納米技術(shù)對咱們老百姓有什么影響？

【專家解說】：復(fù)旦大學(xué)原校長、材料科學(xué)系教授華中一認(rèn)為，納米時代即將到來這句話是可以說的。理由是：第一，越來越多的人注意到納米技術(shù)的重要性；第二，納米技術(shù)并不是無本之木，它的不少思路并不都是新的，很多相關(guān)技術(shù)已經(jīng)存在了。因此，納米技術(shù)絕不是像科幻小說中憑空想象的東西。 　　納米技術(shù)將在多大程度上改變?nèi)祟惿?，難以估量。譬如說，汽車工業(yè)方面，就有輕質(zhì)耐熱的高強(qiáng)度材料、超硬但不脆性的切削工具、耐磨性能好的輪胎、不沾雨水的前窗玻璃等。在軍事工業(yè)方面，有隱形飛機(jī)的涂料、高能炸藥等。在醫(yī)藥工業(yè)方面，有人體器官和骨骼的修復(fù)劑、人血代用品、癌癥早期診斷等。還要指出的是，很多不溶于水的物質(zhì)成為納米粒子后可溶于水，這對發(fā)展我們中藥這個寶庫特別有用。比如人參，多少年來人們都是喝人參浸泡出的湯，許多醫(yī)生建議連人參一起吃，但這樣吃下去，經(jīng)過胃腸胃酸分解，有效成分還是有所損失。最好的方法是把人參的有效成分變成納米粒子，溶于水后以注射形式進(jìn)入人體。 　　但是，納米時代的到來并非易事。美國政府的報告中估計還要20年左右。以納米電子器件為例，現(xiàn)有硅集成電路的工藝難以應(yīng)用。 　　目前，社會上有商業(yè)炒作的不良傾向：一是有些公司乘大眾對納米技術(shù)的內(nèi)涵還不太清楚之時，胡亂標(biāo)榜自己的產(chǎn)品出自“納米技術(shù)”；二是做了一點點皮毛的工作（例如涂料里加些粒子、織物里加點微粉等）就自稱對納米技術(shù)的發(fā)展有了“突破”；有的還通過有償新聞傳虛假預(yù)測，企圖使股民買他們的股票。掌握納米技術(shù)決不是少數(shù)企業(yè)、學(xué)校的行為，這應(yīng)該是國家行為，或至少是幾個大城市的整體行為。 內(nèi)容: 納米技術(shù)在0581上漲的帶動下來到我們中間，但究竟什么是納米技術(shù)，它有什么應(yīng)用前景呢？ 納米是一個微觀物理世界的長度單位，相當(dāng)于10億分之一米，由于這個長度已經(jīng)遠(yuǎn)離日常生活能夠理解的程度，因而不被人們認(rèn)識，但是就在這種長度的微小發(fā)生到極致時，就由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，從而帶來物質(zhì)材料的質(zhì)變。 還是讓我們看看中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院副院長白春禮的解釋吧：材料和制造 　　納米技術(shù)將從根本上改變材料和器件的生產(chǎn)方式。在納米尺度上，通過精確地控制尺寸和成分來合成材料單元，進(jìn)而將它們組裝成具有獨(dú)特性質(zhì)和功能的更大結(jié)構(gòu)，這將給材料制造工業(yè)帶來革命。納米構(gòu)造技術(shù)(nanostructuring)可望給人們帶來更輕、更強(qiáng)和可設(shè)計的材料；根據(jù)要求，在納米尺度的水平上進(jìn)行分子／分子簇的組裝與生產(chǎn)，從而開發(fā)出自然界中觀察不到的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。 　　納米技術(shù)在材料和制造方面的應(yīng)用包括：(1)不需加工就可生產(chǎn)出具有精確形狀的納米結(jié)構(gòu)的金屬、陶瓷制品和聚合物；(2)使用同時具有染料和顏料最好性能的納米粒子，提高彩色印刷水平；(3)將納米尺度粘接和涂覆的碳化物材料和納米涂層用于切割工具及電子、化工等方面；(4)納米測量新標(biāo)準(zhǔn)；(5)在芯片上進(jìn)行具有較高復(fù)雜性和功能化的納米加工。 　　納米電子器件計算機(jī)技術(shù) 就像30年前，微電子器件取代真空電子管器件給信息技術(shù)帶來革命一樣，納米結(jié)構(gòu)將再次給信息技術(shù)的硬件帶來革命。極小的晶體管和存儲芯片將成百萬倍地提高計算機(jī)的計算速度和效率；將海量存儲電子器件的存儲能力擴(kuò)展到多太位存儲的水平，這將成千倍地增加單位面積的存儲量，并上萬倍地降低能量的消耗；隨著成百倍的帶寬拓寬和更亮的可折疊平板顯示的開發(fā)成功，通訊方式將因此而發(fā)生改變；根據(jù)新的原理生產(chǎn)新一代的傳感器、處理器和納米器件。 該領(lǐng)域的發(fā)展方向 　　(1)發(fā)展可商業(yè)化的納米結(jié)構(gòu)的合成、處理和制造方法，比如新的表面處理方法，受控晶核形成，定向生長和定向刻蝕等。其它方法有單個原于和分子操縱，納米結(jié)構(gòu)前體的批量制備(粉末、團(tuán)簇、膠體、納米線、納米點、富勒烯或納米管)，通過單個納米結(jié)構(gòu)的聚集進(jìn)行定向自組裝等；(2)加速提高對納米結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的分析和測量能力；(3)要建立新器件概念，比如單電子器件、自旋電子器件、共振隧道器件、量子點、分子電子器件和垂直腔激光器等；(4)對信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開展創(chuàng)新性研究。例如要開發(fā)網(wǎng)絡(luò)自動控制(cellular automata)，量子計算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)并行計算機(jī)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，光子晶體，利用DNA進(jìn)行計算等。 醫(yī)學(xué)和健康 　　納米技術(shù)將促進(jìn)保健業(yè)的重大發(fā)展。生物傳感器和新的成像技術(shù)的發(fā)展將使我們能對癌癥和其它疾病進(jìn)行早期檢測和預(yù)警；使用在體疾病檢測系統(tǒng)，最終將人們對疾病的關(guān)注點從“治病”轉(zhuǎn)移到對疾病的早期檢測和預(yù)防；新型納米分析工具的發(fā)展，將會促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)和病理學(xué)的基礎(chǔ)研究，例如我們將能夠測量細(xì)胞的化學(xué)和機(jī)械性能(包括細(xì)胞分裂和運(yùn)動)以及單分子性質(zhì)；通過控制材料的納米結(jié)構(gòu)得到新型高性能的生物相容材料，從而延長人造器官的使用壽命；為促進(jìn)藥品的最佳使用，納米技術(shù)將能給藥物的傳輸提供新的方式和路徑(定點基因和藥物傳送系統(tǒng))，從而極大地提高其療效；使用小型“智能”醫(yī)療設(shè)備將降低對人體器官的直接和間接損壞。 航空學(xué)和空間探索 　　納米制造技術(shù)將使我們能設(shè)計和制造可用于飛機(jī)、火箭、空間站、行星／太陽探測平臺的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定的材料。另外，低引力、高真空空間環(huán)境可以幫助我們開發(fā)在地球上不能制造的納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)。 納米技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用很廣，與其它領(lǐng)域相比，相對重要的應(yīng)用可能有：(1)低能耗、抗輻射的高性能計算機(jī)；(2)用于小型太空船的納米儀器；(3)通過使用納米結(jié)構(gòu)傳感器和納米電子器件，從而進(jìn)一步發(fā)展航空電子學(xué)；(4)阻熱和耐用的納米結(jié)構(gòu)涂層。 環(huán)境和能量 　　納米科學(xué)和工程學(xué)會極大地加深我們在分子水平上對環(huán)境中所發(fā)生的納米尺度過程的理解，對環(huán)境問題的產(chǎn)生和解決辦法的理解，以及新的“綠色”技術(shù)的理解。我們將能夠清除自來水和污染空氣中最小的污染物(水中：<200nm；空氣中：<20nm)，能連續(xù)地測量和緩解大面積的環(huán)境污染。 在能源方面，納米技術(shù)將會對能量功效、能量存儲以及能量生產(chǎn)有顯著影響。利用納米合成和組裝方法，可能開發(fā)出更加節(jié)能的照明技術(shù)，開發(fā)出強(qiáng)度更大的的輕質(zhì)材料以提高運(yùn)輸?shù)男?，使用低能的化學(xué)過程來破壞有毒物質(zhì)從而保護(hù)環(huán)境。另外，太陽能轉(zhuǎn)換效率和燃料電池的效率可望提高一倍。 研究方向有 　　(1)納米晶體和層狀結(jié)構(gòu)在制造具有光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)的材料方面的應(yīng)用。 　　(2)納米結(jié)構(gòu)材料中聲子傳輸物理性質(zhì)的研究?？赏_發(fā)出實用和環(huán)境友好的全固態(tài)熱電能轉(zhuǎn)換器件。 　　(3)碳納米管作為潛在的貯氫介質(zhì)的研究。 　　(4)“納米流體”的特性研究。通過在流體中懸浮納晶粒子有可能增加傳熱速率。最近的實驗表明，與不含懸浮粒子的流體相比，這種“納米流體”可以大幅度地增加熱導(dǎo)和傳熱速率。然而，納米粒子在流體中影響熱傳導(dǎo)的機(jī)理還不清楚。如果研究人員能改進(jìn)這些流體，那么它將會大大改進(jìn)那些通過流體進(jìn)行傳熱的熱交換器，從而會對使用這類熱交換器的許多工業(yè)部門帶來重大影響。 　　(5)納米結(jié)構(gòu)材料和傳統(tǒng)的金屬合金相比，可能會有大大改進(jìn)的結(jié)構(gòu)性能。比如：理論和實驗都表明，一小束單壁碳納米管與傳統(tǒng)的材料相比，具有最大的強(qiáng)度／重量比，強(qiáng)度是鋼的一百倍而重量只有鋼的1/6。如果我們能通過經(jīng)濟(jì)可行的過程來生產(chǎn)這種材料，那么它將能降低汽車的重量，并且提高這種燃料的經(jīng)濟(jì)性。 未來潛在的突破包括為處理環(huán)境污染和核污染使用納米機(jī)器人和智能系統(tǒng)；在核燃料處理過程中，使用納米過濾器來分離同位素；在核反應(yīng)器中使用納米流體來增加冷卻效率；使用納米粒子去除污染；以及為核安全在納米尺度進(jìn)行計算機(jī)模擬。 生物技術(shù)和農(nóng)業(yè) 　　生命體系中的分子單元——蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、糖類都是具有獨(dú)特功能的材料，其功能受它們的大小、折疊方式、在納米尺度上的形態(tài)等因素決定。生物合成和生物過程給我們制造新化學(xué)品和藥品提供了全新的方法。通過將生物分子單元集成到合成材料和器件中，我們可能把某種生物學(xué)功能和其它希望的材料性質(zhì)結(jié)合到一起。 納米技術(shù)將會在很多方面直接對農(nóng)業(yè)的進(jìn)步作出貢獻(xiàn)?；诜肿庸こ痰纳锝到饣瘜W(xué)品可以用于給植物提供營養(yǎng)和保護(hù)植物免遭蟲害；改良動物和植物基因；將基因和藥物導(dǎo)人動物體中；基于納米排列的測試技術(shù)用于DNA測試等。 我國現(xiàn)狀： 　　我國的研究力量主要集中在納米材料的合成和制備，掃描探針顯微學(xué)，分子電子學(xué)以及極少數(shù)納米技術(shù)的應(yīng)用等方面。但由于條件所限，研究工作只能集中在硬件條件要求不太高的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。由于國力所限，我國不可能在納米科技的所有領(lǐng)域同時開展研究。必須堅持“有所為，有所不為”的方針，發(fā)揮優(yōu)勢，突出重點，強(qiáng)化支持。目前的研究應(yīng)主要集中在探測和分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象，創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能的納米材料，設(shè)計制備各種納米器件和裝置等。 　　我國科學(xué)家在納米碳管、納米材料的若干領(lǐng)域已取得一些很出色的研究成果。