納米以及納米技術(shù)
發(fā)布日期:2007-07-14 09:16:21 閱讀數(shù):10272
“納米”是英文nanometer的譯名，是一種度量單位，1納米為百萬(wàn)分之一毫米，也就是十億分之一米，約相當(dāng)45個(gè)原子串在一起的長(zhǎng)度。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)。1982年掃描隧道顯微鏡發(fā)明後，便誕生了一門(mén)以0.1至100納米長(zhǎng)度為研究物件的前沿科學(xué)，這就是納米科技。
納米技術(shù)以空前的解析度為人類(lèi)揭示了一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，它的**終目標(biāo)是直接以原子或分為來(lái)構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因此，納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子製造物質(zhì)的技術(shù)。納米技術(shù)是指在納米範(fàn)圍內(nèi)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，並應(yīng)用於生產(chǎn)生活之中的技術(shù)。納米材料又稱(chēng)為超微顆粒材料，由納米粒子組成。納米粒子（nano particle），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(guò)渡區(qū)域，從通常的關(guān)於微觀和宏觀的觀點(diǎn)看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型人介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級(jí)）後，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會(huì)有顯著的不同。
納米技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用
納米技術(shù)這個(gè)辭彙出現(xiàn)在1974年。由於納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得它們?cè)诖�、光、電、敏感等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高緻密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。
納米科學(xué)、納米技術(shù)是在0.10到100納米尺度的空間內(nèi)研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特性。納米材料是納米技術(shù)的重要的組成部分，也是國(guó)際上競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。碳納米管自從1991年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，就一直被譽(yù)為未來(lái)的材料。碳納米管在強(qiáng)度上大約比鋼強(qiáng)100倍，其傳熱性能優(yōu)於所有已知的其他材料。碳納米管具有良好的導(dǎo)電性，在常溫下導(dǎo)電時(shí)，幾乎不產(chǎn)生電阻。納米陶瓷材料在1600攝氏度高溫下能像橡皮泥那樣柔軟，在室溫下也能自由彎曲。從1998年世界上**隻納米晶體管制成，到1999年100納米晶片問(wèn)世，使20世紀(jì)**後10年世界上出現(xiàn)的“納米熱”進(jìn)一步升溫。
世界上一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，投入重金對(duì)納米材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，在２０多年中，納米材料從問(wèn)世至今，已經(jīng)基本上完成了材料製備和性能開(kāi)發(fā)階段，步入了全面應(yīng)用和完善工藝階段，重視納米科技發(fā)展的國(guó)家都得到了實(shí)惠。
納米技術(shù)之所以重要，是因?yàn)楫?dāng)金屬或非金屬被製成相當(dāng)於100納米的物質(zhì)時(shí)，其物理性能和化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生出乎意料的變化，主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、韌度、比熱、導(dǎo)電率、擴(kuò)散率、磁化率以及對(duì)電磁吸收性發(fā)生巨大變化等。因此，利用納米技術(shù)選定原子構(gòu)成分子，製造出各種各樣具有“特異功能”的新材料，將這些功能特異的新材料添加到產(chǎn)品中，從而使產(chǎn)品表現(xiàn)出意想不到的新性能�，F(xiàn)在，納米材料已經(jīng)在電子、化工、通信、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
科學(xué)家們普遍認(rèn)為，納米技術(shù)是一項(xiàng)劃時(shí)代和革命性的技術(shù)。目前，對(duì)納米技術(shù)的研究還剛剛起步，而在已經(jīng)形成的產(chǎn)品，納米技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮出了神奇的力量。預(yù)計(jì)在今後二三十年中，納米技術(shù)將一直是科技領(lǐng)域**熱的課題。
納米技術(shù)的廣闊前景
我國(guó)在納米科技領(lǐng)域的研究起步較早，基本上與國(guó)際發(fā)展同步；經(jīng)過(guò)近20年的努力，我國(guó)已經(jīng)初步具備開(kāi)展納米科技的研究條件，形成了一支研究隊(duì)伍；近年來(lái)，我國(guó)在納米材料與技術(shù)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了一些國(guó)際領(lǐng)先的成果。這些都為實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了可能。
2004年全球納米新材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)22.3億美元，年增長(zhǎng)率為14.8％。2004年，中國(guó)納米新材料市場(chǎng)總體規(guī)模達(dá)到29.2億元，年增長(zhǎng)率為18％，已經(jīng)連續(xù)5年保持了15％以上的增長(zhǎng)速度。其中，納米粉體材料市場(chǎng)達(dá)到27.4億元，占總體市場(chǎng)規(guī)模的93.8％，納米複合材料市場(chǎng)1.8億元，占總體納米材料市場(chǎng)規(guī)模的6.2％。
2004內(nèi)～2008年，世界納米複合材料市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率為18.4％，納米複合材料市場(chǎng)將從2003年9080萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2008年2.11億美元。世界聚合物納米複合材料市場(chǎng)中，熱塑性材料市場(chǎng)將從2003年7000萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2008年1.75億美元，熱固性材料市場(chǎng)將相應(yīng)從2000萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2800萬(wàn)美元。
市場(chǎng)成長(zhǎng)迅速；國(guó)家對(duì)高科技新材料產(chǎn)業(yè)的重視；我國(guó)的納米材料技術(shù)水準(zhǔn)的進(jìn)一步突破；納米材料與日常起居結(jié)合緊密，納米與人們的生活日益接近等等這些因素必將使我國(guó)的納米產(chǎn)業(yè)未來(lái)更加光明。
我國(guó)在納米技術(shù)領(lǐng)域佔(zhàn)有一度之地，處?kù)秶?guó)際先進(jìn)行列。已成功製備出包括金屬、合金、氧經(jīng)化物、氫化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料，合成出多種同軸納米電纜，掌握了製備純淨(jìng)碳納米管技術(shù)，能大批量製備長(zhǎng)度為2至3毫米的超長(zhǎng)納米管。合成的**細(xì)的碳納米管的直徑只有0。33納米，這不但打破了我國(guó)科學(xué)家自已不久前創(chuàng)造的直徑只為0。5納米的世界紀(jì)錄，而且突破了日本科學(xué)家1992年所提出的0。4納米的理論極限值。《稻草變黃金──從四氯化碳製成金剛石》的文章高度評(píng)價(jià)。**近又研製成功新型納米材料──超雙疏性介面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，製成紡織品，不染油污，不用洗染。
納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2010年納米技術(shù)市場(chǎng)估計(jì)達(dá)到14400億美元，納米技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)。納米複合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能塗層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將給傳統(tǒng)產(chǎn)生和產(chǎn)品注入新的高科技含量。專(zhuān)家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車(chē)、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場(chǎng)因納米而引發(fā)的“材料革命”現(xiàn)在我國(guó)以納米材料和納米技術(shù)註冊(cè)的公司有近100個(gè)，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，象電腦工作裝、無(wú)靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問(wèn)世。加入納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷性提高了十幾倍，而且無(wú)毒無(wú)害無(wú)異味。一張納米光碟上能存幾百部，上千部電影，而一張普通光碟只能存兩部電影。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活品質(zhì)。
