納米材料有什么優(yōu)點(diǎn)

【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(xué)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(yīng)用。納米效應(yīng)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(xué)特性，如原本導(dǎo)電的銅到某一納米級界限就不導(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)，以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。 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(yùn)動規(guī)律和特性的一項(xiàng)嶄新技術(shù)。科學(xué)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(shè)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(shí)現(xiàn)設(shè)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(shí)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(shí)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(qiáng)的綜合學(xué)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(dǎo)委員會將納米技術(shù)劃分為納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米加工學(xué)和納米計(jì)量學(xué)等6個分支學(xué)科。其中，納米物理學(xué)和納米化學(xué)是納米技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而納米電子學(xué)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(shí)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(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)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(jī)器實(shí)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(jìn)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(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限?，F(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會達(dá)到限度。這是因?yàn)?，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(xì)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(yùn)動規(guī)律和特性的一項(xiàng)嶄新技術(shù)。科學(xué)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(shè)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(qiáng)的綜合學(xué)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(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米化學(xué)等學(xué)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(rèn)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(xué)家錢學(xué)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(diǎn)，會是一次技術(shù)革命，從而將引起21世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命。 雖然距離應(yīng)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(yīng)用前景，美國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家都對納米科技給予高度重視，紛紛制定研究計(jì)劃，進(jìn)行相關(guān)研究 納米電子器件的特點(diǎn) . 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(xué)反應(yīng)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(qiáng)度比一般金屬高十幾倍，又可拉伸幾十倍。用來制造飛機(jī)、汽車、輪船，重量可減小到原來的十分之一。 　　納米陶瓷剛?cè)岵?jì) 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(yīng)用到發(fā)動機(jī)上，汽車會跑得更快，飛機(jī)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(hù)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(dǎo)體材料法力無邊 納米半導(dǎo)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(jià)值。用納米半導(dǎo)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(hù)大氣環(huán)境上將得到廣泛應(yīng)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(yùn)動。再在人體外部施加磁場加以導(dǎo)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(xì)血管，“餓”死癌細(xì)胞。納米顆粒還可用于人體的細(xì)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(xì)胞和正常細(xì)胞，在治療人的骨髓疾病的臨床實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(xué)院化學(xué)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(shè)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(xué)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(dāng)于1根頭發(fā)絲的三千分之一。90年代起，各國科學(xué)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(yùn)動規(guī)律和特性。 　　中國當(dāng)然不甘人后，1993年，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室操縱原子成功寫出“中國”二字，標(biāo)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(xué)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(xué)家成功制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽(yù)為：“稻草變黃金———從四氯化碳制成金剛石。” 　　1999年，北京大學(xué)教授薛增泉領(lǐng)導(dǎo)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(xì)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(dǎo)的研究組合成出高質(zhì)量的碳納米材料，被認(rèn)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(dǎo)的研究組研制出世界上最細(xì)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(shí)力不容小覷。 　　科學(xué)界的努力，使“納米”不再是冷冰冰的科學(xué)詞語，它走出實(shí)驗(yàn)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(jī)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(qiáng)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(dǎo)致各種發(fā)病率增多或影響正常生育。現(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?？萍既藛T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(xué)家將可降解的淀粉和不可降解的塑料通過特殊研制的設(shè)備粉碎至“納米級”后，進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(xì)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(jià)說，這是徹底解決白色污染的實(shí)質(zhì)性突破。 　　從電視廣播、書刊報(bào)章、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，我們一點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)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(xué)家理查·費(fèi)伊曼在加州理工學(xué)院發(fā)表演講，提出，組裝原子或分子是可能的。 　　1981年　科學(xué)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(qiáng)度卻是鐵的10倍，成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 　　1993年　繼1989年美國斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫”下斯坦福大學(xué)英文名字、1999年美國國際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”之后，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室操縱原子成功寫出“中國”二字。 　　1997年　美國科學(xué)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(jì)算機(jī)。同年，美國紐約大學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，DNA可用于建造納米層次上的機(jī)械裝置。 　　1999年　巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)行碳納米管實(shí)驗(yàn)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(dāng)于一個病毒的重量；此后不久，德國科學(xué)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(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。同年，美國科學(xué)家在單個分子上實(shí)現(xiàn)有機(jī)開關(guān)，證實(shí)在分子水平上可以發(fā)展電子和計(jì)算裝置。 納米花邊新聞 　　傾聽細(xì)菌游弋 　　美國加利福尼亞州Pasadena市的噴氣飛機(jī)推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)室目前正在研制一種被稱為“納米麥克風(fēng)”的微型擴(kuò)音器，據(jù)《商業(yè)周刊》報(bào)道，這種微型傳感器可以使科學(xué)家傾聽到正在游弋的單個細(xì)菌的聲音，以及細(xì)胞體液流動的聲音。這種人造納米麥克風(fēng)由細(xì)微的碳管制成，正是因?yàn)闃?gòu)成物體積細(xì)小和靈敏度極高，這種麥克風(fēng)才能夠在受到非常小的壓力作用下作出反應(yīng)，使得對其進(jìn)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(xué)家將可以對其他星球上是否存在生命進(jìn)行探測，可以探測到生物體內(nèi)單個細(xì)胞的生長發(fā)育。這一儀器研制項(xiàng)目已獲得美國航空航天局（NASA）的批準(zhǔn)，而且NASA還向上述實(shí)驗(yàn)室提供了必要的技術(shù)支持。 　　“納米水”防強(qiáng)暴 　　據(jù)《人民日報(bào)》報(bào)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(qiáng)女士防匪徒強(qiáng)暴的能力”。據(jù)了解，每盒納米珠要300元，買齊整套設(shè)備（一臺飲水機(jī)、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(jī)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(jì)檢察中隊(duì)在4月3日查處了該公司，其準(zhǔn)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。