納米材料與納米技術(shù)論文

納米材料與納米技術(shù)學(xué)院：自動化學(xué)院專業(yè)年級：2015級物聯(lián)網(wǎng)工程4班學(xué)生姓名：梁建業(yè)學(xué)號：3115001473摘要：簡要了解納米材料和納米技術(shù)，介紹它的一些相關(guān)的應(yīng)用及其在國內(nèi)外的現(xiàn)狀，并嘗試預(yù)測它的發(fā)展趨勢。與此同時，也共同探討下其存在的問題。首先，讓我們來簡單地了解下納米材料和納米技術(shù)吧！什么是納米材料？納米是一個長度單位，1nm=10ˉ9m。納米材料是指在結(jié)構(gòu)上具有納米尺度調(diào)制特征的材料，納米尺度一般是指1~100nm。當(dāng)一種材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)入納米尺度特征范圍時，其某個或某些性能會發(fā)生明顯的變化。納米尺度和性能的特異變化是納米材料必須同時具備的兩個基本特征。按材質(zhì)，納米材料可分為納米金屬材料、納米非金屬材料、納米高分子材料和納米復(fù)合材料。其中納米非金屬材料又可細(xì)分為納米陶瓷材料、納米氧化物材料和其他非金屬納米材料。按納米尺度在空間的表達(dá)特征，納米材料可分為零維納米材料即納米顆粒材料、一維納米材料（如納米線、棒、絲、管和纖維等）、二維納米材料（如納米膜、納米盤和超晶格等）、納米結(jié)構(gòu)材料即納米空間材料（如介孔材料。按形態(tài)，納米材料可分為納米顆粒材料、納米固體材料（也稱納米塊體材料）、納米膜材料以及納米液體材料（如磁性液體納米材料和納米溶膠等）。按功能，納米材料可分為納米生物材料、納米磁性材料、納米藥物材料、納米催化材料、納米智能材料、納米吸波材料、納米熱敏材料以及納米環(huán)保材料等）。二．什么是納米技術(shù)？納米技術(shù)（nanotechnology）是指在0.1~100nm空間尺度上操縱原子和分子，對材料進(jìn)行加工，制造具有特定功能的產(chǎn)品或?qū)ξ镔|(zhì)及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的一門綜合性的高新技術(shù)學(xué)科。其實(shí)通俗的講就是“use

little

things

to

finish

the

big

work”。我們在分子原子這樣的微小尺度上加工材料，得到一些新型的功能性的高科技產(chǎn)品，他們往往具有相比于一般材料更優(yōu)良的性能，具有很高的實(shí)用價值和研究價值。而將納米應(yīng)用到測量等方面，又可以達(dá)到高精度的效果，比如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)的發(fā)明等。另外還有：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等方面的應(yīng)用。納米技術(shù)的特異性質(zhì)及其相關(guān)的應(yīng)用。1.納米技術(shù)的具有的個性效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒尺寸的不斷減小，當(dāng)進(jìn)入納米量級的時候，顆粒的光、聲、電磁和熱力學(xué)等物理性質(zhì)將發(fā)生根本性變化的一類現(xiàn)象。比如磁性的納米顆粒的矯頑力異常之高，而且其有很多應(yīng)用，磁性車票、磁性鑰匙、磁性信用卡等都是應(yīng)用這一性質(zhì)；又如納米二氧化鈦陶瓷一改傳統(tǒng)陶瓷在室溫下可彎曲，塑性形變可達(dá)到100%，這就克服了傳統(tǒng)陶瓷性非常脆的弱點(diǎn)。量子尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒的尺寸進(jìn)入納米量級，電子能級也隨之從連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的，也就是量子化的了，而且能級間距也發(fā)生了分裂。這時納米微粒的磁、光、聲、熱、電等性能有了根本性的轉(zhuǎn)變，例如實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米銀是絕緣體。表面效應(yīng)是指：伴隨著顆粒尺寸的不斷減小，顆?？偟谋砻娣e大幅度變大，表面原子數(shù)急劇上升，與此同時，納米材料的表面能也急劇變大，這種現(xiàn)象稱之為表面效應(yīng)。由于表面原子活化能大，所以它們具有非常高的活性，很不穩(wěn)定，就更容易與其他物質(zhì)結(jié)合。我們熟悉的現(xiàn)象：納米金屬微粒在空氣中就能夠燃燒。宏觀量子隧道效應(yīng)是指：一些宏觀量，例如量子相干器件中的磁通量、納米顆粒的電導(dǎo)率、超微顆粒的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng)的現(xiàn)象。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,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。存在的問題：一．社會危害納米材料（包含有納米顆粒的材料）本身的存在并不是一種危害。只有它的一些方面具有危害性，特別是他們的移動性和增強(qiáng)的反應(yīng)性。只有某些納米粒子的某些方面對生物或環(huán)境有害，我們才面臨一個真的危害。二．健康問題納米顆粒進(jìn)入人體有四種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過程中被有意的注入（或由植入體釋放）。一旦進(jìn)入人體，它們具有高度的可移動性。在一些個例中，它們甚至能穿越血腦屏障。納米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個大課題。基本上，納米顆粒的行為取決于它們的大小，形狀和同周圍組織的相互作用活動性。它們可能引起噬菌細(xì)胞（吞咽并消滅外來物質(zhì)的細(xì)胞）的“過載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機(jī)體免疫力。它們可能因?yàn)闊o法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個顧慮是它們同人體中一些生物過程發(fā)生反應(yīng)的潛在危險(xiǎn)。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會立即吸附他們遇到的大分子。這樣會影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機(jī)制。三．環(huán)境問題主要擔(dān)心納米顆?？赡軙斐晌粗奈：ΑＫ模鐣L(fēng)險(xiǎn)納米技術(shù)的使用也存在社會學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。在儀器的層面，也包括在軍事領(lǐng)域使用納米技術(shù)的可能性。（例如，在MIT士兵納米技術(shù)研究所[1]研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時還有通過納米探測器增強(qiáng)的監(jiān)視手段。盡管到目前為止，納米材料與納米技術(shù)仍然是個飽受爭議的話題，對人類的危害還是個未知數(shù)，但隨著科技的發(fā)展,我相信這些問題都將會被妥善解決。納米的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?將會產(chǎn)生革命性的變革。預(yù)計(jì)不久的將來,納米科技將深入到各行各業(yè)乃至千家萬戶,并將成為今后二三十年科技發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。[參考文獻(xiàn)][1]白春禮.納米科技及其發(fā)展前