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纳米技术基础知识

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信用卡大小的卡片,只要放入冰箱,不仅可以清除异味,还有保鲜的功效,储存半个月的蔬果拿出来还是水灵灵的

纳米技能根底知识


信用卡巨细的卡片,只需放入冰箱,不只可以铲除异味,还有保鲜的成效,贮存半个月的蔬果拿出来仍是水灵灵的;一件看似很一般的衣服,穿到身上可以防水、防污,而且透气性好;卷烟有害健康,为减害降毒科学家通过了十几年的研讨,发现纳米技能相同可以在卷烟出产中运用,其烟气中有害物含量可下降到一般卷烟的五分之一乃至更低。一切这些人们长久以来的愿望,现在都因纳米技能的开展而成为实际。


  读到这儿,您肯定会发作这样的疑问:“纳米”是什么米?纳米技能终究是什么技能?它会在出产、日子、军事、科技等范畴发作什么样的影响呢?媒体、广告中常常呈现的纳米水、纳米烟、纳米冰箱、纳米住所等概念,这些概念的真理是什么呢?


  纳米是什么


  让咱们看看科学家是怎么解说的:“物理上,纳米(nm),又称毫微米,好像厘米、分米和米相同,是长度的衡量单位。具体地说,1纳米等于十亿分之一米的长度,相当于4倍原子巨细,万分之一头发粗细;形象地讲,1纳米的物体放到乒乓球上,就像一个乒乓球放在地球上一般。这是纳米长度的概念。”


  而所谓的纳米技能是指:用纳米资料制作新式产品的科学技能。它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理学、分子生物学、化学)和现代技能(计算机技能、微电子和扫描隧道显微镜技能、核剖析技能、组成技能)结合的产品,纳米科学技能又将引发一系列新的科学技能,例如纳米电子学、纳米资料学、纳米机械学等。在新的世纪,纳米将带给人们更多功用超凡的生发日子东西,把人们带向一个从未见过的日子环境。


  纳米技能改动人类日子方法


  从迄今为止的研讨情况看,关于纳米技能有三种概念。


  第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《发明的机器》一书中提出的分子纳米技能。依据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,然后可以恣意组合一切品种的分子,可以制作出任何品种的分子结构。这种概念的纳米技能未获得重大进展。


  第二种概念把纳米技能定位为微加工技能的极限。也便是通过纳米精度的“加工”来人工构成纳米巨细的结构的技能。这种纳米级的加工技能,也使半导体微型化行将到达极限。现有技能即使开展下去,从理论上讲终将会到达极限。


  第三种概念是从生物的视点动身而提出的。原本,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。


  纳米科学技能使人类知道和改造物质国际的手法和才能延伸到原子和分子。其最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米标准上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制作出具有特定功用的产品。这或许改动简直一切产品的规划和制作方法,完成出产方法的腾跃。因此纳米科技将对人类发作深远的影响,乃至改动人们的思想方法和日子方法。纳米技能触及的规划很广,其间纳米资料是纳米技能开展的根底。


  闻名的诺贝尔奖获得者Feyneman在上世纪60年代就预言:假如对物体细小规划上的摆放加以某种操控的话,物体就能得到许多的与众不同的特性。纳米资料可以做到这一点。纳米资料从根本上改动了资料的结构。现在纳米技能现已在许多职业得到了很好的运用,纳米技能也给人们的日子带来了很大的改变,为保日子质量更高更健康化,纳米技能的运用深化到了以下范畴中。


  陶瓷范畴:期望以此来战胜陶瓷资料的脆性,使陶瓷具有像金属相同的柔韧性和可加工性。许多专家以为,如能处理单相纳米陶瓷的烧结过程中按捺晶粒长大的技能问题,则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等长处。


  微电子学范畴:纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手法,依照全新的理念来结构电子体系,并开发物质潜在的贮存和处理信息的才能,完成信息收集和处理才能的革命性打破。可以从阅览硬盘上读卡机以及存储容量为现在芯片上千倍的纳米资料级存储器芯片都已投入出产。计算机在遍及选用纳米资料后,可以缩小成为“掌上电脑”。纳米电子学将成为本世纪信息时代的中心。


  生物学:尽管分子计算机现在仅仅处于抱负阶段,但科学家现已考虑运用几种生物分子制作计算机的组件,其间细菌视紫红质最具远景。该生物资料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性,而且,其独特的光学循环特性可用于贮存信息,然后起到替代当今计算机信息处理和信息存储的效果,它将使单位体积物质的贮存和信息处理才能进步上百万倍。


  光电范畴:纳米技能的开展,使微电子和光电子的结合愈加严密,在光电信息传输、存贮、处理、运算和显现等方面,使光电器材的功用大大进步。将纳米技能用于现有雷达信息处理上,可使其才能进步10倍至几百倍,乃至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦查。


  化工范畴:将纳米TIO2粉体按必定份额加入到化妆品中,则可以有用地遮盖紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,可以大大下降静电效果。纳米微粒还可用作导电涂料,用作印刷油墨,制作固体润滑剂等。


  健康范畴:运用纳米技能能使药品出产过程越来越精密,并在纳米资料的标准上直接运用原子、分子的排布制作具有特定功用的药品。纳米资料粒子将使药物在人体内的传输更为便利,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可自动查找并进犯癌细胞或修补损害安排。运用纳米技能的新式确诊仪器只需检测少数血液,就能通过其间的蛋白质和DNA确诊出各种疾病。研讨纳米技能在生命医学上的运用,可以在纳米标准上了解生物大分子的精密结构及其与功用的联系,获取生命信息。


纳米1+1下降吸烟损害


  为处理长时间困扰吸烟有害健康、戒烟难之又难的问题,纳米技能也被卷烟职业运用。有资料标明,现在北京的卷烟出产厂家在其出产的混合型3mg产品中成功地将纳米技能运用在了出产工艺中,是我国最早体会到纳米技能的先进性的产品之一。此纳米产品是清华大学与之协作研发的低损害产品,该产品发明性运用改性纳米资料,充分发挥其挑选性催化和挑选性吸附的特性,有用下降卷烟烟气中具有较强致癌效果的苯并(a)芘、烟草特有N亚硝胺等有害物质含量,并辅以老练的归纳降焦技能,大大削减吸烟对身体健康的损害。清华大学有关专家将纳米3mg的产品技能归结为两点,称为“1+1”技能理念:


  “1”、挑选性催化:纳米资料具有比外表积大、外表活性中心多的特色,是做催化剂的抱负资料。北京的卷烟出产厂家在纳米产品中,运用纳米资料的挑选性催化效果,将烟气中的有害物质催化分解为小分子的无害物质。


  “1”、挑选性吸附:空腔结构的纳米资料具有巨大比外表积和特别基团,可以挑选吸附烟气中具有较强致癌效果的亚硝胺和稠环芳烃这两类物质。


  经对照实验证明,运用1+1技能出产的纳米3mg产品,使烟气中具有较强致癌效果的亚硝胺和稠环芳烃别离均匀下降了40%和60%以上,而产品的香气质和香气量并没有发作显着的改变。


  “纳米”不是一般的“米”,它是人们在长时间的科学探究过程中发现的一类新式的微观物质尺度的数量级,通过人们的屡次反复研讨,现在用纳米级的资料所做成的各类物品现已走进一般百姓的家庭,咱们信任,在不久的将来,纳米还会持续给人们带来更多更大的惊喜,带来更多更好的生发日子条件,给人们一个现代人不可思议的舒适的日子空间。
 

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