纳米科学技术的发展史及其应用资料

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1.纳米技术 Nanotechnology
定义:
能操作细小到0.1~100nm物件的一类新发展的高技术。生物芯片和生物传感器等都可归于纳米技术范畴。
应用学科:生物化学与分子生物学(一级学科);方法与技术(二级学科)
纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米技术(nanotechnology),也称毫微技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
  1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。利用纳米技术将氙原子排成IBM.
  纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等 。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
2.纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。
纳米科技(英文:Nanotechnology)是一门应用科学,其目的在于研究于纳米尺寸时,物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。纳米科技是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类,美国的国家纳米科技启动计划(National Nanotechnology Initiative)将其定义为5羟甲基糠醛1100纳米尺寸间的物体,其中能有重大应用的独特现象的了解与操纵。
  纳米科技是尖端科技,却早就存在身旁。举例来说,就是莲花表面的出污泥而不染的特性。莲花表面的细致结构和粗糙度大小都在纳米尺度的范围内,所以不易吸附污泥灰尘。莲花的出污泥而不染是自然天成,这比人类的任何清洁技术还高明。这种莲花表面纳米化结构,自我清洁的物理现象,就被称作莲花效应(lotus effect)
  纳米科技是学习纳米尺度下的现象以及物质的掌控,尤其是现存科技在纳米时的延伸。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点和高分子集合,并且被表面效应所掌控,如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等,而惯性和湍流等巨观效应则小得可以被忽略掉。举个例子,当表面积对体积的比例剧烈地增大时,开起了如催化学等以表面为主的科学新的可能性。
  微小性的持续探究以使得新的工具诞生,如原子力显微镜和扫描隧道显微镜等。结合如电子束微影之类的精确程序,这些设备将使我们可以精密地运作并生成纳米结构。纳米材质,不论是由上至下制成(将块材缩至纳米尺度,主要方法是从块材开始通过切割、蚀刻、研磨等办法得到尽可能小的形状(比如超精度加工,难度在于得到的微小结构必须精确)。或由下至上制成(由一颗颗原子或分子来组成较大的结构,主要办法有化学合成,自
组装(self assembly)和定点组装(positional assembly)。难度在于宏观上要达到高效稳定的质量,都不只是进一步的微小化而已。物体内电子的能量量子化也开始对材质的性质有影响,称为量子尺度效应,描述物质内电子在尺度剧减后的物理性质。这一效应不是因为尺度由巨观变成微观而产生的,但它确实在纳米尺度时占了很重要的地位。物质在纳米尺度时,会和它们在巨观时有很大的不同,例如:不透明的物质会变成透明的()、惰性的物质变成可以当催化剂()、稳定的物质变得易燃记王忠肃公翱事(钱德门铝)dd10、固体在室温下变成了液体()、绝缘体变成了导体()
年轻的MM2
  纳米科技的神奇来自于其在纳米尺度下所拥有的量子和表面现象,并因此可能可以有许多重要的应用和制造许多有趣的材质.
应用:
纳米科学技术的应用
  纳米技术目前已成功用于许多领域,包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲,包括如下领域: 1、纳米技术在新材料中的
应用 2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用 3、纳米技术在制造业中的应用 4、纳米技术在生物、医药学中的应用 5、纳米技术在化学、环境监测中的应用 6、纳米技术在能源、交通等领域的应用 7、纳米技术在农业中的应用 8 纳米技术在日常生活中的应用
在纺织和化纤制品中添纳米微粒,可以除味杀菌。化纤布挺括结实,但有烦人的静电现象,加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。
利用纳米材料,冰箱可以抗菌。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。利用纳米粉末,可以使废水彻底变清水,完全达到饮用标准,纳米食品香味俱全,还有益健康。
纳米技术的运用,使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层,可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖,根本不用擦洗。含有纳米微粒的建筑材料,还可以吸收对人体有害的紫外线
纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料,能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息,帮助其安全驾驶。
利用纳米技术制成的微型药物输送器,可携带一定剂量的药物,在体外电磁信号的引导下准确到达病灶部位,有效地起到作用,并减轻药物的不良的反映。用纳米制造成的微型机器人,其体积小于红细胞,通过向病人血管中注射,能疏通脑血管的血栓。清除心脏动脉的脂肪和沉淀物,还可嚼碎泌尿系统的结石等。纳米技术将是健康生活的好帮手。 纳米技术应用前景十分广阔,经济效益十分巨大,美国权威机构预测,2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元,纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性,纳米功能涂层材料的设计和应用,将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出,纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域,将免不了一场因纳米而引发的材料革命现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个,建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产,象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆,不仅耐洗刷性提高了十几倍,而且无毒无害无异味。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。
印度教父   
纳米科学技术
  纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等
  纳米科技
  纳米科学技术是在0.1nm~100nm尺度空间内,研究电子,原子和分子运动规律与特性的高技术学科。纳米科学技术涵盖纳米物理学,纳米电子学,纳米材料学,纳米机械学,纳米制造学,纳米显微学,纳米计量学,纳米化学,纳米生物学,纳米医学。纳米科学技术是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的,是基础研究与应用探索紧密联系的新兴高尖端科学技术。
  纳米抗血栓中药
  用亲脂型二元纳米协同界面包覆的中药成分将使人类健康的头号威胁——心脑血管疾病得到更加有效的,并将使中国文明的重要组成部分——中药走向世界。因为这样的纳米中药将具有普通中药数百万倍的物理活性(效果),可以畅通无阻地到达因脂肪堆积而造成的血管栓塞和组织病变部位,并因亲和而与脂肪溶合,同时释放出的有效成分,从而使药物的靶向性提高数百万倍。
  纳米孔膜
  利用二元协同纳米界面技术平台制备的纳米孔膜,将彻底解决油漆、涂料的潮解脱落问题,并可方便地大规模生产带有呼吸作用的纳米防水涂料和带有反渗析作用的纳米超滤膜,这将给人类的日常生活,甚至给海水淡化技术带来革命性变化,从根本上解决人类日益严重的缺水问题。
  纳米修复材料
  利用纳米技术还可以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作生物材料和仿生材料,并能在材料破坏过程中进行纳米级的损伤诊断和修复。目前,纳米材料在仪器、化妆品、医药、印刷、造纸、电子、通信、建筑及军事等方面都得到越来越多的应用。
  纳米自洁表面处理和涂料
  如果将透明、疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或瓷砖、玻璃上,大楼就不会被空气中的油污弄脏,瓷砖和玻璃也因不会沾上水蒸气而永远透明。任何粘在表面上的物质,
经阳光的照射,都会在纳米涂料的催化作用下,变成可以蒸发的气体或者容易被擦掉的物质,建筑物不再总是脏乎乎的,家庭里的卫浴设备也不必每天清洗了。将这种纳米颗粒放到织物纤维中去,做成的衣服不会沾上灰尘,省去不少洗衣服的麻烦。氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜。平常人们戴的变镜的变速度较慢,用纳米材料做成的变镜就不一样了,变速度很快,用它做士兵的防护激光镜是再好不过了。
  新型纳米光源和太阳能转换器
  用纳米氧化物材料做成广告板,在电、光的作用下,会变得更加绚丽多彩。半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜的光,可以做成超小型激光光源,它还可以吸收太阳光中的光能,把它们直接变成电能。这种技术一旦实现,太阳能汽车、太阳能住宅就会成为现实,到那时,人们居住的环境将更加美丽,空气更加清新。
  纳米传感器
  半导体纳米材料做成的各种传感器可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化,这在汽车
尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米传感系统能进行病症的早期诊断,利用纳米材料还能制作耐用且人体友好的人工组织和器官、复明和复聪器件,提高病人的生活质量。
  纳米导向药物和皮肤护理保健品
  如果在人体外部加以导向,可利用纳米药物阻断毛细血管来饿死癌细胞,药物的效果会大大提高。纳米颗粒还可以用于人体的细胞分离或细胞染,也可以用来携带DNA进行基因缺陷。如果把纳米药物做成膏药贴在患处,药物可以通过皮肤直接被吸收,而无须针管注射,少去了注射的感染。把不容易被人体吸收的药物或食品,如维生素等做成纳米粉或纳米粉的悬浮液,这种就极易被人体吸收。
  纳米加工技术
  为了纳米科学研究及其成果的应用,首先要能按照人们的意愿在纳米尺度上对材料进行自由地剪裁和安排,这一技术被称为纳米加工技术。实际上,一方面纳米加工技术是纳米材料应用的重要基础,另一方面纳米加工技术中也包含了许多人们尚未认识清楚的纳米科学问题。比如说,在一个粗细为几纳米的孔或线里,原子的扩散就与宏观世界里的扩散大不
一样。一般而言,原子运动的自由程为几个微米。在这个长度上,原子发生碰撞、进行热扩散的作用可忽略不计。可是在纳米孔或线内,原子的扩散主要是靠与孔壁的碰撞来完成的。再举一个例子,一般认为物体之间相互运动时的摩擦力主要来源于物体表面的不平整性,即物体表面越光滑,它们之间的摩擦力越小。在纳米世界里,材料表面很小,相互之间距离很近,以至于两块材料表面上的原子会发生化学键合而产生对相互运动的阻力。因此,在纳米世界内,所有的加工技术都必须在原子尺寸的层面上考虑。

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标签:纳米技术   技术   材料   应用   原子   药物
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