奈米知識
奈米知識
奈米是尺寸或大小的度量單位，是一米的十億分之一(千米>米>厘米>毫米>微米>奈米)，4倍原子大小，萬分之一頭髮粗細。奈米技術是是指製造體積不超過數百個奈米的物體，其寬度相當於幾十個原子聚集在一起。
奈米科技及其研究內容
奈米科學技術是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問。同時在這一尺度範圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為奈米技術。用掃描隧道顯微鏡的針尖將原子一個個地排列成漢字，漢字的大小只有幾個奈米。奈米科技的研究內容包括：創造和製備優異性能的奈米材料，設計、製備各種奈米器件和裝置，探測和分析奈米區域的性質和現象。
奈米科技研究目標和可能的應用
材料和製備：更輕、更強和可設計，長壽命和低維修費，以新原理和新結構在奈米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料，生物材料和仿生材料，材料破壞過程中奈米級損傷的診斷和修復。
微電子和計算機技術：2010年實現線條為100nm的芯片，奈米技術的目標為：奈米結構的微處理器，效率提高一百萬倍；10倍帶寬的高頻網絡系統，兆兆比特的存儲器(提高1000倍)，集成奈米傳感器系統。
醫學與健康快速、高效的基因團測序和基因診斷和基因治療技術，用藥的新方法和藥物《導彈》技術，耐用的人體友好的人工組織和器官、復明和復聰器件、疾病早期診斷的奈米傳感器系統。
航天和航空低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用奈米測試、控制和電子設備；抗熱障、耐磨損的奈米結構塗層材料。
環境和能源發展綠色能源和環境處理技術，減少污染和恢復被破壞的環境；孔徑為1nm的奈孔材料作為催化劑的載體；MCM-41有序奈孔材料（孔徑10-100nm）用來祛除污物；奈米顆粒修飾的高分子材料。
生物技術和農業在奈米尺度上，按照預定的大小、對稱性和排列來製備具有生物活性的蛋白質、核糖、核酸等。在奈米材料和器件中植入生物材料產生具有生物功能和其他功能的綜合性能。
生物仿生化學藥品和生物可降解材料，動植物的基因改善和治療，測定DNA的基因芯片等。
什麼是奈米技術01
什麼是奈米技術01
奈米技術是指製造尺寸如分子般大小的機械裝置的科學，這些機器能移動單個原子。其名稱出自奈米（nanometer）這一長度單位，1奈米為10億分之一米，最早源於物理學家理查德·費恩曼在1959年的一次演講，當時他提出用原子操作物質原子的構想。
奈米機器人是奈米生產製造世界的勞動大軍。顧名思義，這些機器人的大小為奈米量級。它們用微小的手臂拾起並移動原子，靠超微電腦指導自己的行動。奈米機器人基本分為兩種：普通裝配工和自我複制工。
這些分子大小的機器人可能安裝有手指來操作原子，安裝有探針來區別不同的原子或分子，並輸入程序指揮機器人的行動。
無論製作任何東西，也無論其尺寸多大，都需要大量的裝配工。舉例來說，如果需要建設一幢摩天大樓，首先讓一小群裝配工大量複製（克隆）自己，當數量達到萬億計後，再開始大樓的建造工作。
常規的建造方法是至上而下（Top－Down）：先將大塊的鋼材、木頭、塑料、石頭進行處理，加工成需要的大小和形狀。相反，奈米技術則是從下至上（Bottom－Up）：將原子逐一組合起來形成需要的形狀。我們知道，至下而上的方法是可行的，因為生物學就是這樣的範例。蛋白質由單個的原子和分子組成，蛋白質組合起來形成細胞，一層層細胞合成大的、複雜的生物體。
奈米技術的應用
物理世界的一切均由原子構成。由於奈米機器人能操作移動原子，因此原則上奈米機器人能製造從蘋果到飛機等任何東西。奈米機器人有可能採用碳素奈米管製成。
奈米機器人十分微小，能組成上百萬“人”的集團大軍，在人體內游盪，消除血栓，群殲病毒和細菌，清除血液中的毒素，修復受損血管，以及完成醫生夢想不到的許多其他治療。
將特殊的奈米機器人傾倒於洩漏的原油、有害廢棄物場地或受污染的水流中，它們能搜尋到有害分子，並將這些分子逐一去掉或改變其結構，使有害分子無害甚至有利於環境。
火柴盒大小的超微計算機速度更快、容量更大，但無法利用常規方式生產製造。奈米機器人能輕而易舉地從原子級尺寸開始，完整地構造電子器件，絲毫無誤地將用奈米管製作的電路逐一連接起來。
鑽石具有極高的透明度和超級強度，是理想的建築材料，但加工處理極為困難。然而，奈米機器人能將鑽石雕琢成任意形狀，如厚度僅為幾毫米的防划痕玻璃。更有意義的是，由於鑽石的基本原料為普通碳原子，因此用奈米機器人能製造出鑽石，其價格同玻璃一樣便宜。
奈米技術基礎知識
奈米技術基礎知識
信用卡大小的卡片，只要放入冰箱，不僅可以清除異味，還有保鮮的功效，儲存半個月的蔬果拿出來還是水靈靈的；一件看似很普通的衣服，穿到身上能夠防水、防污，而且透氣性好；香煙有害健康，為減害降毒科學家經過了十幾年的研究，發現奈米技術同樣可以在香煙生產中運用，其煙氣中有害物含量可降低到普通香煙的五分之一甚至更低。所有這些人們長久以來的夢想，如今都因奈米技術的發展而成為現實。
讀到這裡，您肯定會產生這樣的疑問：“奈米”是什麼米？奈米技術究竟是什麼技術？它會在生產、生活、軍事、科技等領域產生什麼樣的影響呢？媒體、廣告中常常出現的奈米水、奈米煙、奈米冰箱、奈米住宅等概念，這些概念的真諦是什麼呢？
奈米是什麼
讓我們看看科學家是如何解釋的：物理上，奈米（nm），又稱毫微米，如同厘米、分米和米一樣，是長度的度量單位。具體地說，1奈米等於十億分之一米的長度，相當於4倍原子大小，萬分之一頭髮粗細；形像地講，1奈米的物體放到乒乓球上，就像一個乒乓球放在地球上一般。這是奈米長度的概念。
而所謂的奈米技術是指：用奈米材料製造新型產品的科學技術。它是現代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理學、分子生物學、化學）和現代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術、合成技術）結合的產物，奈米科學技術又將引發一系列新的科學技術，例如奈米電子學、奈米材料學、奈米機械學等。在新的世紀，奈米將帶給人們更多功能超常的生產生活工具，把人們帶向一個從未見過的生活環境。
奈米技術改變人類生活方式
從迄今為止的研究狀況看，關於奈米技術有三種概念。
第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子奈米技術。根據這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的奈米技術未取得重大進展。
第二種概念把奈米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過奈米精度的“加工”來人工形成奈米大小的結構的技術。這種奈米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即便發展下去，從理論上講終將會達到限度。
第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在奈米級的結構。
奈米科學技術使人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最終目標是直接以原子、分子及物質在奈米尺度上表現出來的新穎的物理、化學和生物學特性製造出具有特定功能的產品。這可能改變幾乎所有產品的設計和製造方式，實現生產方式的飛躍。因而奈米科技將對人類產生深遠的影響，甚至改變人們的思維方式和生活方式。奈米技術涉及的範圍很廣，其中奈米材料是奈米技術發展的基礎。
著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在上世紀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。奈米材料可以做到這一點。奈米材料從根本上改變了材料的結構。目前奈米技術已經在很多行業得到了很好的應用，奈米技術也給人們的生活帶來了很大的變化，為保生活質量更高更健康化，奈米技術的應用深入到了以下領域中。
陶瓷領域：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，如能解決單相奈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。
微電子學領域：奈米電子學立足於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，並開發物質潛在的儲存和處理信息的能力，實現信息採集和處理能力的革命性突破。可以從閱讀硬盤上讀卡機以及存儲容量為目前芯片上千倍的奈米材料級存儲器芯片都已投入生產。計算機在普遍採用奈米材料後，可以縮小成為“掌上電腦”。奈米電子學將成為本世紀信息時代的核心。
生物學：雖然分子計算機目前只是處於理想階段，但科學家已經考慮應用幾種生物分子製造計算機的組件，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，並且，其奇特的光學循環特性可用於儲存信息，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。
光電領域：奈米技術的發展，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。將奈米技術用於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奈米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵察。
化工領域：將奈米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。將金屬奈米粒子摻雜到化纖製品或紙張中，可以大大降低靜電作用。奈米微粒還可用作導電塗料，用作印刷油墨，製作固體潤滑劑等。
健康領域：使用奈米技術能使藥品生產過程越來越精細，並在奈米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的藥品。奈米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層奈米粒子包裹的智能藥物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用奈米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。研究奈米技術在生命醫學上的應用，可以在奈米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關係，獲取生命信息。
奈米1＋1降低吸煙危害
為解決長期困擾吸煙有害健康、戒菸難之又難的問題，奈米技術也被捲煙行業使用。有資料表明，目前北京的捲煙生產廠家在其生產的混合型3mg產品中成功地將奈米技術運用在了生產工藝中，是我國最早體味到奈米技術的先進性的產品之一。此奈米產品是清華大學與之合作研製的低危害產品，該產品創造性運用改性奈米材料，充分發揮其選擇性催化和選擇性吸附的特性，有效降低捲菸煙氣中具有較強致癌作用的苯並（a）芘、煙草特有N亞硝胺等有害物質含量，並輔以成熟的綜合降焦技術，大大減少吸煙對身體健康的危害。清華大學有關專家將奈米3mg的產品技術歸結為兩點，稱為“1＋1”技術理念：
"1"、選擇性催化：奈米材料具有比表面積大、表面活性中心多的特點，是做催化劑的理想材料。北京的捲煙生產廠家在奈米產品中，利用奈米材料的選擇性催化作用，將煙氣中的有害物質催化分解為小分子的無害物質。
"1"、選擇性吸附：空腔結構的奈米材料具有巨大比表面積和特殊基團，能夠選擇吸附煙氣中具有較強致癌作用的亞硝胺和稠環芳烴這兩類物質。
經對照試驗證明，運用1＋1技術生產的奈米3mg產品，使煙氣中具有較強致癌作用的亞硝胺和稠環芳烴分別平均降低了40％和60％以上，而產品的香氣質和香氣量並沒有發生明顯的變化。
“奈米”不是普通的“米”，它是人們在長期的科學探索過程中發現的一類新型的微觀物質尺寸的數量級，經過人們的多次反复研究，如今用奈米級的材料所做成的各類物品已經走進普通百姓的家庭，我們相信，在不久的將來，奈米還會繼續給人們帶來更多更大的驚喜，帶來更多更好的生產生活條件，給人們一個現代人難以想像的舒適的生活空間。
奈米科技小知識
奈米科技小知識
1.奈米科技
1奈米是1米的10億分之一。自從掃描隧道顯微鏡發明之後，世界上便誕生了一門以0.1至100奈米這樣的尺度為研究對象的前沿科學，這就是奈米科技。奈米科技以空前的分辨率為人類揭示了一個可見的原子和分子來構造具有特定功能的產品。
從九十年代初起，奈米科技得到迅速發展，新名詞、新概念不斷湧現，像奈米電子學、奈米材料學、奈米機械學、奈米生物學等等。
科學家預言，奈米時代的到來不會很久，它在未來的應用將遠遠超過計算機工業，並成為未來信息時代的核心。正如我國著名科學家錢學森所說的那樣，奈米將會帶來一次技術革命，從而將引起21世紀又一次產業革命。
科學家為我們勾勒了一幅若干年後的藍圖：奈米電子學將使量子元件代替微電子器件，巨型計算機就能裝入口袋裡；通過奈米化，易碎的陶瓷可以變成韌性的，成為一種重要材料；世界上還將出現1微米以下的機器甚至機器人；奈米技術還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑，對基因進行定點等。
目前，奈米技術廣泛應用於光學、醫藥、半導體、信息通訊，一年的營業額已經達500億美元。有預測說，到2010年，奈米技術的市場容量將達14400億美元。於細微處見神奇，知微見著的奈米技術將徹底改變目前的產業結構，並且孕育著巨大的商機。
2.奈米新材料:有一種水叫"奈米水"
"奈米水"不是普通的水，它是奈米燃油添加劑的俗稱。目前主要針對車用柴汽油和燃料油使用，可實現用物理方法解決燃油燃燒的化學問題。北大博雅科貿有限公司正在大力開發並致力於產業應用。
NANO牌奈米燃油添加劑是北大博雅公司向社會推出的第一個產品，只需要在燃油中以八千分之一的比例添加該產品，就能夠促使燃油燃燒得更加充分，從而實現節約燃油、增加動力、減少污染物排放等效果，通過了多家國家權威檢測單位的檢測，2000年就已經投放市場。依據這種技術和其他相關技術，該公司還將陸續向社會推出奈米潤滑油等一系列產品。
"奈米水"的工作原理是：把自由水經過奈米組裝技術的處理後，組裝成6奈米左右的水顆粒，然後加到連續的油相當中，形成熱力學穩定的奈米燃油，讓燃油在燃燒前通過進行水顆粒微爆的二次霧化作用，炸碎燃油霧滴，使之進一步霧化，實現更加充分和均勻的燃燒，達到提高燃油的燃燒效率和機械效率，進而實現提高發動機動力性能、節省燃油和保護環境的功效。另外，奈米水顆粒的微爆作用還能有效地清除發動機燃燒室內的積碳。
國內很多石油銷售公司和加油站都已經添加了"奈米水" 。
摘自《光明日報》
3.高分子材料的奈米化
現有的高分子化學反應中原子重新排列鍵合的反應空間一般都較原子尺寸大得多，因此化學反應是在一非受限空間進行的。如果在一有限空間或環境中，如奈米量級的片層中，小分子單體因為與片層分子的物理相互作用而被迫在此受限空間中進行某種方式和程度的排列，然後再發生單體的聚合時，聚合產物的拓撲結構既不可能是受限空間的完全複製，又不同於自由空間中得到的情況。我們從這種受限空間的聚合反應也許可以提出高分子奈米化學的概念。化學的製備對像從來都是奈米量級的原子或分子，但由於其方法不夠精細，不能在奈米尺度上實現原子或分子的有目的的精確操縱，因此即使目前可以做到分子的精確設計也較難實現，從而使得化學合成給人以粗放的感覺。高分子的奈米化學，就是要按照精確的分子設計，在奈米尺度上規劃分子鏈中的原子間的相對位置和結合方式，以及分子鏈間的相互位置和排列，通過奈米尺度上操縱原子、分子或分子鏈，完成精確操作，實現奈米量級上的高分子各級結構的精確定位。從而精確調控所得到的高分子材料的性質和功能。高分子奈米化學的目的就是實現高分子材料的奈米化。
高分子材料的奈米化可以依賴於高分子的奈米合成，這既包括分子層次上的化學方法，也包括分子以上層次的物理方法。利用外場包括溫度場、溶劑場、電場、磁場、力場和微重力場等的作用，在一確定的空間或環境中像搬運積木塊一樣移動分子，採用自組裝、自組合或自合成等方法，靠分子間的相互作用，構建具有特殊結構形態的分子聚集體。如果再在這種分子聚集體中引發化學成鍵，則能得到具有高度準確的多級結構的高分子。通過這種精確操作的高分子合成，可以準確實現高分子的分子設計。
高分子材料的奈米化還可以通過成型加工的方式得以實現，即在成型加工過程中控制高分子熔體的流動，調節高分子的結構形態從而控制使用性質。高分子材料的奈米化研究不僅應包括奈米化製備方法，還不應忽略高分子材料的奈米結構的觀察和奈米性質的測量。因為結構和性能決定材料的使用價值。而高分子材料的奈米化的結果，是使得表面層上和界面層上的結構和性能表現出特異性，這部分也是由於在表面和界面的尺寸限制下，高分子材料的相結構和形態發生突變所致。因此需要開展表面層上和界面層上的相結構、相行為及分子鏈動力學的研究，建立相應受限條件下的高分子材料的構效關係。採用的研究方法中，計算模擬和掃描探針技術等都是十分有用的。
摘自《科技日報》
4.新型奈米催化劑
由中科院固體物理所和蚌埠化工研究所共同承擔的安徽省科技廳"九五"攻關項目棗"固載型奈米催化劑研製及其在親水性矽油合成中的應用"日前全部完成，並於近日通過了專家鑑定。專家們認為，成果達到了國內領先水平。
固載型奈米催化劑的研製難度很大，國內外尚未見報導。 3年來，固體所奈米中心的科技人員，在經過奈米功能膜改性的奈米多孔小球上，組裝鉑、鈀等奈米粒子，獲得了一種新型催化劑。
以這種固載型催化劑代替氯鉑酸，用於親水性有機矽的合成，能多次回收和多次使用，可降低生產成本、提高產品質量。該項研究完成了預定的指標，其製備技術屬國內首創。催化轉化率達98％以上；可用於催化反應3次以上；合成產物中重金屬殘留量小於10ppm。該固載型奈米催化劑的研製成功，解決了親水性有機矽合成的難題。親水性有機矽主要用做紡織品的整理劑、消泡劑，經紡織印染行業試用，其面料可涵蓋棉、毛、麻、滌、混紡等品種，其色彩可拓展至全部色系，經處理後的產品有優異的柔順性及抗靜電性。由於用新工藝合成出親水性矽油，鉑的殘留量大幅度降低，拓展了親水性有機矽的應用領域，減少了貴重金屬的使用和排放量，有利於節約資源，保護環境，具有積極的社會效益和經濟效益。
摘自《科學時報》
5.未來世界：奈米耳將使你聞所未聞
如果你的耳朵足夠靈敏，你將會聽到自己的身體內部發出巨大的吵鬧聲：
喧鬧的細菌在你的腸胃裡舉行鬧宴；你的細胞中的線粒體如同超負荷運行的發電站一樣嗡嗡作響，正在自我複制的脫氧核糖核酸束打開鏈接時所發出的噪聲像撕裂金屬一般。你身體的每一個細小部分都發出具有獨特鮮明特徵的噪音。在近處傾聽，你身體內部的聲響就像一個走調的樂隊在交通高峰時刻演奏《時代廣場》。
現在想像一下，在所有這一切生物學喧鬧之中的某個地方，癌細胞已經開始分裂。在它們蔓延的時候，它們奏出的曲調如同英國作曲家埃爾加的大提琴協奏曲的旋律一樣清晰。沒有任何人工耳，無論技藝多麼高超，其敏銳度足以透過這種細胞的吵鬧聲，聽到癌細胞所發出的清晰聲音。但是，佛拉維奧•諾卡希望改變這一切。
諾卡是美國航空航天局噴氣推進實驗室的一位物理學家兼工程師，他所在的小組研製出了登峰造極的毫微耳的樣品。他們希望，這些耳朵最終將會極其微小和極其敏銳，以致能夠僅僅通過兩種細胞所發出的噪聲就能把它們分辨開來。若把這種奈米耳注射到你體內循環的血液中，它們可能能像微型聽診器一樣竊聽你的新陳代謝，在患病細胞或者癌細胞蔓延之前發現它們。如果敏銳度足夠高的話，諾卡的奈米耳甚至有可能被送到其他行星上偵聽生物，或者辨別出外星海洋中的化學反應，所利用的卻不外乎是它們所發出的喀嚓聲、尖叫聲和砰砰聲所組成的"交響樂"。
這並非癡人說夢。噴氣推進實驗室生命探索中心主任尼爾森說："當微生物四處爬動和進行生物化學反應的時候，它們發出噪音的方式與一個蒸汽核反應堆發出噪音沒什麼兩樣。"鞭毛和纖毛，甚至細胞的分裂與呼吸，都發出清晰的聲音。當今最先進的傳聲器採用一種彈性膜，遇到聲波它會振動。但是，如果你想听到微生物的竊竊私語，光靠膜是不靈的。較大的膜比較重，因此細微的聲音沒有足夠的能量使它們振顫。把它們造得較小和較輕也無濟於事，因為膜越小，就越緊，換言之，其敏感度急劇下降。
諾卡進行了數學運算，意識到微型傳聲器是一條死胡同。他得出結論，解決辦法是模仿大自然的一個訣竅。例如在人耳中，耳鼓所接收的聲音經過3塊骨頭傳到耳蝸。耳蝸內部有一排排毛細胞，細胞上部是一簇簇細絲，稱為靜纖毛。噪聲振動使耳蝸中的液體活動，使這些靜纖毛飄蕩，就像風吹動柳絲一樣。靜纖毛每次晃動，都觸發被大腦理解為聲音的電脈衝。諾卡和他的小組得出結論，碳奈米管十分適於作人造靜纖毛，而且奈米管比鑽石還耐用，其彈性卻如同人發一般。然而，當時碳奈米管的製造量極其微小，根本不足以用來製造人工耳。就在這時，諾卡結識了當時任多倫多大學新興科技教授的許竟鳴。 2000年他們聚到一起，許竟鳴介紹了自己像草皮種植場種草那樣種植碳奈米管的新穎方法：將種子播下，向其提供發芽所需的一切，然後讓大自然來做其餘的工作。許竟鳴的碳纖毛對於諾卡的小組來說如同雪中送炭。在一平方厘米內就能種植大約100億根。最重要的是，許竟鳴的奈米管具有使奈米耳靈敏度大大超過人耳纖毛的潛力。諾卡說："耳朵裡的纖毛直徑為100奈米左右，長度是一兩個微米。而我們現在能夠製造直徑只有幾奈米、長度卻達到60微米的奈米管。纖毛越長越細，彈性就越大，靈敏度就越高。這些裝置在太空中將能夠大行其道，而且在地球上也大有用場。
尼爾森說："有朝一日，我們或許能夠製造一種人工耳蝸，通過監聽水中游動的微生物的節奏來檢驗水質。"還可將這種人工耳蝸置於人體血液循環中，作為流動的奈米聽診器，專門監聽細胞功能失調。
也許要不了多久，我們就會看到諾卡的裝置是否靈驗。雖然在醫生們的出診箱中出現奈米聽診器，還需要10年或更長時間，但是諾卡期望在3年內擁有樣品。
奈米耳在其它領域中的應用可能同樣驚人。例如，劍橋大學的化學家克勒奈曼已在探索"偵聽"化學反應聲音的新奇途徑。克勒奈曼說："分子水平上的噪聲學是一個未知領域。諾卡還有許多工作要做。"諾卡則急於大顯身手。他說："分子水平上的噪聲學是個完整的，嗡嗡作響的世界，許多問題在等待答案。我們的靜纖毛將開始解答這些問題。
2001年09月03日 科技日報
6.碳奈米管顯示器問世
在普通電壓的驅動下，一厘米見方矽片上有序列的上億個碳奈米管立刻源源不斷的發射出電子。在電子的"轟擊"下，顯示屏上"CHINA"字樣清晰可見……不久前，我國一個研究小組首次利用碳奈米管研製出新一代顯示器樣品。
截至目前，空虛顯示器已連續無故障運行1600個小時，顯示質量和性能沒有出現任何衰減。專家認為，這標誌著我國在碳奈米管應用上取得重要突破，並躋身於碳奈米管場發射研究領的世界先進行列，為通用平板顯示器的研發開闢了新的捷徑。
1991年科學家發現了"超級纖維"碳奈米管。近年來，科學家發現碳奈米管具有極佳的場發射性能，有望替代其他材料成為較理想的場發射顯示器陰極材料，從而拉近了碳奈米管和普通百姓的距離。
利用這種性能，韓國和日本的專家去年以來先後研製出具有初步顯示功能的實驗品。但因碳奈米管需要移植，很難保持方向上的一致性，其場發射性能大打折扣。
在"超級纖維"領域實力不弱的我國科學家近年來也開展了相關研究，並於今年7月取得突破。西安交通大學朱長純教授率領的小組採用新的技術途徑，引導碳奈米管有序、定向生長在導電的矽片襯底上，並進而研製出功能完備的場發射像素管，因純度高，有序性好，場發射性能也大大提高，在碳奈米管平板顯示器的實用化進程中做出了中國人的獨特貢獻。
和傳統顯示器比，這種顯示器不僅體積小，重量輕，大大省電，顯示質量好，而且響應時間僅為幾微秒，從零下45度到零上85度都能正常工作，因此擁有極廣闊的潛在市場前景。
碳奈米管可製成極好的微細探針和導線、性能頗佳的加強材料、理想的儲氫材料。它使壁掛電視進一步成為可能，並在將來可能替代矽芯片的奈米芯片中扮演極重要的角色，從而引發計算機行業革命。
碳奈米材料一直是近年來國際科學的前沿領域之一。從近期美國《科學素引》發表的和碳奈米管有關論文數看，我國排在美、日之後位居世界第三。
摘自科技文摘報
7.我國在世界上首次直接發現奈米金屬"奇異"性能
髮絲狀的奈米銅，室溫下冷軋竟從１厘米左右延伸到近１米，厚度也從１毫米變成２０微米……不久前，中科院金屬研究所的一個科研小組，在世界上首次直接觀察到奈米金屬材料具備的"奇異"性能--室溫下的超塑延展性，從而標誌著我國奈米材料研究再獲新突破。
這一發現得到同行的普遍好評，論文也發表在世界權威刊物《科學》上。奈米材料"鼻祖"、德國科學家格萊特（Ｈ•Ｇleiter）教授認為，這項工作是"本領域的一次突破，它第一次向人們展示了無空隙奈米材料是如何變形的。"
傳統金屬材料在加工過程中易出現裂紋甚至發生斷裂。如何使金屬具有超塑性--可承受很大的塑性變形而不斷裂，成為各國科學家面臨的一道難題。十年前，格萊特教授曾預測：如果將構成金屬材料的晶粒尺寸減小到奈米量級，材料在室溫下應具備很好的塑性變形能力。
多年來，儘管預測得到了計算機模擬結果的肯定，但各國科學家的實驗結果卻令人失望。孔隙大、密度小、被污染等因素使絕大多數奈米金屬在冷軋中易出現裂紋，塑性很差。
材料不過關，自然是巧婦難為無米之炊。 ３５歲的盧柯研究員領導的小組首先利用新的製備工藝，合成出大量高密度、高純度的奈米銅，其晶粒尺寸僅有３０奈米，是常規銅的幾十萬分之一。進一步的冷軋實驗中，他們興奮地觀察到了這種奇異現象：奈米銅在室溫下可變形達５０多倍而沒有出現裂紋。
專家指出，"奇異"性能的發現，縮短了奈米材料和實際應用的距離，意味著和普通金屬力學性能完全不同的奈米金屬，在精細加工、電子器件和微型機械的製造上具有重要價值，材料加工領域的一場革新有望到來。
奈米材料是當前最活躍的科學前沿之一，各國科學家都將其作為主攻目標進行研究。過去十年裡，盧柯領導的研究小組在奈米材料領域取得了一系列創造性的成果和發現，被國際權威人士譽為世界有成就的６個研究組之一，盧柯也成為國際奈米材料委員會唯一的中國籍委員。專家認為，能夠連續取得世界領先成果，意味著紮根國內，科學家是可以躋身國際前沿的。 ＜回頂部＞
8.中科院造出神奇"奈米布"
人們一直希望自己的衣料能像荷花般出污泥而不染，現在這種夢想已由中國科學家實現。昨天，中科院化學所專家宣布研製成功一種不粘油污、不粘水的新型奈米材料--超雙疏性界面材料。使用這種材料的紡織品和建材，不用洗滌，也不染油污。這標誌著中國在奈米材料研製方面的又一新突破。奈米是一種長度單位，一奈米等於十億分之一米，大約相當於幾十個原子的長度。科學家發現，當材料組成的精度達到奈米級時，物質就能表現出一些新特性，從而為新材料的產生創造條件。最具有說明性的例子就是，改變碳原子的排列結構，能把廉價的石墨變成價值連城的鑽石。因此，奈米技術是當今各國科技界競爭的焦點。據中科院化學所雷江教授介紹，他在日本留學時首先提出了"二元協同奈米界面材料"這一新概念，即將兩種性質不同的粒子組合在一個"界面"上，從而使材料具有新特性。超雙疏性界面材料具有超疏水性及超疏油性質。記者在現場看到，無論怎樣向這種新材料上傾倒油污（包括墨水、醬油、菜汁），它都纖塵不染。它的誕生可使石油工人的衣服不再油漬斑斑，也使生產研製水陸兩用服成為可能。如果將這一材料用於建築物表面，還具有自清潔和防霧、防霜效果，可免除人工清洗。據悉，在奈米技術這一２１世紀尖端材料的研究中，我國目前暫居第四位。中科院已決定投資５０００萬元，將奈米研究提高到一個新的水平。
奈米改變生活
奈米改變生活
人生病時不用吃藥，只要在體內註入微型機器人，讓它在體內來回送藥，清掃動脈，甚至修復心藏、大腦和其它器官而不必外科手術。
奈米不是稻米
1.收割週期的不同。
2.農民收割稻米從春播到秋收要100天。
3.奈米工程收穫成果則無固定時間，但價值是稻米無數倍。
奈米主導21世紀技術革命
1.美國自1991年把奈米技術列入『政府關鍵技術』，2002年預算再編列4.19億美元進行奈米技術研發。
2.德國在1993年提未來10年有9項重點研發中，其中就有4個是奈米技術。
3.日本2002年預計投入350億日圓奈米技術研究。
4.澳洲1993年將奈米列入優先開發項目。
5.台灣2001年於竹科成立奈米科技中心，未來六年再投入231億發展奈米科技，2010佔全世界年產值14000億美元的5%。
奈米時代來了
1.奈米一詞源自拉丁文『NANO』，意思是【矮小】。
2.奈米是一種長度單位。
3.1奈米為百萬分之一公厘。
4.也就是十億分之一公尺(米) 。
5.相當於4、5個原子串起來的長度。
6.奈米技術就是一種以單個原子、分子製造物質的技術。
7.我們常用『細如髮絲』來形容。
8.中國台灣縮成奈米尺度計算約一粒鹽巴之大。
細微之處顯神奇
1.科學家把奈米微粒稱為【工業味精】。
2.把它『撒』入許多傳統材料中，就像『味精』有調劑作用。
3.家中砧板、抹布、磁磚、捷運票卡加入奈米微粒，可除味殺菌。
4.用『拌』入奈米微粒的水泥、混凝土建樓房，可吸收汽車排出的廢氣，讓城市和森林一樣會『森呼吸』。
奈米經濟的誕生
奈米經濟的誕生
1.21世紀高科技三劍客：基因、人工智能與奈米技術。
2.奈米它不是小尺寸技術的延伸，甚至不該被看作是技術，而是一場知識革命。
奈米技術革命源於美國
1.2000年1月美國前總統柯林頓發表『國家奈米技術策略』提出【奈米技術主導權】並說： 奈米材料的重量僅為鋼的十分之一，其強度卻是鋼的10倍。
2.奈米材料運用範圍很廣，如國會圖書館藏書可濃縮到一塊方糖大小芯片上。
3.人癌細胞出現2、3個的時候就可被發現。
4.此契機奈米成為世人焦點。
奈米技術六大應用範疇
1.生物技術領域(釀酒、DNA、機器狗)
2.電子技術領域(芯片、內存、顯示器)
3.醫學領域(癌症、膽固醇)
4.航天領域(飛機、火箭、航天飛機)
5.能源領域(太陽能、環保)
6.農業領域(蟲害、基因)
奈米運用--(瞌睡蟲)
科學家實驗：使用一隻累得筋疲力盡的山羊，不讓它睡覺，然後取出一些腦髓，再注入貓、狗及人體內僅百萬分之一克(0.01奈米)，使受測者沉睡幾小時，再利用精密分析此成份是一種睡眠汰，被稱為S因子，也就是常說【瞌睡蟲】。
奈米運用—(冬眠素)
瞌睡蟲可使人熟睡。
冬眠素可解除失眠者痛苦。
醫學新療法，手術後為病人注射微量睡眠素，使病人熟睡幾天或幾週，一覺醒來傷口癒合。
航天員在漫長的太空航程中沉睡幾個月甚至更久，使人類飛向茫茫宇宙成為事實。
奈米運用—(生物馬達)
這種馬達直徑僅0.7公厘，厚度是0.25公厘，每片如同一個細胞大小。
比頭髮還小的微型電動馬達，可裝在體內運行的車輛，負責運輸和清除人類體內拉圾的工作，還可以製成小機器人去消滅病菌，清除腫瘤，與病菌作戰，確保人體健康。
奈米運用—(基因寶寶)
21世紀醫生與一對準父母說的話：
根據你們原有遺傳基因，你們的小男孩有六成像父親，性格冷靜，預期壽命是73歲，預期身高168公分，單眼皮，智商150，中年後容易禿頭，羅患冠心病，你們想把孩子生下來呢？或先進行基因改造。
準父親與妻子商量後對醫生說：我們對孩子身高不滿意，希望身高基因換成178公分，另外修改禿頭基因、冠心病等基因，最好把單眼皮換成雙眼皮會好些。
醫生依要求輸入計算機並要求父母在文件上簽字，立即產生法律效力，證明這基因是你們的孩子，編號k1588。
奈米運用—(洗衣機)
山東小鴨集團總投資人民幣260萬元用在研發奈米洗衣機及生產線改造，此產品特點是氧化銀材料加入原來陶瓷材料中，一方面改善表面張力，能去污，另一方面陶瓷表面不會產生冷爆，氧化銀還能殺菌。
由於採用奈米技術，產品回報可觀，附加價值比普通款洗衣機高20%。
奈米運用—(戒菸磁卡)
小鴨集團繼2000年推出奈米洗衣機後不久，又研發戒菸奈米磁卡。
磁卡具有大的微觀活性表面和吸納與反應空間，與香煙放在一起，香煙中有害物質分子在特殊的多元奈米材料發生變化，使吸入人體及釋放到空氣中的亞硝銨、尼古丁、一氧化碳等含量下降。
奈米運用—(其它發展)
汽車奈米玻璃---下雨天不用雨刷。
手機待機50~100天的奈米電池。充電3分鐘OK。
防輻射的衣服、口罩，可阻隔95%紫外線與電磁波。
內存儲存容量更大，一張3吋光盤可存上百萬億字，
2010年將出現像紙一樣簙大屏幕液晶電視，高解析、無輻射，耗電量低。
奈米水泥取代建材水泥，很強粘著作用，可粘磚塊、鋼筋、玻璃，低成本沒污染。
一般人對奈米認知的誤解
1.認為奈米技術有潛在危險，將帶來微型世界失序。
2.奈米機器人忘記停止複制，如沒有停止訊號災難極可能會發生。
3.快速復雜機器人在體內擴散比病菌還快，甚至會排掉正常組織。
4.失控紙張再生機器人可能將世界上的圖書館都變成瓦楞紙板。
◎奈米專家們並不排除這種危險，但他們相信可控制與應付。
結論
原子彈是人類利用核能的一個錯誤，但從實驗中證實：人具有一種巨大力量---創新力量。
今天任何在奈米科技領域中的發明都是創新。對經濟知識時代商機無限。
奈米材料科技創新是新的一輪【蘑菇雲】似的光環。
奈米材料有什麼應用
奈米材料有什麼應用
奈米材料有什麼應用要回答這個問題，先要說說什麼是奈米材料？它有哪些獨特的性能？奈米材料的學術定義是：在三維尺寸中至少有一維處於奈米量級的材料。用通俗的話講：奈米材料是用尺寸只有幾個奈米的極微小的顆粒組成的材料。一個奈米是多大呢？只有一米的10億分之一，用肉眼根本看不到。由於它尺寸特別小，它就產生了兩種效應，即小尺寸引起的表面效應和量子效應，即它的表面積比較大，處於表面上的原子數目的百分比顯著增加，當材料顆粒直徑只有1奈米時，原子將全部暴露在表面，因此原子極易遷移，使其物理性能發生極大變化。一是它對光的反射能力變得非常低，低到<1%；二是機械、力學性能成幾倍增加；三是其熔點會大大降低（如金的熔點本是1064℃，但2奈米的金屬粉末熔點只有33℃）；四是有特殊的磁性（如20奈米的鐵粉，其矯頑力可增加1000倍）。
根據上述原理和特性，奈米材料大致有如下用途：
1．奈米結構材料:
包括純金屬、合金、複合材料和結構陶瓷，具有十分優異的機械、力學及熱力性能。可使構件重量大大減輕。
2．奈米催化、敏感、儲氫材料：
用於製造高效的異質催化劑、氣體敏感器及氣體捕獲劑，用於汽車尾氣淨化、石油化工、新型潔淨能源等領域。
3．奈米光學材料：
用於製作多種具有獨特性能的光電子器件。如量子阱GaN型藍光二極管、量子點激光器、單電子晶體管等。
4．奈米結構的巨磁電阻材料：
磁場導致物體電阻率改變的現象稱為磁電阻效應，對於一般金屬其效應常可忽略。但是某些奈米薄膜具有巨磁電阻效應。在巨磁電阻效應發現後的第6年，1994年IBM公司研製成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度一下子提高了17倍。這種材料還可以製作測量位移、角度的傳感器，廣泛應用於數控機床、汽車測速、非接觸開關、旋轉編碼器中。
5．奈米微晶軟磁材料
用於製作功率變壓器、脈衝變壓器、扼流圈、互感器等。
6．奈米微晶稀土永磁材料
將晶粒做成奈米級，可使釹鐵硼等稀土永磁材料的磁能積進一步提高，並有希望製成兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料（通過軟磁相與永磁相在奈米尺度的複合）。
什麼是奈米技術02
什麼是奈米技術02
所謂奈米是一種長度計量單位，1奈米（nm）即1毫微米，是1米的10億分之一，約為10個原子的尺度。通常所說的奈米是指尺度在0．1—100奈米之間。奈米技術（Nanotechnology）就是在奈米範圍研究物質的特性、原理和相互作用的一門技術。具體說是在奈米尺度內研究電子、原子和分子運動規律及其特性，並根據這種研究在體積不超過數百立方奈米的範圍內對材料進行設計、加工、組裝和製造（相當於把幾十萬個原子堆積在一起）的一門嶄新的高技術。它是建立在現代理學與先進工程技術相結合基礎上的，也是把基礎研究與應用探索緊密聯繫起來的綜合性科學技術。
奈米技術研究的最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，以便製造具有特定功能的產品，因而這種技術可稱為“在針尖上跳舞”的技術。如果將奈米技術與傳統學科相結合，可以形成眾多學科領域，如奈米物理學、奈米電子學、奈米機械學、奈米生物學、奈米顯微學、奈米計量學等。若以研究對象和工作性質來區分，奈米技術包括三個研究領域：奈米材料、奈米器件、奈米尺度的檢測與表徵。其中奈米材料既是奈米技術研發的物質基礎，也是奈米技術最直接、最廣泛的應用；奈米器件的研製水平和應用程度既是奈米技術研究和奈米材料開發的成果標誌，也是人類是否進入奈米時代的重要標誌；奈米尺度的檢測與表徵既是奈米技術研究必不可少的手段，也是奈米理論與實驗的重要基礎。
最早提出奈米尺度上科學和技術問題的是著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼。 1959年他在一次著名的講演中提出：“如果人類能夠在原子、分子的尺度上加工材料、製備裝置，我們將由許多激動人心的新發現。”到了1974年，日本科學家谷口最早使用奈米技術一詞描述精細機械加工。 80年代初，由於掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的發明，大大促進了奈米技術的發展，與此同時，奈米尺度上的多學科交*展現了巨大的生命力，迅速形成了一個具有廣泛學科內容和潛在應用前景的研究領域。 1990年，美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子“寫”下了“IBM”（該公司的英文縮寫），這標誌著奈米技術從口頭預測走向實際研究和操作。 1990年7月，第一屆國際奈米技術會議在美國巴爾地摩召開，《奈米技術》與《奈米生物學》這兩種國際性專業期刊也相繼問世。一個嶄新的科學技術領域——奈米技術從此得到科學界的廣泛關注。