納米科技強(qiáng)國(guó)之路-納米科技科普課程-課件

納米科技

（二）主講人：李寧湘1、生產(chǎn)與生活

把透明疏油、疏水的納米材料顆粒組合在大樓表面或窗玻璃上，大樓不會(huì)被空氣中的油污弄臟，玻璃也不會(huì)沾上水蒸氣而永遠(yuǎn)透明。將這種納米顆粒放到織物纖維中，做成的衣服不沾塵，省去不少洗衣的麻煩。四、納米技術(shù)的應(yīng)用及前景納米陶瓷材料愛(ài)清潔的納米材料

納米陶瓷材料，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、韌性好、耐磨性好、硬度高及密度小等優(yōu)點(diǎn)。用納米陶瓷材料可制得“摔不碎的酒杯”或“摔不碎的碗”。2、醫(yī)學(xué)與健康

納米粒子微細(xì)結(jié)構(gòu)使其對(duì)環(huán)境中的化學(xué)或物理指標(biāo)的變化極為敏感，因此可對(duì)人體內(nèi)的病原體作出早預(yù)測(cè)，如，當(dāng)腫瘤只有幾個(gè)細(xì)胞大小時(shí)就可以將其檢測(cè)出來(lái)，加以根除。

疾病檢測(cè)指示劑：

研究表明，礦物中藥制成納米粉末后，藥效大幅度提高，并具有高吸收率、劑量小的特點(diǎn)；還可利用納米粉末的強(qiáng)滲透性將礦物中藥制成貼劑或含服劑，避開(kāi)胃腸吸收時(shí)體液環(huán)境與藥物反應(yīng)引起不良反應(yīng)或造成吸收不穩(wěn)定；也可將難溶礦物中藥制成針劑，提高吸收率。

納米礦物中藥：無(wú)痛型微型針

按照人們的意愿在納米尺寸的世界中自由地剪裁、按排材料，這一技術(shù)被稱為納米加工技術(shù)。納米加工技術(shù)是納米科學(xué)的重要基礎(chǔ)。

放在指尖上的400支排列

整齊的無(wú)痛型微型針3、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)

用納米粉末制成的磁記錄材料，可使磁帶和軟硬磁盤的記錄密度提高數(shù)十倍，并能大幅度改善它們的保真性能。

納米金屬粉末對(duì)電磁波有特殊的吸收作用，可作為軍用高性能毫米波隱形材料、可見(jiàn)光--紅外線隱形材料和結(jié)構(gòu)式隱形材料、手機(jī)輻射屏蔽材料。

高性能磁記錄材料吸波材料4、航天和航空

納米粉末具有極強(qiáng)的儲(chǔ)能特性，將其作為添加劑加入燃料中可大大提高燃燒率。將一些納米粉末添加到火箭的固體燃料推進(jìn)劑中，可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃穩(wěn)定性。有研究表明，向火箭固體燃料中加入0.5%納米鋁粉或鎳粉，可使燃燒效率提高10%-25%，燃燒速度加快數(shù)十倍。

高效助燃劑：“太空電梯”的繩索

如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球-月球乘人的電梯，人們?cè)谠虑蚨ň泳秃苋菀琢恕?/p>

5、軍事“麻雀”衛(wèi)星

美國(guó)于1995年提出了納米衛(wèi)星的概念。這種衛(wèi)星比麻雀略大，重量不足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)百顆納米衛(wèi)星。若在太陽(yáng)同步軌道上等間隔地布置648顆功能不同的納米衛(wèi)星，就可以保證在任何時(shí)刻對(duì)地球上任何一點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，即使少數(shù)衛(wèi)星失靈，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的工作也不會(huì)受影響?！拔米印睂?dǎo)彈

由于納米器件比半導(dǎo)體器件工作速度快得多，可以制造出全新原理的智能化微型導(dǎo)航系統(tǒng)。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(jué)地潛入目標(biāo)內(nèi)部，其威力足以炸毀敵方火炮、坦克、飛機(jī)、指揮部和彈藥庫(kù)。

這是一種微型機(jī)器人。這些機(jī)器人比螞蟻還要小，但具有驚人的破壞力。它們可以通過(guò)各種途徑鉆進(jìn)敵方武器裝備中，長(zhǎng)期潛伏下來(lái)。一旦啟用，這些“納米士兵”就會(huì)各顯神通：有的專門破壞敵方電子設(shè)備，使其短路、毀壞；有的充當(dāng)爆破手，用特種炸藥引爆目標(biāo)；有的施放各種化學(xué)制劑，使敵方金屬變脆、油料凝結(jié)或使敵方人員神經(jīng)麻痹、失去戰(zhàn)斗力。

“螞蟻士兵”納米科技目前取得的成果舉例量子計(jì)算機(jī)—運(yùn)算速度提高一億倍納米電纜—高密度集成器的連接導(dǎo)線納米鑷子—納米機(jī)械的得力工具納米醫(yī)學(xué)—攻克疑難雜癥的曙光1、物理方法：真空冷凝法，物理粉碎法，機(jī)械球磨法2、化學(xué)合成方法：氣相沉積法，沉淀法，水熱合成法，溶膠凝膠法，微乳液法五、納米材料的制備方法納米科技的內(nèi)涵真正的納米技術(shù)必須具備兩個(gè)條件,二者缺一不可：

一是納米尺寸；

二是自然界里所沒(méi)有的新物性。

人們公認(rèn)影響21世紀(jì)的三大科技是：信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)。其中納米技術(shù)又以其突出的交叉性和集成性，影響到信息技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展，它們?nèi)叩慕徊?、綜合將誕生集大成的納米生物技術(shù)或納米生物信息技術(shù)。在人們極大地提高了獲取和處理社會(huì)信息的能力之后，便會(huì)轉(zhuǎn)向?qū)ι畔⒌奶剿?。圖7中交叉領(lǐng)域即納米電子學(xué)、納米生物技術(shù)等將是今后影響人類社會(huì)的制高點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到國(guó)家安全、公共衛(wèi)生和人類的健康和長(zhǎng)壽。六、納米科技的地位和發(fā)展現(xiàn)狀圖7三大高科技及其交叉領(lǐng)域

國(guó)內(nèi)外納米科技的發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)：“70年代重視微米技術(shù)的國(guó)家如今都成為發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在重視納米技術(shù)的國(guó)家很可能成為新世紀(jì)的先進(jìn)國(guó)家”從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美國(guó)、日本每年斥資幾億美元于納米科技的研發(fā)，我國(guó)每年投入近千萬(wàn)美元1995年，各國(guó)納米科技的領(lǐng)先程度排名：日本、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和北歐、中國(guó)和法國(guó)由于研究條件的限制，我國(guó)的研究工作只能集中在一些硬件條件要求不太高的領(lǐng)域，屬世界首創(chuàng)的具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果還很少，在納米產(chǎn)業(yè)方面，國(guó)內(nèi)還處于起步階段。我們身邊的納米現(xiàn)象荷葉荷花為什么出污泥而不染？

最近，科學(xué)家們揭開(kāi)了奧秘：荷葉的表面上有許多微小的突起(圖2)，突起的平均大小約為10微米，平均間距約12微米。而每個(gè)突起是由許多直徑為200納米左右的突起組成的。原來(lái)在“微米結(jié)構(gòu)”上再迭加上“納米結(jié)構(gòu)”，就在荷葉的表面形成了密密麻麻分布的無(wú)數(shù)“小山”，“小山”與“小山”之間的“山谷”非常窄，小的水滴只能在“山頭”間跑來(lái)跑去，卻休想鉆到荷葉內(nèi)部。于是荷花便有了疏水的性能。

荷葉的表面微觀結(jié)構(gòu)（標(biāo)尺：100微米）

用徽墨寫(xiě)出的毛筆字為什么光澤好？

你練習(xí)過(guò)寫(xiě)毛筆字嗎？我國(guó)的漢字是至今通行的世界上最古老的文字。從甲骨文經(jīng)過(guò)金文、大篆(zhuan)、小篆、草書(shū)、隸(li)書(shū)、楷書(shū)、行書(shū)發(fā)展到今天的漢字，已有3000多年的歷史，在全世界還找不出第二種。漢字的優(yōu)點(diǎn)之一是本身具有巨大的美感，是世界上能成為書(shū)法藝術(shù)品的最主要文字。用毛筆和黑墨創(chuàng)造書(shū)法藝術(shù)是我中華文化的一絕。電視劇《乾隆王朝》中，和珅讓管家劉全用后寫(xiě)的假信換回了幾年前向山東巡撫國(guó)泰通風(fēng)報(bào)信的真書(shū)函，弄得國(guó)泰面對(duì)假信，雖有隱情卻無(wú)法申辯，只好被砍頭。乾隆暗示十格格，自已已從假信筆墨的新色彩識(shí)破了和珅的調(diào)包計(jì)。

在這劇中，導(dǎo)演借乾隆之口向觀眾傳送了一個(gè)知識(shí)：我國(guó)安徽省出產(chǎn)的著名徽墨能保持毛筆字有光澤且較長(zhǎng)時(shí)間不褪色。

制作墨汁或黑墨的主要原料是煙炱（注：音tai）。煙炱是什么？它就是煙凝結(jié)成的黑灰。制墨時(shí)所用的黑灰越細(xì)，墨的保色時(shí)間越長(zhǎng)?；漳眉{米級(jí)大小的松煙炱（即所謂‘精煙徽墨’）（見(jiàn)圖4徽墨及圖5墨字）和樹(shù)膠及少量香料及水分制成，所以很名貴。圖5王羲之《夜亂貼》（局部）圖4徽墨―精煙墨

從使用火開(kāi)始，我們的祖先就同黑灰打交道了。從距今180萬(wàn)年前的山西芮城，170萬(wàn)年前的云南元謀，80萬(wàn)年前的陜西藍(lán)田，60萬(wàn)年前的北京周口店山洞里，都發(fā)現(xiàn)了碳灰，而碳灰的尺度大大小小，其中就有納米級(jí)大小的顆粒，甚至于在灰燼中已有今天才認(rèn)識(shí)的碳納米管和巴基球（C60）。