1. 什麼是納米呢
納米技術也稱毫微技術,是研究結構尺寸在1納米至100納米范圍內材料的性質和應用的一種技術。
1981年掃描隧道顯微鏡發明後,誕生了一門以1到100納米長度為研究分子世界,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、分子製造物質的技術。
從迄今為止的研究來看,關於納米技術分為三種概念:
1,是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術還未取得重大進展。
2、納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的"加工"來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。
現有技術即使發展下去,從理論上講終將會達到限度,這是因為,如果把電路的線幅逐漸變小,將使構成電路的絕緣膜變得極薄,這樣將破壞絕緣效果。此外,還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的納米技術。
3、從生物的角度出發而提出的。本來,生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。DNA分子計算機、細胞生物計算機的開發,成為納米生物技術的重要內容。
(1)納米是什麼材料擴展閱讀:應用領域:
當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方面。用納米材料製作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。
利用納米材料還可以製作出特定性質的材料或自然界不存在的材料,製作出生物材料和仿生材料。
1、納米是一種幾何尺寸的度量單位,1納米=百萬分之一毫米。
2、納米技術帶動了技術革命。
3、利用納米技術製作的葯物可以阻斷毛細血管,「餓死」癌細胞。
4、如果在衛星上用納米集成器件,衛星將更小,更容易發射。
5、納米技術是多科學綜合,有些目標需要長時間的努力才會實現。
6、納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流,它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。
7、納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況,可讓醫生對症下葯。
(1)納米是什麼材料擴展閱讀:網路--納米技術
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2. 納米是什麼材料
納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料,這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
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。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟,是生產其他三類產品的基礎。
制備方法:
(1)、惰性氣體下蒸發凝聚法
通常由具有清潔表面的、粒度為1-100nm的微粒經高壓成形而成,納米陶瓷還需要燒結。國外用上述惰性氣體蒸發和真空原位加壓方法已研製成功多種納米固體材料,包括金屬和合金,陶瓷、離子晶體、非晶態和半導體等納米固體材料。我國也成功的利用此方法製成金屬、半導體、陶瓷等納米材料。
(2)化學方法
1)水熱法,包括水熱沉澱、合成、分解和結晶法,適宜制備納米氧化物;
2)、水解法,包括溶膠-凝膠法、溶劑揮發分解法、乳膠法和蒸發分離法等。
(3)、綜合方法
結合物理氣相法和化學沉積法所形成的制備方法。其他一般還有球磨粉加工、噴射加工等方法。
3. 納米材料是什麼東西
納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料,這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
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,是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。可用於:高密度磁記錄材料;吸波隱身材料;磁流體材料;防輻射材料;單晶硅和精密光學器件拋光材料;微晶元導熱基片與布線材料;微電子封裝材料;光電子材料;先進的電池電極材料;太陽能電池材料;高效催化劑;高效助燃劑;敏感元件;高韌性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用於陶瓷發動機等);人體修復材料;抗癌制劑等。
2、納米纖維。 指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於: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體材料等。
3、納米膜。 納米膜分為顆粒膜與緻密膜。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。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用於:氣體催化(如汽車尾氣處理)材料;過濾器材料;高密度磁記錄材料;光敏材料;平面顯示器材料;超導材料等。
4、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。
4. 什麼是納米材料
什麼是納米材料
廣義地說,所謂納米材料,是指微觀結構至少在一維方向上受納米尺度(1nm——100nm)調制的各種固體超細材料,它包括零維的原子團蔟(幾十個原子的聚集體)和納米微粒;一維調制的納米多層膜;二維調制的納米微粒膜(塗層);以及三維調制的納米相材料。簡單地說,是指用晶粒尺寸為納米級的微小顆粒製成的各種材料,其納米顆粒的大小不應超過100納米,而通常情況下不應超過10納米。目前,國際上將處於1—100nm納米尺度范圍內的超微顆粒及其緻密的聚集體,以及由納米微晶所構成的材料,統稱為納米材料,包括金屬、非金屬、有機、無機和生物等多種粉末材料。
納米材料按其結構可以分為四類:具有原子蔟和原子束結構的稱為零維納米材料;具有纖維結構的稱為一維納米材料;具有層狀結構的稱為二維納米材料;晶粒尺寸至少一個方向在幾個納米范圍內的稱為三維納米材料。還有就是以上各種形式的復合材料。
按化學組份,可分為納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復合材料。
按材料物性,可分為納米半導體、納米磁性材料、納米非線性光學材料、納米鐵電體、納米超導材料、納米熱電材料等。
按應用,可分為納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫用材料、納米敏感材料、納米儲能材料等。
5. 納米是一種什麼材料
納米級結構材料簡稱為納米材料,廣義上是三維空間中至少有一維處於納米尺度范圍超精細顆粒材料的總稱。根據2011年10月18日歐盟委員會通過的定義,納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀、團塊狀的天然或人工材料,這一基本粒的一個或多個維度尺寸在1納米至100納米之間,並且這一基本顆粒的總數量在整個材料的所有顆粒總數中佔50%以上。
納米級結構材料簡稱為納米材料(nanometermaterial),是指其結構單元的尺寸介於1納米~100納米范圍之間。由於它的尺寸已經接近電子的相干長度,它的性質因為強相干所帶來的自組織使得性質發生很大變化。並且,其尺度已接近光的波長,加上其具有大表面的特殊效應,因此其所表現的特性,例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等,往往不同於該物質在整體狀態時所表現的性質。
納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料,由納米粒子(nanoparticle)組成。納米粒子也叫超微顆粒,一般是指尺寸在1~100nm間的粒子,是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域,從通常的關於微觀和宏觀的觀點看,這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統,是一種典型的介觀系統,它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒(納米級)後,它將顯示出許多奇異的特性,即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比將會有顯著的不同。
6. 納米材料是指什麼材料
廣義地說,所謂納米材料,是指微觀結構至少在一維方向上受納米尺度(1nm——100nm)調制的各種液體超細材料,它還包括零維的原子團蔟(幾十個原子的聚集體)和納米微粒;一維調制的納米多層膜;二維調制的納米微粒膜(塗層);以及三維調制的納米相材料。非常簡單地說,是會用晶粒尺寸為納米級的微小顆粒做成的各種材料,其納米顆粒的大小不應多達100納米,而通常情況下不應多達10納米。目前,國際上將正處於1—100nm納米尺度范圍內的AMD顆粒及其顆粒的聚集體,以及由納米微晶所包含的材料,總稱為納米材料,還包括金屬、非金屬、有機、無機和生物等多種粉末材料。 納米材料按其結構可以分成四類:具備原子蔟和原子束結構的稱作零維納米材料;具備纖維結構的稱作一維納米材料;具備層狀結構的稱作二維納米材料;晶粒尺寸至少一個方向在幾個納米范圍內的稱作三維納米材料。還有就是以上各種形式的復合材料。 按化學組份,可分成納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復合材料。 按材料物性,可分成納米半導體、納米磁性材料、納米非線性光學材料、納米鐵電體、納米超導材料、納米熱電材料等。 按應用於,可分成納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫用材料、納米脆弱材料、納米儲能材料等。
7. 納米是什麼材料
納米材料是說在納米級的技術中產生的材料
納米材料的學術定義是:在三維尺寸中至少有一維處於納米量級的材料。用通俗的話講:納米材料是用尺寸只有幾個納米的極微小的顆粒組成的材料。一個納米是多大呢?只有一米的10億分之一,用肉眼根本看不到。由於它尺寸特別小,它就產生了兩種效應,即小尺寸引起的表面效應和量子效應,即它的表面積比較大,處於表面上的原子數目的百分比顯著增加,當材料顆粒直徑只有1納米時,原子將全部暴露在表面,因此原子極易遷移,使其物理性能發生極大變化。一是它對光的反射能力變得非常低,低到<1%;二是機械、力學性能成幾倍增加;三是其熔點會大大降低(如金的熔點本是1064℃,但2納米的金屬粉末熔點只有33℃);四是有特殊的磁性(如20納米的鐵粉,其矯頑力可增加1000倍)。
8. 什麼是納米材料
納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料,這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規律構築或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微粒或半導體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體繫上。
而納米微粒與介孔固體組裝體系由於微粒本身的特性,以及與界面的基體耦合所產生的一些新的效應,也使其成為了研究熱點,按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機介孔復合體和高分子介孔復合體兩大類,按支撐體的狀態又可將它劃分為有序介孔復合體和無序介孔復合體。
在薄膜嵌鑲體系中,對納米顆粒膜的主要研究是基於體系的電學特性和磁學特性而展開的。美國科學家利用自組裝技術將幾百隻單壁納米碳管組成晶體索「Ropes」,這種索具有金屬特性,室溫下電阻率小於0.0001Ω/m;將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上,在X射線照射下具有光電導性能, 利用這種性能為發展數字射線照相奠定了基礎。
(8)納米是什麼材料擴展閱讀:
納米新材料
納米新材料配方是一門在100 納米以內空間內,通過自然更改直接排序原子與分子創造出來的新納米材料的項目。納米新材料與該領域是現代力量和現代技術創新的起點,新的規律和原理的發現與全新的理念創設給予基礎科學,提供了新的機會,這會成為許多領域的重要改革新動力。納米新材料配方由於SAIZU細小,擁有很多奇特的性能。
1988年Baibich 等第一次在納米Fe/ Cr MS里發現磁電阻變化率達到百分之五十,與一般的ME比起來要大一個級別,並且是負值的,各向一樣,稱作GMR 。之後還在納米體系的、隧道結和Perovskite結構、顆粒膜中發現巨ME。裡面Perovskite結構在一九九三年是發現且具有極大ME,叫做CMR ,在隧道結中找到的為TMR。
9. 納米材料是什麼有什麼作用
納米是英文namometer的譯音,是一個物理學上的度量單位,1納米是1米的十億分之一;相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說,相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣,納米是一個尺度概念,並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後,大約是在1—100納米這個范圍空間,物質的性能就會發生突變,出現特殊性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子,也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料,即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米,而沒有特殊性能的材料,也不能叫納米材料。過去,人們只注意原子、分子或者宇宙空間,常常忽略這個中間領域,而這個領域實際上大量存在於自然界,只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家,他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子,並通過研究它的性能發現:一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後,它就失去原來的性質,表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此,象鐵鈷合金,把它做成大約20—30納米大小,磁疇就變成單磁疇,它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期,人們就正式把這類材料命名為納米材料。
在充滿生機的21世紀,信息、生物技術、能源、環境、先進製造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小;航空航天、新型軍事裝備及先進製造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新,以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域,納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象,也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來,納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如,存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟,成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器,價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件,用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世,充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次,是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度(1~100urn)與物質中的許多特徵長度,如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當,從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子,也不同於宏觀物體,從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象,認識新規律,提出新概念,建立新理論,為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎,也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題;納米結構設計,異質、異相和不同性質的納米基元(零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲)的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點,人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢 納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術,帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究,在千年交替的關鍵時刻,迎接新的挑戰,抓緊納米材料和柏米結構的立項,迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代,納米材料研究的內涵不斷擴大,領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密,實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料,基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料,硬度比粗晶cu提高5倍;晶粒為7urn的pd,屈服應力比粗晶pd高5倍;具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注,晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望, 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位,世界發達國家的政府都在部署本來10~15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會(nsf)1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標;美國darpa(國家先進技術研究部)的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象;日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究,例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃,1997年,納米科技投資1.28億美元;德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃;英國政府出巨資資助納米科技的研究;1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道,納米材料應用潛力引起美國白宮的注意;美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究,決定加大投資,今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。 2國際動態和發展戰略 1999年7月8日《自然》(400卷)發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里,報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍,從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究,白宮採取了臨時緊急措施,把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道,美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一,《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域(其它兩個為生命科學和生物技術,從外星球獲得能源)。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視,其原因有兩個方面:一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測,估計能達到14400億美元,美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說:納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流,在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一,納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月,美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶元,美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學於1998年制備成功量子磁碟,這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系,10bit/s尺寸的密度已達109bit/s,美國商家已組織有關人員迅速轉化,預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應,到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世,在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體,預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量,在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目,正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉,新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇,美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。 3國內研究進展 我國納米材料研究始於80年代末,「八五」期間,「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目,組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作,國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題,國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後,納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭,地方政府和部分企業家的介入,使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。 目前,我國有60多個研究小組,有600多人從事納米材料的基礎和應用研究,其中,承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有:中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學,還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學,華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金(晶態、非晶態及納米微晶)氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體,建立了相應的設備,做到納米微粒的尺寸可控,並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新,取得了重大的進展,成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷;在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變;在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果;在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd;設計和制備了納米復合氧化物新體系,它們的中紅外波段吸收率可達 92%,在紅外保暖纖維得到了應用;發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法;發現全緻密納米合金中的反常hall-petch效應。 近年來,我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果,引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成:利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術,用這種技術合成的納米管,孔徑基本一致,約20urn,長度約100pm,納米管陣列面積達到 3mm 3mm。其定向排列程度高,碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列,在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備:首次大批量地制備出長度為2~3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1~2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以「碳納米管進入長的階段」為題介紹了有關長納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備:首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3~40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒,並提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研製成功,推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜,該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀後,許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶;發現了非水溶劑熱合成技術,首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻(crn)、磷化鈷(cop)和硫化銻(sbs)納米微晶,論文發表在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法製成納米金剛石;在高壓釜中用中溫(70℃)催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉,論文發表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為「稻草變黃金---從四氯化碳(cc14)製成金剛石」一文,予以高度評價。 我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累,在「八五」研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地,中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性,還是成果的學術水平和適用性來分析,都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地,促進我國納米材料研究的發展,培養高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接,加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。 在過去10年,我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料,研製了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導cvd、等離子加熱氣相合成等10多台制備納米材料的裝置,發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法,研製了性能優良的多種納米復合材料。近年來,根據國際納米材料研究的發展趨勢,建立和發展了制備納米結構(如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm-41等)組裝體系的多種方法,特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗,已成功地制備出多種准一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和准一納米材料的物性,推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全,達到了國際90年代末的先進水平。 綜上所述,「八五」期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果,形成了一支高水平的科研隊伍,基礎研究在國際上佔有一席之地,應用開發研究也出現了新局面,為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來,我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇,在國際上排名第五位,其中納米碳管和納米團簇在1998年度歐洲文獻情報交流會上德國馬普學會固體所一篇研究報告中報道中國科技工作者發表論文已超過德國,在國際排名第三位,在國際歷次召開的有關納米材料和納米結構的國際會議上,我國納米材料科技工作者共做邀請報告24次。到目前為止,納米材料研究獲得國家自然科學三等獎1項,國家發明獎2項;院部級自然科學一、二等獎3項,發明一等獎3項,科技進步特等獎1項;申請專利 79項,其中發明專利佔50%,已正式授權的發明專利6項,已實現成果轉化的發明專利6項。 最近幾年,我國納米科技工作者在國際上發表了一些有影響的學術論文,引起了國際同行的關注和稱贊。在《自然》和《科學》雜志上發表有關納米材料和納米結構制備方面的論文6篇,影響因子在6以上的學術論文(phys.rev.lett,j.ain.chem.soc .)近20篇,影響因子在3以上的31篇,被sci和ei收錄的文章占整個發表論文的 59%。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上,對中國納米材料研究給予了很高評價,指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果,在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹,中國是在美國、日本、德國、瑞典之後進行了大會發言。
4 納米產業發展趨勢
(1)信息產業中的納米技術:信息產業不僅在國外,在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年,中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面:①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件,都要原器件,美國已經著手研製,現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件,這種器件已經在實驗室研製成功,而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件,這方面我國還很落後,但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間,所以,中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件,如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面,我國的研究水平不落後,在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等,可添加氧化鋅納米材料改性。
(2)環境產業中的納米技術:納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境,必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備,可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm,該設備已進入實用化生產階段;利用多孔小球組合光催化納米材料,已成功用於污水中有機物的降解,對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物,有很好的降解效果。近年來,不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業,用於提高水的質量,已初見成效;採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯;治理淡水湖內藻類引起的污染,最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術:合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面,現在主要是凈化劑、助燃劑,它們能使煤充分燃燒,燃燒當中自循環,使硫減少排放,不再需要輔助裝置。另外,利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了,實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質,有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快,就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料,我國也在做,它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯:這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前,國際醫葯行業面臨新的決策,那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質,然後在納米尺度組合,最大限度發揮葯效,這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後,用一種很少的骨架,比如人體可吸收的糖、澱粉,使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進,採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料:雖然納米新材料不是最終產品,但是很重要。據美國測算,到21世紀30年代,汽車上40%鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替,這樣可以節省汽油40%,減少co2,排放40%,就這一項,每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外,還有各種功能材料,玻璃透明度好但份量重,用納米改進它,使它變輕,使這種材料不僅有力學性能,而且還具有其他功能,還有光的變色、貯光,反射各種紫外線、紅外線,光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造:對於中國來說,當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱,可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉,用的是抗菌塗料,裡面的果盤都採用納米材料,發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展;其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢,中國紡織要在進入wto後能占據有利地位,現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳,提到應用了納米技術,特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等,把納米的導電材料組裝到裡面,可以在11萬伏的高壓下,把人體屏蔽,在這一方面,紡織行業應用納米技術形勢看好;第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶,可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能,而且釉不結霜,其它綜合性能都很好;第四是建材工業中的油漆和塗料,包括各種陶瓷的釉料、油墨,納米技術的介入,可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時,對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價,並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過:70年代重視微米的國家如今都成為發達國家,現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻,機遇難得,我們必須加倍重視納米科技的研究,注意納米技術與其它領域的交叉,加速知識創新和技術創新,為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
對於納米科技,科學的態度是積極參與,腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展,既不需要商業炒作,也不需要科學炒作。
參考資料:http://bbs.texindex.com.cn/dispbbs.asp?boardID=2&ID=31153