神奇的纳米世界

2023-09-15 00:00:35   第一文档网     [ 字体: ] [ 阅读: ] [ 文档下载 ]
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神奇的纳米世界

纳米技术和纳米材料正在神奇地使人类的许多梦想变为现实。因此,关注纳米成为时尚。纳米的神奇性首先在于它的超小性。

纳米又叫超微米,是长度单位。1纳米=109米,即1纳米等于十亿分之一米,相当于一根头发丝的十万分之一。而纳米技术就是用以制备纳米材料和制造纳米级微型机械的技术。纳米技术正从根本上改变今后材料和器件的制造与生产方式。将来可以从原子和分子开始制造材料和产品。越来越多的材料和产品将是从小到大制造而成的。也就是说从原子、分子开始,到纳米结构粉末、纤维和其它小结构组件,再到材料和产品。 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级的超细材料,它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为1100纳米。因此,纳米材料制造的产品有许多神奇的功能。科学家于1991年发现的碳纳米管,细度仅为头发丝的五万分之一,比重只有钢的六分之一,但它的强度却是钢的一百倍。其用途非常广泛,比如这种碳纳米管既可以做晶体管又可作为导电能力极强的导线。专家认为它今后将会取代电子和硅,那时计算机将进入一个崭新的发展时期。

专家们已研制的纳米涂料是一种非常新奇的表面涂料。这种涂料既疏水又避油,同时还具有防菌和抗辐射功能。其用途非常广泛,可以用于建筑、汽车工业、纺织品和包装材料等。如:将这种材料涂于建筑的玻璃、陶瓷上,它极强的疏水性可使任何油质、水、灰尘等都不能存留于表面,保持用玻璃和陶瓷的挂面的建筑长期一尘不染,将来的高楼大厦将不再为外表的洁净而烦恼。厨房的四周表面如用上这种涂料,厨房卫生将不再成为家庭主妇的一大难题。但是,神奇的纳米材料并不比普通材料贵多少。据报道北京新建一些建筑已涂上纳米涂料,其价格比一般涂料贵10%,但寿命是一般涂料的3倍,且具有防腐蚀和自我清洁功能。

由于纳米涂料具有防水(墨水、酱油等)、防油、防辐射、防病菌、防霉、防化学品的污染等功能,因此,涂上这种涂料的布料是一种理想的保健布料。据报道纳米领带和纳米服装已问市,局部用上纳米技术和纳米材料的洗衣机、冰箱已投放市场。神奇的纳米技术已经走进人们的生活,正在改变我们的生活方式。

神奇的纳米使科学家有理由张开幻想的翅膀。科学家正在开发多功能的聪明(smart)”材料。科学家们期望能够在材料中加进复杂的像生命一样的功能,使之具有人一样的感觉,创造出具有像生命一样的行为的合成物,使材料变得聪明。如:混凝土能在内部检测到强度下降的征兆或是能够对外来腐蚀作出回应,释放化学物质以抵抗腐蚀;砖和其它建筑材料可以感觉天气状况并且通过改变其内部结构以使空气和湿气能够渗透;今后还可能制造出能在任何地点、任何时间改变形状和颜色以与环境相近的类似变色龙的伪装材料;还可能制造出具有自我修复功能的合金,这种合金会自动地填充、弥合并加强细微的裂纹。

纳米技术和纳米材料的出现,将给制造业带来深远的影响。首先,纳米技术将引发当今最具竞争性的计算机领域的一场革命,因为,到目前为止,计算机一直是通过把越来越多的电子元件组装在越来越小的区域内以提高计算机的功能,然而人们预计这种方法在今


20年就要达到微型化的物理极限,而用来替代的将是纳米技术和纳米材料。由于纳米技术和纳米材料的特殊功能,计算机芯片的尺寸不仅可以大大缩小,而且其灵敏度和计算能力可成几百倍,几千倍地提高。专家说,纳米技术存储信息的最终物理极限,将是在单个原子上存储大量数据,届时,人们就可以在一个手表大小的电脑设备上存储一个人的全部生活历史。其次,纳米材料和纳米技术将引发一场医疗机械的革命。科学家一直致力于制造如米粒大小,甚至在高倍显微镜下才可以看到的机器人,但受传统工艺和材料的影响,效果一直不太理想。现在,随着纳米技术和纳米材料的出现,人们将可以研制出钻进人的血管中,打通血栓,甚至可以到心血管中切除病变部分的超微型机器人;可以注入到血液中,输送到人体的各个部位,作为监测和诊断疾病以及把药物直接送到病灶上达到治疗目的的超微型机器人。最后,纳米技术和纳米材料将生发出许多神奇的机器人。如制造用于精密仪器内的焊接和排除故障以及用在极其危险的情况下代替人的工作的超微型机器人;研制出附在书上的超微型吸尘器,把书上和桌上的灰尘吸干净。未来的战场上,导弹、苍蝇飞机、蚂蚁士兵以及尘埃窃听器等微型武器将大显身手。要制造这种机器人,其马达是核心部件。而美国的伯克利大学和康奈尔大学已分别研制出细如头发丝大小的分子马达。因此,超微型机器人的问世已为期不远了。 科技的发展正把神奇的纳米世界带入我们的生活。




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