❶ 納米技術在生活中的應用
納米技術在治理有害氣體方面、污水處理方面.汽車等領域都有著很重要的應用
1、治理有害氣體
工業生產中使用的汽油、柴油以及作為汽車燃料的汽油、柴油等,由於含有硫的化合物在燃燒時會產生二氧化硫氣體,這是二氧化硫最大的污染源,所以石油提煉中有一道脫硫工藝以降低其硫的含量。
納米鈦酸鑽(CoTiO,)是一種非常好的室友脫硫催化劑,經它催化的石油中硫的含量小於0.01% ,達到國際標准。
2、污水處理方面
污水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等安全提煉出來,變害為寶。一種新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力。
它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10~20倍。
3、汽車領域的應用
汽車製造中應用的塑料數量將越來越多。納米塑料可以改變傳統塑料的特性,呈現出優異的物理性能:強度高,耐熱性強,比重更小。由於納米粒子尺寸小於可見光 的波長,納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度,這樣的納米塑料在汽車上將有廣泛的用途。
經過納米技術處理的部分材料耐磨性更是黃銅的27倍、鋼 鐵的7倍。除此之外,納米塑料除了可回收外,還有長期耐紫外線、色澤穩定、質量較輕等優點,在汽車配件中的應用領域相當廣泛。
在汽車外裝件中,主要用於保險杠、散熱 器、底盤、車身外板、車輪護罩、活動車頂及其它保護膠條、擋風膠條等。在內飾件中,主要用於儀錶板和內飾板、安全氣囊材料等。相關業內專家預測,在未來的 20年內,納米塑料將大量取代現有的車用塑料製品,有相當大的市場潛力。
(1)納米技術是什麼讓河水變干凈的擴展閱讀:
多年來,中國納米材料和納米結構研究取得了引人注目的成就。目前,我國在納米材料學領域取得的成就高過世界上任何一個國家,充分證明了我國在納米技術領域佔有舉足輕重的地位。納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性,
如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電,原來絕緣的二氧化硅、晶體等,在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點,以及其特有的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。
對於固體粉末或纖維,當其有一維尺寸小於100nm,即達到納米尺寸,即可稱為所謂納米材料,對於理想球狀顆粒,當比表面積大於60㎡/g時,其直徑將小於100nm,達到納米尺寸。
❷ 納米技術在日常生活中的應用
納米技術在生活中應用
1、治理有害氣體由於汽車的汽油、燃油含有硫的化合物在燃燒時會產生污染,所以石油提煉中有一道脫硫工藝以降低其硫的含量。而納米鈦酸鑽是一種非常好的脫硫催化劑。
2、污水處理污水中通常含有有毒有害物質。污水治理就是將這些物質從水中去除。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕等安全提煉出來,變害為寶。一種新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力。
3、汽車領域納米塑料可以改變傳統塑料的特性,納米塑料強度高,耐熱性強,比重更小。由於納米粒子尺寸小於可見光的波長,納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度,這樣的納米塑料在汽車上將有廣泛的用途。
4、冰箱納米塗層
在冰箱中,我們通常會看到一層塗層,其實這就是納米塗層。它會使冰箱具有殺菌和除臭的功能,能夠使蔬菜保鮮期更長,使食物保質期更長。
5、緩釋葯用
大家都知道,人生病時需要吃葯。現在吃一次葯最多能管一兩天,但是如果使用了納米緩釋技術,就會讓葯物的威力緩慢釋放出來,真正實現「吃一次葯管到病好」
6、納米醫葯技術(分子葯物):傳統葯物是單一分子,納米葯物把單一分子聚集在一起形成的一個顆粒,更適合於復雜的疾病,腫瘤、心血管疾病。
7、化妝品:化妝品材料100%都是納米材料,納米材料運用於化妝品防曬劑中,最大的優點是其屬於無機惰性原料,不像有機防曬劑其活性和刺激性強,會對皮膚產生毒副作用,應用非常安全。
❸ 納米技術在生活中的應用都有哪些寫作文
納米技術在治理有害氣體方面、污水處理方面.汽車等領域都有著很重要的應用
1、治理有害氣體
工業生產中使用的汽油、柴油以及作為汽車燃料的汽油、柴油等,由於含有硫的化合物在燃燒時會產生二氧化硫氣體,這是二氧化硫最大的污染源,所以石油提煉中有一道脫硫工藝以降低其硫的含量。
納米鈦酸鑽(CoTiO,)是一種非常好的室友脫硫催化劑,經它催化的石油中硫的含量小於0.01% ,達到國際標准。
2、污水處理方面
污水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等安全提煉出來,變害為寶。一種新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力。
它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化仿大畝鋁的10~20倍。
3、汽車領域的應用
汽車製造中應用的塑料數量將越來越多。納米塑料可以改變傳統塑料的特性,呈現出優異的物理性能:強度高,耐熱性強,比重更小。由於納米粒子尺寸小於可見光 的波長,納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度,這樣的納米塑料在汽車上將有廣泛的用途。
經過納米技術處理的部分材料耐磨性更是黃銅的27倍、鋼 鐵的7倍。除此之外,納米塑料除了可回收外,還有長期耐紫外線、色澤穩定、質量較輕等優點,在汽車配件中的應用領域相當廣泛。
在汽車外裝件中,主要用於保險杠、散熱 器、底盤、車身外板、車輪護罩、活動車頂及其它保護膠條、擋風膠條等。在內飾件中,主要用於儀錶板和內飾板、安全氣囊材料等。相關業內專家預測,在未來的 20年內,納米塑料將大量取代現有的車用塑料製品,有相當大的市場潛力。
(3)納米技術是什麼讓河水變干凈的擴展閱讀:
多年來,中國納米材料和納米結構研究取得了引人注目的成就。目前,我國在納米材料學領域取得的成就高過世界上任何一個國家,充分證明了我國在納米技術領域佔有舉足輕重的地位。納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性,
如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電,原來絕緣的二氧化硅、晶體等,在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點,以及其特有備森的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。
對於固體粉末或纖維,當其有一維尺寸小於100nm,即達到納米尺寸,即可稱為所謂納米材料,對於理想球狀顆粒,當比表面積大於60㎡/g時,其直徑將小於100nm,達到納米尺寸。
生活中的納米科技
聽見納米這個詞,你一定會覺得納米是一個專業名詞,對我們的生活遠的遙不可及。其實,納米就在我們的身邊,就在我們的生活中。
你也許會問,納米究竟是什麼東西?納米(nm)實際上是一種計量單位,從宏觀的角度上看1米等於100萬微米,而1微米等於1000納米.。1納米僅等於十億分之一米,人的一根頭發絲的直徑相當於6萬個納米。納米雖小,卻威力無比,它可以對材料性質產生影響,並發生變化。
有一次,小星和明明在食堂吃飯,是熱乎乎的排骨湯、熱乎乎的番茄炒蛋、熱乎乎的米飯。他們兩個都是「四眼」。
菜的熱氣把明明的眼鏡弄上了一層「霧」明明看都看不見了,只好把眼鏡摘掉吃飯。
可小星的眼鏡卻一點霧氣都沒有。明明奇怪了,問小星:「為什麼你的眼鏡碰到菜的熱氣沒有『霧』?」「哈哈。」小星笑了幾聲。「我的眼鏡可是高級的呢!」「咦?」明明奇怪了。「怎麼高級?」「我的眼鏡可是塗了納米塗料的呢!所以才不會有『霧』」「哦,原來是這樣。」明明恍然大悟。
明明來到小星的家,小星給明明用陶瓷杯倒了一杯水。小星叫明明坐下。明明剛坐下,一不小心把茶杯弄倒了,茶杯掉在地上,茶水翻了,可茶杯毫發無損。,明明又奇怪了,「仿銷怎麼會這樣?」明明問,「你是不是會變魔術呀!」「呵呵,不是。這也是運用了納米科技,使陶瓷具有超塑性,大大增強了陶瓷的韌性,不怕摔,不怕碎,陶瓷堅固無比。」「哇!明明,你好厲害,運用了那麼多納米技術在生活中,看來,納米技術在生活中無處不在呀!」
小星說:「像『納米家用電器』、『納米防輻射衣服』、『納米防紫外線化妝品』、『納米太陽傘』都是的呀!」
同學們,納米科技已經融入到我們的生活中了,不是嗎
納米技術
中國科學院副院長、納米技術研究中心學術委員會主任 *** 院士說:「電子技術的發展在20世紀改變了人類的生活方式,現代信息技術對人們的生活影響巨大,而納米技術將在21世紀極大地影響人類的生活,而且其影響力將大大高於計算機技術對我們的影響,這將會是一種讓人意想不到的效果。」
納米技術看似神秘,其實,它已經離我們很近了。
在日常生活方面,不久的未來,有了防水防油的納米材料做成的衣服,人們就不用洗衣服了,而且這種衣服穿著很舒服,不是像雨衣那樣;用這種材料做成的紅旗,即使下雨在室外也依然會高高飄揚。往各種塑料、金屬、漆器甚至磨光的大理石、大樓的玻璃牆、電視機的熒光屏上塗上納米塗料,都會具有防污、防塵的效果,而且耐刮、耐磨、防火,戴上塗有納米塗料的眼鏡,在寒冷的冬季,人們從室外進入室內,就能避免眼鏡上蒙上一層水氣。用納米材料製成的茶杯等餐飲具將不易摔碎,若將抗菌物質進行納米處理,在生產過程中加進去就能製成抗菌的日常用品,如現在市場上已出現的抗菌內衣和抗菌茶杯等,把納米技術應用到化妝品中,護膚、美容的效果就會更佳,如何製成抗掉色的口紅,可開發出防灼的高級化妝品等。
在醫療方面,納米級粒子將使葯物在人體內傳輸更加方便,用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織;在人工器官外面塗上納米粒子可預防移植後的排異反應;使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液,就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病;有了通過血管進入人體的納米級醫療機器人,將大大減輕病人手術的痛苦。
在電子信息領域,納米技術將更會大顯身手。納米技術會將超大規模集成電路的容量、速度提高1000倍而體積縮小1000倍,可以預見,計算機在普遍採用納米材料後,計算機處理信息的速度將更快、效率將更高,而且將成為真正的「掌上電腦」;二三十年後,納米讓圖書館只有糖塊大小;納米技術將發展出個人隨身辦公室系統,我們就不必每天上下班了。
納米技術在能源、交通、環保等方面也將大有作為。用納米材料做成的電池,體積很小卻可容納極大的能量,屆時汽車就可像目前的玩具汽車一樣,以電池動力在大街上賓士了。用納米材料做成的輪胎,將更耐磨、防滑,可減少交通事故,用納米材料製造出的小型飛機,將使飛機像汽車一樣進入家庭,交通阻塞可能成為往事。在環境科學領域將出現功能奇特的納米膜,這種納米膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染,並能經過濾而消除污染。
納米技術將改變人們的衣、食、住、行、醫療、生產、娛樂等各個方面,電腦、網路、基因工程等當前的高科技領域也將因此面臨變革,納米科技帶來的是人類社會的第五次產業革命。納米時代的到來將使我們的生活和工作更加隨心所欲。
什麼是納米技術?
. 納米,是一種長度單位,符號為nm。1納米=10-9米(十億分之一米),約為10個原子的長度。假設一根頭發的直徑為0.05毫米,把它徑向平均剖成5萬根,每根的厚度即約為1納米。
. 1、納米技術的含義
. 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,而利用這些特性製造具有特定功能設備的技術,就稱為納米技術。
. 納米技術與微電子技術的主要區別是:納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現設備特定的功能,是利用電子的波動性來工作的;而微電子技術則主要通過控制電子群體來實現其功能,是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和開發納米技術的目的,就是要實現對整個微觀世界的有效控制。
. 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。1993年,國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。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。
3.1 納米技術在陶瓷領域方面的應用 陶瓷材料作為材料的三大支柱之一,在日常生活及工業生產中起著舉足輕重的作用。
但是,由於傳統陶瓷材料質地較脆,韌性、強度較差,因而使其應用受到了較大的限制。隨著納米技術的廣泛應用,納米陶瓷隨之產生,希望以此來克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。
英國材料學家Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑。 所謂納米陶瓷,是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料,也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。
要制備納米陶瓷,這就需要解決:粉體尺寸形貌和粒徑分布的控制,團聚體的控制和分散。塊體形態、缺陷、粗糙度以及成分的控制。
Gleiter指出,如果多晶陶瓷是由大小為幾個納米的晶粒組成,則能夠在低溫下變為延性的,能夠發生100%的范性形變。並且發現,納米TiO2陶瓷材料在室溫下具有優良的韌性,在180℃經受彎曲而不產生裂紋。
許多專家認為,如能解決單相納米陶瓷的燒結過程中抑制晶粒長大的技術問題,從而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的納米陶瓷,則它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統陶瓷無與倫比的優點。上海硅酸鹽研究所在納米陶瓷的制備方面起步較早,他們研究發現,納米3Y-TZP陶瓷(100nm左右)在經室溫循環拉伸試驗後,在納米3Y-TZP樣品的斷口區域發生了局部超塑性形變,形變數高達380%,並從斷口側面觀察到了大量通常出現在金屬斷口的滑移線。
Tatsuki等人對製得的Al2O3-SiC 納米復相陶瓷進行拉伸蠕變實驗,結果發現伴隨晶界的滑移,Al2O3晶界處的納米SiC粒子發生旋轉並嵌入Al2O3晶粒之中,從而增強了晶界滑動的阻力,也即提高了Al2O3-SiC納米復相陶瓷的蠕變能力。 雖然納米陶瓷還有許多關鍵技術需要解決,但其優良的室溫和高溫力學性能、抗彎強度、斷裂韌性,使其在切削刀具、軸承、汽車發動機部件等諸多方面都有廣泛的應用,並在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環境下起著其他材料不可替代的作用,具有廣闊的應用前景。
3. 2 納米技術在微電子學上的應用 納米電子學是納米技術的重要組成部分,其主要思想是基於納米粒子的量子效應來設計並制備納米量子器件,它包括納米有序(無序)陣列體系、納米微粒與微孔固體組裝體系、納米超結構組裝體系。納米電子學的最終目標是將集成電路進一步減小,研製出由單原子或單分子構成的在室溫能使用的各種器件。
目前,利用納米電子學已經研製成功各種納米器件。單電子晶體管,紅、綠、藍三基色可調諧的納米發光二極體以及利用納米絲、巨磁阻效應製成的超微磁場探測器已經問世。
並且,具有奇特性能的碳納米管的研製成功,為納米電子學的發展起到了關鍵的作用。 碳納米管是由石墨碳原子層捲曲而成,徑向尺層控制在100nm以下。
電子在碳納米管的運動在徑向上受到限制,表現出典型的量子限制效應,而在軸向上則不受任何限制。以碳納米管為模子來制備一維半導體量子材料,並不是憑空設想,清華大學的范守善教授利用碳納米管,將氣相反應限制在納米管內進行,從而生長出半導體納米線。
他們將Si-SiO2混合粉體置於石英管中的坩堝底部,加熱並通入N2。SiO2氣體與N2在碳納米管中反應生長出Si3N4納米線,其徑向尺寸為4~40nm。
另外,在1997年,他們還制備出了GaN納米線。1998年該科研組與美國斯坦福大學合作,在國際上首次實現硅襯底上碳納米管陣列的自組織生長,它將大大推進碳納米管在場發射平面顯示方面的應用。
其獨特的電學性能使碳納米管可用於大規模集成電路,超導線材等領域。 早在1989年,IBM公司的科學家就已經利用隧道掃描顯微鏡上的探針,成功地移動了氙原子,並利用它拼成了IBM三個字母。
日本的Hitachi公司成功研製出單個電子晶體管,它通過控制單個電子運動狀態完成特定功能,即一個電子就是一個具有多功能的器件。另外,日本的NEC研究所已經擁有製作100nm以下的精細量子線結構技術,並在GaAs襯底上,成功製作了具有開關功能的量子點陣列。
目前,美國已研製成功尺寸只有4nm具有開關特性的納米器件,由激光碟機動,並且開、關速度很快。 美國威斯康星大學已製造出可容納單個電子的量子點。
在一個針尖上可容納這樣的量子點幾十億個。利用量子點可製成體積小、耗能少的單電子器件,在微電子和光電子領域將獲得廣泛應用。
此外,若能將幾十億個量子點連結起來,每個量子點的功能相當於大腦中的神經細胞,再結合MEMS(微電子機械繫統)方法,它將為研製智能型微型電腦帶來希望。 納米電子學立足於最新的物理理論和最先進的工藝手段,按照全新的理念來構造電子系統,並開發物質潛在的儲存和處理信息的能力,實現信息採集和處理能力的革命性突破,納米電子學將成為對世紀信息時代的核心。
3. 3 納米技術在生物工程上的應用 眾所周知,分子是保持物質化學性質不變的最小單位。生物分子是很好的信息處理材料,每一個生物大分子本身就是一個微型處理器,分子在運動過程中以可預測方式進行狀態變化,其原理類似於計算機的。
幾年來,我們看到了我們偉大的祖國的科技事業的迅猛發展,這讓我為我是個中國人而感到無比的自豪。記得很久以前,手機的用途幾乎只有一個,那就是打電話,可是前幾年,手機有了很大的改變,不僅外觀漂亮多了,而且用途也多了,可以用手機拍照、開會、上網、發簡訊息等等一系列的事情,這讓我們的生活更為方便,也讓我更加領會到了科技的力量,不過,我只是個初出茅廬的學生,對「科技」二字的內容還知之有限,我無法用一些很深奧的理論來闡述科技的玄奇,也無法對各位走上工作崗位的長輩們承諾我所能實現的科技藍圖。但我願意用一個學生的角度來暢想科技與未來。
從基因工程「讓人活到一千歲」的夢想,到納米技術「包你穿衣不用洗」的諾言;從人工智慧「送你一隻可愛機器狗」的溫馨,到轉基因技術「讓老鼠長出人耳朵」的奇觀。不斷有新的科技在誕生,每一個新科技的發現都會讓人們欣喜若狂,因為,這些新科技正在逐步地改善我們的生活,讓我們更加了解自己。就近期而言,中國首先完成了非典病毒全基因組測序,非典現在是全球公認的危害性最大的疾病,可是為什麼別的國家不能首先完成,而我們國家就偏偏完成了呢?很簡單,這說明了我們國家不比別人落後,不比別人差,回頭看看我們祖國的過去,從曾經一個剛剛起步的改革開放的國家到現在的擁有領先的科技水平的大國,我們的祖國經歷了多少的風風雨雨,多少的困難與坎坷,但是我們的祖國還是挺過來了,因為我們的祖國堅信——科技不僅改變命運,還可改變未來。
對於我們這一代人,對社會的普遍感覺是競爭意識強了,學習勁頭足了。科普知識是我們關注的焦點,愛因斯坦、霍金、比爾·蓋茨是我們心目中的明星,計算機科學、現代物理和化學動態更是無時不牽動著我們。我們已經明白科技的重要性,也知道了科技的普遍性。
雖然科技創造新生活的前景引人遐思,令人神往。但是歸根結底是要靠我們共同的努力實現的。作為祖國未來建設的中堅,我們這一代年輕人肩上的擔子的確不輕,新的機遇總是伴著風險與挑戰,但是,我們不會輕易地說放棄,我們用我們的青春向前輩們發誓:決不辜負前輩們對我們的希望。
回望文明的歷程,是科技之光掃盪了人類歷史上蒙昧的黑暗,是科學之火點燃了人類心靈中的熊熊的希望;科技支撐了文明,科技創造著未來,而未來在我們手中。讓我們成為知識的探索者,讓我們在未知的道路上漫遊,讓我用我們的創造力將我們居住的世界變得更美好。
在現實生活中,納米技術有著廣泛的用途。
1、超微感測器 感測器是納米微粒最有前途的應用領域之一。納米微粒的特點如大比表面積、高活性特異物性、極微小性等與感測器所要求的多功能、微型化、高速化相互對應。
另外,作為感測器材料,還要求功能廣、靈敏度高、響應速度快、檢測范圍寬、選擇性好、耐負荷性高、穩定可靠,納米微粒能較好地符合上述要求。 2、催化劑 在化學工業中,將納米微粒用做催化劑,是納米材料大顯身手的又一方面。
如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸葯有效催化劑;超細的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑;超細銀粉可以作為乙烯氧化的催化劑;超細的鎳粉、銀粉的輕燒結體作為化學電池、燃料電池和光化學電池中的電極可以增大與液相或氣體之間的接觸面積,增加電池效率,有利於小型化。 超細微粒的輕燒結體可以生成微孔過濾器,作為吸附氫氣的儲藏材料。
還可作為陶瓷的著色劑,用於工藝美術中。 3、醫學、生物工程 尺寸小於10納米的超細微粒可以在血管中自由移動,在目前的微型機器人世界裡,最小的可以注入人的血管,它一步行走的距離僅為5納米,機器人進行全身健康檢查和治療,包括疏通腦血管中的血栓,清除心臟動脈脂肪沉積物等,還可以吞噬病毒,殺死癌細胞。
這些神話般的成果,可以使人類在肉眼看不見的微觀世界裡享用那取之不盡的財富。 4、電子工業 量子元件主要是通過控制電子波動的相位來進行工作,因此它能夠實現更高的響應速度和更低的電力消耗。
另外,量子元件還可以使元件的體積大大縮小,使電路大為簡化,因此,量子元件的興起將導致一場電子技術的革命。 目前,風靡全球的網際網路,如果把利用納米技術製造的微型機電系統設置在網路中,它們就會互相傳遞信息,並執行處理任務。
不久的將來,它將操縱飛機、開展健康監測,並為地震、飛機零件故障和橋梁裂縫等發出警報。那時,網際網路亦相形見絀。
納米是長度單位,原稱毫微米,就是10的-9次方米(10億分之一米)。
納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。從具體的物質說來,人們往往用細如發絲來形容纖細的東西,其實人的頭發一般直徑為20-50微米,並不細。
單個細菌用肉眼看不出來,用顯微鏡測出直徑為5微米,也不算細。極而言之,1納米大體上相當於4個原子的直徑。
納米技術包含下列四個主要方面: ⒈納米材料:當物質到納米尺度以後,大約是在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。 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,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。
⒊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。 ⒋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。
在1998年的四月,總統科學技術顧問,Neal Lane 博士評論到,如果有人問我哪個科學和工程領域將會對未來產生突破性的影響,我會說該個啟動計劃建立一個名為納米科技大挑戰機構,資助進行跨學科研究和教育的隊伍,包括為長遠目標而建立的中心和網路。一些潛在的可能實現的突破包括: 把整個美國國會圖書館的資料壓縮到一塊像方糖一樣大小的設備中,這通過提高單位表面儲存能力1000倍使大存儲電子設備儲存能力擴大到幾兆兆位元組的水平來實現。
由自小到大的方法製造材料和產品,即從一個原子、一個分子開始製造它們。這種方法將節約原材料和降低污染。
生產出比鋼強度大10倍,而重量只有其幾分之一的材料來製造各種更輕便,更省燃料的陸上、水上和航空用的交通工具。通過極小的晶體管和記憶晶元幾百萬倍的提高電腦速度和效率,使今天的奔騰?處理器已經顯得十分慢了。
運用基因和葯物傳送納米級的mri對照劑來發現癌細胞或定位人體組織器官去除在水和空氣中最細微的污染物,得到更清潔的環境和可以飲用的水。提高太陽能電池能量效率兩倍。
---------------------- "納米"是英文namometer的譯名,是一種度量單位,1納米為百萬分之一毫微米,即1毫微米,也就是十億分之一米,約相當於45個原子串起來那麼長。納米結構通常是指尺寸在100納米以下的微小結構。
1981年掃描隧道顯微鏡發明後,便誕生了一門以0.1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、分子射程物質的技術。
從迄今為止的研究善看,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徽加工技術的極限。
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。