納米技術的應用

2019-11-03 10:04:46

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　　著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在60年代就預言，如果對物體微小規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。他所說的材料就是現在的納米材料。納米材料研究是目前材料科學研究的一個熱點，納米技術被公認為是21世紀最具有前途的科研領域。納米材料從根本上改變了材料的結構，為克服材料科學研究領域中長期未能解決的問題開辟了新途徑。其應用主要體現在以下七方面：

　　在陶瓷領域的應用
　　隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，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。許多專家認為，如能解決單相納米陶瓷的燒結過程中抑制晶粒長大的技術問題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優點。

　　在微電子學上的應用
　　納米電子學立足于最新的物理理論和最先進的工藝手段，按照全新的理念來構造電子系統，并開發物質潛在的儲存和處理信息的能力，實現信息采集和處理能力的革命性突破，納米電子學將成為下世紀信息時代的核心。

　　在生物工程上的應用
　　雖然分子計算機目前只是處于理想階段，但科學家已經考慮應用幾種生物分子制造計算機的組件，其中細菌視紫紅質最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學物理特性和很好的穩定性，并且，其奇特的光學循環特性可用于儲存信息，從而起到代替當今計算機信息處理和信息存儲的作用，它將使單位體積物質的儲存和信息處理能力提高上百萬倍。在光電領域的應用納米技術的發展，使微電子和光電子的結合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術用于現有雷達信息處理上，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放到衛星上進行高精度的對地偵察。最近，麻省理工學院的研究人員把被激發的鋇原子一個一個地送入激光器中，每個原子發射一個有用的光子，其效率之高，令人驚訝。在化工領域的應用將納米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。利用納米微粒構成的海綿體狀的輕燒結體，可用于氣體同位素、混合稀有氣體及有機化合物等的分離和濃縮。納米微粒還可用作導電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤滑劑等。研究人員還發現，可以利用納米碳管其獨特的孔狀結構，大的比表面（每克納米碳管的表面積高達幾百平方米）、較高的機械強度做成納米反應器，該反應器能夠使化學反應局限于一個很小的范圍內進行。

　　在醫學上的應用
　　科研人員已經成功利用納米微粒進行了細胞分離，用金的納米粒子進行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導物已經取得了突破性進展，現在已用于臨床動物實驗，估計不久的將來即可服務于人類。研究納米技術在生命醫學上的應用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關系，獲取生命信息。科學家們設想利用納米技術制造出分子機器人，在血液中循環，對身體各部位進行檢測、診斷，并實施特殊治療。

　　在分子組裝方面的應用
　　如何合成具有特定尺寸，并且粒度均勻分布無團聚的納米材料，一直是科研工作者努力解決的問題。目前，納米技術深入到了對單原子的操縱，通過利用軟化學與主客體模板化學，超分子化學相結合的技術，正在成為組裝與剪裁，實現分子手術的主要手段。納米技術作為一種最具有市場應用潛力的新興科學技術，其重要性毋庸質疑，許多發達國家都投入了大量資金進行研究，正如錢學森院士所預言的那樣："納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產業革命。"

　　摘自《我要儀器》

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