- 什么是納米技術(shù)
- 納米技術(shù)的應(yīng)用
- 可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化
- 直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上制造出具有特定功能的產(chǎn)品
一張信用卡大小的卡片，只要放入冰箱，不僅可以清除異味，還有保鮮的功效，儲(chǔ)存半個(gè)月的蔬果拿出來(lái)還是水靈靈的；一件看似很普通的衣服，穿到身上能夠防水、防污，而且透氣性好；香煙有害健康，為減害降毒科學(xué)家經(jīng)過(guò)了十幾年的研究，發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)同樣可以在香煙生產(chǎn)中運(yùn)用，其煙氣中有害物含量可降低到普通香煙的五分之一甚至更低。所有這些人們長(zhǎng)久以來(lái)的夢(mèng)想，如今都因納米技術(shù)的發(fā)展而成為現(xiàn)實(shí)。
讀到這里，您肯定會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：“納米”是什么米？納米技術(shù)究竟是什么技術(shù)？它會(huì)在生產(chǎn)、生活、軍事、科技等領(lǐng)域產(chǎn)生什么樣的影響呢？媒體、廣告中常常出現(xiàn)的納米水、納米煙、納米冰箱、納米住宅等概念，這些概念的真諦是什么呢？
納米是什么
讓我們看看科學(xué)家是如何解釋的：“物理上，納米（nm），又稱毫微米，如同厘米、分米和米一樣，是長(zhǎng)度的度量單位。具體地說(shuō)，1納米等于十億分之一米的長(zhǎng)度，相當(dāng)于4倍原子大小，萬(wàn)分之一頭發(fā)粗細(xì)；形象地講，1納米的物體放到乒乓球上，就像一個(gè)乒乓球放在地球上一般。這是納米長(zhǎng)度的概念。”
而所謂的納米技術(shù)是指：用納米材料制造新型產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)。它是現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)）和現(xiàn)代技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)、合成技術(shù)）結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)等。在新的世紀(jì)，納米將帶給人們更多功能超常的生產(chǎn)生活工具，把人們帶向一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的生活環(huán)境。
納米技術(shù)改變?nèi)祟惿罘绞?/strong>
從迄今為止的研究狀況看，關(guān)于納米技術(shù)有三種概念。
第一種，是1986年美國(guó)科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)器》一書(shū)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(guò)納米精度的“加工”來(lái)人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級(jí)的加工技術(shù)，也使半導(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限。現(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會(huì)達(dá)到限度。
第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來(lái)，生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級(jí)的結(jié)構(gòu)。
納米科學(xué)技術(shù)使人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來(lái)的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。這可能改變幾乎所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的飛躍。因而納米科技將對(duì)人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，甚至改變?nèi)藗兊乃季S方式和生活方式。納米技術(shù)涉及的范圍很廣，其中納米材料是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
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著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Feyneman在上世紀(jì)60年代就預(yù)言：如果對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到大量的異乎尋常的特性。納米材料可以做到這一點(diǎn)。納米材料從根本上改變了材料的結(jié)構(gòu)。目前納米技術(shù)已經(jīng)在很多行業(yè)得到了很好的應(yīng)用，納米技術(shù)也給人們的生活帶來(lái)了很大的變化，為保生活質(zhì)量更高更健康化，納米技術(shù)的應(yīng)用深入到了以下領(lǐng)域中。
陶瓷領(lǐng)域：希望以此來(lái)克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。許多專家認(rèn)為，如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過(guò)程中抑制晶粒長(zhǎng)大的技術(shù)問(wèn)題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優(yōu)點(diǎn)。
微電子學(xué)領(lǐng)域：納米電子學(xué)立足于最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的理念來(lái)構(gòu)造電子系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)物質(zhì)潛在的儲(chǔ)存和處理信息的能力，實(shí)現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破。可以從閱讀硬盤(pán)上讀卡機(jī)以及存儲(chǔ)容量為目前芯片上千倍的納米材料級(jí)存儲(chǔ)器芯片都已投入生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。納米電子學(xué)將成為本世紀(jì)信息時(shí)代的核心。
生物學(xué)：雖然分子計(jì)算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性，并且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲(chǔ)存信息，從而起到代替當(dāng)今計(jì)算機(jī)信息處理和信息存儲(chǔ)的作用，它將使單位體積物質(zhì)的儲(chǔ)存和信息處理能力提高上百萬(wàn)倍。
光電領(lǐng)域：納米技術(shù)的發(fā)展，使微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對(duì)地偵察。
化工領(lǐng)域：將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。納米微粒還可用作導(dǎo)電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤(rùn)滑劑等。
健康領(lǐng)域：使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越精細(xì)，并在納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藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測(cè)少量血液，就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息。
納米1＋1降低吸煙危害
為解決長(zhǎng)期困擾吸煙有害健康、戒煙難之又難的問(wèn)題，納米技術(shù)也被卷煙行業(yè)使用。有資料表明，目前北京的卷煙生產(chǎn)廠家在其生產(chǎn)的混合型3mg產(chǎn)品中成功地將納米技術(shù)運(yùn)用在了生產(chǎn)工藝中，是我國(guó)最早體味到納米技術(shù)的先進(jìn)性的產(chǎn)品之一。此納米產(chǎn)品是清華大學(xué)與之合作研制的低危害產(chǎn)品，該產(chǎn)品創(chuàng)造性運(yùn)用改性納米材料，充分發(fā)揮其選擇性催化和選擇性吸附的特性，有效降低卷煙煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的苯并（a）芘、煙草特有N亞硝胺等有害物質(zhì)含量，并輔以成熟的綜合降焦技術(shù)，大大減少吸煙對(duì)身體健康的危害。清華大學(xué)有關(guān)專家將納米3mg的產(chǎn)品技術(shù)歸結(jié)為兩點(diǎn)，稱為“1＋1”技術(shù)理念：
“1”、選擇性催化：納米材料具有比表面積大、表面活性中心多的特點(diǎn)，是做催化劑的理想材料。北京的卷煙生產(chǎn)廠家在納米產(chǎn)品中，利用納米材料的選擇性催化作用，將煙氣中的有害物質(zhì)催化分解為小分子的無(wú)害物質(zhì)。
“1”、選擇性吸附：空腔結(jié)構(gòu)的納米材料具有巨大比表面積和特殊基團(tuán)，能夠選擇吸附煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的亞硝胺和稠環(huán)芳烴這兩類物質(zhì)。
經(jīng)對(duì)照試驗(yàn)證明，運(yùn)用1＋1技術(shù)生產(chǎn)的納米3mg產(chǎn)品，使煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的亞硝胺和稠環(huán)芳烴分別平均降低了40％和60％以上，而產(chǎn)品的香氣質(zhì)和香氣量并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。
“納米”不是普通的“米”，它是人們?cè)陂L(zhǎng)期的科學(xué)探索過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一類新型的微觀物質(zhì)尺寸的數(shù)量級(jí)，經(jīng)過(guò)人們的多次反復(fù)研究，如今用納米級(jí)的材料所做成的各類物品已經(jīng)走進(jìn)普通百姓的家庭，我們相信，在不久的將來(lái)，納米還會(huì)繼續(xù)給人們帶來(lái)更多更大的驚喜，帶來(lái)更多更好的生產(chǎn)生活條件，給人們一個(gè)現(xiàn)代人難以想象的舒適的生活空間。
