納米技術(shù)也稱毫微技術(shù),它的最終目標是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品,納米技術(shù)被稱為具有革命性的科學技術(shù),這是為什么呢?
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什么是納米技術(shù)?“納米”是一種度量單位,一納米為百萬分之一毫米,也就是10億分之一米,約相當于45個原子串在一起的長度,形象地講,1納米的物體放到乒乓球上,就像一個乒乓球放在地球上一般。這是納米長度的概念。1982年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后,學術(shù)界便誕生了一門以0.1納米100納米長度為研究對象的前沿科學,這就是納米科技。
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為什么納米技術(shù)是革命性的?納米技術(shù)以空前的分辨率為人類揭示了一個可見的原子、分子世界,它的最終目標是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因此,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)。納米技術(shù)之所以重要,是因為當金屬或非金屬被制成相當于100納米的物質(zhì)時,其物理性能和化學性質(zhì)會發(fā)生出乎意料的變化,主要表現(xiàn)在強度、韌度、比熱、導電率、擴散率、磁化率以及對電磁吸收的性能上發(fā)生巨大變化等。
因此,利用納水技術(shù)選定原子構(gòu)成分子,就可以制造出各種各樣具有“特異功能”的新材料,將這些功能特異的新材料添加到產(chǎn)品中,從而使產(chǎn)品表現(xiàn)出意想不到的新性能?,F(xiàn)在,納米材料已經(jīng)在電子、化工、通信、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用??茖W家們普遍認為,納米技術(shù)是一項劃時代和革命性的技術(shù),在未來將會發(fā)揮出神奇的力量。
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納米材料有哪些?納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。
1、納米陶瓷利用納米技術(shù)開發(fā)的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現(xiàn)有陶瓷進行改性,通過往陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等,使晶粒、晶界以及他們之間的結(jié)合都達到納米水平,使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。
2、納米粉末又稱為超微粉或超細粉,一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒,是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。
3、納米纖維指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料??捎糜冢何Ь€、微光纖(未來量子計算機與光子計算機的重要元件)材料;新型激光或發(fā)光二極管材料等。
4、納米膜納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起,中間有極為細小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。
5、納米塊體納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為:超高強度材料;智能金屬材料等。
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納米技術(shù)五大應(yīng)用前景人體內(nèi)的“醫(yī)生”人們現(xiàn)在可以將健康監(jiān)測裝置佩戴在身上,隨時了解自身的狀況。如果進一步將這種技術(shù)微縮,那么,借助于納米技術(shù)就可以把微型傳感器植入或注射入人體內(nèi),捕捉到患者更詳盡的信息,從而更有利于醫(yī)生進行診治。
此外還有其他可能,比如監(jiān)測人體炎癥的發(fā)展、術(shù)后恢復等,甚至還能誕生一種干預人體信號的電子裝置,具有控制器官的功能。這雖然聽起來有些不可思議,但是葛蘭素史克這樣的醫(yī)藥業(yè)巨頭,現(xiàn)在已經(jīng)開始著手研發(fā)這類電子醫(yī)藥產(chǎn)品了。
隨處可見的傳感器有賴于最新的納米材料和制造工藝,傳感器變得越來越小、越來越復雜,并且越來越節(jié)能。目前,以較低成本就可以用柔性塑料輥批量生產(chǎn)出性能優(yōu)良的傳感器。如此一來再發(fā)展下去,便可以在重要基礎(chǔ)設(shè)施的必要位置上安裝多個傳感器,如安裝在橋梁、飛機和核電廠,用于監(jiān)控設(shè)施的安全運作。
自我修復結(jié)構(gòu)改變材料的納米級結(jié)構(gòu),會使它們具備某種神奇的特性,如防水功能。在將來的某一天,納米科技涂層或添加物還有可能賦予材料自我修復的功能。
假設(shè)材料上遍布納米顆粒,那么在其表面有裂痕出現(xiàn)時,這些顆粒就可以自行移動繼而讓裂痕彌合。這種技術(shù)可以應(yīng)用于從飛機駕駛艙到微電子學的各個領(lǐng)域,防止細微的破裂變成危害更大的裂痕。
讓大數(shù)據(jù)作用更大傳感器的應(yīng)用會產(chǎn)生前所未有的龐大信息數(shù)據(jù),因此需要對它們進行處理,用于改善交通擁堵和防止事故發(fā)生,或?qū)⒔y(tǒng)計數(shù)據(jù)用于調(diào)配警力資源,降低犯罪率。
納米技術(shù)在這方面的應(yīng)用,創(chuàng)造的是一種超密集記憶體,幫助儲存極其龐大的數(shù)據(jù),同時也可促進高度有效的運算法則發(fā)展,在確??煽啃缘那疤嵯绿幚?、加密和傳達數(shù)據(jù)。
應(yīng)對全球變暖如今,電池能可以為電動汽車儲存更多的能源,太陽能板也將更多的陽光轉(zhuǎn)換成了電力。這兩種應(yīng)用均采用了納米紋理或納米材料,將平面變?yōu)槊娣e更大的三維立體表面,從而儲存和產(chǎn)生更多的能量,因此設(shè)備效率也更高。
而在未來,納米技術(shù)還可以讓物體從周圍環(huán)境中吸收能量。新型的納米材料和概念正在研究當中,有望從物體的移動、光線、溫度變化、葡萄糖和其他來源高效地產(chǎn)生能源。
“納米”不是普通的“米”,它是人們在長期的科學探索過程中發(fā)現(xiàn)的一類新型的微觀物質(zhì)尺寸的數(shù)量級,經(jīng)過人們的多次反復研究,如今用納米級的材料所做成的各類物品已經(jīng)走進普通百姓的家庭,我們相信,在不久的將來,納米還會繼續(xù)給人們帶來更多更大的驚喜,帶來更多更好的生產(chǎn)生活條件,給人們一個現(xiàn)代人難以想象的舒適的生活空間。
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