型的半寻体光 催化剂,目前已知的应用有: 1. 2. 3. 4. 5. 催化马来酸酐发生聚合反应 催化降解甲基橙 催化降解十二烷基苯磺酸纳 催化降解水面石油 光催化分解氯仿

纳米材料与纳米技术研究进展

纳米材料与纳米技术研究进展

纳米材料与纳米技术研究进展近年来,随着科学技术的不断进步,纳米材料与纳米技术已成为热门话题,各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。

本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。

一、纳米材料研究进展1.金属纳米粒子金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。

它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。

近年来,科学家们发现,通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸,可以进一步改善其性质。

例如,长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。

因此,在未来的应用中,控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。

2.化学合成纳米材料化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。

其制备方法简单,成本低廉。

同时,科学家们也发现,通过控制反应条件,可以控制纳米材料的形状和尺寸。

因此,化学合成纳米材料发展前景非常广阔。

3.碳基纳米材料碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。

它的制备方法多样,包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。

在纳米材料领域,碳基纳米材料具有许多独特的性质,例如高强度、高导电性和高导热性。

因此,碳基纳米材料的应用范围非常广泛,包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。

二、纳米技术研究进展1.纳米电子学纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。

在这个领域,科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件,从而提高计算机的运行速度和存储容量。

同时,纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。

2.纳米材料在能源存储中的应用随着可再生能源的发展,能源存储技术已变得越来越重要。

纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。

例如,纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命,因此成为了研究热点之一。

同时,科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。

3.纳米药物学纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子,从而提高药物在体内的分布和靶向性。

纳米材料的发展历史现状及

纳米材料的发展历史现状及

对未来的展望与建议
01
加强基础研究
为了推动纳米材料技术的进一步发展,需要加强基础研究,探索新的理
论和方法,提高纳米材料的设计与制备水平。
02 03
关注安全性与环境影响
随着纳米材料应用的不断扩大,其安全性与环境影响问题也日益突出。 未来需要加强这方面的研究,确保纳米材料的应用不会对人类健康和环 境造成负面影响。
应用
在航空航天、汽车、生物医学等领域有广泛应用,如制造高强度陶瓷和生物可降 解塑料等。
04
纳米材料的应用领域
能源领域
高效太阳能电池
利用纳米结构提高光电转换效率,降低成本。
燃料电池催化剂
纳米材料可以提供更大的表面积和更好的电 化学性能。
储能技术
纳米材料在电池和超级电容器中具有优异性 能。
医疗领域
安全与防护
纳米材料可用于提高防护装备的性能和安全性。
体育器材
利用纳米材料可以提高运动器材的性能和舒适度。
05
纳米材料的挑战与前景
技术挑战与解决方案
挑战
纳米材料制备、表征ຫໍສະໝຸດ 控制的 精确度和可重复性。解决方案
采用先进的合成技术,如化学气相 沉积、物理气相沉积和溶胶凝胶法 等,以提高纳米材料的可控制备。
早期研究与发展
1959年,理查德·费曼首次提出了利用原子和分子来构造物质的设想。
1984年,德国科学家格莱特利用气相法制备了碳纳米管,为纳米材料的研究开辟了 新的道路。
1990年代初,随着扫描隧道显微镜和原子力显微镜等纳米测量技术的发展,纳米材 料的研究进入了一个新的阶段。
关键里程碑与突破
1991年,日本科学家饭岛澄男发现了 一种名为碳纳米管的结构,其直径只 有几纳米,长度可以达到几十微米。

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。

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第三阶段 (从1994年到现在)纳米组装研究。
它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管为基本单元 在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体 系的研究。
二、 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
FROM:

光电材料
“蚊子导弹”-由于纳米器件比半导体器件工作速度快得多,可
以大大提高武器控制系统的信息传输、存储和处理能力,可以制 造出全新原理的智能化微型导航系统,使制导武器的隐蔽性、机 动性和生存能力发生质的变化。利用纳米技术制造的形如蚊子的 微型导弹,可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控, 可以神不知鬼不觉地潜入目标内部,其威力足以炸毁敌方火炮、 坦克、飞机、指挥部和弹药库。
纳米服装
二个月不用洗——信不信由你
在生物医学领域的应用
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。
血液形态图
纳米药包
• 诺贝尔奖得主斯莫利的预言 ; • 美国麻省理工学院的研究人员正在研究一种 只有20nm的药物炸弹和包含了1000个纳米药 包的微型芯片; • 在固定的DNA链上连接上杀癌的药物胶囊,放 到病人血液和组织内,一遇上癌细胞的DNA时, DNA链就与癌细胞的DNA结合,这时药物开关 受触发而开放,药物便释放出来,杀灭癌细 胞;
Nanjing University of Technology
纳米技术概念的提出
纳米科技的基本思想是 在分子水平上,通过操 纵原子来控制物质的结 构。
40 年前,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。
一、纳米材料的研究和发展历程
麻雀略大,重量不足10千克,各种部件全部用纳米材料制造,采用 最先进的微机电一体化集成技术整合,具有可重组性和再生性,成 本低,质量好,可靠性强。一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳 米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布臵648颗功能不同的纳米卫 星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视,即使 少数卫星失灵,整个卫星网络的工作也不会受影响。
纳米技术与基因疗法的结合
• 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。
• 纳米结构材料首次合成 • 1984 年 , 德 国 萨 尔 大 学 的 Gleiter 教授等人首次采用 惰性 气体冷凝法制备了具有清洁表 面的纳米金属粉末,然后在真 空室中原位加压成纳米固体, 并提出了纳米材料界面结构模 型,制备了具有清洁表面的纳 米晶体Pd, Fe, Cu等块状材料。 随后发现 TiO2 纳米陶瓷在室温 下出现良好韧性,使人们看到 了改善陶瓷脆性的希望。
• 目前,日本等国已有部分纳米二氧化钛的化妆 品问世。
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。
纳米碳管
• 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。 据预测,到2010年,就可以生产出 氢气汽车,只需携带1.5升左右的 储氢纳米碳管,即可行驶500km。
H2


集成电路
一块用来制作大规模集成电路的芯片,上面有 许多的沟槽,这张片能够清晰的显示出沟槽的 深浅和走向。
• 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。
2.拯救水资源
• • 特种半导体纳米材料使海水淡化; 纳米TiO2可以用来降解有机磷,降解毛纺染整废 水,降解石油 ……
• 利用具有半导体特性的纳米氧化物粒子如 Fe2O3、TiO2、ZnO等做成涂料,由于具有较高 的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用。 • 将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中, 则可以有效地遮蔽紫外线。一般认为,其体系 中只需含纳米二氧化钛0.5~1%,即可充分屏蔽 紫外线。
CPU
SRAM 静态随即存储器
激光唱片
肉眼看激光唱片(Compact Disk, CD),表面十分光 滑。从微观上看,光盘上面有凹凸不平的凹痕和 突起。
纳米存储器
• 上图:Millipede - 第 一个应用于数据存 储的纳米技术 • 下图:Millipede存储 芯片的实验室原型。
• 英特尔将碳纳米管技术用于未来芯片设计 • 芯片厂商英特尔正指望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。 • 芯片连线已经成为半导体厂商面临的一个头疼的 问题。根据摩尔定律,芯片厂商每两年就要缩小 一次半导体芯片内部的元件。然而,缩小连线会 增加电阻,降低芯片的性能。 • 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
• 第三代纳米机器人是包含纳米计算机,可以进行 人机对话的装置。一旦问世将彻底改变人类的劳 动和生活方式。
纳米清洁工
• 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。 • 纳米机器人在清理血管中的有害 堆积物。纳米机器人小到可在人 的血管中自由地游动,对于脑血 栓、动脉硬化等病灶,可以很容 易地予以清理而不用进行危险的 开颅、开胸手术。
“苍蝇飞机”-这是一种如同苍蝇般大小的袖珍飞行器,可携带各种
探测设备,具有信息处理、导航和通信能力。其主要功能是秘密部 署到敌方信息系统和武器系统的内部或附近,监视敌方情况。这些 纳米飞机可以悬停、飞行,敌方雷达根本发现不了它们。据说它还 适应全天候作战,可以从数百千米外将其获得的信息传回己方导弹 发射基地,直接引导导弹攻击目标。 “蚂蚁士兵” -这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比 蚂蚁还要小,但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方 武器装备中,长期潜伏下来。一旦启用,这些“纳米士兵”就会各显 神通:有的专门破坏敌方电子设备,使其短路、毁坏;有的充当爆破 手... 五角大楼的一次电脑模拟的纳米武器作战演习——“战争”发生在2010年, 美国与敌方的飞机、坦克、大炮在战场上频繁调动。就在双方剑拔弩张之 时,天空中出现了许多“苍蝇”、“黄蜂”等“小昆虫”,地面上也拥出 数以万计的“蚂蚁”。这些“小动物”有的在战场上空盘旋,有的则直接 进入敌方的指挥机关、雷达站、弹药库等。 突然间,随着一声巨响,敌方弹药库率先发生爆炸。紧接着,敌方指 挥通信系统也莫名其妙地炸开了花,在前线待命的飞机、坦克和航母,因 接不到指令、失去弹药和能源补给,全都成了废铁。
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”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”。
• A 1990年,美国加州的IBM研究室D.M.Eigler等 人利用STM在4K和超真空环境中,在Ni的表面 上将 35个氙原子排布成最小的 IBM商标。这张 放大了的照片登在《时代》周刊上,被称为当 年最了不起的公司广告,轰动全球。从此开创 了一个崭新的纳米世界。
• 每个字母高 5nm。 Xe原子间最短距离约为 1nm。这种原子搬迁的 方法就是使显微镜探针针尖对准选中的 Xe原子、使针尖接近 Xe 原子、使原子间作用力达到让Xe原子跟随针尖移动到指定位臵而 不脱离Ni的表面。用这种方法可以排列密集的Xe原子链。
碳纳米管场发射显示器
1999年韩国,2000年日本制成显示器样管
在化工领域中的应用
1.汽车尾气
含铅汽油中的铅很容易通 过血液长期蓄积于人的肝、 肾、脾、肺和大脑中,从 而导致人的智能发育障碍 和血色素制造障碍等后果。
汽车尾气的处理:加入纳米级的 复合稀土氧化物后,对尾气的净 化特别明显,尾气中的CO、NOx 几乎完全转化。
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