纳米材料龙驹知识课件

1/7/2025纳米材料制作：龙驹讲解：龙驹1纳米是十亿分之一米。

1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m

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1020W++粒子微观介观宏观宇观山太阳系地球星系团星系原子原子核DNA人纳米材料也称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1~100纳米间的粒子。当人们将物体细分成超微颗粒后，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作为大块固体时相比将会有显著的不同。纳米材料CompanyLogo磁学性质热学性质电学性质光学性质力学性质纳米材料性质具有特殊的热学性质。固体物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如，银的常规熔为670摄氏度，而超微银颗粒的熔点可低于100摄氏度；具有特殊的磁学性质。人们发现海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底；具有特殊的力学性质。陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制呈的纳米陶瓷却具有良好的韧性。因为纳米材料既有大的界面，界面的原子排布是相当混乱的，原子在外力变形的条件下的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是磷酸钙等纳米材料所构成的；纳米材料还具有超导性等特殊性能。21世纪是高新技术的世纪，信息、生物和新材料代表了高新技术发展的方向。在信息产业如火如荼的今天，新材料领域有一项技术引起了世界各国政府和科技界的高度关注，这就是纳米科技。处于新材料科技前沿的纳米科技，它的应用领域非常广泛。应用于制造业，现在已经造出只有米粒大小且能开动的汽车、只有蜜蜂大小的直升机。应用于生物医学，可以制出只有几毫米的人造手，帮助医生实施虚拟的现实手术。有人预言，处于2l世纪高新技术前沿和核心地位的纳米科技所引起的世界性技术革命和产业革命对社会经济、政治、国防等所产生的冲击，将比以往的技术革命时代带来的影响更为巨大。纳米科技将会掀起新一轮的技术浪潮，领导下一场工业革命。人类将进入一个新的时代-----纳米科技时代。

纳米新科技诞生才几十年，就在几个重要的方面有了如下的重要进展：1）美国商用机器公司(IBM)两名科学家利用扫描隧道电子显微镜(STM)直接操作原子，成功地在Ni(镍)基板上，按自己的意志安排原子组合成“IBM”字样;

1998年IBM公司用原子排成的世界上最小的广告-----IBM

日本科学家已成功地将硅原子堆成一个“金字塔”，首次实现了原子三维空间立体搬迁．1991年IBM的科学家还制造了超快的氙原子开关．专家们预计，这一突破性的纳米新科技研究工作将可能使美国国会图书馆的全部藏书存储在一个直径仅为0.3cm的硅片上．据英国《科学与共同政策》杂志报道，科学家们已制造出一种尺寸只有4nm的复杂分子，具有“开”和“关”的特性，可由激光计算机提供可能的技术保证．

1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“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。用扫描隧道显微镜的针尖排列的汉字“原子”的大小只有0.001μm(2)近年来刚刚发展起来的纳米材料出现许多传统材料不具备的奇异特性，已引起科学家的极大兴趣．德国萨尔大学格菜德和美国阿贡国家实验室席格先后研究成功纳米陶瓷氟化钙和二氧化钛，在室温下显示良好的韧性，在180℃经受弯曲并不产生裂纹，这一突破性进展，使那些为陶瓷增韧奋斗将近一个世纪的材料科学家们看到希望．英国著名材料科学家卡恩在从Nature杂志上撰文说：“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。”(3)作为纳米科学技术的另一个重要分支，即纳米生物学在90年代初露头角，面向2l世纪，它的发展前途方兴末艾．纳米生物学在纳米尺度上认识生物大分子的精细结构及其与功能的联系，并在此基础上按自己的意愿进行裁剪和嫁接，制造具有特殊功能的生物大分子，这使生命科学的研究上了一个新的台阶，

美国IBM公司首席科学家Armstrong说：“正像20世纪70年代微电子技术产生了信息革命一样，纳米科学技术将成为下一世纪信息时代的核心。”著名科学家钱学森也预言：“纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命”纳米新科技将成为21世纪科学的前沿和主导科学。在医药中的应用1.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。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。采用纳米大分子：“生物部件”与小分子无机物晶体结构组合，采用纳米电子学控制装配成纳米机器人，将会给人类医学科技带来深刻的革命，使现在许多的疑难病症得到解决。纳米机器人生物医药材料应用纳米粒子比红血细胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由运动，如果利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，就可以对人体进行全身健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。在医药方面，可在纳米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品纳米材料粒子将使药物在人体内的输运更加方便。

微型纳米医学机器这种微型纳米医学机器人是世界上第一种可以杀死癌症细胞的机器人

【搜狐科学消息】据探索发现网站报道，近日来自美国加州大学的科学家发明了一种新式的具有强大灭杀能力的纳米微型医学机器人“纳米推进器”，这种机器人可以在活细胞内快速的杀死癌细胞从而达到治愈癌症的目的。在军事方面的应用由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3～4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用美国F117隐形轰炸机在电子计算机和电子工业中的应用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”。在纺织工业中应用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。在化妆品中应用纳米微粒与树脂结合用于紫外线吸收，如防晒油、化妆品中普遍加入纳米微粒。如纳米TiO2、ZnO、SiO2等。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。在环境保护方面的应用治理有害气体纳米技术可以制成非常好的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01％。因而，在燃煤中可加入纳米级助烧催化剂，以帮助煤充分燃烧，提高能源的利用率，防治有害气体的产生。纳米级催化剂用于汽车尾气催化，有极强的氧化还原性能，使汽油燃烧时不再产生一氧化硫和氮氧化物，根本无需进行尾气净化处理。在污水处理中的应用污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌病毒等。污水治理就是将这些物质从水中去除。由于传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到很好解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。污水中的贵金属是对人体极其有害的物质。它从污水中流失，也是资源的浪费。新的一种纳米技术可以将污水中的贵金属如金、钌、钯、铂等完全提炼出来，变害为宝。一种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10~20倍。未来生活中，纳米材料的用途到纳米技术成熟的时候，我们生活中的衣物、化妆品、涂料、食品等都可能是纳米技术的产物。纳米服装纳米药品纳米涂料纳米化妆品纳米洗洁净纳米服装经纳米技术处理过的各种防止面料制成的衣服，防油、防水且透气，还有杀菌、防辐射、防霉等效果，清洗也很方便，只要在水里漂洗一下就行了，根本部需要洗涤剂。那咱们洗衣服就方便了，而且不会因为使用清洗剂而损伤衣料和造成污染。此外，在化纤布料中添加少量的纳米微粒还可以克服因摩擦而引起的静电现象。纳米药品食品或药品采用纳米技术，可以大大提高人体对它们的吸收能力。如将微生物等做成纳米粉或纳米粉的悬浮液，就很容易被人体吸收。如平时不愿意吃药，那么有了纳米药品，就不用愁了，只要一点点就够了。如果把纳米药物做成膏药贴在患处，由于纳米尺寸非常小，药物就可以通过皮肤上的细胞膜直接吸收，而无需注射。纳米涂料涂料可以美化居室，但是传统材料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就变得斑驳陆离。纳米技术的应用，使涂料的许多指标都大幅度提高。外墙涂料的耐洗刷性就可以由原来的一千多次提高到一万多次，寿命也延长了两倍多。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘在表面上的物质，包括油污、细菌等，在光的照射下，由于纳米的催化作用，可以变成气体或很容易被擦掉的物质。纳米化妆品大气和太阳中存在着对人体有害的紫外线，而有的纳米微粒就有吸收紫外线的特征和性能。目前，由许多化妆品加入了纳米微粒而具有防紫外线的功能，它还能促进皮肤的新陈代谢。纳米洗洁净洗衣机内部残留的剩水很容易称为细菌滋生的温床，对下一次洗衣造成污染，而且用户无法自行拆卸进行清洗。利用纳米材料的性能，将防菌材料加入其中，能够抑制细菌再生，保持“净水”的状态。

真正的纳米技术必须具备两个条件，二者缺一不可：一是纳米尺寸。纳米是一米的十亿分之一，略等于45个原子排列起来的长度，是绝对微观世界的概念。二是自然界里所没有的新物性。纳米尺度物质会出现一些特殊的物理化学性质，如巨大的表面效应、量子效应、界面效应等导致的异常吸附能力、化学反应能力、光催化性能等.我国在纳米材料应用研究领域，如用纳米材料技术改性塑料、橡胶、胶粘剂、密封剂、涂料、陶瓷等方面处于领先地位。如：纳米改性涂料用于北京首都体育馆、“鸟巢”、“水立方”、网球中心、奥运村公寓、国家大剧院等。

现实生活中，纳米技术的应用已经初露端倪。例如：“鸟巢”顶棚铺上了一层特殊的纳米防护涂层，这个涂层可耐700摄氏度高温，从而解决了烟花燃放时焰火掉落灼穿顶棚膜的顾虑。而北京奥运会中使用的上百万平方米奥运锦旗和国旗也使用纺织品专用纳米防护液进行了相应处理。这种防护液能有效阻止污染液体的渗透，不仅能延长锦旗和国旗的使用寿命，还能有效的保持锦旗和国旗的清洁度和鲜艳色泽。

生物波纳米水杯纳米毛巾生物波纳米水杯：

经过了生物波纳米技术处理，一个看上去普普通通的水杯，如果倒入饮用水可以让水分子变得更小，更容易被人体吸收，可改善血液循环，而倒入牛奶则可以分解乳糖，倒入茶水可减少茶的涩味。

我们平时喝的水，一半都是大分子团水，活性较差，经过生物波纳米杯作用，可以促使水分子之间的缔结断裂，形成小分子团水，使水具有强渗透力、强溶解力，增强含氧量，更容易被人体细胞吸收，有“活水”之