听纳米技术与纳米材料有感

1、听纳米技术与纳米材料有感今天听了有关于纳米技术的讲座，觉得科技真的很了不起，人类也真的很聪 明，不断的创造新的东西，改变旧的东西，使生产生活更加美好。一、纳米科技诞生1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度 却是钢的10成为纳米技术研究的热点。1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、 1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科 学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始 在国际纳米科技领域占有一席之地。1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术

2、可望 在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。1999 年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能 够称量十亿分之一克的物体。1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营业额达到500亿美元。近 年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。扫描隧道显微镜的诞生为纳米技术奠定了基础扫描隧道显微镜是80年代初期发展起来的新型显微仪器，能达到原子级的 超高分辨率。可以作为在极其细微的尺度一即纳米尺度(1 nm=10-9m)上实现 对物质表面精细加工的新奇工具。20世纪80年代初期，IBM公司苏黎世实验室 的两位科学

3、家G. Binnig和H. Roher发明了扫描隧道显微镜。这种新型显微仪 器的诞生，使人类能够实时地观测到原子在物质表面的排列状态和与表面电子行 为有关的物理化学性质，对表面科学、材料科学、生命科学以及微电子技术的研 究有着重大意义和重要应用价值。二、纳米技术与纳米材料的概念1纳米技术纳米科技是90年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域。它是指在 1-100nm尺度空内，研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学科。 其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功 能的产品。2纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指 尺寸在1100

4、nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常 的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系 统，是一种典型人介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后，它将显示出许多奇异的特性， 即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将 会有显著的不同。三、纳米技术及纳米材料的应用由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应 等。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催 化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。陶瓷增韧陶瓷材料在通常情

5、况下呈脆性，由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料有很好 的韧性。因为纳米材料具有较大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在 外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与延展性。.纳米材料在催化领域的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、 提高反应效率和反应速度。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要 条件。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高1015倍。.纳米材料在光学方面的应用纳米微粒由于小尺寸效应使它具有常规大块材料不具备的光学特性，如光学 非线性、光吸收、光反射、光传输过程中的能量损耗等，都与纳米微粒的尺寸有 很强的依赖关系。研究表明，利

6、用纳米微粒的特殊的光学特性制成的各种光学材 料将在日常生活和高技术领域得到广泛的应用。纳米技术与纳米材料在环境保护方面的作用随着纳米技术的悄然崛起，纳米环保也会迅速来临，拓展人类利用资源和保 护环境的能力，为彻底改善环境和从源头上控制新的污染源产生创造了条件。降解空气中的有害有机物对室内主要的气体污染物甲醛、甲笨等的研究结果表明，光催化剂可以很好地降 解这些物质，其中纳米TiO2的降解效率最好，将近达到100%。其降解机理是 在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。降解有机磷农药有机磷农药是70年代发展起来的农药品种，占我国农药产量的80%，它的生产 和使用会造成大量有毒废水。这

7、一环保难题，使用纳米TiO2来催化降解可以得 到根本解决。处理毛纺染整废水用纳米TiO2催化降解技术来处理毛纺染整废水，具有省资、高效、节能，最终 能使有机物完全矿化、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。解决石油污染问题在石油开采运输和使用过程中，有相当数量的石油类物质废弃在地面、江湖和海 洋水面，用纳米TiO2可以降解石油，解决海洋的石油污染问题。高效的杀菌剂一般常用的杀菌剂Ag、Cu等能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致 热和有毒的组分如内毒素。内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。纳米技术在生物工程上的应用众所周知，分子是保持物质化学性质不变的最小单位。生物分子是很好

8、的信息 处理材料，每一个生物大分子本身就是一个微型处理器，分子在运动过程中以可 预测方式进行状态变化，其原理类似于计算机的逻辑开关，利用该特性并结合纳 米技术，可以此来设计量子计算机。美国南加州大学的Adelman博士等应用基 于DNA分子计算技术的生物实验方法，有效地解决了目前计算机无法解决的问 题一“哈密顿路径问题”，使人们对生物材料的信息处理功能和生物分子的计算技 术有了进一步的认识。.医学使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原 子、分子的排布制造具有特定功能的药品。将药物储存在碳纳米管中，并通过一 定的机制来激发药剂的释放，则可控药剂有希望变为现实。家电

9、用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫 外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。电子计算机和电子工业可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器 芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。4.纺织工业在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽 丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造 抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。总结纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米 电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代，纳米材料 的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广 泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能 从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问 题。已有人预言“本世纪五十年代重视微米技术的国家，现在都取得了很大的发 展，同样，现在重视纳米科技的国家，将在二十一世纪获得高速发展。”IBM的 首席科学家Amotrong也曾十分肯定的指出：“正像七