走進(jìn)納米世界課件

1、走進(jìn)納米世界走進(jìn)納米世界 納米科技與基因工程和智能科技一起被稱為“21世紀(jì)高科技三劍客”.在21世紀(jì)初正式登上世界經(jīng)濟舞臺.納米科技的興起,孕育了一個新的經(jīng)濟模式-納米經(jīng)濟的誕生. 納米科技與基因工程和智能科技一起被稱為“21世紀(jì)高科技三河南納米材料工程技術(shù)研究中心簡介河南省納米材料工程技術(shù)研究中心是由河南省科技廳委托河南大學(xué)特種功能材料重點實驗室承建的工程中心，是河南省從事納米材料開發(fā)與推廣應(yīng)用的專業(yè)研究機構(gòu)，是我國最早從事納米材料研究的集體之一。它位于河南濟源科技園區(qū)。中心集中了材料化學(xué)、高分子化學(xué)與物理、無機化學(xué)、凝聚態(tài)物理、摩擦學(xué)等多專業(yè)研究人員，其中有教授12人，副教授8人，在讀博士

2、研究生、碩士研究生100余人。擁有價值4000多萬元的材料制備、化學(xué)合成、結(jié)構(gòu)表征到性能測試的較完備的大型分析儀器和中試設(shè)備，8000平方米的專用實驗室和1500平方米的中試車間，并與企業(yè)合作成立了濟高化工有限公司。河南納米材料工程技術(shù)研究中心簡介河南省納米材料工程技術(shù)研走進(jìn)納米世界課件走進(jìn)納米世界課件納米就在我們身邊古代“文房四寶”中的墨水-用碳納米微粒溶于水形成。蜜蜂、海龜不迷路-體內(nèi)用納米磁性微粒（相當(dāng)于生物羅盤）。人體的牙齒、骨骼都是有含鈣的羥基磷灰石(HAP).納米就在我們身邊古代“文房四寶”中的墨水-用碳納米微粒一、納米的概念納米（nm）實際上是一種長度單位，1納米僅等于十億分之一

3、米，人的一根頭發(fā)絲的直徑相當(dāng)于6萬個納米。納米小得可愛，卻威力無比，它可以對材料性質(zhì)產(chǎn)生影響，并發(fā)生變化，使材料呈現(xiàn)出極強的活躍性?？茖W(xué)家們說，納米這個“小東西”將給人類生活帶來的震憾，會比被視為迄今為止影響現(xiàn)代生活方式最為重要的計算機技術(shù)更深刻、更廣泛、更持久。納米技術(shù)是指在1100納米這一尺度范圍內(nèi)對原子、分子進(jìn)行操縱和加工的技術(shù)，包括納米結(jié)構(gòu)和納米材料。一、納米的概念納米是英文nanometre的音譯.納米源自拉丁語“NANO”,意為“矮小”.納米是一種物理度量定位,是一長度單位.1納米(1nm)=10-9m.1納米=1000皮米(picometre)1皮米=1000飛米(femtome

4、tre)1飛米=1000阿米(attometre)納米是英文nanometre的音譯.水可能是我們最熟悉的東西，我們每天都離不開水，我們知道油水是不相溶的，無論宏觀尺度上的水和微觀尺度上的水都是和油不相溶的，你沒有辦法把它混在一起。但是如果到了納米尺度上，也就是說在這個微觀世界里，它就能夠溶，并且溶得非常好，成為熱力學(xué)的穩(wěn)定相。不管它溫度變化也好，振動也好，里頭加一點化學(xué)原料也好，它都能夠是穩(wěn)定的。 走進(jìn)納米世界課件二、納米技術(shù)的歷史1、年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德費曼預(yù)言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢想

5、。2、20世紀(jì)50年代末，物理學(xué)家開始認(rèn)識到“物理學(xué)的規(guī)律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性”。經(jīng)過幾十年的艱苦探索，納米技術(shù)取得了關(guān)鍵性的突破。1990年IBM公司使用掃描探針移動35個原子，組成了IBM三個字母，創(chuàng)造了人類最“微乎其微”的偉大奇跡，納米神話令世界震驚。 二、納米技術(shù)的歷史3、年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼倍，成為納米技術(shù)研究的熱點。諾貝爾化學(xué)獎得主斯莫利教授認(rèn)為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開關(guān)以及納米級電子線路等。中國古代的納米：早在中國古代，安徽出的墨，其顆粒就可以是納米級的，非常非常細(xì)，從煙

6、道里掃出來后一遍遍地篩，研制出來的墨非常均勻、飽滿，寫字非常好，這實際就是納米顆粒。3、年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同三、納米技術(shù)將來發(fā)展的幾個階段：1、準(zhǔn)確地控制原子數(shù)量在個以下的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這需要使用計算機設(shè)計制造技術(shù)和現(xiàn)有工廠的設(shè)備和超精密電子裝置。2、生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)。在這個階段，納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)和納米復(fù)合材料的制造將達(dá)到實用化水平。其中包括從有機碳酸鈣中制取的有機納米材料，其強度將達(dá)到無機單晶材料的倍。三、納米技術(shù)將來發(fā)展的幾個階段：3、大量制造復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)將成為可能。這要求有高級的計算機設(shè)計制造系統(tǒng)、目標(biāo)設(shè)計技術(shù)、計算機模擬技術(shù)和組裝技術(shù)等。4、造出納米計算機。納米磁膜

7、材料將大大提高磁記錄密度，納米加工技術(shù)的進(jìn)步將使納米級光盤的出現(xiàn)成為可能，其信息儲存量將是現(xiàn)在光盤的100萬倍。3、大量制造復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)將成為可能。這要求有高級的計算未來的某一天，像現(xiàn)在“銀河”那樣的巨型計算機可能變成“掌中寶”，而美國國會圖書館的全部信息，將會被壓縮到一個糖塊大小的光盤中?？梢灶A(yù)見，未來以納米技術(shù)為核心的計算機處理信息的速度將更快，效率將更高。5、科學(xué)家們將研制出能夠制造動力源與程序自律化的元件和裝置。未來的某一天，像現(xiàn)在“銀河”那樣的巨型計算機可能變成“掌中寶納米微粒的表面效應(yīng)表面效應(yīng):納米粒子的表面原子與總原子數(shù)之比隨納米粒子的尺寸的減小而大幅度地增加,粒子的表面能

8、及表面張力也隨著增加,從而引起納米粒子性質(zhì)的變化.四、納米材料的特殊性質(zhì)納米微粒的表面效應(yīng)表面效應(yīng):納米粒子的表面原子與總原子數(shù)之比納米粒子的表面原子所處的晶體場環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同,存在許多懸空鍵,并具有不飽和性,因而極易與其他原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定,所以,具有很高的化學(xué)活性.納米粒子的表面原子所處的晶體場環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同粒子的大小與表面原子數(shù)的關(guān)系直徑/nm1510100原子總數(shù) N30400030000300000表面原子百分比10040202粒子的大小與表面原子數(shù)的關(guān)系直徑/nm1510100原子總數(shù)納米微粒的小尺寸效應(yīng)隨著顆粒的量變,在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的

9、質(zhì)變.由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng).納米微粒的小尺寸效應(yīng)隨著顆粒的量變,在一定條件下會引起顆粒性特殊的光學(xué)性質(zhì)特殊的熱學(xué)性質(zhì)特殊的磁學(xué)性質(zhì)特殊的力學(xué)性質(zhì)超導(dǎo)電性,介電性能,聲學(xué)性能和化學(xué)性能等.特殊的光學(xué)性質(zhì)納米微粒的量子效應(yīng)量子效應(yīng)是指隨著納米微粒尺寸的減小，納米微粒的能隙加寬并發(fā)生“藍(lán)移(blue shift)”的現(xiàn)象，即材料中電子的能級或能帶與組成材料的顆粒尺寸之間的效應(yīng)關(guān)系 納米微粒的量子效應(yīng)量子效應(yīng)是指隨著納米微粒尺寸的減小，納米微對于宏觀物體包含無限個原子，N，于是0，即宏觀物體的能級間距幾乎為零；而納米微粒包含的原子數(shù)有限，N值很小，能級間距將發(fā)生分裂

10、，這就導(dǎo)致納米微粒磁、光、聲、熱、電以及超導(dǎo)電性與宏觀特性不同，從而產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)。對于宏觀物體包含無限個原子，N，于是0，即宏觀物體的五、納米技術(shù)在生活中的應(yīng)用：1、納米材料用于紡織品，經(jīng)過獨特的工藝處理，將紫外線隔離因子引入纖維中，能起到防紫外線、阻隔電磁波，具有無毒、無刺激，不受洗滌、著色和磨損等影響的作用，可以有效保護(hù)人體皮膚不受輻射傷害。 五、納米技術(shù)在生活中的應(yīng)用：1、納米材料用于紡織品，經(jīng)過獨特如果在分散的納米分子材料上經(jīng)過特殊處理，再運用到纖維物體上，那么衣服就可以不粘油、不粘水，由于納米分子非常非常小，它不會影響纖維物體的透氣性和清洗效果。 如果在分散的納米分子材料上經(jīng)過特

11、殊處理，再運用到纖維物體上，2、納米生物技術(shù)的成果也會為制造人造器官和人造皮膚提供便利。如今科學(xué)家們已經(jīng)能夠利用燒傷患者未被破壞部分的皮膚細(xì)胞制成被燒傷部位的人造皮膚，并使其具有正常的代謝作用。將來納米生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展還會為醫(yī)生有效治療腦血栓提供可能。納米微粒也將會在摧毀腦腫瘤方面起到重要作用。2、納米生物技術(shù)的成果也會為制造人造器官和人造皮膚提供便利。3、納米技術(shù)用在醫(yī)學(xué)上，專家們把磁性納米復(fù)合高分子微粒用于細(xì)胞分離，或者把非常細(xì)小磁性納米微粒，放入一種液體中，然后讓病人喝下后，對人身體的病灶部位進(jìn)行治療，并且通過操縱，可使納米微粒在人的身體病灶部位聚集進(jìn)行有目標(biāo)的治療，在不破壞正常細(xì)胞

12、的情況下，可以把癌細(xì)胞等分離出來，也可以制成靶向藥物控釋納米微粒載體（俗稱“生物導(dǎo)彈”），用于治療腦栓塞等疾病，同時也可用納米技術(shù)生產(chǎn)出納米探針（微型機器人）深入體內(nèi)治療疾病或清理體內(nèi)垃圾等。 3、納米技術(shù)用在醫(yī)學(xué)上，專家們把磁性納米復(fù)合高分子微粒用于細(xì)納米機器人是可以在細(xì)胞內(nèi)或血液中對納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。其實細(xì)胞本身就是一個活生生的納米機器，細(xì)胞中的每一個酶蛋白分子就是一個個活生生的納米機器人，已有一種納米藥物載體通過了FDA批準(zhǔn)并應(yīng)用于臨床，密西根大學(xué)的DonaldTomalia等已經(jīng)用樹形聚合物發(fā)展了能夠捕獲病毒的“納米陷阱”。體外實驗表明“納米陷阱”能夠在流感病毒感染細(xì)

13、胞之前就捕獲它們，使病毒喪失致病的能力。 納米機器人是可以在細(xì)胞內(nèi)或血液中對納米空間進(jìn)行操作的“功能4、納米化妝品項目的相關(guān)試驗結(jié)果已經(jīng)得出，北京地區(qū)唯一能做透皮吸收測試的北京軍區(qū)總醫(yī)院臨床藥物研究所為北京中陽德安醫(yī)藥科技有限公司的產(chǎn)品進(jìn)行了透皮吸收試驗。試驗報告顯示：將兩種樣品同時涂布于兩組小鼠的表皮組織，納米組在10分鐘后，即可明顯測出其滲透量，并且隨時間延長滲透量的值增大，4小時的時候滲透量達(dá)穩(wěn)態(tài)吸收量。而對照組在一個半小時后才開始有明顯的滲透，但與同時間的納米組的比較滲透量的值低5558。說明納米組在給樣最短時間內(nèi)即達(dá)到有效吸收。納米組的積累吸收量明顯大于對照組。據(jù)進(jìn)行此項實驗測試的專

14、家稱，該實驗是嚴(yán)格遵照美國FDA的藥理實驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，其結(jié)果是可靠的。4、納米化妝品項目的相關(guān)試驗結(jié)果已經(jīng)得出，北京地區(qū)唯一能做透5、納米技術(shù)如果應(yīng)用在陶瓷上，可使陶瓷具有超塑性，大大增強了陶瓷的韌性，不怕摔，不怕碎，陶瓷堅固無比。另外，還能用納米技術(shù)識別化學(xué)和生物傳感器材料。令科學(xué)家高興的是，納米鈦與樹脂化合后生成的多種全新涂料，具有多種同類產(chǎn)品無法相比的優(yōu)越性，在海水中浸泡10年不損，并具有神奇的自我修復(fù)能力和自潔性，納米鈦還作為唯一對人植物神經(jīng)、味覺沒有任何影響的金屬，其用途廣泛。 5、納米技術(shù)如果應(yīng)用在陶瓷上，可使陶瓷具有超塑性，大大增強了六、納米技術(shù)在軍事上的應(yīng)用：1、納米微粒尺寸小

15、，從而增加化學(xué)反應(yīng)的接觸面。因此，納米材料可作為催化劑被廣泛應(yīng)用提高軍事能源的使用效能。納米鎳粉作為火箭固體燃料反應(yīng)催化劑，可使燃燒效率提高100倍；納米炸藥比常規(guī)炸藥性能提高千百倍；納米材料制成的燃油添加劑，可節(jié)省燃油，降低尾氣排放。 六、納米技術(shù)在軍事上的應(yīng)用：1、納米微粒尺寸小，從而增加化2、提高常規(guī)武器的打擊與防護(hù)能力。運用納米技術(shù)在產(chǎn)品中添加特殊性能的材料或在產(chǎn)品表面形成一層特殊的材料，能產(chǎn)生出新的性能，如可以使易碎的陶瓷變得具有韌性，達(dá)到類似于鐵的耐彎曲性，或具有特殊的剛性?，F(xiàn)在已經(jīng)制造出來的碳納米管，硬度大約是鋼的100倍?？梢韵胂?，把納米技術(shù)用于武器制造，可大大提高武器彈頭對目

16、標(biāo)的穿透力和破壞力，也可提高武器裝備的防護(hù)能力，未來防彈裝甲車可能產(chǎn)生使導(dǎo)彈滑落或彈回去的奇跡。2、提高常規(guī)武器的打擊與防護(hù)能力。運用納米技術(shù)在產(chǎn)品中添加特3、提高武器裝備的隱身性能。某些納米固體在較寬的頻譜范圍對電磁波有均勻的吸收性能，幾十納米厚的固體薄膜的吸收效果與比它厚1000倍的現(xiàn)有吸波材料相同，美國研制的納米隱身涂料超黑粉對雷達(dá)波的吸收率達(dá)99%。用納米吸波材料涂在戰(zhàn)略轟炸機、導(dǎo)彈等攻擊性飛行器的表面，能有效地吸收敵方防空雷達(dá)的電磁波(B-2隱身轟炸機表面的涂層中就含有納米材料)；將納米粒子添加于發(fā)煙劑中，能對陣地起到很好的屏蔽作用，與土壤混合可遮蔽地下指揮所等重要軍事設(shè)施。3、提高

17、武器裝備的隱身性能。某些納米固體在較寬的頻譜范4、用于制造微型武器。利用納米技術(shù)可以把傳感器、電動機和數(shù)字智能裝備集中在一塊芯片上，制造出幾厘米甚至更小的微型裝置。在未來戰(zhàn)場上，將出現(xiàn)能像士兵那樣執(zhí)行軍事任務(wù)的超微型智能武器裝備。據(jù)報道，美國研制的小型智能機器人，大的像鞋盒子那么大，小的如硬幣，它們會爬行、跳躍甚至可飛過雷區(qū)、穿過沙漠或海灘，為部隊或數(shù)千公里外的總部收集信息。微型機電武器還可用于敵我識別、探測核污染和化學(xué)毒劑、無人偵察機等。4、用于制造微型武器。利用納米技術(shù)可以把傳感器、電動機和5、用于制造微型衛(wèi)星和納米衛(wèi)星。由于納米技術(shù)、微電機技術(shù)的發(fā)展，一些國家發(fā)射的衛(wèi)星正向小型化方向發(fā)展

18、。1993年，美國航空航天公司就提出了納米衛(wèi)星(重約0.110千克)的概念。1999年，英國、美國、瑞典各發(fā)射了一顆納米衛(wèi)星。專用微型集成電路取代現(xiàn)在衛(wèi)星上使用的有關(guān)系統(tǒng)，使微型衛(wèi)星、納米衛(wèi)星體積小、重量輕；生存能力強，即使遭受攻擊也不會喪失全部功能；研制費用低，不需大型實驗設(shè)施和跨度大的廠房；易發(fā)射，不需大型運載工具發(fā)射，一枚小型運載火箭即可發(fā)射千百顆，再按不同軌道組成衛(wèi)星網(wǎng)，即可實現(xiàn)對地球表面的覆蓋。 5、用于制造微型衛(wèi)星和納米衛(wèi)星。由于納米技術(shù)、微電機技術(shù)的發(fā)6、中科院化學(xué)所宣布已研制出不沾水、不沾油的“納米布”，用納米布可制成水陸兩用服裝；由防彈陶瓷外層和碳納米管復(fù)合材料作襯底，可制成

19、堅硬如鋼的防彈背心；由于碳納米管發(fā)射電子的性能十分優(yōu)良，可在制造數(shù)字化頭盔用的高清晰度顯示器方面大有作為，極小的微處理器可使圖像彎曲，形成一幅180度的全方位圖景，以便同頭盔相匹配。碳納米管還可保護(hù)士兵免受激光致盲武器的攻擊，一旦受到攻擊，它們可以迅速變?yōu)榈入x子體，吸收激光能量，然后再恢復(fù)原來的狀態(tài)。 6、中科院化學(xué)所宣布已研制出不沾水、不沾油的“納米布”，用納七、納米技術(shù)可能帶來的危害：納米技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品由于構(gòu)成微粒的尺寸太小，也可能直接對人體產(chǎn)生威脅。一般的物品拿在手上，由于構(gòu)成的微粒大小是微米或以上量級的尺寸，不會滲透到人的皮膚細(xì)胞內(nèi)，以致進(jìn)入血液。但是納米技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，由于構(gòu)成微粒在

20、納米量級，完全有可能通過皮膚接觸進(jìn)入人體。如果這種物質(zhì)有毒的話，人體與之接觸將是十分危險的，所以，生產(chǎn)和處理這種納米產(chǎn)品，其生產(chǎn)廠房、放置措施都將有極其嚴(yán)格的規(guī)定。 走進(jìn)納米世界課件八、假冒納米技術(shù)納米打假，可能被一些人認(rèn)為是小題大做，其實不然，現(xiàn)在只要留心大城市的市場上，打著“納米家用電器”、“納米防輻射衣服”、“納米防紫外線化妝品”、“納米太陽傘”等新奇廣告招牌隨處可見，就如同“綠色食品”、“基因食品”、“數(shù)字電視”等一樣，“前衛(wèi)”商品堂而皇之地擺在商場的柜臺上，納米技術(shù)的用途相當(dāng)廣泛這點不錯，但還沒有到廣泛地應(yīng)用階段，因此，一些企業(yè)借納米造勢，趁老百姓對納米技術(shù)的內(nèi)涵還不太清楚，或把一點

21、點皮毛的加工謊稱為納米技術(shù)，或以“微米技術(shù)”“降格”充當(dāng)，甚至置納米材料不會釋放微波這一普通常識不顧，聲稱自己產(chǎn)品能釋放保健微波來欺騙消費者。 八、假冒納米技術(shù)1、“納米水”廣州一家公司用所謂的“納米水”把老百姓搞得暈頭轉(zhuǎn)向 ：這家公司把“納米水”說得神乎其神：抗疲勞、耐缺氧、抵抗細(xì)菌、降火排毒，長期飲用可“水到病除”，甚至還可以“增強女士防匪徒強暴的能力”。據(jù)稱，“納米水”將締造一個水的“神話”，引起一次“飲用水革命”。據(jù)介紹，該公司還有“納米口紅”、“納米衣服”、“納米牙膏、牙刷”等，不過目前尚未上市。 這種“納米水”的關(guān)鍵在于所謂的“納米珠”。在這家公司的現(xiàn)場演示中，一位所謂的“經(jīng)理”拿出一把大小不一、顏色各異的橢圓形小珠，稱這就是麥飯石與納米特殊材料制作而成的“納米珠