- 什么是納米技術(shù)
- 納米技術(shù)的應(yīng)用
- 可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化
- 直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上制造出具有特定功能的產(chǎn)品
一張信用卡大小的卡片，只要放入冰箱，不僅可以清除異味，還有保鮮的功效，儲存半個月的蔬果拿出來還是水靈靈的；一件看似很普通的衣服，穿到身上能夠防水、防污，而且透氣性好；香煙有害健康，為減害降毒科學(xué)家經(jīng)過了十幾年的研究，發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)同樣可以在香煙生產(chǎn)中運(yùn)用，其煙氣中有害物含量可降低到普通香煙的五分之一甚至更低。所有這些人們長久以來的夢想，如今都因納米技術(shù)的發(fā)展而成為現(xiàn)實(shí)。
讀到這里，您肯定會產(chǎn)生這樣的疑問：“納米”是什么米？納米技術(shù)究竟是什么技術(shù)？它會在生產(chǎn)、生活、軍事、科技等領(lǐng)域產(chǎn)生什么樣的影響呢？媒體、廣告中常常出現(xiàn)的納米水、納米煙、納米冰箱、納米住宅等概念，這些概念的真諦是什么呢？
納米是什么
讓我們看看科學(xué)家是如何解釋的：“物理上，納米（nm），又稱毫微米，如同厘米、分米和米一樣，是長度的度量單位。具體地說，1納米等于十億分之一米的長度，相當(dāng)于4倍原子大小，萬分之一頭發(fā)粗細(xì)；形象地講，1納米的物體放到乒乓球上，就像一個乒乓球放在地球上一般。這是納米長度的概念。”
而所謂的納米技術(shù)是指：用納米材料制造新型產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)。它是現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)）和現(xiàn)代技術(shù)（計算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)、合成技術(shù)）結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)等。在新的世紀(jì)，納米將帶給人們更多功能超常的生產(chǎn)生活工具，把人們帶向一個從未見過的生活環(huán)境。
納米技術(shù)改變?nèi)祟惿罘绞?/strong>
從迄今為止的研究狀況看，關(guān)于納米技術(shù)有三種概念。
第一種，是1986年美國科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)器》一書中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)這一概念，可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進(jìn)展。
第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)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(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級的加工技術(shù)，也使半導(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限。現(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會達(dá)到限度。
第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來，生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級的結(jié)構(gòu)。
納米科學(xué)技術(shù)使人類認(rèn)識和改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。這可能改變幾乎所有產(chǎn)品的設(shè)計和制造方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的飛躍。因而納米科技將對人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，甚至改變?nèi)藗兊乃季S方式和生活方式。納米技術(shù)涉及的范圍很廣，其中納米材料是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
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著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在上世紀(jì)60年代就預(yù)言：如果對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到大量的異乎尋常的特性。納米材料可以做到這一點(diǎn)。納米材料從根本上改變了材料的結(jié)構(gòu)。目前納米技術(shù)已經(jīng)在很多行業(yè)得到了很好的應(yīng)用，納米技術(shù)也給人們的生活帶來了很大的變化，為保生活質(zhì)量更高更健康化，納米技術(shù)的應(yīng)用深入到了以下領(lǐng)域中。
陶瓷領(lǐng)域：希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。許多專家認(rèn)為，如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過程中抑制晶粒長大的技術(shù)問題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優(yōu)點(diǎn)。
微電子學(xué)領(lǐng)域：納米電子學(xué)立足于最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的理念來構(gòu)造電子系統(tǒng)，并開發(fā)物質(zhì)潛在的儲存和處理信息的能力，實(shí)現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破?？梢詮拈喿x硬盤上讀卡機(jī)以及存儲容量為目前芯片上千倍的納米材料級存儲器芯片都已投入生產(chǎn)。計算機(jī)在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。納米電子學(xué)將成為本世紀(jì)信息時代的核心。
生物學(xué)：雖然分子計算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性，并且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲存信息，從而起到代替當(dāng)今計算機(jī)信息處理和信息存儲的作用，它將使單位體積物質(zhì)的儲存和信息處理能力提高上百萬倍。
光電領(lǐng)域：納米技術(shù)的發(fā)展，使微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對地偵察。
化工領(lǐng)域：將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。納米微粒還可用作導(dǎo)電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤滑劑等。
健康領(lǐng)域：使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過程越來越精細(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少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息。
納米1＋1降低吸煙危害
為解決長期困擾吸煙有害健康、戒煙難之又難的問題，納米技術(shù)也被卷煙行業(yè)使用。有資料表明，目前北京的卷煙生產(chǎn)廠家在其生產(chǎn)的混合型3mg產(chǎn)品中成功地將納米技術(shù)運(yùn)用在了生產(chǎn)工藝中，是我國最早體味到納米技術(shù)的先進(jìn)性的產(chǎn)品之一。此納米產(chǎn)品是清華大學(xué)與之合作研制的低危害產(chǎn)品，該產(chǎn)品創(chuàng)造性運(yùn)用改性納米材料，充分發(fā)揮其選擇性催化和選擇性吸附的特性，有效降低卷煙煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的苯并（a）芘、煙草特有N亞硝胺等有害物質(zhì)含量，并輔以成熟的綜合降焦技術(shù)，大大減少吸煙對身體健康的危害。清華大學(xué)有關(guān)專家將納米3mg的產(chǎn)品技術(shù)歸結(jié)為兩點(diǎn)，稱為“1＋1”技術(shù)理念：
“1”、選擇性催化：納米材料具有比表面積大、表面活性中心多的特點(diǎn)，是做催化劑的理想材料。北京的卷煙生產(chǎn)廠家在納米產(chǎn)品中，利用納米材料的選擇性催化作用，將煙氣中的有害物質(zhì)催化分解為小分子的無害物質(zhì)。
“1”、選擇性吸附：空腔結(jié)構(gòu)的納米材料具有巨大比表面積和特殊基團(tuán)，能夠選擇吸附煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的亞硝胺和稠環(huán)芳烴這兩類物質(zhì)。
經(jīng)對照試驗證明，運(yùn)用1＋1技術(shù)生產(chǎn)的納米3mg產(chǎn)品，使煙氣中具有較強(qiáng)致癌作用的亞硝胺和稠環(huán)芳烴分別平均降低了40％和60％以上，而產(chǎn)品的香氣質(zhì)和香氣量并沒有發(fā)生明顯的變化。
“納米”不是普通的“米”，它是人們在長期的科學(xué)探索過程中發(fā)現(xiàn)的一類新型的微觀物質(zhì)尺寸的數(shù)量級，經(jīng)過人們的多次反復(fù)研究，如今用納米級的材料所做成的各類物品已經(jīng)走進(jìn)普通百姓的家庭，我們相信，在不久的將來，納米還會繼續(xù)給人們帶來更多更大的驚喜，帶來更多更好的生產(chǎn)生活條件，給人們一個現(xiàn)代人難以想象的舒適的生活空間。
