納米材料有什么優(yōu)點

【專家解說】：納米 納米是長度單位，原稱毫微米，就是10^-9米（10億分之一米）。納米科學與技術(shù)，有時簡稱為納米技術(shù)，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應用。納米效應就是指納米材料具有傳統(tǒng)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。這是由于納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點，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。 納米技術(shù)的含義-1 . 所謂納米技術(shù)，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運動規(guī)律和特性的一項嶄新技術(shù)。科學家們在研究物質(zhì)構(gòu)成的過程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術(shù)，就稱為納米技術(shù)。 . 納米技術(shù)與微電子技術(shù)的主要區(qū)別是：納米技術(shù)研究的是以控制單個原子、分子來實現(xiàn)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(shù)則主要通過控制電子群體來實現(xiàn)其功能，是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和開發(fā)納米技術(shù)的目的，就是要實現(xiàn)對整個微觀世界的有效控制。 . 納米技術(shù)是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。1993年，國際納米科技指導委員會將納米技術(shù)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(shù)的理論基礎，而納米電子學是納米技術(shù)最重要的內(nèi)容。 納米技術(shù)的含義-2 納米技術(shù)（納米科技nanotechnology） 納米技術(shù)其實就是一種用單個原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)。 從迄今為止的研究狀況看，關(guān)于納米技術(shù)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(chuàng)造的機器》一書中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)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，可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進展。 第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)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(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級的加工技術(shù)，也使半導體微型化即將達到極限。現(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會達到限度。這是因為，如果把電路的線幅變小，將使構(gòu)成電路的絕緣膜的為得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)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(shù)。 第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內(nèi)就存在納米級的結(jié)構(gòu)。 所謂納米技術(shù)，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運動規(guī)律和特性的一項嶄新技術(shù)。科學家們在研究物質(zhì)構(gòu)成的過程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術(shù)，就稱為納米技術(shù)。 納米技術(shù)是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。 納米科技現(xiàn)在已經(jīng)包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。從包括微電子等在內(nèi)的微米科技到納米科技，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出，納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下一階段科技發(fā)展的一個重點，會是一次技術(shù)革命，從而將引起21世紀又一次產(chǎn)業(yè)革命。 雖然距離應用階段還有較長的距離要走，但是由于納米科技所孕育的極為廣闊的應用前景，美國、日本、英國等發(fā)達國家都對納米科技給予高度重視，紛紛制定研究計劃，進行相關(guān)研究 納米電子器件的特點 . 以納米技術(shù)制造的電子器件，其性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的電子器件： . 工作速度快，納米電子器件的工作速度是硅器件的1000倍，因而可使產(chǎn)品性能大幅度提高。功耗低，納米電子器件的功耗僅為硅器件的1/1000。信息存儲量大，在一張不足巴掌大的5英寸光盤上，至少可以存儲30個北京圖書館的全部藏書。體積小、重量輕，可使各類電子產(chǎn)品體積和重量大為減小。 納米材料“脾氣怪” 　　納米金屬顆粒易燃易爆 幾個納米的金屬銅顆?；蚪饘黉X顆粒，一遇到空氣就會產(chǎn)生激烈的燃燒，發(fā)生爆炸。因此，納米金屬顆粒的粉體可用來做成烈性炸藥，做成火箭的固體燃料可產(chǎn)生更大的推力。用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可以加快化學反應速率，大大提高化工合成的產(chǎn)出率。 　　納米金屬塊體耐壓耐拉 將金屬納米顆粒粉體制成塊狀金屬材料，強度比一般金屬高十幾倍，又可拉伸幾十倍。用來制造飛機、汽車、輪船，重量可減小到原來的十分之一。 　　納米陶瓷剛?cè)岵?用納米陶瓷顆粒粉末制成的納米陶瓷具有塑性，為陶瓷業(yè)帶來了一場革命。將納米陶瓷應用到發(fā)動機上，汽車會跑得更快，飛機會飛得更高。 　　納米氧化物材料五顏六色 納米氧化物顆粒在光的照射下或在電場作用下能迅速改變顏色。用它做士兵防護激光槍的眼鏡再好不過了。將納米氧化物材料做成廣告板，在電、光的作用下，會變得更加絢麗多彩。 　　納米半導體材料法力無邊 納米半導體材料可以發(fā)出各種顏色的光，可以做成小型的激光光源，還可將吸收的太陽光中的光能變成電能。用它制成的太陽能汽車、太陽能住宅有巨大的環(huán)保價值。用納米半導體做成的各種傳感器，可以靈敏地檢測溫度、濕度和大氣成分的變化，在監(jiān)控汽車尾氣和保護大氣環(huán)境上將得到廣泛應用。 　　納米藥物治病救人 把藥物與磁性納米顆粒相結(jié)合，服用后，這些納米藥物顆?？梢宰杂傻卦谘芎腿梭w組織內(nèi)運動。再在人體外部施加磁場加以導引，使藥物集中到患病的組織中，藥物治療的效果會大大提高。還可利用納米藥物顆粒定向阻斷毛細血管，“餓”死癌細胞。納米顆粒還可用于人體的細胞分離，也可以用來攜帶DNA治療基因缺陷癥。目前已經(jīng)用磁性納米顆粒成功地分離了動物的癌細胞和正常細胞，在治療人的骨髓疾病的臨床實驗上獲得成功，前途不可限量。 　　納米衛(wèi)星將飛向天空 在納米尺寸的世界中按照人們的意愿，自由地剪裁、構(gòu)筑材料，這一技術(shù)被稱為納米加工技術(shù)。納米加工技術(shù)可以使不同材質(zhì)的材料集成在一起，它既具有芯片的功能，又可探測到電磁波(包括可見光、紅外線和紫外線等)信號，同時還能完成電腦的指令，這就是納米集成器件。將這種集成器件應用在衛(wèi)星上，可以使衛(wèi)星的重量、體積大大減小，發(fā)射更容易，成本也更便宜。 納米技術(shù)走入百姓生活 　　9月27日，中國科學院化學所的專家宣布研制成功新型納米材料———超雙疏性界面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，制成紡織品，不用洗滌，不染油污；用于建筑物表面，防霧、防霜，更免去了人工清洗。專家稱：紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設備等領(lǐng)域，將免不了一場因納米而引發(fā)的“材料革命”。 　　隨著科學家的一次次努力，“納米”這個幾年前對我們還十分生疏的字眼，眼下卻頻頻出現(xiàn)在我們的視線。 　　納米是一個長度單位，1納米等于十億分之一米，20納米相當于1根頭發(fā)絲的三千分之一。90年代起，各國科學家紛紛投入一場“納米戰(zhàn)”：在0.10至100納米尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性。 　　中國當然不甘人后，1993年，中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字，標志著我國開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地，并居于國際科技前沿。 　　1998年，清華大學范守善小組在國際上首次把氮化鎵制成一維納米晶體。同年，我國科學家成功制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽為：“稻草變黃金———從四氯化碳制成金剛石?！? 　　1999年，北京大學教授薛增泉領(lǐng)導的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝出世界上最細且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。 　　 　　中科院成會明博士領(lǐng)導的研究組合成出高質(zhì)量的碳納米材料，被認定為迄今為止“儲氫納米碳管研究”領(lǐng)域最令人信服的結(jié)果。 　　中科院物理所研究員解思深領(lǐng)導的研究組研制出世界上最細的碳納米管———直徑0.5納米，已十分接近碳納米管的理論極限值0.4納米。這個研究小組，還成功地合成出世界上最長的碳納米管，創(chuàng)造了“3毫米的世界之最”。 　　在主題為“納米”的爭奪戰(zhàn)中，中國人頻頻露臉，尤其在碳納米管合成以及高密度信息存儲等領(lǐng)域，中國實力不容小覷。 　　科學界的努力，使“納米”不再是冷冰冰的科學詞語，它走出實驗室，滲透到中國百姓的衣、食、住、行中。 　　居室環(huán)境日益講究環(huán)保。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時間不長，墻壁就會變得斑駁陸離?，F(xiàn)在有了加入納米技術(shù)的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有機揮發(fā)物極低，無毒無害無異味，有效解決了建筑物密封性增強所帶來的有害氣體不能盡快排出的問題。 　　人體長期受電磁波、紫外線照射，會導致各種發(fā)病率增多或影響正常生育?，F(xiàn)在，加入納米技術(shù)的高效防輻射服裝———高科技電腦工作裝和孕婦裝問世了。科技人員將納米大小的抗輻射物質(zhì)摻入到纖維中，制成了可阻隔95%以上紫外線或電磁波輻射的“納米服裝”，而且不揮發(fā)、不溶水，持久保持防輻射能力。 　　同樣，化纖布料制成的衣服因摩擦容易產(chǎn)生靜電，在生產(chǎn)時加入少量的金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。 　　白色污染也遭遇到“納米”的有力挑戰(zhàn)?？茖W家將可降解的淀粉和不可降解的塑料通過特殊研制的設備粉碎至“納米級”后，進行物理結(jié)合。用這種新型原料，可生產(chǎn)出100%降解的農(nóng)用地膜、一次性餐具、各種包裝袋等類似產(chǎn)品。農(nóng)用地膜經(jīng)4至5年的大田實驗表明：70到90天內(nèi)，淀粉完全降解為水和二氧化碳，塑料則變成對土壤和空氣無害的細小顆粒，并在17個月內(nèi)同樣完全降解為水和二氧化碳。專家評價說，這是徹底解決白色污染的實質(zhì)性突破。 　　從電視廣播、書刊報章、互聯(lián)網(wǎng)絡，我們一點點認識了“納米”，“納米”也悄悄改變著我們。 納米精確新聞 　　1959年　理論物理學家理查·費伊曼在加州理工學院發(fā)表演講，提出，組裝原子或分子是可能的。 　　1981年　科學家發(fā)明研究納米的重要工具———掃描隧道顯微鏡，原子、分子世界從此可見。 　　1990年　首屆國際納米科技會議在美國巴爾的摩舉辦，納米技術(shù)形式誕生。 　　1991年　碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鐵的10倍，成為納米技術(shù)研究的熱點。 　　1993年　繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字、1999年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”之后，中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字。 　　1997年　美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，這種技術(shù)可用于研制速度和存儲容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計算機。同年，美國紐約大學科學發(fā)現(xiàn)，DNA可用于建造納米層次上的機械裝置。 　　1999年　巴西和美國科學家在進行碳納米管實驗時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當于一個病毒的重量；此后不久，德國科學家研制出能稱量單個原子重量的“秤”，打破了美國和巴西科學家聯(lián)合創(chuàng)造的紀錄。同年，美國科學家在單個分子上實現(xiàn)有機開關(guān)，證實在分子水平上可以發(fā)展電子和計算裝置。 納米花邊新聞 　　傾聽細菌游弋 　　美國加利福尼亞州Pasadena市的噴氣飛機推進器實驗室目前正在研制一種被稱為“納米麥克風”的微型擴音器，據(jù)《商業(yè)周刊》報道，這種微型傳感器可以使科學家傾聽到正在游弋的單個細菌的聲音，以及細胞體液流動的聲音。這種人造納米麥克風由細微的碳管制成，正是因為構(gòu)成物體積細小和靈敏度極高，這種麥克風才能夠在受到非常小的壓力作用下作出反應，使得對其進行監(jiān)測的研究人員獲得相關(guān)的聲音信息。 　　利用這種新產(chǎn)品，科學家將可以對其他星球上是否存在生命進行探測，可以探測到生物體內(nèi)單個細胞的生長發(fā)育。這一儀器研制項目已獲得美國航空航天局（NASA）的批準，而且NASA還向上述實驗室提供了必要的技術(shù)支持。 　　“納米水”防強暴 　　據(jù)《人民日報》報道，最近，廣州一家公司宣稱生產(chǎn)出一種用麥飯石和納米特殊材料制作而成的“納米珠”，只要把它放在水里，多臟的水也能喝。長期飲用“納米水”，可抗疲勞，耐缺氧，甚至“增強女士防匪徒強暴的能力”。據(jù)了解，每盒納米珠要300元，買齊整套設備（一臺飲水機、一桶水和十盒納米珠）則需3800元。76歲的何姓老人在推銷員的百般說服下，不但相信納米水的神奇療效，還看中了納米水的銷售方式。老人背著家里人一共拿出22萬元，買下75套納米水機套裝產(chǎn)品，然后等著每月2萬元錢的分紅。 　　廣州市工商局東山分局經(jīng)濟檢察中隊在4月3日查處了該公司，其準備創(chuàng)造科技神話的納米水根本沒有科技鑒定說明，該公司的納米水套裝產(chǎn)品既無生產(chǎn)許可證，也沒有產(chǎn)品合格證。