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纳米的基本概念及意义
发布日期:2013-09-03 查看次数:1453
    “纳米”是一种度量单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米,约相当于十万分之一头发丝粗细,4-5个原子串起来那么长。1982年扫描隧道显微镜发明后,便诞生了一门以0.1至100纳米为研究的分子世界,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。
纳米技术,是以0.1-100纳米这样的尺度为研究对象的前沿科学,与计算机技术、基因工程并称为21世纪三大前沿科技。纳米技术的形成与纳米材料的出现,是20世纪材料在前沿研究领域取得的突破性成果,是人类科技发展史上又一座重要的里程碑。
    纳米材料:
    以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代,它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1—100μm范围。实际上,对这一范围的材料的研究还是更早一些。在纳米材料发展初期,纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。现在,广义的,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,如果按维数,纳米材料的基本单元可以分为三类:
   (ⅰ)零维,指在空间三维尺度均在纳米尺度,如纳米尺度颗粒、原子团簇等;
   (ⅱ)一维,指在空间有两维处于纳米尺度,如,纳米丝、纳米棒、纳米管等;
   (ⅲ)二维,指在三维空间中有一维在纳米尺度,如超薄膜、多层膜、超晶格等。纳米材料大部分都是用人工制备的,属于人工材料,但是自然界中早就存在纳米微粒和纳米固体。例如天体在陨石碎片,人体和兽类的牙齿都是由纳米微粒构成的。随着物质的超微化,纳米材料具有独特的四大效应:小尺寸效应,表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,从而具有传统材料所不具备的物理、化学特性。当纳米微粒的尺寸与光波的波长、传导电子波长等相当或更小时,在不改变化学成分的条件下,声、光、电、磁、热、力学等物理特性均发生变化。由于纳米微粒尺寸小,面积大,位于表面的原子相对比例就大,表面能高,引起表面原子配合不全,导致表面活性点增加,而活性增大,极不稳定,很容易与其他原子结合,暴露在空气中,会吸附气体,并与气体进行反应。
    纳米科技的意义:
    美国把纳米科技列为21世纪可能取得突破的三个领域之一,其他的两个一个是生命科学和生物技术,另外一个就是从外星球获得能源,这足以说明纳米技术在未来科技发展进程中的重要地位、纳米科技的重要意义可分为两大方面:
    ①纳米科技可以促进人类的认知革命
    目前人们对分子领域已经有了比较清除的认识,发现了一些新的现象、新的规律,建立了新的理论,同样的道理,当我们的研究对象达到纳米尺度以后,必定也会发现一些以前没有发现的、甚至不能想象的现象、规律,也必然会总结出新的理论,这无疑。将成为新技术发展的源头。
    ②纳米科技会带来一场产业革命
    纳米科技的发展将使得产业趋于微型化,就是把产品做的很小很小。微型化同时也是高性能化和环境友好化。比如说尽量减少污染,极大的节约能源资源。这是我们人类可持续发展的一个技术基础。
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