第一篇：納米材料與納米技術(shù)論文

納米材料與納米技術(shù)

學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院

專業(yè)年級(jí)： 2015級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程 學(xué)生姓名：梁建業(yè) 學(xué)號(hào)：3115001473

4班 摘要：納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)。文章簡(jiǎn)要了解納米材料和納米技術(shù)，介紹它的一些相關(guān)的應(yīng)用及其在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，并嘗試預(yù)測(cè)它的發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，也共同探討下其存在的問(wèn)題。首先，讓我們來(lái)簡(jiǎn)單地了解下納米材料和納米技術(shù)吧！一． 什么是納米材料？

納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1nm=10ˉ9m。納米材料是指在結(jié)構(gòu)上具有納米尺度調(diào)制特征的材料，納米尺度一般是指1~100nm。當(dāng)一種材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)入納米尺度特征范圍時(shí)，其某個(gè)或某些性能會(huì)發(fā)生明顯的變化。納米尺度和性能的特異變化是納米材料必須同時(shí)具備的兩個(gè)基本特征。

按材質(zhì)，納米材料可分為納米金屬材料、納米非金屬材料、納米高分子材料和納米復(fù)合材料。其中納米非金屬材料又可細(xì)分為納米陶瓷材料、納米氧化物材料和其他非金屬納米材料。

按納米尺度在空間的表達(dá)特征，納米材料可分為零維納米材料即納米顆粒材料、一維納米材料（如納米線、棒、絲、管和纖維等）、二維納米材料（如納米膜、納米盤(pán)和超晶格等）、納米結(jié)構(gòu)材料即納米空間材料（如介孔材料。

按形態(tài)，納米材料可分為納米顆粒材料、納米固體材料（也稱納米塊體材料）、納米膜材料以及納米液體材料（如磁性液體納米材料和納米溶膠等）。

按功能，納米材料可分為納米生物材料、納米磁性材料、納米藥物材料、納米催化材料、納米智能材料、納米吸波材料、納米熱敏材料以及納米環(huán)保材料等）。

二．什么是納米技術(shù)？

納米技術(shù)（nanotechnology）是指在0.1~100nm空間尺度上操縱原子和分子，對(duì)材料進(jìn)行加工，制造具有特定功能的產(chǎn)品或?qū)ξ镔|(zhì)及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的一門(mén)綜合性的高新技術(shù)學(xué)科。其實(shí)通俗的講就是“use little things to finish the big work”。我們?cè)诜肿釉舆@樣的微小尺度上加工材料，得到一些新型的功能性的高科技產(chǎn)品，他們往往具有相比于一般材料更優(yōu)良的性能，具有很高的實(shí)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值。而將納米應(yīng)用到測(cè)量等方面，又可以達(dá)到高精度的效果，比如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)的發(fā)明等。另外還有：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等方面的應(yīng)用。

三． 納米技術(shù)的特異性質(zhì)及其相關(guān)的應(yīng)用。

1.納米技術(shù)的具有的個(gè)性效應(yīng)。

小尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒尺寸的不斷減小，當(dāng)進(jìn)入納米量級(jí)的時(shí)候，顆粒的光、聲、電磁和熱力學(xué)等物理性質(zhì)將發(fā)生根本性變化的一類現(xiàn)象。比如磁性的納米顆粒的矯頑力異常之高，而且其有很多應(yīng)用，磁性車(chē)票、磁性鑰匙、磁性信用卡等都是應(yīng)用這一性質(zhì)；又如納米二氧化鈦陶瓷一改傳統(tǒng)陶瓷在室溫下可彎曲，塑性形變可達(dá)到100%，這就克服了傳統(tǒng)陶瓷性非常脆的弱點(diǎn)。

量子尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒的尺寸進(jìn)入納米量級(jí)，電子能級(jí)也隨之從連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的，也就是量子化的了，而且能級(jí)間距也發(fā)生了分裂。這時(shí)納米微粒的磁、光、聲、熱、電等性能有了根本性的轉(zhuǎn)變，例如實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米銀是絕緣體。表面效應(yīng)是指：伴隨著顆粒尺寸的不斷減小，顆?？偟谋砻娣e大幅度變大，表面原子數(shù)急劇上升，與此同時(shí)，納米材料的表面能也急劇變大，這種現(xiàn)象稱之為表面效應(yīng)。由于表面原子活化能大，所以它們具有非常高的活性，很不穩(wěn)定，就更容易與其他物質(zhì)結(jié)合。我們熟悉的現(xiàn)象：納米金屬微粒在空氣中就能夠燃燒。

宏觀量子隧道效應(yīng)是指：一些宏觀量，例如量子相干器件中的磁通量、納米顆粒的電導(dǎo)率、超微顆粒的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng)的現(xiàn)象。

2.納米技術(shù)的特殊性質(zhì)。

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納米材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤(pán)系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò)1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤(pán)的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。

（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)。與入射光有交互作用，光透性可以通過(guò)控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過(guò)濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

納米材料和納米技術(shù)的現(xiàn)狀： 一．國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀：

與國(guó)外相比,由于我們自身的某些特殊原因,國(guó)內(nèi)對(duì)納米材料的研究起步晚,確切的應(yīng)該是20世紀(jì)80年代,到現(xiàn)在僅僅三十來(lái)年的時(shí)間,但在納米材料其特異性能的誘惑下，在以中科院為龍頭的引導(dǎo)下，我國(guó)對(duì)納米材料的研究一直保持高速發(fā)展，并取得很多重大成果，使我國(guó)對(duì)納米材料的研究在總體水平上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，當(dāng)然這些成就的取得得益于國(guó)家對(duì)納米高端技術(shù)的高度重視，近年來(lái)納米材料已經(jīng)成為社會(huì)熱點(diǎn)話題，納米材料的應(yīng)用研究正如火如荼地進(jìn)行，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重的新局面。由于我國(guó)納米材料研究方面已經(jīng)取得的驕人成果，使我們的研究情況在國(guó)際上都占有一定的地位。目前，我國(guó)納米材料研究資助項(xiàng)目，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬材料主，占80%左右，高分子和化學(xué)合成材料是另一個(gè)重要方向，都有所突破。而納米結(jié)構(gòu)材料研究集中在納米晶、納米粉、納米薄膜、納米材料、納米材料改性、增強(qiáng)增韌、納米結(jié)構(gòu)和納米特性研究;納米功能材料的重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)榧{米信息材料、納米環(huán)境材料、納米傳感材料、熱電光磁環(huán)境下的特性研究。信息領(lǐng)域包括納米信息材料、納米電子學(xué)、納米器件等，是材料、物理、信息相互交叉、促進(jìn)的領(lǐng)域。生命領(lǐng)域主要集中資助生物材料及應(yīng)用，如生物納米傳感、檢測(cè)等。礦物和巖土介質(zhì)中納米顆粒的分布和形成機(jī)理及應(yīng)用研究則是地球科學(xué)的主要內(nèi)容。

二．國(guó)外的研究現(xiàn)狀：

科學(xué)家很早就預(yù)言納米技術(shù)將在21世紀(jì)科技舞臺(tái)上扮演重要的角色。日本通產(chǎn)省政府與1990年做出資助兩項(xiàng)十年計(jì)劃的重要決定，分別是量子裝置計(jì)劃和關(guān)于原子技術(shù)的計(jì)劃，因此日本也就成為了世界上大規(guī)模大投入研究納米技術(shù)的先導(dǎo)國(guó)。日本的公司和研究所主要集中研究材料的加工和制造，包括先進(jìn)的醫(yī)療診斷器械和微電子應(yīng)用方面。納米技術(shù)廣泛而細(xì)致，包括如納米顆粒的合成、加工，以及具有納米結(jié)構(gòu)的材料的制造等。目前，從總體實(shí)力上客觀評(píng)價(jià)，在納米材料合成和組裝研究方面美國(guó)處于領(lǐng)先地位，歐洲和日本緊隨其后；在生物方法以及其實(shí)際應(yīng)用方面，美國(guó)和歐洲又要強(qiáng)一點(diǎn)，日本稍遜一點(diǎn)點(diǎn)；納米分散和涂層方面美國(guó)與歐洲相近，日本的研究較晚一些，但日本在納米裝置領(lǐng)域和固體材料方面相當(dāng)強(qiáng)悍，比美國(guó)、歐洲都先進(jìn)。發(fā)展趨勢(shì)

一．納米材料的發(fā)展趨勢(shì)

(1)納米尺度。通過(guò)精確地控制尺寸和成分來(lái)合成材料單元,制備更輕更強(qiáng)的材料,并具有壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低等特點(diǎn);以新原理和新結(jié)構(gòu)在納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)的生物材料和仿生材料;由于納米技術(shù)能使物質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生根本的改變,如納米陶瓷硬如鋼鐵,而納米鋼卻能像橡膠那樣富有彈性等。所以,納米技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)材料技術(shù)的發(fā)展方向。(2)航天和航空。這方面的研究主要包括:研制低能耗、抗輻射、高性能計(jì)算機(jī);微型航天器用納米集成的測(cè)試、控制儀器和電子設(shè)備;抗熱脹、耐磨損的納米結(jié)構(gòu)涂層材料。(3)國(guó)家安全。通過(guò)納米電子器件在信息控制中的應(yīng)用,使軍隊(duì)在預(yù)警、導(dǎo)彈攔截等領(lǐng)域快速反應(yīng);用納米機(jī)械設(shè)備控制,國(guó)家核防衛(wèi)系統(tǒng)的性能將大大提高;通過(guò)納米材料的應(yīng)用,可使武器裝備的耐腐蝕、吸波性和隱蔽性有很大提高,可用于艦船、潛艇和戰(zhàn)斗機(jī)等。二．納米技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)(1)微電子和計(jì)算機(jī)。納米結(jié)構(gòu)的微處理器的效率將提高100萬(wàn)倍,并實(shí)現(xiàn)兆兆比特的存儲(chǔ)器(提高1000倍);研制集成納米傳感器系統(tǒng)。(2)環(huán)境和能源。發(fā)展綠色能源和環(huán)境處理技術(shù),減少污染和恢復(fù)被破壞的環(huán)境;制備孔徑1nm的納孔材料作為催化劑的載體,用以消除水和空氣中的污染;成倍提高太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

(3)醫(yī)學(xué)。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更方便,將來(lái)用納米結(jié)構(gòu)“組裝”一種尋找病毒的藥物進(jìn)入人體后,可對(duì)艾滋病、癌癥、病毒性感冒等進(jìn)行治療;在人工器官外涂上納米粒子可預(yù)防移植后的排斥反應(yīng);研究與人體友好的人工組織、器官?gòu)?fù)明和復(fù)聰器件等。

(4)生物。在納米尺度上按照預(yù)定的對(duì)稱性和排列制備具有生物活性的蛋白質(zhì)、核糖核酸等,在納米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能,生物仿生化學(xué)藥品和生物可降解材料;動(dòng)植物的基因改善和治療,測(cè)定DNA的基因芯片等。存在的問(wèn)題： 一．社會(huì)危害

納米材料（包含有納米顆粒的材料）本身的存在并不是一種危害。只有它的一些方面具有危害性，特別是他們的移動(dòng)性和增強(qiáng)的反應(yīng)性。只有某些納米粒子的某些方面對(duì)生物或環(huán)境有害，我們才面臨一個(gè)真的危害。二．健康問(wèn)題

納米顆粒進(jìn)入人體有四種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過(guò)程中被有意的注入（或由植入體釋放）。一旦進(jìn)入人體，它們具有高度的可移動(dòng)性。在一些個(gè)例中，它們甚至能穿越血腦屏障。

納米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個(gè)大課題。基本上，納米顆粒的行為取決于它們的大小，形狀和同周?chē)M織的相互作用活動(dòng)性。它們可能引起噬菌細(xì)胞（吞咽并消滅外來(lái)物質(zhì)的細(xì)胞）的“過(guò)載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機(jī)體免疫力。它們可能因?yàn)闊o(wú)法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個(gè)顧慮是它們同人體中一些生物過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的潛在危險(xiǎn)。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會(huì)立即吸附他們遇到的大分子。這樣會(huì)影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機(jī)制。三．環(huán)境問(wèn)題

主要擔(dān)心納米顆粒可能會(huì)造成未知的危害。四．社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

納米技術(shù)的使用也存在社會(huì)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。在儀器的層面，也包括在軍事領(lǐng)域使用納米技術(shù)的可能性。（例如，在MIT士兵納米技術(shù)研究所[1]研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時(shí)還有通過(guò)納米探測(cè)器增強(qiáng)的監(jiān)視手段。

盡管到目前為止，納米材料與納米技術(shù)仍然是個(gè)飽受爭(zhēng)議的話題，對(duì)人類的危害還是個(gè)未知數(shù)，但隨著科技的發(fā)展,我相信這些問(wèn)題都將會(huì)被妥善解決。納米的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?將會(huì)產(chǎn)生革命性的變革。預(yù)計(jì)不久的將來(lái),納米科技將深入到各行各業(yè)乃至千家萬(wàn)戶,并將成為今后二三十年科技發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。

[參考文獻(xiàn)] [1]白春禮.納米科技及其發(fā)展前景[J].中國(guó)工程咨詢, 2000,(4):38-41.[2]夏秦海.納米技術(shù)與環(huán)境保護(hù)[J].環(huán)境保護(hù),2001,(3): 44.[3]張立德.納米材料研究的進(jìn)展與我國(guó)的對(duì)策[J].科技導(dǎo) 報(bào),2000,(10):33-34 [4]百度百科

第二篇：“納米材料與納米技術(shù)”課程論文

課程名稱：納米材料與納米技術(shù)

論文題目：納米材料與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

學(xué)院：材料與能源學(xué)院

姓名：夏國(guó)東

學(xué)好：3110006707

納米材料與技術(shù)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

21世紀(jì)前20年，是發(fā)展納米技術(shù)的關(guān)鍵時(shí)期。由于納米材料特殊的性能，將納米科技和納米材料應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都能帶來(lái)產(chǎn)品性能上的改變，或在性能上有較大程度的提高。利用納米科技對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)，特別是重工業(yè)進(jìn)行改造，將會(huì)帶來(lái)新的機(jī)遇，其中存在很大的拓展空間，這已是國(guó)外大企業(yè)的技術(shù)秘密。英特爾、IBM、SONY、夏普、東芝、豐田、三菱、日立、富士等具有國(guó)際影響的大型企業(yè)集團(tuán)紛紛投入巨資開(kāi)發(fā)自己的納米技術(shù)，并到得了令世人矚目的研究成果。納米技術(shù)在經(jīng)歷了從無(wú)到有的發(fā)展之后，已經(jīng)初步形成了規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)。歐盟、日本、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、中國(guó)、韓國(guó)、以色列、新西蘭等國(guó)在納米材料領(lǐng)域的投資較大。日本國(guó)會(huì)提出要把發(fā)展納米技術(shù)作為今后數(shù)十年日本的立國(guó)之本，政府機(jī)構(gòu)和大公司是其研究資金的主要來(lái)源，中小企業(yè)的作用很小。

中國(guó)在上世紀(jì)80年代，將納米材料科學(xué)列入國(guó)家“863計(jì)劃”、和國(guó)家自然基金項(xiàng)目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項(xiàng)目。但我國(guó)的納米技術(shù)水平與歐美等國(guó)的差距很大。目前我國(guó)有50 多個(gè)大學(xué)20多家研究機(jī)構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊(cè)的公司100多個(gè)，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級(jí)產(chǎn)品。

目前納米材料與技術(shù)在各方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，小到日常使用的刀具，大到航空航天，都遍布納米材料的身影。

1、納米技術(shù)在建筑涂料中的應(yīng)用

涂料是建筑物的內(nèi)衣（內(nèi)墻涂料）和外衣（外墻涂料），國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的涂料普遍存在懸浮穩(wěn)定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光潔度不高等缺陷。納米復(fù)合涂料就是將納米粉體用于涂料中所得到的一類具有耐老化、抗輻射、剝離強(qiáng)度高或具有某些特殊功能的涂料。在建材（特別是建筑涂料）方面的應(yīng)用已經(jīng)顯示出了它的獨(dú)特魅力。

2、納米技術(shù)在混凝土材料中的應(yīng)用

隨著社會(huì)工業(yè)化的深入發(fā)展和我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的廣泛開(kāi)展，水泥混凝土作為一種傳統(tǒng)的建材，其產(chǎn)量和用量都在不斷地增加，高性能混凝土已成為水泥基復(fù)合材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，許多特殊領(lǐng)域要求水泥混凝土具有一定的功能性，如希望其具有吸聲、防凍、高強(qiáng)且高韌性等功能。納米材料由于具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面及界面效應(yīng)等優(yōu)異特性，因而能夠在結(jié)構(gòu)或功能上賦予其所添加體系許多不同于傳統(tǒng)材料的性能。利用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)新型的混凝土可大幅度提高混凝土的強(qiáng)度、施工性能和耐久性能。

3、納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用

二十世紀(jì)90年代初，日本Nihara首次報(bào)道了以納米尺寸SiC顆粒為第二相的納米復(fù)相陶瓷具有很高的力學(xué)性能，并具有很多獨(dú)特的性能。含有20%納米鈷粉的金屬陶瓷是火箭噴氣口的耐高溫材料。氧化物納米材料在這方面都優(yōu)于同質(zhì)傳統(tǒng)陶瓷材料，在陶瓷基中添加其他納米微粒的效果也正在研究。利用納米粒子特殊的光電磁特性制成太陽(yáng)能陶瓷、遠(yuǎn)紅外陶瓷等，用于建筑物飾面，可開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，促進(jìn)人們身體健康。納米技術(shù)在陶瓷上的應(yīng)用潛力不可估量。

4、在國(guó)防科技上的應(yīng)用

納米技術(shù)將對(duì)國(guó)防軍事領(lǐng)域帶來(lái)革命性的影響。例如：納米電子器件將用于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和戰(zhàn)場(chǎng)上的實(shí)時(shí)聯(lián)系；對(duì)化學(xué)、生物、核武器的納米探測(cè)系統(tǒng)；新型納米材料可以提高常規(guī)武器的打擊與防護(hù)能力；由納米微機(jī)械系統(tǒng)制造的小型機(jī)器人可以完成特殊的偵察和打擊任務(wù)；納米衛(wèi)星可用一枚小型運(yùn)載火箭發(fā)射千百顆，按不同軌道組成衛(wèi)星網(wǎng)，監(jiān)視地球上的每一個(gè)角落，使戰(zhàn)場(chǎng)更加透明。而納米材料在隱身技術(shù)上的應(yīng)用尤其引人注目。在雷達(dá)隱身技術(shù)中，超高頻段電磁波吸波材料的制備是關(guān)鍵。納米材料正被作為新一代隱身材料加以研制。

5、納米醫(yī)學(xué)和生物學(xué)

從蛋白質(zhì)、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范圍，從而納米結(jié)構(gòu)也是生命現(xiàn)象中基本的東西。細(xì)胞中的細(xì)胞器和其它的結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機(jī)械”，細(xì)胞就象一個(gè)個(gè)“納米車(chē)間”，植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。納米微粒的尺寸常常比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅血球還要小，這就為醫(yī)學(xué)研究提供了新的契機(jī)。

經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展。可以預(yù)測(cè)：不久的將來(lái)納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來(lái)。

新產(chǎn)物的出現(xiàn)總是伴隨著優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，納米材料的發(fā)展也不是一帆風(fēng)順的，隨著人們對(duì)納米材料的認(rèn)識(shí)不斷加深，一些存在的問(wèn)題也不斷被發(fā)掘出來(lái)。

1、職業(yè)暴露人群，包括納米技術(shù)的研發(fā)人員和工人的健康安全問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)有的毒理學(xué)研究，納米粉塵和顆粒有可能通過(guò)呼吸和皮膚接觸進(jìn)入人體。這就給長(zhǎng)期暴露在納米材料氛圍中的一線工人和研發(fā)人員的健康帶來(lái)潛在威脅。此外，納米材料還有一個(gè)特點(diǎn)就是易燃易爆。萬(wàn)一因?yàn)椴僮鞑划?dāng)?shù)葞?lái)火災(zāi)或者爆炸，后果不堪設(shè)想。因此，如何切實(shí)保護(hù)在納米材料生產(chǎn)場(chǎng)所中暴露人員的健康，以及實(shí)驗(yàn)室和工作場(chǎng)所納米材料的管理、納米材料運(yùn)輸過(guò)程中的安全措施以及一旦發(fā)生危險(xiǎn)的危機(jī)處理問(wèn)題等應(yīng)該成為勞動(dòng)保護(hù)法和工業(yè)環(huán)境法研究和關(guān)注的對(duì)象。

2、消費(fèi)者的權(quán)益問(wèn)題。隨著納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度的提高，目前，在化妝品和食品中納米技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多。市場(chǎng)上的化妝品和體育用品有許多是納米材料產(chǎn)品，比如說(shuō)防曬霜和口紅。食品包裝中的聚合物基納米復(fù)合材料(PNMC)的應(yīng)用、作為食品機(jī)械的潤(rùn)滑劑、納米磁致冷工質(zhì)和食品機(jī)械原材料中橡膠和塑料的改性等等都用到納米材料。毫無(wú)疑問(wèn)這些材料具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但是在安全上也具有不確定性。但目前進(jìn)行標(biāo)識(shí)的納米材料還微乎其微。從知情同意的倫理原則出發(fā)，消費(fèi)者和相關(guān)人員有權(quán)知道自己所接觸的材料的內(nèi)容及其風(fēng)險(xiǎn)程度。

3、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。研究證明，不僅在納米技術(shù)的工作場(chǎng)所的環(huán)境問(wèn)題關(guān)系到相關(guān)人員的健康，而且廢棄的納米材料進(jìn)入空氣、土壤、水體等環(huán)境后，可以產(chǎn)生一系列環(huán)境過(guò)程，最終對(duì)人和整個(gè)生物鏈產(chǎn)生負(fù)面影響。由于納米材料具有強(qiáng)烈的吸附能力。在擴(kuò)散、遷移過(guò)程中，還能吸附大氣、土壤中存在的一些常見(jiàn)化學(xué)污染物如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、重金屬離子等。因此，環(huán)境法應(yīng)該研究納米材料的環(huán)境問(wèn)題，尤其必須加強(qiáng)廢棄納米材料的管理。

4、隱私權(quán)的保護(hù)問(wèn)題。隨著納米器件的微型化，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)、社會(huì)治安和國(guó)防方面具有廣泛的作用，但同時(shí)也構(gòu)成對(duì)個(gè)人隱私的威脅。比如，通過(guò)將納米設(shè)備嵌入對(duì)象物(身體或者物件)中，可以監(jiān)視和跟蹤目標(biāo)，搜集個(gè)人信息和行為習(xí)慣。而可以儲(chǔ)存一個(gè)人的全部基因和疾病信息的納米芯片有可能成為被利用的工具，在勞資關(guān)系方面，成為企業(yè)用人歧視的理由或者成為保險(xiǎn)公司限制患者自由的砝碼。面對(duì)高新技術(shù)的應(yīng)用如何保護(hù)個(gè)人的隱私權(quán)，是擺在我們法律工作者面前的一個(gè)重要問(wèn)題

在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)全球化的今天，納米技術(shù)的許多前沿問(wèn)題亦如能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題以及生物技術(shù)的問(wèn)題一樣，不是基于一個(gè)國(guó)家的力量所能解決的。一旦國(guó)家之間與納米技術(shù)相關(guān)的法律框架存在不同，就不可避免地會(huì)導(dǎo)致國(guó)際間合作研究的障礙，以及全球納米技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與利益分配不公等問(wèn)題，因此，有必要在一定的國(guó)際法體系下就納米技術(shù)發(fā)展中的某些基本的標(biāo)準(zhǔn)、原理達(dá)成一致意見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)各國(guó)相關(guān)法律體系的協(xié)調(diào)。在此基礎(chǔ)上，制定全球性的指導(dǎo)納米技術(shù)發(fā)展的基本原則框架，促進(jìn)成員國(guó)和公眾對(duì)于納米技術(shù)的關(guān)注，真正推動(dòng)納米技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的“善治”。而如果沒(méi)有一個(gè)全球治理的框架協(xié)議，將導(dǎo)致納米技術(shù)發(fā)展中的惡意競(jìng)爭(zhēng)，從而最終阻礙納米技術(shù)的健康發(fā)展。

納米材料作為一種新型高科技材料，毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)引起一系列強(qiáng)烈的變革，中國(guó)對(duì)與納米材料的研究與重視程度仍然落后于西方國(guó)家，在未來(lái)，如何在納米材料領(lǐng)域更進(jìn)一步不單是前人的責(zé)任更是我們大學(xué)生的責(zé)任，只有不斷的自強(qiáng)不息，才能讓祖國(guó)在未來(lái)高科技時(shí)代中不落于人后！

關(guān) 鍵 詞：納米材料，納米科技，進(jìn)展，應(yīng)用，前景，問(wèn)題

摘 要： 納米材料是21世紀(jì)的新型發(fā)展領(lǐng)域，在各個(gè)方面都有重大的應(yīng)用，帶來(lái)很多技術(shù)改革和創(chuàng)新，但是也存在一些不用忽視的問(wèn)題，未來(lái)的發(fā)展需要靠我們的努力。

參考文獻(xiàn)：國(guó)家新材料行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心、國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)和北京麥肯資訊有限公司聯(lián)合編輯出版的《中國(guó)新材料發(fā)展報(bào)告》

倪星元 姚蘭芳 沈軍 周斌 編著 《納米材料制備技術(shù)》 化學(xué)工業(yè)出版社 張立德，牟季美，納米材料和納米結(jié)構(gòu)，科學(xué)出版社，2001

第三篇：納米材料與納米技術(shù)課程論文要求

“納米材料與納米技術(shù)”課程論文要求

根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合參考文獻(xiàn)，對(duì)納米材料與納米技術(shù)進(jìn)行綜述。具體要求如下：

1.封面：廣東工業(yè)大學(xué)課程論文，課程名稱，論文題目，姓名、學(xué)院、學(xué)號(hào)

（10分）2.正文4000-6000字

（15分）

3.A4紙單面打印，正確排版（5號(hào)字，小標(biāo)題，頁(yè)碼，行距，等等）

（15分）4.正文內(nèi)容：要求用自己的語(yǔ)言，按自己的邏輯對(duì)納米材料與納米技術(shù)現(xiàn)狀、應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)、存在問(wèn)題等進(jìn)行論述，要有自己的分析和見(jiàn)解

（50分）

5.摘要、關(guān)鍵詞及3篇以上參考文獻(xiàn)，不可或缺；參考文獻(xiàn)寫(xiě)作格式：1）作者，作者，作者等.論文名稱.刊物名稱，年（期）：起止頁(yè).，2）作者，作者，作者等.著作名稱.出版社，出版地址，出版年月.（10分）

6.嚴(yán)禁在網(wǎng)上直接下載，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，取消該課程成績(jī)。

第四篇：納米材料與納米技術(shù)選修結(jié)課論文

考試序列號(hào)__88__

通識(shí)教育課程論文

論文題目：納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

課程名稱: 納米材料與納米技術(shù) 學(xué)院 外國(guó)語(yǔ)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 15級(jí)科技英語(yǔ)2班 學(xué) 號(hào) 3115006865 姓 名 劉輝鷹 聯(lián)系方式 *** 任課教師 陶平均

2016年10月31日 摘要：

1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬(wàn)分之一毫米。

2、納米技術(shù)帶動(dòng)了技術(shù)革命。

3、利用納米技術(shù)制作的藥物可以阻斷毛細(xì)血管，“餓死”癌細(xì)胞。

4、如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射。

5、納米技術(shù)是多科學(xué)綜合，有些目標(biāo)需要長(zhǎng)時(shí)間的努力才會(huì)實(shí)現(xiàn)。

6、納米技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)是當(dāng)前的科學(xué)發(fā)展主流，它們的發(fā)展將使人類社會(huì)、生存環(huán)境和科學(xué)技術(shù)本身變得更美好。

7、納米技術(shù)可以觀察病人身體中的癌細(xì)胞病變及情況，可讓醫(yī)生對(duì)癥下藥。

和生物技術(shù)一樣，納米科技也有很多環(huán)境和安全問(wèn)題（比如尺寸小是否會(huì)避開(kāi)生物的自然防御系統(tǒng)，還有是否能生物降解、毒性副作用如何等等）。

1、納米材料與納米技術(shù)的定義：

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。

納米科學(xué)技術(shù)是介于微觀與宏觀之間的介觀物理，關(guān)于納米科學(xué)技術(shù)的定義很多，具有代表性的說(shuō)法有：如英國(guó)科學(xué)家阿爾培特.佛朗克斯教授把納米技術(shù)定義為“在0.1-100納米尺度范圍起關(guān)鍵作用的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域?！泵绹?guó)“國(guó)家納米技術(shù)倡議”（NNI）即推薦采用科普作家伊凡.阿莫托在一本小冊(cè)子中的提法：“納米科學(xué)和納米技術(shù)一般是指，在納米尺度上，則從一納米到幾百納米介觀范圍內(nèi)，所從事的工作范疇”。

2、納米材料與納米技術(shù)的現(xiàn)狀

目前納米材料及技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在專業(yè)電子信息產(chǎn)業(yè)，納米技術(shù)的應(yīng)用將為電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展克服以強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)等為代表的物理限制，以功耗、互聯(lián)延遲、光刻等為代表的技術(shù)限制和制造成本昂貴、用戶難以承受的經(jīng)濟(jì)限制，制造出基于量子效應(yīng)的新型納米器件和制備技術(shù)。具有量子效應(yīng)的納米信息材料將提供不同于傳統(tǒng)器件的全新功能，從而產(chǎn)生出新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。這將是對(duì)信息產(chǎn)業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)深刻的革命。這些技術(shù)的突破將全面地改變?nèi)祟惖纳娣绞?，它所帶?lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是難以估量的。正如美國(guó)《新技術(shù)周刊》指出，納米技術(shù)在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)主要發(fā)動(dòng)機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在21世紀(jì)對(duì)世界的影響相形見(jiàn)絀。納米技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人類健康等生命科學(xué)領(lǐng)域有重大應(yīng)用。在納米生物材料、微細(xì)加工、光學(xué)顯示、生物信息和分子生物學(xué)等技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，發(fā)展生物芯片技術(shù)、形成新型生物分子識(shí)別的專家系統(tǒng)、臨床疾病檢測(cè)系統(tǒng)、藥物篩選系統(tǒng)和生物工業(yè)活性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等實(shí)用化技術(shù)，具有重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)前景。預(yù)計(jì)到!“-#年，僅納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，全球市場(chǎng)將達(dá)到2000億美元。

納米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)及納米加工技術(shù)、納米測(cè)量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測(cè)技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)。

納米粒子異于大塊物質(zhì)的理由是在其表面積相對(duì)增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來(lái)原子吸附鍵結(jié)，同時(shí)因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。

就熔點(diǎn)來(lái)說(shuō)，納米粉末中由于每一粒子組成原子少，表面原子處于不安定狀態(tài)，使其表面晶格震動(dòng)的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質(zhì)，也就是造成熔點(diǎn)下降，同時(shí)納米粉末將比傳統(tǒng)粉末容易在較低溫度燒結(jié)，而成為良好的燒結(jié)促進(jìn)材料。

一般常見(jiàn)的磁性物質(zhì)均屬多磁區(qū)之集合體，當(dāng)粒子尺寸小至無(wú)法區(qū)分出其磁區(qū)時(shí)，即形成單磁區(qū)之磁性物質(zhì)。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時(shí)，將成為優(yōu)異的磁性材料。

納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小于光波的長(zhǎng)，因此將與入射光產(chǎn)生復(fù)雜的交互作用。金屬在適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強(qiáng)烈對(duì)比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

3、納米材料與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：

自20世紀(jì)70年代納米顆粒材料問(wèn)世以來(lái)，從研究?jī)?nèi)涵和特點(diǎn)大致可劃分為三個(gè)階段：

第一階段（1990年以前）：主要是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評(píng)估表征的方法，探索納米材料不同于普通材料的特殊性能；研究對(duì)象一般局限在單一材料和單相材料，國(guó)際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。

第二階段（1990~1994年）：人們關(guān)注的熱點(diǎn)是如何利用納米材料已發(fā)掘的物理和化學(xué)特性，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，復(fù)合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導(dǎo)方向。

第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)材料體系正在成為納米材料研究的新熱點(diǎn)。國(guó)際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系。

而今天，從技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，需要更精致、環(huán)境友好、更具有智能化的技術(shù)創(chuàng)新。

納米材料具有一定的獨(dú)特性，當(dāng)物質(zhì)尺度小到一定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)取代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)描述它的行為，當(dāng)粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時(shí)，其粒徑雖改變?yōu)?000倍，但換算成體積時(shí)則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產(chǎn)生明顯的差異。

高級(jí)納米技術(shù)，有時(shí)被稱為分子制造，用于描述分子尺度上的納米工程系統(tǒng)（納米機(jī)器）。無(wú)數(shù)例子證明，億萬(wàn)年的進(jìn)化能夠產(chǎn)生復(fù)雜的、隨機(jī)優(yōu)化的生物機(jī)器。在納米領(lǐng)域中，我們希望使用仿生學(xué)的方法找到制造納米機(jī)器的捷徑。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高級(jí)納米技術(shù)雖然最初會(huì)使用仿生學(xué)輔助手段，最終可能會(huì)建立在機(jī)械工程的原理上。

單純由大到?。╰op down）的創(chuàng)新思維和方法已經(jīng)面臨挑戰(zhàn)，納米科學(xué)技術(shù)的研究方法（approaches），即提出了全新的創(chuàng)新思維和方法，這里有兩種方法：第一是繼續(xù)沿著古已有之的”由大到小“（top down）思路和方法干下去，不過(guò)這里的”小“可不是原有意義上的毫米、微米的小，而是在納米尺度（0.1-100nm）上的小，在這么”小“的地方出現(xiàn)的景觀同傳統(tǒng)意義上的毫米、微米尺度上的出現(xiàn)的景象根本不同，在這里真正的發(fā)生了量子力學(xué)上的波粒二像性?，F(xiàn)在用這種方法（top down），可以在宏觀塊體材料（如半導(dǎo)體）上利用機(jī)械和蝕刻技術(shù)制造納米尺度結(jié)構(gòu)。納米材料的制備的種種方法，還是這一方法。估計(jì)二十一世紀(jì)的前半葉，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，這種方法還起到支柱作用。但是它創(chuàng)造的文明會(huì)是非常輝煌的。第二種方法，就是實(shí)現(xiàn)量子物理學(xué)界的奇才費(fèi)曼所預(yù)言的那樣”物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子一個(gè)原子地制造物品的可能性“。即”由小到大"（bottom up）的方法，人們按需要用一個(gè)個(gè)原子或一個(gè)個(gè)分子組裝創(chuàng)造出有機(jī)和無(wú)機(jī)物品。這方面的創(chuàng)新工作已取得一些成果，見(jiàn)諸報(bào)端的不少，但離真正的實(shí)用還要走很長(zhǎng)的路。

4、納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用：

1、天然納米材料

海龜在美國(guó)佛羅里達(dá)州的海邊產(chǎn)卵，但出生后的幼小海龜為了尋找食物，卻要游到英國(guó)附近的海域，才能得以生存和長(zhǎng)大。最后，長(zhǎng)大的海龜還要再回到佛羅里達(dá)州的海邊產(chǎn)卵。如此來(lái)回約需5～6年，為什么海龜能夠進(jìn)行幾萬(wàn)千米的長(zhǎng)途跋涉呢？它們依靠的是頭部?jī)?nèi)的納米磁性材料，為它們準(zhǔn)確無(wú)誤地導(dǎo)航。

生物學(xué)家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什么從來(lái)不會(huì)迷失方向時(shí)，也發(fā)現(xiàn)這些生物體內(nèi)同樣存在著納米材料為它們導(dǎo)航。

2、納米磁性材料

在實(shí)際中應(yīng)用的納米材料大多數(shù)都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學(xué)性質(zhì)，納米粒子尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)和矯頑力很高的特性，用它制成的磁記錄材料不僅音質(zhì)、圖像和信噪比好，而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強(qiáng)磁性納米顆粒還可制成磁性液體，用于電聲器件、阻尼器件、旋轉(zhuǎn)密封及潤(rùn)滑和選礦等領(lǐng)域。

3、納米陶瓷材料

傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動(dòng)，材料質(zhì)脆，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng)，因此，納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進(jìn)行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，而內(nèi)部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。

4、納米傳感器

納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對(duì)溫度變化、紅外線以及汽車(chē)尾氣都十分敏感。因此，可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測(cè)儀和汽車(chē)尾氣檢測(cè)儀，檢測(cè)靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。

5、納米傾斜功能材料

在航天用的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒室的內(nèi)表面需要耐高溫，其外表面要與冷卻劑接觸。因此，內(nèi)表面要用陶瓷制作，外表面則要用導(dǎo)熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結(jié)合在一起。如果制作時(shí)在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續(xù)變化，讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”，最終便能結(jié)合在一起形成傾斜功能材料，它的意思是其中的成分變化像一個(gè)傾斜的梯子。當(dāng)用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結(jié)成形時(shí)，就能達(dá)到燃燒室內(nèi)側(cè)耐高溫、外側(cè)有良好導(dǎo)熱性的要求。

6、納米半導(dǎo)體材料

將硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成納米材料，具有許多優(yōu)異性能。例如，納米半導(dǎo)體中的量子隧道效應(yīng)使某些半導(dǎo)體材料的電子輸運(yùn)反常、導(dǎo)電率降低，電導(dǎo)熱系數(shù)也隨顆粒尺寸的減小而下降，甚至出現(xiàn)負(fù)值。這些特性在大規(guī)模集成電路器件、光電器件等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

利用半導(dǎo)體納米粒子可以制備出光電轉(zhuǎn)化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽(yáng)能電池。由于納米半導(dǎo)體粒子受光照射時(shí)產(chǎn)生的電子和空穴具有較強(qiáng)的還原和氧化能力，因而它能氧化有毒的無(wú)機(jī)物，降解大多數(shù)有機(jī)物，最終生成無(wú)毒、無(wú)味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半導(dǎo)體納米粒子利用太陽(yáng)能催化分解無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。

7、納米催化材料

納米粒子是一種極好的催化劑，這是由于納米粒子尺寸小、表面的體積分?jǐn)?shù)較大、表面的化學(xué)鍵狀態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同、表面原子配位不全，導(dǎo)致表面的活性位置增加，使它具備了作為催化劑的基本條件。

鎳或銅鋅化合物的納米粒子對(duì)某些有機(jī)物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應(yīng)的溫度從600 ℃降低到室溫。

8、醫(yī)療上的應(yīng)用

血液中紅血球的大小為6 000～9 000 nm，而納米粒子只有幾個(gè)納米大小，實(shí)際上比紅血球小得多，因此它可以在血液中自由活動(dòng)。如果把各種有治療作用的納米粒子注入到人體各個(gè)部位，便可以檢查病變和進(jìn)行治療，其作用要比傳統(tǒng)的打針、吃藥的效果好。碳材料的血液相溶性非常好，21世紀(jì)的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。但是這種沉積工藝比較復(fù)雜，而且一般只適用于制備硬材料。

介入性氣囊和導(dǎo)管一般是用高彈性的聚氨酯材料制備，通過(guò)把具有高長(zhǎng)徑比和純碳原子組成的碳納米管材料引入到高彈性的聚氨酯中，我們可以使這種聚合物材料一方面保持其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和容易加工成型的特性，一方面獲得更好的血液相溶性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種納米復(fù)合材料引起血液溶血的程度會(huì)降低，激活血小板的程度也會(huì)降低。

使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越精細(xì)，并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測(cè)少量血液，就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。通過(guò)納米粒子的特殊性能在納米粒子表面進(jìn)行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便于檢測(cè)的藥物傳輸載體，為身體的局部病變的治療提供新的方法，為藥物開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的方向。

9、納米碳管

1991年，日本的專家制備出了一種稱為“納米碳管”的材料，它是由許多六邊形的環(huán)狀碳原子組合而成的一種管狀物，也可以是由同軸的幾根管狀物套在一起組成的。這種單層和多層的管狀物的兩端常常都是封死的，如圖所示。

這種由碳原子組成的管狀物的直徑和管長(zhǎng)的尺寸都是納米量級(jí)的，因此被稱為納米碳管。它的抗張強(qiáng)度比鋼高出100倍，導(dǎo)電率比銅還要高。

在空氣中將納米碳管加熱到700 ℃左右，使管子頂部封口處的碳原子因被氧化而破壞，成了開(kāi)口的納米碳管。然后用電子束將低熔點(diǎn)金屬（如鉛）蒸發(fā)后凝聚在開(kāi)口的納米碳管上，由于虹吸作用，金屬便進(jìn)入納米碳管中空的芯部。由于納米碳管的直徑極小，因此管內(nèi)形成的金屬絲也特別細(xì)，被稱為納米絲，它產(chǎn)生的尺寸效應(yīng)是具有超導(dǎo)性。因此，納米碳管加上納米絲可能成為新型的超導(dǎo)體。

納米技術(shù)在世界各國(guó)尚處于萌芽階段，美、日、德等少數(shù)國(guó)家，雖然已經(jīng)初具基礎(chǔ)，但是尚在研究之中，新理論和技術(shù)的出現(xiàn)仍然方興未艾。我國(guó)已努力趕上先進(jìn)國(guó)家水平，研究隊(duì)伍也在日漸壯大。

5、納米材料與納米技術(shù)存在的問(wèn)題：

盡管納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生的革命性的變化，但是納米材料的安全性問(wèn)題同時(shí)也非常值得我們關(guān)注。任何一門(mén)技術(shù)都具有雙面性，即有有利的一面也會(huì)存在有害的一面，納米材料也不例外。

對(duì)納米材料安全性的研究工作最早的是英國(guó)牛津大學(xué)和蒙特利爾大學(xué)的科學(xué)家在1997年發(fā)現(xiàn)防曬霜中的TiO2和ZnO納米顆粒會(huì)破壞皮膚細(xì)胞的DNA。直到2003年3月，美國(guó)化學(xué)會(huì)年會(huì)上的有關(guān)納米顆粒對(duì)生物可能存在危害的報(bào)告才引起了世界對(duì)納米材料安全性的廣泛關(guān)注。紐約羅切斯特大學(xué)的研究者讓大鼠在含有粒徑為20nm的聚四氟乙烯（特氟龍）顆粒的空氣中生活15分鐘，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)大鼠在隨后4小時(shí)內(nèi)死亡；而另一組生活在含120nm特氟龍顆粒的空氣中的大鼠，則安然無(wú)恙。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：我眼中的納米材料與納米技術(shù)的未來(lái)[模版]

《納米材料》課程論文

我眼中的納米材料與納米技術(shù)的未來(lái)

學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期：

我眼中的納米材料與納米技術(shù)的未來(lái)

摘要:

21世紀(jì)，納米材料與納米技術(shù)在科技領(lǐng)域?qū)缪葜匾巧?。納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)之一。本文簡(jiǎn)要地概述了我了解的納米材料，包括其基本特性以及其在力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方面的主要應(yīng)用，并簡(jiǎn)單展望了納米技術(shù)的未來(lái)。

關(guān)鍵詞： 納米材料；性能；應(yīng)用；納米技術(shù)；

一、納米材料

1.1納米材料

納米材料是指材料基本構(gòu)成單元的尺寸在納米范圍即1~100納米或者由他們形成的材料。由于納米材料是由相當(dāng)于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小單元組成，也正因?yàn)檫@樣，納米材料具有了一些區(qū)別于相同化學(xué)元素形成的其他物質(zhì)材料特殊的物理或是化學(xué)特性例如：其力學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、熱學(xué)特性等，這些特性在當(dāng)前飛速發(fā)展的各個(gè)科技領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用?？茖W(xué)家們和工程技術(shù)人員利用納米材料的特殊性質(zhì)解決了很多技術(shù)難題，可以說(shuō)納米材料特性促進(jìn)了科技進(jìn)步和發(fā)展。

對(duì)于納米材料的研究包括兩個(gè)方面：

一是系統(tǒng)地研究納米材料的性能、微結(jié)構(gòu)和光譜學(xué)特征，通過(guò)和常規(guī)材料對(duì)比，找出納米材料特殊的規(guī)律，建立描述和表征納米材料的新概念和新理論；

二是發(fā)展新型納米材料，包括新型納米材料合成方法的探索和對(duì)常規(guī)材料的納米修飾與改性。目前，在納米材料的應(yīng)用中所遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是：在大規(guī)模制備的質(zhì)量控制中，如何做到均勻化、分散化、穩(wěn)定化。

1.2、材料分類

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(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。（1）納米陶瓷

利用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的納米陶瓷材料是利用納米粉體對(duì)現(xiàn)有陶瓷進(jìn)行改性，通過(guò)往陶瓷中加入或生成納米級(jí)顆粒、晶須、晶片纖維等，使晶粒、晶界以及他們之間的結(jié)合都達(dá)到納米水平，使材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性大幅度提高。它克服了工程陶瓷的許多不足，并對(duì)材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為代替工程陶瓷的應(yīng)用開(kāi)拓了新領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來(lái)克服

陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性。英國(guó)材料學(xué)家Cahn指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。納米耐高溫陶瓷粉涂層材料是一種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而形成耐高溫陶瓷涂層的材料（2）納米粉末

又稱為超微粉或超細(xì)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(tài)的固體顆粒材料?？捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧?；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽(yáng)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，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。（3）納米纖維

指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的線狀材料?？捎糜冢何?dǎo)線、微光纖（未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是制備無(wú)機(jī)物納米纖維的一種簡(jiǎn)單易行的方法。（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(xì)小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜?？捎糜冢簹怏w催化（如汽車(chē)尾氣處理）材料；過(guò)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(dǎo)材料等。（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(jié)晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。

1.3納米結(jié)構(gòu)

以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造的新體系。它不僅具有納米物質(zhì)單元的性能，還存在由結(jié)構(gòu)組合而產(chǎn)生的新的特性。

Gleiter認(rèn)為納米材料是其晶粒中原子的長(zhǎng)程有序排列和無(wú)序界面成分的組合，納米材料具有大量界面，晶界原子達(dá)15%一50%?？梢岳肨EM、X射線、中子衍射和一些其它方法來(lái)表征納米材料及其結(jié)構(gòu)。對(duì)于納米材料晶界的結(jié)構(gòu)有三種不同的理論:

[3]（1）Gleiter的完全無(wú)序說(shuō)。這種假說(shuō)認(rèn)為納米晶粒間界具有較為開(kāi)

放的結(jié)構(gòu)，原子排列具有隨機(jī)性，原子間距較大，原子密度低，既無(wú)長(zhǎng)程有序，又無(wú)短程有序。（2）Seagel的有序說(shuō)。有序說(shuō)認(rèn)為晶粒間界處含有短程有序的結(jié)構(gòu)單元，晶粒間界處原子保持一定的有序度，通過(guò)階梯式移動(dòng)實(shí)現(xiàn)局部能量的最低狀態(tài);（3）葉恒強(qiáng)、吳希俊的有序無(wú)序說(shuō)。該理論認(rèn)為納米材料晶界結(jié)構(gòu)受晶粒取向和外場(chǎng)作用等一些因素的限制，在有序和無(wú)序之間變化。

二、納米技術(shù)

納米技術(shù)是在單個(gè)原子、分子層次上對(duì)物質(zhì)的種類、數(shù)量和結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行精確的觀測(cè)、識(shí)別和控制的技術(shù)，是在納米尺度范圍內(nèi)研究物質(zhì)的特性和相互作用，并利用這些特性制造具有特定功能產(chǎn)品的多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。其最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子、分子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。

納米技術(shù)的發(fā)展大致可以劃分為3個(gè)階段：

第一階段(1990年即在召開(kāi)“Nano 1”以前)主要是在實(shí)驗(yàn)室探索各種納米粉體的制備手段，合成納米塊體(包括薄膜)，研究評(píng)估表征的方法，探索納米材料的特殊性能。研究對(duì)象一般局限于納米晶或納米相材料。

第二階段(1990年～1994年)人們關(guān)注的熱點(diǎn)是設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料： ?

納米微粒與納米微粒復(fù)合(0-0復(fù)合)，?

納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合(0-3復(fù)合)，?

納米復(fù)合薄膜(0-2復(fù)合)。

第三階段(從1994年至今)納米組裝體系研究。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及納米絲、管等為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系的研究。

三、納米材料的基本性能

2.1力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng) 度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納米材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。2.2熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。2.3電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。2.4磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤(pán)系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò)1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤(pán)的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

三、納米材料的主要應(yīng)用

借助于納米材料的各種特殊性質(zhì)，科學(xué)家們?cè)诟鱾€(gè)研究領(lǐng)域都取得了性的突破，這同時(shí)也促進(jìn)了納米材料應(yīng)用的越來(lái)越廣泛化。

3.1特殊性能材料的生產(chǎn)

材料科學(xué)領(lǐng)域無(wú)疑會(huì)是納米材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。高熔點(diǎn)材料的燒結(jié)納米材料的小尺寸效應(yīng)(即體積效應(yīng))使得其在低溫下燒結(jié)就可獲得質(zhì)地優(yōu)異的燒結(jié)體(如SiC、WC、BC等)，且不用添加劑仍能保持其良好的性能。另一方面，由于納米材料具有燒結(jié)溫度低、流動(dòng)性大、滲透力強(qiáng)、燒結(jié)收縮大等燒結(jié)特性，所以它又可作為燒結(jié)過(guò)程的活化劑使用，以加快燒結(jié)過(guò)程、縮短燒結(jié)時(shí)間、降低燒結(jié)溫度。例如普通鎢粉需在3 000℃高溫時(shí)燒結(jié)，而當(dāng)摻入0.1%～0.5%的納米鎳粉后，燒結(jié)成形溫度可降低到1 200℃～1 311℃。復(fù)合材料的燒結(jié) 由于不同材料的熔點(diǎn)和相變溫度各不相同，所以把它們燒結(jié)成復(fù)合材料是比較困難的。納米材料的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，不僅使其熔點(diǎn)降低，且相變溫度也降低了，從而在低溫下就能進(jìn)行固相反應(yīng)，得到燒結(jié)性能好的復(fù)合材料。納米陶瓷材料的制備 通常的陶瓷是借助于高溫高壓使各種顆粒融合在一起制成的。由于納米材料粒徑非常小、熔點(diǎn)低、相變溫度低，故在低溫低壓下就可用它們作原料生產(chǎn)出質(zhì)地致密、性能優(yōu)異的納米陶瓷。納米陶瓷具有塑性強(qiáng)、硬度高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨的性能，它還具有高磁化率、高矯頑力、低飽和磁矩、低磁耗以及光吸收效應(yīng)，這些都將成為材料開(kāi)拓應(yīng)用的一個(gè)嶄新領(lǐng)域，并將會(huì)對(duì)高技術(shù)和新材料的開(kāi)發(fā)產(chǎn)生重要作 3.2生物醫(yī)學(xué)中的納米技術(shù)應(yīng)用

從蛋白質(zhì)、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范圍，從而納米結(jié)構(gòu)也是生命現(xiàn)象中基本的東西。細(xì)胞中的細(xì)胞器和其它的結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機(jī)械”，細(xì)胞就象一個(gè)個(gè)“納米車(chē)間”，植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。遺傳基因序列的自組裝排列做到了原子級(jí)的結(jié)構(gòu)精確，神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞和反饋等都是納米科技的完美典范。生物合成和生物過(guò)程已成為啟發(fā)和制造新的納米結(jié)構(gòu)的源泉，研究人員正效法生物特性來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的納米級(jí)控制和操縱。納米微粒的尺寸常常比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅血球還要小，這就為醫(yī)學(xué)研究提供了新的契機(jī)。目前已得到較好應(yīng)用的實(shí)例有：利用納米SiO2微粒實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離的技術(shù)，納米微粒，特別是納米金(Au)粒子的細(xì)胞內(nèi)部染色，表面包覆磁性納米微粒的新型藥物或抗體進(jìn)行局部定向治療等。

正在研制的生物芯片包括細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等，都具有集成、并行和快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，已成為納米生物工程的前沿科技。將直接應(yīng)用于臨床診斷，藥物開(kāi)發(fā)和人類遺傳診斷。植入人體后可使人們隨時(shí)隨地都可享受醫(yī)療，而且可在動(dòng)態(tài)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)疾病的先兆信息，使早期診斷和預(yù)防成為可能。納米生物材料也可以分為兩類，一類是適合于生物體內(nèi)的納米材料，如各式納米傳感器，用于疾病的早期診斷、監(jiān)測(cè)和治療。各式納米機(jī)械系統(tǒng)可以快速地辨別病區(qū)所在，并定向地將藥物注入病區(qū)而不傷害正常的組織或清除心腦血管中的血栓、脂肪沉積物，甚至可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。另一類是利用生物分子的活性而研制的納米材料，它們可以不被用于生物體，而被用于其它納米技術(shù)或微制造。

3.3納米生物計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)

生物計(jì)算機(jī)的主要原材料之一是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯片。在這種芯片中，信息以波的形式傳播，其運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代計(jì)算機(jī)快10倍以至幾萬(wàn)倍，能量消耗僅相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)的幾億分之一，存貯信息的空間僅占百億分之一。由于蛋白質(zhì)分子能自我組合，再生新的微型電路，從而使得生物計(jì)算機(jī)具有生物體的一些特點(diǎn)，如能發(fā)揮生物本身的調(diào)節(jié)機(jī)能、自動(dòng)修復(fù)芯片上發(fā)生的故障，還能使其模仿人腦的機(jī)制等。世界上第一臺(tái)生物計(jì)算機(jī)是由美國(guó)于1994年11月首次研制成功的。

科學(xué)家們預(yù)言，實(shí)用的生物分子計(jì)算機(jī)將于今后幾年問(wèn)世，它將對(duì)未來(lái)世界產(chǎn)生重大影響。制造這類計(jì)算機(jī)離不開(kāi)納米技術(shù)。生物納米計(jì)算機(jī)和納米機(jī)器人的結(jié)合體則是另一類更高層次上的可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的裝置，它一旦研制成功，有可能在1秒鐘完成數(shù)十億次操作，屆時(shí)人類的勞動(dòng)方式將產(chǎn)生徹底的變革。

目前納米科學(xué)技術(shù)正處在重大突破的前夜，它已取得一系列成果，使全世界為之震動(dòng)，并引起關(guān)心未來(lái)發(fā)展的全世界科學(xué)家的思索。人們正注視著納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出的奇異現(xiàn)象和新進(jìn)展，這一領(lǐng)域前景十分誘人。它與其它學(xué)科相互滲透和交叉，可以形成許多新的學(xué)科或?qū)W科群，其有關(guān)發(fā)展將對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防實(shí)力、科技發(fā)展乃至整個(gè)社會(huì)文明進(jìn)步產(chǎn)生巨大影

3.4新的國(guó)防科技革命 納米技術(shù)將對(duì)國(guó)防軍事領(lǐng)域帶來(lái)革命性的影響。例如：納米電子器件將用于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和戰(zhàn)場(chǎng)上的實(shí)時(shí)聯(lián)系；對(duì)化學(xué)、生物、核武器的納米探測(cè)系統(tǒng)；新型納米材料可以提高常規(guī)武器的打擊與防護(hù)能力；由納米微機(jī)械系統(tǒng)制造的小型機(jī)器人可以完成特殊的偵察和打擊任務(wù)；納米衛(wèi)星可用一枚小型運(yùn)載火箭發(fā)射千百顆，按不同軌道組成衛(wèi)星網(wǎng)，監(jiān)視地球上的每一個(gè)角落，使戰(zhàn)場(chǎng)更加透明。而納米材料在隱身技術(shù)上的應(yīng)用尤其引人注目。在雷達(dá)隱身技術(shù)中，超高頻(SHF，GHz)段電磁波吸波材料的制備是關(guān)鍵。納米材料正被作為新一代隱身材料加以研制。由于納米材料的界面組元所占比例大，納米顆粒表面原子比例高，不飽和鍵和懸掛鍵增多。大量懸掛鍵的存在使界面極化，吸收頻帶展寬。高的比表面積造成多重散射。納米材料的量子尺寸效應(yīng)使得電子的能級(jí)分裂，分裂的能級(jí)間距正處于微波的能量范圍，為納米材料創(chuàng)造了新的吸波通道。納米材料中的原子、電子在微波場(chǎng)的輻照下，運(yùn)動(dòng)加劇，增加電磁能轉(zhuǎn)化為熱能的效率，從而提高對(duì)電磁波的吸收性能。美國(guó)研制的“超黑粉”納米吸波材料對(duì)雷達(dá)波的吸收率達(dá)99％，法國(guó)最近研制的CoNi納米顆粒被覆絕緣層的納米復(fù)合材料，在2-7GHz范圍內(nèi)，其m￠和m￠￠幾乎均大于6。最近國(guó)外正致力于研究可覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見(jiàn)光等波段的納米復(fù)合材料，并提出了單個(gè)吸收粒子匹配設(shè)計(jì)機(jī)理，這樣可以充分發(fā)揮單位質(zhì)量損耗層的作用。納米材料在具備良好的吸波功能的同時(shí)，普遍兼?zhèn)淞吮?、輕、寬、強(qiáng)等特點(diǎn)。納米材料中的硼化物、碳化物，鐵氧體，包括納米纖維及納米碳管在隱身材料方面的應(yīng)用都將大有作為

3.5其他領(lǐng)域

除此之外，納米材料還在諸如海水凈化、航空航天、環(huán)境能源、微電子學(xué)等其他領(lǐng)域也有著逐漸廣泛的應(yīng)用，納米材料在這些領(lǐng)域都在逐漸發(fā)揮著光和熱。

四、納米技術(shù)的未來(lái)

20世紀(jì)80年代開(kāi)始的納米技術(shù)在90年代獲得了突破性進(jìn)展，其與醫(yī)學(xué)的結(jié)合形成了新興邊緣學(xué)科———納米醫(yī)療，即在分子水平上利用分子工具和已掌握的關(guān)于人體的知識(shí)，從事的疾病診斷、醫(yī)學(xué)、預(yù)防、保健和改善健康狀況等。在認(rèn)識(shí)生命的分子基礎(chǔ)上，人們可以設(shè)計(jì)制造大量的具有奇特功效的納米裝置，它們能夠發(fā)揮類似于組織和器官的功能;它可以達(dá)人體的各處甚至出入細(xì)胞，在人體的微觀世界里完成畸變的基因修復(fù)、扼殺初發(fā)的癌細(xì)胞、捕捉侵入人體的細(xì)菌和病毒、探測(cè)機(jī)體內(nèi)化學(xué)或生物化學(xué)成分的變化、適時(shí)地釋放藥物和人體所需的微量物質(zhì)、及時(shí)改善人的健康狀況等特殊使命。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用將使21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍。

經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展。可以預(yù)測(cè)：不久的將來(lái)納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來(lái)。

納米技術(shù)目前從整體上看雖然仍然處于實(shí)驗(yàn)研究和小規(guī)模生產(chǎn)階段，但從 歷史的角度看：上世紀(jì)70年代重視微米 科技的國(guó)家如今都已成為發(fā)達(dá)國(guó)家。當(dāng)今重視發(fā)展納米技術(shù)的國(guó)家很可能在21世紀(jì)成為先進(jìn)國(guó)家。納米技術(shù)對(duì)我們既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機(jī)遇。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國(guó)在21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整個(gè)人類社會(huì)將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

五、參考文獻(xiàn)

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