納米材料課件

1、納米科技及其新應(yīng)用 納米材料的發(fā)展歷史納米材料的應(yīng)用其實很早就有了，只是沒有上升成納米材料的概念。早在一千多年前，我國古代利用燃燒蠟燭收集的碳墨作為墨的原料及染料。這是應(yīng)用最早的納米材料。我國古代的銅鏡表面長久不發(fā)生銹鈍，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)其表面有一層納米氧化錫顆粒構(gòu)成的薄膜。以及十八世紀中葉，膠體化學(xué)的建立，科學(xué)家們開始研究直徑為1-100nm的粒子系統(tǒng)。這種液態(tài)的膠體體系就是現(xiàn)在所說的納米溶膠。硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒 在后來的催化劑的研究中，人們制備了鉑黑，這大約是納米金屬粉體的最早應(yīng)用。但是把納米材料正式作為材料科學(xué)的一個新的分支是1990年7月在美國巴爾的摩召開的國際第一屆納米科學(xué)技術(shù)學(xué)

2、術(shù)會議上確定的。所以將1990年七月以前作為納米材料發(fā)展的第一階段，在這之前，從20世紀60年代末開始，人們主要在實驗室探索用各種手段制備不同材料的納米粉末，合成塊體（包括薄膜），研究評估表征的方法，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性，但研究大部分局限在同一材料。在這一階段中最值得一提的是1985年發(fā)現(xiàn)的碳納米原子團簇-C60。這種材料的研制成功使人們看到它具有普通尺寸碳材料不具備的特殊性能。這種材料的碳原子數(shù)目是穩(wěn)定的。純的C60固體是絕緣體，但是采用堿金屬摻雜后就成為導(dǎo)電性很好的材料，可以與金屬相比。甚至成為超導(dǎo)體。同時發(fā)現(xiàn)C60在低溫下呈現(xiàn)鐵磁性。 用作發(fā)光二極管、激光二極管，實現(xiàn)光電集

3、成。中科大功能納米材料研究室1. 納米硅發(fā)光奇異性能實例碳納米管儲氫 高質(zhì)量的碳納米管能儲存大量氫氣，從而可以實現(xiàn)用氫氣為燃料驅(qū)動無污染汽車。H2碳60超導(dǎo)體 已經(jīng)試驗過往C60中摻雜，引入堿金屬、堿土金屬原子，可以得到各向同性的超導(dǎo)性，制成了有機超導(dǎo)體。C60作成的分子算盤 1996年11月，IBM公司在瑞士蘇黎士研究室工作的物理學(xué)家金澤夫斯基等，想能否用一臺掃描隧道顯微鏡和一些布基球，制成一個能計算的機器。結(jié)果研究出第一臺分子算盤，儲存信息容量是常規(guī)電子計算機存儲器的10億倍，可能是將來制造出分子般大小的機器的第一部。 移動單個分子或原子的技術(shù)，將是下一代電子元件和開發(fā)納電子集成電路的關(guān)鍵

4、。納米武器稱雄未來戰(zhàn)場 間諜草 機器蒼蠅 蚊子導(dǎo)彈 螞蟻士兵 麻雀衛(wèi)星“機器蒼蠅” 它既能被飛機、火炮和步兵武器投放，也可以人工放置在敵軍信息系統(tǒng)和武器系統(tǒng)附近，大批“機器蒼蠅”可在某地區(qū)形成高效偵察監(jiān)視網(wǎng)，大大提高戰(zhàn)場信息獲取量。如果再在它們身上安裝某種極小的彈頭，“蒼蠅”無疑會變成“馬蜂”?！拔米訉?dǎo)彈” 利用納米技術(shù)制造的形如蚊子的微型導(dǎo)彈，可以起到神奇的戰(zhàn)斗效能。納米導(dǎo)彈直接受電波遙控，可以神不知鬼不覺地潛入目標內(nèi)部，其威力足以炸毀敵方火炮坦克、飛機、指揮部和彈藥庫。“麻雀衛(wèi)星” 質(zhì)量不足10千克，各種部件全部用納米材料制造，一枚小型火箭一次就可以發(fā)射數(shù)百顆。若在太陽同步軌道上等間隔地部

5、署648顆功能不同的“麻雀衛(wèi)星”，就可以保證在任何時刻對地球上任何一點進行連續(xù)監(jiān)視，即使少數(shù)失靈，整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的工作也不會受影響。 納米科技前景的展望1微電子和計算機技術(shù)2環(huán)境和能源3醫(yī)學(xué)與健康4生物技術(shù)5航天和航空6國家安全1微電子和計算機技術(shù) 納米結(jié)構(gòu)微處理器的效率提高1兆倍，并實現(xiàn)太比特的存儲器(提高1000倍)；研制集成納米傳感器系統(tǒng)。分子計算2環(huán)境和能源 發(fā)展綠色能源和環(huán)境處理技術(shù)，減少污染和恢復(fù)被破壞的環(huán)境；制備孔徑lnm的納孔材料作為催化劑的載體，有序納米孔材料和納米膜材料(孔徑l0l00nm)用來消除水和空氣中的污染；成倍的提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。3醫(yī)學(xué)與健康 納米技術(shù)將

6、給醫(yī)學(xué)帶來變革：納米級粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織；在人工器官外面涂上納米粒子可預(yù)防移植后的排斥反應(yīng)；研究耐用的與人體友好的人工組織、器官復(fù)明和復(fù)聰器件；疾病早期診斷的納米傳感器系統(tǒng)。4生物技術(shù) 在納米尺度上按照預(yù)定的對稱性和排列制備具有生物活性的蛋白質(zhì)、核糖核酸等； 在納米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能； 生物仿生化學(xué)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。6國家安全 擁有納米技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)和廣泛應(yīng)用這些技術(shù)的國家，將在國家經(jīng)濟安全和國防安全方面處于有利地位。先進的納米電子器件在信息控制方面的應(yīng)用；通過納米機械學(xué)，微小機器人的應(yīng)用將提高部隊的靈活性和增加戰(zhàn)斗的有效性；用納米和微米機械設(shè)備控制，國家核防衛(wèi)系統(tǒng)的性能將大幅度提高；通過納米材料技術(shù)的應(yīng)用，可使武器裝備的耐腐蝕、吸波性和隱蔽性大大提高，可