納米技術也稱毫微技術,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品,納米技術被稱為具有革命性的科學技術,這是為什么呢?![]() 什么是納米技術? “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明后,學術界便誕生了一門以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。 ![]() 為什么納米技術是革命性的? 納米技術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造具有特定功能的產品。因此,納米技術其實就是一種用單個原子、分子制造物質的技術。納米技術之所以重要,是因為當金屬或非金屬被制成相當于100納米的物質時,其物理性能和化學性質會發生出乎意料的變化,主要表現在強度、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生巨大變化等。 因此,利用納水技術選定原子構成分子,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品中,從而使產品表現出意想不到的新性能。現在,納米材料已經在電子、化工、通信、環保、醫藥等領域得到廣泛應用。科學家們普遍認為,納米技術是一項劃時代和革命性的技術,在未來將會發揮出神奇的力量。 ![]() 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 利用納米技術開發的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現有陶瓷進行改性,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。可用于:微導線、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。 ![]() 納米技術五大應用前景 人體內的“醫生” 人們現在可以將健康監測裝置佩戴在身上,隨時了解自身的狀況。如果進一步將這種技術微縮,那么,借助于納米技術就可以把微型傳感器植入或注射入人體內,捕捉到患者更詳盡的信息,從而更有利于醫生進行診治。 此外還有其他可能,比如監測人體炎癥的發展、術后恢復等,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藥業巨頭,現在已經開始著手研發這類電子醫藥產品了。 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,并且越來越節能。目前,以較低成本就可以用柔性塑料輥批量生產出性能優良的傳感器。如此一來再發展下去,便可以在重要基礎設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,用于監控設施的安全運作。 自我修復結構 改變材料的納米級結構,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。 假設材料上遍布納米顆粒,那么在其表面有裂痕出現時,這些顆粒就可以自行移動繼而讓裂痕彌合。這種技術可以應用于從飛機駕駛艙到微電子學的各個領域,防止細微的破裂變成危害更大的裂痕。 讓大數據作用更大 傳感器的應用會產生前所未有的龐大信息數據,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生,或將統計數據用于調配警力資源,降低犯罪率。 納米技術在這方面的應用,創造的是一種超密集記憶體,幫助儲存極其龐大的數據,同時也可促進高度有效的運算法則發展,在確保可靠性的前提下處理、加密和傳達數據。 應對全球變暖 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換成了電力。這兩種應用均采用了納米紋理或納米材料,將平面變為面積更大的三維立體表面,從而儲存和產生更多的能量,因此設備效率也更高。 而在未來,納米技術還可以讓物體從周圍環境中吸收能量。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現的一類新型的微觀物質尺寸的數量級,經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,納米還會繼續給人們帶來更多更大的驚喜,帶來更多更好的生產生活條件,給人們一個現代人難以想象的舒適的生活空間。 延伸閱讀: 為什么防彈玻璃能防彈? 為什么電子郵箱的地址都有個@符號? 為什么燃燒需要氧氣? 為什么玻璃幕墻都是藍色的? 為什么說液晶既不是晶體也不是液體? |