納米是一個(gè)長度計(jì)量單位,它是一米的十億分之一。納米材料就是在納米量級范圍內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)研制而成的新材料。納米技術(shù)就是 指在納米尺度范圍內(nèi),通過操縱原子、分子、原子團(tuán)和分子團(tuán),使 其重新排列組合成新物質(zhì)的技術(shù)。其最終目標(biāo)是直接以原子、分子的變化,使物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性,制造出具有特定功能的產(chǎn)品。因?yàn)榧{米材料的粒度非常微小,一般的顯微鏡是不能觀察到的,所以納米技術(shù)是在掃描隧道顯微鏡發(fā)明之后,才出現(xiàn)以0.1至100納米尺度為研究對象的前沿科學(xué)。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, 是新工業(yè)革命的核心。
納米技術(shù)也是信息和生命科學(xué)技術(shù)能夠進(jìn)一步發(fā)展的共同基礎(chǔ),將對人類產(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。有人曾經(jīng)預(yù)言說,七十年代搞微米技術(shù)的國 家,現(xiàn)在已成為發(fā)達(dá)國家;現(xiàn)在從事納米技術(shù)研究的國家,將是二 十一世紀(jì)的先進(jìn)國家。
納米材料粒度非常微小,具有良好的表面效應(yīng),一克納米材料的表 面積達(dá)到幾百平方米,因此用納米材料制成的產(chǎn)品,其強(qiáng)度、柔韌 度、延展性都十分優(yōu)越,就象一種有成千上萬對腳的毛毛蟲,當(dāng)它 吸附在光滑的玻璃面上時(shí),由于接觸面積大,12級臺風(fēng)也吹不掉 它。因此,在化纖中加入少量的金屬納米顆粒,就可擺脫磨擦引起的靜電現(xiàn)象;在食品中采用納米技術(shù),可提高腸胃的吸收功能;在 涂料中運(yùn)用納米技術(shù),可使外墻涂料的耐洗刷性從一千多次提高到一萬多次,老化時(shí)間延長兩倍多;許多化妝品因?yàn)榧尤爰{米微粒, 而具備防紫外線功能;利用納米技術(shù)可生產(chǎn)出色彩鮮艷、抗折性極 高的彩色輪胎;利用納米粉末,可使廢水變清。另外,納米在醫(yī)藥 保健、計(jì)算機(jī)、化學(xué)和航天等領(lǐng)域都會引起新的、技術(shù)性革命。 作為納米技術(shù)重要方面的碳納米管,是1991年被人類發(fā)現(xiàn)的。它是由石墨碳原子層卷曲而成的碳管,管的直徑一般為幾個(gè)納米到幾十納米,管壁厚度僅幾個(gè)納米,象鐵絲網(wǎng)卷成的空心圓柱狀的“籠形 管”。5萬個(gè)“籠形管”排列起來,才有人的一根頭發(fā)絲那么寬,長度和直徑比非常高的纖維小。作為石墨、金剛石等碳晶體家族的新成員,碳納米管的韌性很高,導(dǎo)電性極強(qiáng),場發(fā)射性能優(yōu)良,兼具 金屬性和半導(dǎo)體性。其強(qiáng)度比鋼高100倍,比重只有鋼的1/6,稱之 為未來的超級纖維,成為國際研究的熱點(diǎn)。碳納米管的用途十分誘 人。它可制成極好的微細(xì)探針和導(dǎo)線、加強(qiáng)材料及儲氫材料。它使壁掛電視成為可能,并在將來可替代硅芯片。納米芯片體積更小、 容量更大、重量更輕,將在納米電子學(xué)中扮演極重要角色,并引發(fā)計(jì)算機(jī)行業(yè)的革命。
不久前我國研制出的碳納米管顯示器樣本,不但體積小,重量輕,而且顯示質(zhì)量好,從-45℃~80℃皆能正常工 作,而耗電只有現(xiàn)在的顯示器的1%。 另外,作為納米技術(shù)的應(yīng)用之一,在我國西安已研制出的“納米服 裝”,不僅能阻隔95%以上的紫外線,還能阻隔同量的電磁波,且無毒、無刺激,不受洗滌、著色、磨損的影響,能有效地保護(hù)人體皮 膚不受輻射的影響。還有小鴨集團(tuán)研制出的納米洗衣機(jī),就是利用 納米抗菌材料研制出的自我清潔的洗衣機(jī)。它能夠有效地抑制細(xì)菌 滋生,無論使用多長時(shí)間,都能夠保持“凈水洗滌”的狀態(tài)。
目前,納米技術(shù)在電線電纜中的應(yīng)用已在開始。有人曾設(shè)想,能否運(yùn)用納米技術(shù)來提高絕緣材料的性能,從而提高電纜的絕緣、耐熱 和抗老化等性能,減少電纜的外徑,減輕電纜的重量。另外能否利 用碳納米管的韌性高、導(dǎo)電性強(qiáng)的特點(diǎn),制成超細(xì)電磁線,使微型 電機(jī)的體積象米粒那樣大,甚至更小。
現(xiàn)在“納米熱”已遍及全球,從大西洋到太平洋,從日本到歐洲,各國都把它作為重要的未來發(fā)展戰(zhàn)略。美國總統(tǒng)克林頓曾經(jīng)發(fā)表過 一篇關(guān)于前沿科學(xué)技術(shù)的前瞻性的講話,提出了美國今后要大力發(fā) 展納米技術(shù)。美國已于2000年10月1日啟動(dòng)“國家納米計(jì)劃”,投資1997年的1.16億美元增加到4.97億美元。目前全球納米技術(shù)的年 產(chǎn)值已達(dá)到500億美元,預(yù)計(jì)到2010年,市場容量將達(dá)到14400億美 元。我國已建立了10多條納米材料和技術(shù)的生產(chǎn)線,以此為基礎(chǔ)的企業(yè)已達(dá)100多家。
預(yù)計(jì)在今后二、三十年內(nèi),它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)工業(yè),并成為未來信息時(shí)代的核心。納米技術(shù)導(dǎo)致的微形化趨勢從根本上改變?nèi)祟惖奶幘?,從而引起二十一世紀(jì)的又一次產(chǎn)業(yè)革命。
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