A. 有關納米技術的資料
納米技術(nanotechnology),也稱毫微技術,是研究結構尺寸在1納米至100納米范圍內材料的性質和應用的一種技術。1981年掃描隧道顯微鏡發明後,誕生了一門以1到100納米長度為研究分子世界,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此,納米技術其實就是一種用單個原子、分子製造物質的技術。
納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括:
納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等 。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表徵這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學是納米技術最重要的內容。
美國
美國國家科學委員會(National Science Board)於西元2003年底批准"國家納米科技基礎結構網路計劃"(National Science Board Approves Award for a National Nanotechnology Infrastructure Network,簡稱NNIN),將由美國13所大學共同建構支持全國納米科技與教育的網路體系。該計劃為期5年,於公元2004年一月開始執行,將提供整體性的全國性使用技能以支持納米尺度科學工程與技術的研究與教育工作。預估5年間至少投資700億美元的研究經費。計劃目的不僅在提供美國研究人員頂尖的實驗儀器與設備,並能訓練出一批專精於最先進納米科技的研究人員。
1.美國發展最新納米細胞製造技術
納米技術可製造出粒子小於人類血管大小的物體,美國國家標准與科技協會(NIST)指出已研究出一種生產一致的,且能夠自行組合的納米細胞(Nanocells)的方法,以應用在封裝壓縮葯物的治療工作上。這種技術當前可被運用在葯物的包裝技術上,可以更精確地確保葯物的用量,未來將運用在癌症化學治療的相關技術上作更進一步的研究。
納米計劃是公元2005年聯邦跨部會研發預算的主軸,達9.8億美元。
2.DNA檢測晶元的進展
公元2004年一月,美國HP正式對外發表其用來快速進行DNA檢測的納米級晶元。2004年在DNA檢測上采以光學原理為基礎的"基因微晶元法"(DNA microarrays)繁復的檢測步驟,HP團隊改由將此繁復步驟交由電路晶元處理;製作上,DNA檢測晶元的感測元件是一條利用電子束蝕刻法(electron-beam lithography)與反應性離子蝕刻法(reactive-ion etching)所製成粗細約50納米的納米線。然就商業上考量,成果卻過於高昂,因此研究團隊正發展利用較便宜的光學蝕刻法(optical lithography)以製成DNA檢測晶元元件的技術。
3.地下水污染改善之研究
地下水污染是現代被廣泛討論的一項重大議題,現代,美國發表了一種納米微粒(nanoparticles)技術,在此微粒中心為鐵芯(iron)而其外則由多層聚合物加以包覆,其中,內層是由防水性極佳的復合甲基丙烯酸甲脂(poly methl methacrylate;PMMA)包覆,而外層則由親水的sulphonated polystyrene進行包覆。由於親水性外層使納米微粒溶於水,內層防水層則能吸引污染源三氯乙烯(trichloroethylene)。納米微粒中的鐵芯使得三氯乙烯產生分裂,進而使得此項污染源逐漸分裂成無毒的物質。
4.啟動癌症納米科技計劃
為廣泛將納米科技、癌症研究與分子生物醫學相互結合,美國國家癌症中心(NCI)提出了癌症納米科技計劃(Cancer Nanotechnology Plan),並將透過院外計劃、院內計劃與納米科技標准實驗室等三方面進行跨領域工作。計劃設定了六個挑戰:
預防與控制癌症:發展能投遞抗癌葯物及多重抗癌疫苗的納米級設備。
早期發現與蛋白質學:發展植入式早期偵測癌症生物標記的設備,並發展能收集大量生物標記進行大量分析的平台性裝置。
影像診斷:發展可提高解析度到可辨識單獨癌細胞的影像裝置,以及將一個腫瘤內部不同組織來源的細胞加以區分的納米裝置。
多功能治療設備:開發兼具診斷與治療的納米裝置。
癌症照護與生活品質提升:開發改善慢性癌症所引發的疼痛、沮喪、惡心等症狀,並提供理想性投葯裝置。
跨領域訓練:訓練熟悉癌症生物學與納米科技的新一代研究人員。
歐盟
B. 什麼是納米技術
納米技術(nanotechnology)是用單個原子、分子製造物質的科學技術。納米科學技術是以許多現代先進科學技術為基礎的科學技術,它是現代科學(混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學)和現代技術(計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術)結合的產物,納米科學技術又將引發一系列新的科學技術,例如納電子學、納米材科學、納機械學等。
納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是研究結構尺寸在0.1至100納米范圍內材料的性質和應用。 1981年掃描隧道顯微鏡發明後,誕生了一門以0.1到100納米長度為研究分子世 利用納米技術將氙原子排成IBM
界,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此,納米技術其實就是一種用單個原子、分子射程物質的技術。 納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括:納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等 。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表徵這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學是納米技術最重要的內容。
編輯本段概念分類
從迄今為止的研究來看,關於納米技術分為三種概念: 第一種,是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術還未取得重大進展。 第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的"加工"來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即使發展下去,從理論上講終將會達到限度,這是因為,如果把電路的線幅逐漸變小,將使構成電路的絕緣膜變得極薄,這樣將破壞絕緣效果。此外,還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的納米技術。 第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來,生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。DNA分子計算機、細胞生物計算機的開發,成為納米生物技術的重要內容。
編輯本段技術概述
1993年,第一屆國際納米技術大會(INTC)在美國召開,將納米技術劃分為6大分支:納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米加工技術和納米計量學,促進了納米技術的發展。由於該技術的特殊性,神奇性和廣泛性,吸引了世界各國的許多優秀科學家紛紛為之努力拚搏。 納米技術一般指納米級(0.1一100nm)的材料、設計、製造,測量、控制和產品的技術。納米技術主要包括:納米級測量技術:納米級表層物理力學性能的檢測技術:納米級加工技術;納米粒子的制備技術;納米材料;納米生物學技術;納米組裝技術等。
編輯本段發展歷史
納米技術的靈感,來自於已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始,人類從磨尖箭頭到光刻晶元的所有技術,都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態有關。范曼質問道,為什麼我們不可以從另外一個角度出發,從單個的分子甚至原子開始進行組裝,以達到我們的要求?他說:「至少依我看來,物理學的規律不排除一個原子一個原子地製造物品的可能性。」 1990年,IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排,納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置,組成了IBM三個字母。這證明範曼是正確的,二個字母加起來還沒有3個納米長。不久,科學家不僅能夠操縱單個的原子,而且還能夠「噴塗原子」。使用分子束外延長生長技術,科學家們學會了製造極薄的特殊晶體薄膜的方法,每次只造出一層分子。目前,製造計算機硬碟讀寫頭使用的就是這項技術。 理查德·費曼
著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德· 費曼預言,人類可以用小的機器製作更小的機器,最後將變成根據人類意願,逐個地排列原子,製造產品,這是關於納米技術最早的夢想; 70年代,科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想,1974年,科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工; 1982年,科學家發明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡,為我們揭示一個可見的原子、分子世界,對納米科技發展產生了積極促進作用; 1990年7月,第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦,標志著納米科學技術的正式誕生; 1991年,碳納米管被人類發現,它的質量是相同體積鋼的六分之一,強度卻是鋼的10倍,成為納米技術研究的熱點,諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為,納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料,也將被廣泛用於超微導線、超微開關以及納米級電子線路等; 1993年,繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團「寫」下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出「IBM」之後,中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出「 中國」二字,標志著中國開始在國際納米科技領域佔有一席之地; 1997年,美國科學家首次成功地用單電子移動單電子,利用這種技術可望在20年後研製成功速度和存貯容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機; 1999年,巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發明了世界上最小的「秤」,它能夠稱量十億分之一克的物體,即相當於一個病毒的重量;此後不久,德國科學家研製出能稱量單個原子重量的秤,打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄; 到1999年,納米技術逐步走向市場,全年基於納米產品的營業額達到500億美元; 近年來,一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃,投入巨資搶占納米技術戰略高地。日本設立納米材料研究中心,把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點;德國專門建立納米技術研究網;美國將納米計劃視為下一次工業革命的核心,美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。
編輯本段技術內容
納米技術包含下列四個主要方面: 1、納米材料:當物質到納米尺度以後,大約是在0.1—100納米這個范圍空間,物質的性能就會發生突變,出現特殊性能。 這種既具不同於原來組成的原子、分子,也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料,即為納米材料。 如果僅僅是尺度達到納米,而沒有特殊性能的材料,也不能叫納米材料。 過去,人們只注意原子、分子或者宇宙空間,常常忽略這個中間領域,而這個領域實際上大量存在於自然界,只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家,他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子,並通過研究它的性能發現:一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後,它就失去原來的性質,表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此,象鐵鈷合金,把它做成大約20—30納米大小,磁疇就變成單磁疇,它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期,人們就正式把這類材料命名為納米材料。 為什麼磁疇變成單磁疇,磁性要比原來提高1000倍呢?這是因為,磁疇中的單個原子排列的並不是很規則,而單原子中間是一個原子核,外則是電子繞其旋轉的電子,這是形成磁性的原因。但是,變成單磁疇後,單個原子排列的很規則,對外顯示了強大磁性。 這一特性,主要用於製造微特電機。如果將技術發展到一定的時候,用於製造磁懸浮,可以製造出速度更快、更穩定、更節約能源的高速度列車。 ⒉、納米動力學,主要是微機械和微電機,或總稱為微型電動機械繫統(MEMS),用於有傳動機械的微型感測器和執行器、光纖通訊系統,特種電子設備、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似於集成電器設計和製造的新工藝。特點是部件很小,刻蝕的深度往往要求數十至數百微米,而寬度誤差很小。這種工藝還可用於製作三相電動機,用於超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測准原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度,但有很大的潛在科學價值和經濟價值。 理論上講:可以使微電機和檢測技術達到納米數量級。 3、納米生物學和納米葯物學,如在雲母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna的精細結構等。有了納米技術,還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的葯物,即使是微米粒子的細粉,也大約有半數不溶於水;但如粒子為納米尺度(即超微粒子),則可溶於水。 納米生物學發展到一定技術時,可以用納米材料製成具有識別能力的納米生物細胞,並可以吸收癌細胞的生物醫葯,注入人體內,可以用於定向殺癌細胞。(上面是老錢加註) 4、納米電子學,包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表徵,以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷,更小,是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小並非沒有限度。 納米技術是建設者的最後疆界,它的影響將是巨大的。
編輯本段研究應用
當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方面。用納米材料製作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以製作出特定性質的材料或自然界不存在的材料,製作出生物材料和仿生材料。 1、納米是一種幾何尺寸的度量單位,1納米=百萬分之一毫米。 2、納米技術帶動了技術革命。 3、利用納米技術製作的葯物可以阻斷毛細血管,「餓死」癌細胞。 4、如果在衛星上用納米集成器件,衛星將更小,更容易發射。 5、納米技術是多科學綜合,有些目標需要長時間的努力才會實現。 6、納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流,它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。
編輯本段測量技術
納米級測量技術包括:納米級精度的尺寸和位移的測量,納米級表面形貌的測量。納米級測量技術主要有兩個發展方向。 一是光干涉測量技術,它是利用光的干涉條紋來提高測量的分辯率,其測量方法有:雙頻激光干涉測量法、光外差干涉測量法、X射線干涉測量法、F一P標准工具測量法等,可用於長度和位移的精確測量,也可用於表面顯微形貌的測量。 二是掃描探針顯微測量技術(STM),其基本原理是基於量子力學的隧道效應,它的原理是用極尖的探針(或類似的方法)對被測表面進行掃描(探針和被測表面實際並不接觸),藉助納米級的三維位移定位控制系統測出該表面的三維微觀立體形貌。主要用於測量表面的微觀形貌和尺寸。 用這原理的測量方法有:掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯徽鏡(AFM)等。
編輯本段衰層物理力學性能的檢測
各種材料的極薄表層的物理、化學、力學性能和材料內部的性能常有很大差異。而正是這極薄的表面材料在康擦磨損、物理、化學、機械行為中起著主導作用。反映在現在「信 原子力顯微鏡——納米測量技術
息時代」的新型「智能型」材料的出現,如計算機磁碟、光碟等,要求表層小但有優良的電、磁、光性能,而且要求有良好的潤滑性、摩擦小、耐磨損、抗化學腐蝕、組織穩定和優良的力學性能。因此,世界各國都非常重視材料的納米級表層的物理、化學、機械性能及其檢測方法的研究。納米級表層物理力學性能的檢測方法主要是表層微力學探針檢側法,它是用納米壓痕的原理檢測其力學性能的.其基本原理是利用金剛石針尖用極小的力在試件表面壓出納米級或微米級壓痕,根據壓痕的大小測出試件表層的顯徽力學性能,即連續記錄探針針尖載入逐步壓人和卸載逐步退出試件表層的全過程的壓痕深度變化。因其中包含試件表層的彈性交形,塑性變形、姍變、變形速率等多種信息,通過這些信息測出表層材料的多項力學性能。
編輯本段加工技術
納米級加工的含意是達到納米級精度的加工技術。 由於原於間的距離為0.1一0.3nm,納米加工的實質就是要切斷原子間的結合,實現原子或分子的去除,切斷原子間結合所孺要的能量,必然要求超過該物質的原子間結合能,即所播的能t密度是很大的。用傳統的切削、磨削加工方法進行納米級加工就相當困難了。近年來納米加工有了很大的突破,如電子束光刻(UGA技術)加工超大規模集成電路時,可實現0.1μm線寬的加工:離子刻蝕可實現微米級和納米級表層材料的去除:掃描隧道顯徽技術可實現單個原子的去除、扭遷、增添和原子的重組。
編輯本段粒子制備
納米粒子的制備方法很多,可分為物理方法和化學方法。
物理方法
應用納米技術製成的服裝 真空冷授法:用真空蒸發、加熱、高頻感應等方法使原料氣化或形成等粒子體,然後驟冷。其特點純度高、結晶組織好、位度可控,但技術設備要求高。 納米技術應用——計算機磁碟
物理粉碎法:透過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。其特點操作簡單、成本低,但產晶純度低,順粒分布不均勻。 機械球磨法:採用球磨方法,控制適當的條件得到純元素、合金或復合材料的納米粒子。其特點操作簡單、成本低,但產品純度低,顆粒分布不均勻。
化學方法
氣相沉積法:利用金屬化合物蒸汽的化學反應合成納米材料。其特點產品純度高,粒度分布窄。 沉澱法:把沉澱劑加人到鹽溶液中反應後,將沉澱熱處理得到納米材料.其特點簡單易行,但純度低,顆粒半徑大,適合制備載化物。 應用納米技術製成的服裝
水熱合成法:高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成,再經分離和熱處理得納米粒子。其特點純度高,分散性好、拉度易控制。 溶膠凝膠法:金屬化合物經溶液、溶膠、凝膠而固化,再經低沮熱處理而生成納米粒子。其特點反應物種多,產物顆粒均一,過程易控制,適於氧化物和11一VI族化合物的制 備。 徽乳液法:兩:互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液,在徽泡中經成核,聚結、團聚、熱處理後得納米粒子。其特點粒子的單分散和介面性好,11一VI族半導體納米粒子多用此法制備。
編輯本段材料合成
自1991年Gleiter等人率先製得納米材料以來,經過10年的發展納米材料有了長足的進步。如今納米材料種類較多,按其材質分有:金屬材料、納米陶瓷材料、納米半導體材料、納米復合材料、納米聚合材料等等。納米材料是超徽粒材料,被稱為「21世紀新材料」,具有許多特異性能。 例如用納米級金屬微粉燒結成的材料,強度和硬度大大高於原來的金屬,納米金屬居然由導電體變成絕緣體。一般的陶瓷強度低並且很脆。但納米級微粉燒結成的陶瓷不但強度高並且有良好的韌性。納米材料的熔點會隨超細粉的直徑的減小而降低。例如金的熔點為1064℃,但10nm的金粉熔點降低到940℃,snm的金粉熔點降低到830℃,因而燒結溫度可以大大降低。納米陶瓷的燒結溫度大大低於原來的陶瓷。納米級的催化劑加入汽油中。可提高內燃機的效率。 加人固體燃料可使火箭的速度加快。葯物製成納米微粉。可以注射到血管內順利進入微血管。
編輯本段納米生物學
納米生物學是以納米尺度研究細胞內部各種細胞器的結構和功能。研究細胞內部,細胞內外之間以及整個生物體的物質、能量和信息交換。納米生物學的研究集中在下列方面。
遺傳物質DNA的研究
這方面的研究在形貌觀察、特性研究和基因改造三個方面有不少進展。
腦功能的研究
工作目標是弄清人類的記憶、思維,語言和學習這些高級神經功能和人腦的信息處理功能。
仿生學的研究
這是納米生物學的熱門研究內容。近年取得不少成果。是納米技術中有希望獲得突破性巨大成果的部分。 世界上最小的馬達是一種生物馬達—鞭毛馬達。能象螺旋槳那樣旋轉驅動鞭毛旋轉 納米陶瓷
。該馬達通常由10種以上的蛋白質群體組成,其構造如同人工馬達。由相當的定子、轉子、軸承、萬向接頭等組成。它的直徑只有3onm,轉速可以高達15r/min,可在1μs內進行右轉或左轉的相互切換。利用外部電場可實現加速或減速。轉動的動力源,是細菌內支撐馬達的薄膜內外的氮氧離子濃度差。實驗證明。細菌體內外的電位差也可驅動鞭毛馬達。現在人們正在探索設計一種能用電位差馭動的人工鞭毛馬達驅動器。 日本三菱公司已開發出一種能模擬人眼處理視覺形象功能的視網膜晶元。該晶元以砷化稼半導體作為片基。每個晶元內含4096個感測元。可望進一步用於機器人。 有人提出製作類似環和桿那樣的分子機械。把它們裝配起來構成計算機的線路單元,單元尺寸僅Inm,可組裝成超小型計算機,僅有數微米大小,就能達到現在常用計算機的同等性能。 在納米結構自組裝復雜徽型機電系統製造中,很大的難題是系統中各部件的組裝。系統愈先進、愈復雜,組裝的問題也愈難解決。自然界各種生物、生物體內的蛋白質、DNA、細胞等都是極為復雜的結構。它們的生成、組裝都是自動進行的。如能了解並控制生物大分子的自組裝原理,人類對自然界的認識和改造必然會上升到一個全新的更高的水平。
編輯本段組裝技術
由於在納米尺度下刻蝕技術已達到極限,組裝技術將成為納米科技的重要手段,受到人們很大的重視。 納米組裝技術就是通過機械、物理、化學或生物的方法,把原子、分子或者分子聚集體進行組裝,形成有功能的結構單元。組裝技術包括分子有序組裝技術,掃描探針原子、分子搬遷技術以及生物組裝技術。分子有序組裝是通過分子之間的物理或化學相互作用,形成有序的二維或三維分子體系。近年來,分子有序組裝技術及其應用研究方面取得的最新進展主要是LB膜研究及有關特性的發現。生物大分子走向識別組裝。蛋白質、核酸等生物活性大分子的組裝要求商密度定取向,這對於制備高性能生物微感膜、發展生物分子器件,以及研究生物大分子之間相互作用是十分重要的。在進行lgG歸生物大分子的組裝過程中,首次利用抗體活性片斷的識別功能進行活性生物大分子的組裝。這一重要的進展使得生物分子的定向組裝產生了新的突破。 除以上幾種組裝外,在長鏈聚合物分子上的有序組裝、橋連自組裝技術、有序分子薄膜的應用研究等技術也有進展。採用納米加工技術還可以對材料進行原子量級加工,使加工技術進人一個更加徽細的深度。納米結構自組裝技術的發展,將會使納米機械、納米機電系統和納米生物學產生突破性的飛躍。 中國在納米領域的科學發現和產業化研究有一定的優勢,目前同美、日、德等國位於國際第一梯隊的前列。雖然現在中國己經建立了一定數量的納米材料生產基地,納米技術的開發應用也已經興起,並初步實現了產業化。納米要實現大規模、低成本的產業化生產,還有許多的工作要做,只有依賴大量的資金和高科技投人才能換取高額的利潤回報。
C. 生活中哪些是納米技術
1、衣:在紡織和化纖製品中添迦納米微粒,可以除味殺菌。化纖布雖然結實,但有煩人的靜電現象,加入少量金屬納米微粒就可消除靜電現象。
2、食:利用納米材料,冰箱可以抗菌。納米材料做的無菌餐具、無菌食品包裝用品已經面世。利用納米粉末,可以使廢水徹底變清水,完全達到飲用標准。納米食品色香味俱全,還有益健康。
3、住:納米技術的運用,使牆面塗料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面塗上納米薄層,可以製成自潔玻璃和自潔瓷磚,根本不用擦洗。含有納米微粒的建築材料,還可以吸收對人體有害的紫外線。
4、行:納米材料可以提高和改進交通工具的性能指標。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機等發動機部件的理想材料,能大大提高發動機效率、工作壽命和可靠性。納米衛星可以隨時向駕駛人員提供交通信息,幫助其安全駕駛。
5、醫:利用納米技術製成的微型葯物輸送器,可攜帶一定劑量的葯物,在體外電磁信號的引導下准確到達病灶部位,有效地起到治療作用,並減輕葯物的不良的反映。用納米製造成的微型機器人,其體積小於紅細胞,通過向病人血管中注射,能疏通腦血管的血栓。清除心臟動脈的脂肪和沉澱物,還可「嚼碎」泌尿系統的結石等。納米技術將是健康生活的好幫手。
6、納米技術應用前景十分廣闊,經濟效益十分巨大,美國權威機構預測,2010年納米技術市場估計達到14400億美元,納米技術未來的應用將遠遠超過計算機工業。納米復合、塑膠、橡膠和纖維的改性,納米功能塗層材料的設計和應用,將給傳統產生和產品注入新的高科技含量。專家指出,紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設備等領域,將免不了一場因納米而引發的「材料革命」我國以納米材料和納米技術注冊的公司有近100個,建立了10多條納米材料和納米技術的生產線。納米布料、服裝已批量生產,象電腦工作裝、無靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問世。加入納米技術的新型油漆,不僅耐洗刷的性能提高了十幾倍,而且無毒無害無異味。納米技術正在改善著、提高著人們的生活質量。
D. 納米技術正式誕生的標志是什麼
在高新技術中,納米技術、生物技術和信息技術對化學工業發展有著深遠的影響,對於材料科學而言,當首推納米技術。它不僅能推動化學反應、催化和許多單元操作的突破性的改進,而且提供了納米多孔材料、納米粒子、納米復合材料、納米感測器等新型材料以及化學機械拋光、葯物可控釋放、獨特的去污作用等功能應用,為化工新材料發展及其應用開辟了廣闊的前景。納米技術正全力推動著化學工業未來的發展。隨著一些納米技術的工業產品問世以及所顯示出的誘人前景,現在「納米技術」已經成為家喻戶曉的名詞。納米技術能在<100nm的水平上合成、處理和表徵物質,這是一個涉及多門學科的廣闊領域,它包含有:納米材料(nanomaterials)、納米生物技術 (nanobiotechn010gy)、納米電子學(nanoelechonics)和納米系統(nanosystem),如納米電子機械繫統NEMS和分子機械(m01ecular machine)等。而納米技術在化學工業中的應用,主要是新型催化劑、塗料、潤滑劑,過濾技術以及一些最終產品,諸如納米多孔材料製品和樹狀聚合物製品已成為化學工業的創新點。一、化學反應和催化方面應用化學工業及其相關工業,特別是一些化學反應起著關鍵性作用的產業盛行用納米技術來改進催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應用已有很長歷史,納米多孔結構新型催化劑的發展,為許多化學合成工藝的創新提供了機會,或者使化學反應能在較溫和條件下進行,大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉化為液體燃料,作為柴油代用品,而現用的方法比較昂貴。納米粒子催化劑的優異性能取決於它的容積比表面率很高,同時,負載催化劑的基質對催化效率也有很大的影響,如果也由具有納米結構材料組成,就可以進一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質,可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下,用Si02納米粒子作催化劑載體會因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題,可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯,將交聯的納米粒子用作催化劑載體。在能源工業中,Shenhua集團公司、Hydrocarbon技術公司和美國能源部在中國進行煤液化項目建設,採用了納米催化劑,取得了20億美元效益。此工藝可以生產非常清潔的柴油,在中國許多地方它可與進口原油或柴油(以全球平均價格計)競爭。燃料電池也是納米催化劑起重要作用的領域,當前工業樣品應用的是鉑催化劑,約2nm寬。二、過濾和分離方面應用在過濾工業中,納米過濾(簡稱納濾,nanofiltration)廣泛應用於水和空氣純化以及其它工業過程中,包括葯物和酶的提純,油水分離和廢料清除等。還可以從氮分子中去掉氧(氧與氮分子大小差別僅0.02nm)。應用此方法生產純氧可不需要採用深冷工藝,因而可以降低成本。法國於2000年在Generale des EaMx建成世界上第一座用納濾技術生產飲用水的裝置,所用聚合物膜其孔徑略<lnm。與傳統凈化工藝相LL,雖然電能消耗較高,但帶來一些其它的好處,如不需要用氯。由於可以精確地控制孔徑,所以具有可觀的近期應用前景。美國Pacific Northwest國家試驗室已經創制一類稱之為SAMMS結構,為在介孔載體上自組裝的單層結構,含有規整的1-50nm的圓柱形孔,孔上用自組裝方法塗上活性基團單層,可用於不同領域。已經利用SAMMS成功地從水溶液和非水溶液中萃取出各種金屬和有機化合物。納米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在環境治理方面應用的可能性,如去除重金屬(如砷和汞等)。使用其他納米材料的過濾技術也取得了長足進步。例如入rgomide納米材料公司開發的用直徑為2nm纖維製成的高產率系統,可以過濾病毒、砷和其它污染物。 一些聚合物—無機化合物復合材料也可用作氣體過濾系統,而且效率也很高。如有一種用排列成行的碳納米管(nanotLlLe)製成的膜,由於納米管與氣體分子間互不作用,可以高產率地分離出氣體。此種材料可滿足高流速低壓氣體的分離需要。此種膜可以從氣流中去除CO2,或從CO中分離H2。這種技術可應用於新一代發電廠、煤液化工廠或氣體液化廠。由精密控制尺寸的納米管組成的膜在分離生物化學品方面也具有很大潛力。三、復合材料方面應用在復合材料中使用納米粒子可以提高材料強度,降低材料的重量,提高耐化學品、耐熱和耐磨耗能力,而且還可賦於材料一些新的性能,諸如導電性,在光照和其他幅照下改變其反應性能等。以粘土為基礎的納米復合材料在不久將來會有很大的市場。以碳納米管為基礎的新型結構復合材料的開發也為期不遠,它的主要問題是成本較貴,要用好的填料(單壁納米管)。大規模應用較大而不太完善的碳納米纖維可望在2004年實現,此發展可能會給納米粘土復合材料的應用形成沖擊。一些公司計劃擴產納米粘土也反映出其發展潛力。如Nanocor公司已轉產納米粘土,每年2萬噸。許多主要聚合物公司也在開發納米復合材料技術。RTP公司已將有機粘土/尼龍納米復合材料製成薄膜和片材。Triton System公司應用納米二氧化硅與一種聚合物材料製成納米復合材料,開發成一種塗裝材料。其它HoneyWell,Ube工業和Unitika等公司已工業規模生產尼龍納米復合材料用作包裝HBP材料,Nanocor最近與三菱氣體化學公司聯合 製造並出售HBP包裝材料。用於食品和飲料行業。Bayer打算用尼龍6納米復合材料製造多層包裝膜,此膜的氧穿透率減少l/2,透明度和韌性有提高。近期,人們關注的另一種納米復合材料的填料物質,是一種較為復雜的分子多面齊聚物(polyl、cdral 01ig(meric silsc5quioXanes,POSS)。Hybrid塑料公司稱其可以大量生產POSS,並與塑料生產廠商和用戶進行合作。四、塗料方面應用在塗料行業CTJ。納米粒子已經起著很大的作用,但是,類似於能生成抗刮痕和不粘表面的塗層的溶膠—凝膠單層(solgcl monlolaycr)還在研究。用樹狀聚合物可以彌補不足,並且可與納米粒子技術結合應用。以納米粒子為基礎的塗料具有各種優異的性能,比如:強度、耐磨耗、透明和導電。拜耳公司與Nanogntc公司合作開發導電和透明的塗層。納米粉體是難以儲運的,美國海洋部門採用微型凝聚(microscale ngglomerate)方法,即在應用時用等離子(一種熱的離子化氣體)技術或熱噴塗技術,使粉體被融熔,形成塗層。拜耳公司與Hansa MetallWerke公司用納米粒子進行抗水和抗灰塵塗料開發。據中國環氧樹脂行業在線( www.epoxy-e.cn)記者了解,2002年BASF公司推出一種用納米粒子和聚合物制備的噴塗塗料,在乾燥時自組裝成一種納米結構的表面,呈現出類似荷葉的效應,即當水落到表面上,由於與表面的互粘性甚小,可以形成水珠而流去,並把灰塵帶走。
E. 納米技術的資料有哪些
納米技術是用單個原子、分子製造物質的科學技術。
納米技術一詞是由谷口紀男科學家在1974年使用的,並且是最早使用的。1981年原子力顯微鏡的和掃描隧道顯微鏡的出現,也就標志著納米技術得到了進步的發展。
所謂納米技術,是指在0.1~100納米的尺度里,研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中,發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子,顯著地表現出許多新的特性,而利用這些特性的技術,就稱為納米技術。
納米技術的應用
在電子和通信方面,使用納米薄層和納米點來製造納米電子設備(內存,顯示器,感測器等),以使設備尺寸更小,運行速度更快,能耗更低。
在醫學領域,製造納米結構葯物和生物感測器,研究生物膜和DNA的精細結構,並在生命科學領域取得技術突破。
在機械方面,例如納米陶瓷發動機,它可以承受高溫,並且不需要像現有發動機那樣的水冷。
F. 納米技術有哪些
納米技術,也稱毫微技術,是一種用單個原子、分子製造物質的技術。納米技術是研究結構尺寸在1納米至100納米范圍內材料的性質和應用的一種技術。
1981年掃描隧道顯微鏡發明後,誕生了一門以1到100納米長度為研究分子世界,最終目標是直接以原子或分子來構造具有特信棚定功能的產品 。納米技術包含下列四個主要方面:
1、滑李則納米材料:當物質到納米尺度以後,大約是在0.1—100納米這個范圍空間,物質的性能就會發生突變,出現特殊性能。
2、納米動力學:主要是微機械和微電機,或總稱為微型電動機械繫統,用於有傳動機械的微型感測器和執行器、光纖通訊系統,特種電子設備、醫療和診斷儀器等。
3、納米生物學和納擾好米葯物學:如在雲母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna的精細結構等。
4、納米電子學:包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表徵,以及原子操縱和原子組裝等。