纳米”是英文namometer的译名,是一种度量单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米,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。
1982年扫描隧道显微镜发明后,便诞生了一门以0?1至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、分子制造物质的技术。
从迄今为止的研究状况看,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。
现有技术即便发展下去,从理论上讲终将会达到限度。
这是因为,如果把电路的线幅变小,将使构成电路的绝缘膜的为得极薄,这样将破坏绝缘效果。
此外,还有发热和晃动等问题。
为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。
?第三种概念是从生物的角度出发而提出的。
本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
1980年的一天,在澳大利亚的茫茫沙漠中有一辆汽车在高速奔驰,驾车人是一位德国物理学家H?格兰特(Gleiter)教授。
他正驾驶租用的汽车独自横穿澳大利亚大沙漠。
空旷、寂寞、孤独,使他的思维特别活跃。
他是一位长期从事晶体物理研究的科学家。
此时此刻,一个长期思考的问题在他的脑海中跳动:如何研制具有异乎寻常特性的新型材料?
在长期的晶体材料研究中,人们视具有完整空间点阵结构的实体为晶体,是晶体材料的主体;而把空间点阵中的空位、替位原子、间隙原子、相界、位错和晶界看作晶体材料中的缺陷。
此时,他想到,如果从逆方向思考问题,把“缺陷”作为主体,研制出一种晶界占有相当大体积比的材料,那么世界将会是怎样??格兰特教授在沙漠中的构想很快变成了现实,经过4年的不懈努力,他领导的研究组终于在1984年研制成功了黑色金属粉末。
实验表明,任何金属颗粒,当其尺寸在纳米量级时都呈黑色。
纳米固体材料(nanometersizedmaterials)就这样诞生了。
纳米材料一诞生,即以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。
这是因为纳米材料具有与传统材料明显不同的一些特征。
例如,纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍等;纳米相的铜比普通的铜坚固5倍,而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大;纳米陶瓷材料具有塑性或称为超塑性等。
效应颜料这是纳米材料最重要最有前途的用途之一,特别是在汽车的涂装业中,因为纳米材料具有随角变统汽车面漆大增光辉,深受配受专家的喜爱。
防护材料由于某些纳米材料透明性好和具有优异的紫外线屏蔽作用。
在产品和材料中添加少量(一般不超过含量的2%)的纳米材料,就会大大减弱紫外线对这些产品和材料的损伤作用,使之更加具有耐久性和透明性。
因而被广泛用于护肤产品、所装材料、外用面漆、木器保护、天然和人造纤维以及农用塑料薄膜等方面。
纳米技术是什么东西
纳米技术是单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米技术已成功用于许多领域,包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。
科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一朝阳产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。
随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。
空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。
纳米材料由于其特有的表面吸附特性,使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。
纳米技术应用前景十分广阔,经济效益十分巨大,美国权威机构预测,2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元,纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。
纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性,纳米功能涂层材料的设计和应用,将给传统产生和产品注入新的高科技含量。
专家指出,纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域,将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”。
我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个,建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。
纳米布料、服装已批量生产,象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。
加入纳米技术的新型油漆,不仅耐洗刷的性能提高了十几倍,而且无毒无害无异味。
纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。
不少国家纷纷制定相关计划,投入巨资抢占纳米技术的战略高地。每一种新科技的出现,似乎都包涵着无限可能,尤其是纳米机器人具有不可限量的应用前景。
用不了多久,个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国著名学者周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中就预言:到21世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。
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