纳米技术有哪些好处?纳米技术如何为我们的生活带来便利?

纳米技术的好处 纳米技术给我们的生活带来哪些便利

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一段时期以来,纳米技术频频在媒体中出现,有关纳米技术、纳米材料以及应用纳米技术制造的产品的优越性也广为宣传。那么,什么是纳米技术呢?本文介绍这方面的知识,供初学者参考。

.纳米,是一种长度单位,符号为nm。1纳米=1毫微米=10米(既十亿分之一米),约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米,把它径向平均剖成5万根,每根的厚度即约为1纳米。

. 1、纳米技术的含义

.所谓纳米技术,是指在0.1~100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。

.纳米技术与微电子技术的主要区别是:纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能,是利用电子的波动性来工作的;而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能,是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的,就是要实现对整个微观世界的有效控制。

.纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年,国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

. 2、纳米电子器件的特点

. 以纳米技术制造的电子器件,其性能大大优于传统的电子器件:
.工作速度快,纳米电子器件的工作速度是硅器件的1000倍,因而可使产品性能大幅度提高。功耗低,纳米电子器件的功耗仅为硅器件的1/1000。信息存储量大,在一张不足巴掌大的5英寸光盘上,至少可以存储30个北京图书馆的全部藏书。体积小、重量轻,可使各类电子产品体积和重量大为减小。

纳米,是一种长度单位,符号为nm。1纳米=1毫微米=10米(既十亿分之一米),约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米,把它径向平均剖成5万根,每根的厚度即约为1纳米。

. 1、纳米技术的含义

.所谓纳米技术,是指在0.1~100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。

.纳米技术与微电子技术的主要区别是:纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能,是利用电子的波动性来工作的;而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能,是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的,就是要实现对整个微观世界的有效控制。

.纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年,国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

纳米是一个微小的长度单位,1纳米等于10亿分之一米。根头发丝有7万到8万纳米。纳米技术这个词汇出现在1974年。纳米科学、纳米技术是在0。10到100纳米尺度的空间内研究电子、原子和分子运动规律及特性。纳米材料是纳米技术的重要的组成部分,也是国际上竞争的热点和难点。碳纳米管自从1991年被发现以来,就一直被誉为未来的材料。碳纳米管在强度上大约比钢强100倍,其传热性能优于所有已知的其它材料。碳纳米管具有良好的导电性,在常温下导电时,几乎不产生电阻。纳米陶瓷材料在1600摄氏度高温下能像橡皮泥那样柔软,在室温下也能自由弯曲。从1998年世界上第一只纳米晶体管制成,到1999年100纳米芯片问世,使20世纪最后10年世界上出现的“纳米热”进一步升温。

我国在纳米技术领域占有一度之地,处于国际先进行列。已成功制备出包括金属、合金、氧经化物、氢化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料,合成出多种同轴纳米电缆,掌握了制备纯净碳纳米管技术,能大批量制备长度为2至3毫米的超长纳米管。合成的最细的碳纳米管的直径只有0。33纳米,这不但打破了我国科学家自已不久前创造的直径只为0。5纳米的世界纪录,而且突破了日本科学家1992年所提出的0。4纳米的理论极限值。《稻草变黄金――从四氯化碳制成金刚石》的文章高度评价。最近又研制成功新型纳米材料――超双疏性界面材料。这种材料具有超疏水性及超疏油性,制成纺织品,不染油污,不用洗染。

纳米技术应用前景十分广阔,经济效益十分巨大,美国权威机构预测,2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元,纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性,纳米功能涂层材料的设计和应用,将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出,纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域,将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个,建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产,象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆,不仅耐洗刷性提高了十几倍,而且无毒无害无异味。一张纳米光盘上能存几百部,上千部电影,而一张普通光盘只能存两部电影。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量

纳米技术给我们的生活带来哪些便利

在现实生活中,纳米技术有着广泛的用途。

1、超微传感器传感器是纳米微粒最有前途的应用领域之一。纳米微粒的特点如大比表面积、高活性特异物性、极微小性等与传感器所要求的多功能、微型化、高速化相互对应。另外,作为传感器材料,还要求功能广、灵敏度高、响应速度快、检测范围宽、选择性好、耐负荷性高、稳定可靠,纳米微粒能较好地符合上述要求。

2、催化剂在化学工业中,将纳米微粒用做催化剂,是纳米材料大显身手的又一方面。如超细硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药有效催化剂;超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂;超细银粉可以作为乙烯氧化的催化剂;超细的镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极可以增大与液相或气体之间的接触面积,增加电池效率,有利于小型化。

超细微粒的轻烧结体可以生成微孔过滤器,作为吸附氢气的储藏材料。还可作为陶瓷的着色剂,用于工艺美术中。

3、医学、生物工程尺寸小于10纳米的超细微粒可以在血管中自由移动,在目前的微型机器人世界里,最小的可以注入人的血管,它一步行走的距离仅为5纳米,机器人进行全身健康检查和治疗,包括疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物等,还可以吞噬病毒,杀死癌细胞。这些神话般的成果,可以使人类在肉眼看不见的微观世界里享用那取之不尽的财富。

4、电子工业量子元件主要是通过控制电子波动的相位来进行工作,因此它能够实现更高的响应速度和更低的电力消耗。另外,量子元件还可以使元件的体积大大缩小,使电路大为简化,因此,量子元件的兴起将导致一场电子技术的革命。目前,风靡全球的因特网,如果把利用纳米技术制造的微型机电系统设置在网络中,它们就会互相传递信息,并执行处理任务。不久的将来,它将操纵飞机、开展健康监测,并为地震、飞机零件故障和桥梁裂缝等发出警报。那时,因特网亦相形见绌。

5、“会呼吸”的纳米面料。

纳米是一种基于纳米材料的化学处理技术,纳米布料是用一种特殊的物理和化学处理技术将纳米原料融入面料纤维中,从而在普通面料上形成保护层,增加和提升面料的防水、防油、防污、透气、抑

菌、环保、固色等功能,可广泛应用于服装、家用纺织品以及工业用纺织品。

  • 将经纳米技术处理之布料覆盖在水杯口上. 将少量清水倾倒于布料表面.

  • 清水凝聚成水珠, 在布料表面流动. 清水不会渗入布料纤维内.

经瑞典纳米技术处理后的产品特点:

防水:未经处理的织物防水特性指标为1(完全湿透),而经过处理的防水特性指标为5(没有沾湿)。

防油:未经过处理的织物的防油特性指标为0,而经过处理的防油特性指标为6(最高为8)。

防污:经过瑞典纳米技术处理后的织物,在污渍附著上有非常明显的降低。

环保概念:经过瑞典纳米技术处理的织物,在所有环保指标要求下完全 合格。

透气:在透气方面的降低不超过20%,透气效果远远高于其他涂层处理。

不改变触感:经过瑞典纳米技术处理的织物,在触感方面不产生可察觉的改变。

经济耐用:拉伸特性和耐磨特性都有非常明显的提高。

不易变色:可以长时间保持色彩鲜艳、亮丽如新。

无毒性:不存在任何毒性反应。

无臭:不存在任何附加气味。

纳米技术给我们带来了什么好处

纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。目录[隐藏] 概念 纳米技术的内容 纳米技术发展历程 纳米技术的前景纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米是英文nano的译名,是一种长度单位,原称毫微米,就是10的-9次方米(10亿分之一米相当于4至5个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。[编辑本段]概念1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。从迄今为止的研究来看,关于纳米技术分为三种概念:第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,制造纳米计算机与纳米机器人,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,这是因为,如果把电路的线幅逐渐变小,将使构成电路的绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果。此外,还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发,成为纳米生物技术的重要内容。[编辑本段]纳米技术的内容 纳米技术包含下列四个主要方面:1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约是在0.1―100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。纳米技术不同于微米技术。后者是利用光刻及腐蚀等技术,从宏观尺度自上而下地进行材料的制造,集中表现在集成电路的生产等方面。而纳米技术则相反,其突出特点是基于自组装这种自下而上的方式制造纳米材料。当然,纳米材料的制造不完全依靠自组装,为了保证批量生产的效率,也会同时运用光刻技术。过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20―30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。⒉纳米动力学,主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。⒊纳米生物学和纳米药物学,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,dna的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。⒋纳米电子学,包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷,更小,是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的。 [编辑本段]纳米技术发展历程1990年7月,在美国巴尔的摩召开了国际首届纳米科学技术会议;1996年,在中国召开了第四届纳米科技学术会议。首届(1992年)纳米材料会议在墨西哥召开;1994年在德国斯图加特召开了第二届国际纳米材料学术会议;1996年在美国夏威夷召开第三届国际会议;1998年在瑞典斯德哥尔摩召开了第四届纳米材料会议;2000年在日本仙台举行第五届国际纳米材料会议。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。@纳米是一种几何尺寸的度量单位,1纳米=百万分之一毫米。 @纳米技术带动了技术革命。 @利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管,“饿死”癌细胞。@如果在卫星上用纳米集成器件,卫星将更小,更容易发射。人们把1~10kg的卫星称作“纳米卫星”(相应的,10~100kg的卫星被称作微米卫星,而更小的卫星,如0.1~1kg的被称作“皮米卫星”,甚至有10~100g的卫星被称作“法米卫星”)。@纳米技术是多科学综合,有些目标需要长时间的努力才会实现。纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流,它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。 [编辑本段]纳米技术的前景83准确控制原子数量在100个以下的纳米结构物质,市场规模约5亿美元 83生产纳米结构物质,50~200亿美元83大量制造复杂的纳米结构物质,100~1000亿 83纳米计算机,2000~10000亿 83验证出能够制造动力源与程序自律化的元件和装置,60000亿

纳米技术对人类有什么好处?

纳米和纳米技术是两个不同的概念和定义。
纳米,只是一个计量单位,没有任何技术属性。因此,单纯的某一纳米材料若没有特殊的结构和性能表现,还不能称为纳米技术。如香烟的烟灰粉末或自然土壤中存在的纳米粉末,虽然它们也能够达到一百个纳米以内的尺度,但是,因为它们没有特殊的结构和技术性能表现,所以这些材料还不能称为纳米技术。纳米技术,是指通过特定的技术设计,在纳米粒子的表面实现原子/分子的排列组成,使其产生某种特殊结构,并表现特异的技术性能或功能,这样的纳米材料才可称为是纳米技术。
纳米材料可分为两个层次:纳米超微粒子与纳米固体材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的超微粒子,纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料。而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在100纳米以下的长度尺寸称为纳米材料。

纳米材料的应用
目前研究
科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一朝阳产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。纳米材料由于其特有的表面吸附特性,使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。
纳米材料是80年代中期发展起来的新型材料,它比负氧离子先进50年。由于纳米微粒(1-100nm)的独特结构状态,使其产生了小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等,从而使纳米材料表现出光、电、热、磁、吸收、反射、吸附、催化以及生物活性等特殊功能。纳米材料具有许多独特功能,而且用量少,但却赋予材料意想不到的高性能,附加值甚高。纳米复合高分子材料、纳米抗菌、保鲜、除臭材料等等,由于纳米材料的尺寸小,比血液中的红血球小一千多倍,比细菌小几十倍,气体通过其扩散的速度比常规材料快几千倍。纳米颗粒与生物细胞膜的化物作用很强,极易进入细胞内

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