納米技術的推進實際運用范文

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材料是人類用于制造物品、器件、構件、機器或其他產品的那些物質。材料是物質，但不是所有物質都可以稱為材料。材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。20世紀70年代人們把信息、材料和能源譽為當代文明的三大支柱。80年代以高技術群為代表的新技術革命，又把新材料、信息技術和生物技術并列為新技術革命的重要標志。新材料的出現以及材料科學技術的重大突破，都會引起科學技術的重大變革，都會加速社會發展的進程。納米科技是上世紀末才逐步發展起來的新興科學領域，它的迅猛發展將在21世紀促使幾乎所有工業領域產生一場革命性的變化。納米材料是未來社會發展極為重要的物質基礎，許多科技新領域的突破都迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統產業的技術提升也急需納米材料和技術的支持。

1納米及納米材料

納米是物理上的長度單位，用nm表示。1m等于10億nm。l納米相當于45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當于萬分之一頭發絲粗細。長度單位主要有；光年、千米、米、分米、厘米、毫米、絲米、忽米、微米、納米、埃。所以納米是長度單位中非常小的單位。用肉眼是看不到這么小的長度，所以必須利用顯微鏡才能觀察到。納米是一個長度單位，本身并沒有物理內涵。當物質顆粒大小達，到納米尺度以后，大約是在lnm~100nm這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既不同于原來的原子、分子，也不同于宏觀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。第一個真正認識判定它的性能并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，并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后，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，像鐵鈷合金，把它做成大約20nm~30nm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。

2納米材料的種類

納米材料分為納米顆粒和納米固體，納米顆粒（顆粒的尺寸，一般指直徑不超過10nm最大不超過100nm）也稱超微粒。納米固體也稱為納米結構材料，由納米顆粒凝聚而成的塊體、薄膜、多層膜和纖維等統稱為納米固體。

3納米材料的制備方法

納米材料的制備方法很多，一般有物理的、化學的、機械的方法等等。最常見的方法是在惰性氣體環境中采用凝聚技術制備納米材料。制作過程就是將金屬原材料置于一個電加熱的蒸發皿中，然后將蒸發皿放在充滿惰性氣體的密閉容器內加熱蒸發。在蒸發皿的上部放置一個冷凝系統使得受熱蒸發的金屬原子（或原子簇）在冷凝器外壁沉積下來，蒸發、冷凝過程結束后，抽出惰性氣體，在真空狀態下，取下冷凝器上的金屬微細顆粒。壓制成塊，便得到這種金屬的納米固體材料。納米材料制備技術迫切需要解決的問題是如何提高制備的速度和率，降低成本，盡快使納米材料的科學技術轉化為生產力。

4納米材料的奇異特性

在納米量級內，物質顆粒的尺度已經很接近原子的大小。材料的純度越來越高，缺陷卻越來越少。因而，納米結構材料與普通結構材料相比，在力學、磁學、光學、聲學、電學、熱學等方面都有很大差異。第一，強度和硬度都有很大提高。例如，由納米的鐵晶體顆粒壓制而成的鐵納米結構材料與普通鋼鐵材料相比，強度提高12倍，硬度提高超過100倍；第二，熔點降低。例如金的熔點為1064℃，加工成10nm左右的粉末的熔點降到940℃，加工至2nm左右時，熔點降到327℃；第三，表面活性增強，具有很強的催化作用。因納米材料是由眾多尺度很小的納米顆粒所制成。表面積顯著增大，表面能也相應增加，同時隨著顆粒尺度的藏小，顆粒表面的原子數占顆粒的總原子數的比例迅速增大。因此，納米顆粒的表面活性大大增強，因而使材料具有很強的催化作用，例如：在火箭燃料中添加少量的鎳納米顆粒。可以成倍提高燃料的燃燒效率；第四，納米顆粒對光有極強的吸收能力。例如，金屬納米顆粒對光的反射率很低，一般低于1%，所有的金屬在納米顆粒狀態下都呈現為黑色。納米顆粒尺寸越小，材料顏色越黑。第五，材料的磁學性能和電學性能與常規材料卻有很大差別。很多在常規下導電的物質，當制成納米材料時就不導電了，而不導電的物質在制成納米材料后卻能夠導電。

5納米材料的神奇妙用

第一，納米陶瓷發動機。一般材料制成的發動機所能承受的溫度比較低，燃料因此不能充分燃燒，不僅效率低，造成能源的浪費，而且會污染環境。陶瓷材料所能經受的溫度比金屬高得多，因此納米陶瓷發動機具有耐高溫、效率高、燃料能充分燃燒、減少大氣污染等優點；第二，納米傳感器。可用納米材料制成光傳感器、可燃氣體泄漏報警器、濕度傳感器等等；第三，可制成納米微機械零件與微電子器件，從而使未來的計算機、衛星、電視、機器人等的體積變得越來越小；第四，納米催化劑。銅的納米顆粒是冶金和石油化工中的優良催化劑，在制造高分子聚合物化學工業的反應中，銅的納米顆粒催化劑有極高的活性和選擇性；第五，納米光學材料。納米材料具有普通光學材料不具備的光學特征。因而在現代的光學通訊中有著許多重要的應用。用納米材料制成的光纖材料可能降低傳輸光信號的損耗；第六，納米機械—細菌大小的機器人。用納米技術可以制成比細菌還小的機器人。這種機器人中的發動機，依靠人體細胞中一種叫做磷酸腺苷的物質分子所驅動，這種物質能夠給細胞提供能量。可以用這種機器人來治療心腦疾病；第七，碳納米管的妙用。所謂碳納米管是指一種柵網組成的膠帶狀的石墨薄片，厚度只有一個碳原子大小，大約在百萬分之一毫米到百萬分之十毫米之間。它具有極高的強度和柔軟性以及極強的導電能力。主要用來制成人工肌肉、航天器的燃料儲罐等等。