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神奇的纳米技术和纳米材料

纳“米”是什么“米”?哈哈,纳米不是“米”,而是一个长度单位,1纳米(nm)等于1微米(um)的千分之一,等于10-9米。

研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用的科学与技术,简称为纳米技术,它的最终目的就是直接以原子和分子制造出具有特定功能的产品。纳米技术涉及的学科内 容十分广泛,如纳米材料、纳米电子学和纳米医学等。

正如牛顿力学只适用于宏观物体,而高速运动只能用相对论解释,在纳米层次,许多原来在宏观尺度上使用的规律、定理、方式、方法,都将不再适用。物质在纳米层次上表现 出许多新的、大幅度提高的物理、化学和生物特性。因此,人们利用纳米技术可以制造出具有各种各样特异功能的新材料。

纳米材料和一般材料相比,不仅具有更高的强度和硬度,也具有良好的塑性和韧性。例如纳米金属铜在室温下具有超塑延展性,可拉长50多倍而不出现裂纹。铜纳米晶体的这种 机械特性为制造常温下的弹性物质开辟了光明前景。普通陶瓷是脆性的,但许多纳米陶瓷在室温下就可发生塑性变形。又如,作为防晒剂广泛应用于化妆品中的纳米二氧化钛,粒 径为20纳米吸收紫外线的能力比粒径为200纳米的二氧化钛要强得多。

在医药方面,因纳米颗粒比红血球(6-9微米)小得多,可以在血液中自由运动,因此可以注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位,检查病变和进行治疗。我国传统中 药之所以难以做成注射剂是因为有效成分不溶于水,但做成纳米颗粒就能溶于水中,这让几千年历史的传统中医药学在现今社会发展有了新的转机。

在能源方面,纳米碳管是导电率良好的材料,经处理后可做成纤维,再制成相应的编织布作为电池的正负极板,这就是纳米碳纤维电池。把它应用在汽车上,不仅减轻了汽车自 重,还节能减排,是未来的清洁能源。

纳米电池体积小、质量轻、能量大,可广泛用于微电子学。如放在人体血管里的超微型马达,装上纳米碳电池可疏通人体血管里的脑血栓。一个放在项链里的窃听器,电池只有一 克重,而工作时间可达两年之久;背负式电台,老式的重7公斤以上,主要重量来自电池,采用纳米碳纤维电池后只有1市斤。

虽然纳米技术的研究和应用还不成熟,离产业化还有距离,但纳米技术无疑将会像信息技术一样对人类产生广泛而又深刻的影响。但也应该看到,纳米技术与核技术一样也是一 把双刃剑。纳米产品在生产和使用过程中存在安全问题。一些纳米粉体被吸入人体后,将对人的身体产生严重的负面作用。纳米在军事上如使用不当,人类和地球的生态环境将面 临一场可怕的灾难。

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