納米材料龍駒知識課件

1/7/2025納米材料制作：龍駒講解：龍駒1納米是十億分之一米。

1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m

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1020W++粒子微觀介觀宏觀宇觀山太陽系地球星系團星系原子原子核DNA人納米材料也稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1~100納米間的粒子。當人們將物體細分成超微顆粒后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和作為大塊固體時相比將會有顯著的不同。納米材料CompanyLogo磁學性質熱學性質電學性質光學性質力學性質納米材料性質具有特殊的熱學性質。固體物質在其形態(tài)為大尺寸時，其熔點是固定的，超微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點將顯著降低，當顆粒小于10納米量級時尤為顯著。例如，銀的常規(guī)熔為670攝氏度，而超微銀顆粒的熔點可低于100攝氏度；具有特殊的磁學性質。人們發(fā)現(xiàn)海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養(yǎng)豐富的水底；具有特殊的力學性質。陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制呈的納米陶瓷卻具有良好的韌性。因為納米材料既有大的界面，界面的原子排布是相當混亂的，原子在外力變形的條件下的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是磷酸鈣等納米材料所構成的；納米材料還具有超導性等特殊性能。21世紀是高新技術的世紀，信息、生物和新材料代表了高新技術發(fā)展的方向。在信息產業(yè)如火如荼的今天，新材料領域有一項技術引起了世界各國政府和科技界的高度關注，這就是納米科技。處于新材料科技前沿的納米科技，它的應用領域非常廣泛。應用于制造業(yè)，現(xiàn)在已經造出只有米粒大小且能開動的汽車、只有蜜蜂大小的直升機。應用于生物醫(yī)學，可以制出只有幾毫米的人造手，幫助醫(yī)生實施虛擬的現(xiàn)實手術。有人預言，處于2l世紀高新技術前沿和核心地位的納米科技所引起的世界性技術革命和產業(yè)革命對社會經濟、政治、國防等所產生的沖擊，將比以往的技術革命時代帶來的影響更為巨大。納米科技將會掀起新一輪的技術浪潮，領導下一場工業(yè)革命。人類將進入一個新的時代-----納米科技時代。

納米新科技誕生才幾十年，就在幾個重要的方面有了如下的重要進展：1）美國商用機器公司(IBM)兩名科學家利用掃描隧道電子顯微鏡(STM)直接操作原子，成功地在Ni(鎳)基板上，按自己的意志安排原子組合成“IBM”字樣;

1998年IBM公司用原子排成的世界上最小的廣告-----IBM

日本科學家已成功地將硅原子堆成一個“金字塔”，首次實現(xiàn)了原子三維空間立體搬遷．1991年IBM的科學家還制造了超快的氙原子開關．專家們預計，這一突破性的納米新科技研究工作將可能使美國國會圖書館的全部藏書存儲在一個直徑僅為0.3cm的硅片上．據(jù)英國《科學與共同政策》雜志報道，科學家們已制造出一種尺寸只有4nm的復雜分子，具有“開”和“關”的特性，可由激光計算機提供可能的技術保證．

1993年，中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字，標志著我國開始在國際納米科技領域占有一席之地。用掃描隧道顯微鏡的針尖排列的漢字“原子”的大小只有0.001μm(2)近年來剛剛發(fā)展起來的納米材料出現(xiàn)許多傳統(tǒng)材料不具備的奇異特性，已引起科學家的極大興趣．德國薩爾大學格菜德和美國阿貢國家實驗室席格先后研究成功納米陶瓷氟化鈣和二氧化鈦，在室溫下顯示良好的韌性，在180℃經受彎曲并不產生裂紋，這一突破性進展，使那些為陶瓷增韌奮斗將近一個世紀的材料科學家們看到希望．英國著名材料科學家卡恩在從Nature雜志上撰文說：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑?！?3)作為納米科學技術的另一個重要分支，即納米生物學在90年代初露頭角，面向2l世紀，它的發(fā)展前途方興末艾．納米生物學在納米尺度上認識生物大分子的精細結構及其與功能的聯(lián)系，并在此基礎上按自己的意愿進行裁剪和嫁接，制造具有特殊功能的生物大分子，這使生命科學的研究上了一個新的臺階，

美國IBM公司首席科學家Armstrong說：“正像20世紀70年代微電子技術產生了信息革命一樣，納米科學技術將成為下一世紀信息時代的核心?！敝茖W家錢學森也預言：“納米和納米以下的結構是下一階段科技發(fā)展的一個重點，會是一次技術革命，從而將是21世紀又一次產業(yè)革命”納米新科技將成為21世紀科學的前沿和主導科學。在醫(yī)藥中的應用1.醫(yī)學使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細，并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。將藥物儲存在碳納米管中，并通過一定的機制來激發(fā)藥劑的釋放，則可控藥劑有希望變?yōu)楝F(xiàn)實。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，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。使用納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。采用納米大分子：“生物部件”與小分子無機物晶體結構組合，采用納米電子學控制裝配成納米機器人，將會給人類醫(yī)學科技帶來深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。納米機器人生物醫(yī)藥材料應用納米粒子比紅血細胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運動，如果利用納米粒子研制成機器人，注入人體血管內，就可以對人體進行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內的輸運更加方便。

微型納米醫(yī)學機器這種微型納米醫(yī)學機器人是世界上第一種可以殺死癌癥細胞的機器人

【搜狐科學消息】據(jù)探索發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站報道，近日來自美國加州大學的科學家發(fā)明了一種新式的具有強大滅殺能力的納米微型醫(yī)學機器人“納米推進器”，這種機器人可以在活細胞內快速的殺死癌細胞從而達到治愈癌癥的目的。在軍事方面的應用由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3～4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標，起到了隱身作用美國F117隱形轟炸機在電子計算機和電子工業(yè)中的應用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納米材料級存儲器芯片都已投入生產。計算機在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。在紡織工業(yè)中應用在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用于制造抗菌內衣、用品，可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。在化妝品中應用納米微粒與樹脂結合用于紫外線吸收，如防曬油、化妝品中普遍加入納米微粒。如納米TiO2、ZnO、SiO2等。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。在環(huán)境保護方面的應用治理有害氣體納米技術可以制成非常好的催化劑，其催化效率極高。經它催化的石油中硫的含量小于0.01％。因而，在燃煤中可加入納米級助燒催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防治有害氣體的產生。納米級催化劑用于汽車尾氣催化，有極強的氧化還原性能，使汽油燃燒時不再產生一氧化硫和氮氧化物，根本無需進行尾氣凈化處理。在污水處理中的應用污水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。由于傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到很好解決。納米技術的發(fā)展和應用很可能徹底解決這一難題。污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質。它從污水中流失，也是資源的浪費。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等完全提煉出來，變害為寶。一種新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10~20倍。未來生活中，納米材料的用途到納米技術成熟的時候，我們生活中的衣物、化妝品、涂料、食品等都可能是納米技術的產物。納米服裝納米藥品納米涂料納米化妝品納米洗潔凈納米服裝經納米技術處理過的各種防止面料制成的衣服，防油、防水且透氣，還有殺菌、防輻射、防霉等效果，清洗也很方便，只要在水里漂洗一下就行了，根本部需要洗滌劑。那咱們洗衣服就方便了，而且不會因為使用清洗劑而損傷衣料和造成污染。此外，在化纖布料中添加少量的納米微粒還可以克服因摩擦而引起的靜電現(xiàn)象。納米藥品食品或藥品采用納米技術，可以大大提高人體對它們的吸收能力。如將微生物等做成納米粉或納米粉的懸浮液，就很容易被人體吸收。如平時不愿意吃藥，那么有了納米藥品，就不用愁了，只要一點點就夠了。如果把納米藥物做成膏藥貼在患處，由于納米尺寸非常小，藥物就可以通過皮膚上的細胞膜直接吸收，而無需注射。納米涂料涂料可以美化居室，但是傳統(tǒng)材料由于耐洗刷性差，時間不長，墻壁就變得斑駁陸離。納米技術的應用，使涂料的許多指標都大幅度提高。外墻涂料的耐洗刷性就可以由原來的一千多次提高到一萬多次，壽命也延長了兩倍多。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，任何粘在表面上的物質，包括油污、細菌等，在光的照射下，由于納米的催化作用，可以變成氣體或很容易被擦掉的物質。納米化妝品大氣和太陽中存在著對人體有害的紫外線，而有的納米微粒就有吸收紫外線的特征和性能。目前，由許多化妝品加入了納米微粒而具有防紫外線的功能，它還能促進皮膚的新陳代謝。納米洗潔凈洗衣機內部殘留的剩水很容易稱為細菌滋生的溫床，對下一次洗衣造成污染，而且用戶無法自行拆卸進行清洗。利用納米材料的性能，將防菌材料加入其中，能夠抑制細菌再生，保持“凈水”的狀態(tài)。

真正的納米技術必須具備兩個條件，二者缺一不可：一是納米尺寸。納米是一米的十億分之一，略等于45個原子排列起來的長度，是絕對微觀世界的概念。二是自然界里所沒有的新物性。納米尺度物質會出現(xiàn)一些特殊的物理化學性質，如巨大的表面效應、量子效應、界面效應等導致的異常吸附能力、化學反應能力、光催化性能等.我國在納米材料應用研究領域，如用納米材料技術改性塑料、橡膠、膠粘劑、密封劑、涂料、陶瓷等方面處于領先地位。如：納米改性涂料用于北京首都體育館、“鳥巢”、“水立方”、網(wǎng)球中心、奧運村公寓、國家大劇院等。

現(xiàn)實生活中，納米技術的應用已經初露端倪。例如：“鳥巢”頂棚鋪上了一層特殊的納米防護涂層，這個涂層可耐700攝氏度高溫，從而解決了煙花燃放時焰火掉落灼穿頂棚膜的顧慮。而北京奧運會中使用的上百萬平方米奧運錦旗和國旗也使用紡織品專用納米防護液進行了相應處理。這種防護液能有效阻止污染液體的滲透，不僅能延長錦旗和國旗的使用壽命，還能有效的保持錦旗和國旗的清潔度和鮮艷色澤。

生物波納米水杯納米毛巾生物波納米水杯：

經過了生物波納米技術處理，一個看上去普普通通的水杯，如果倒入飲用水可以讓水分子變得更小，更容易被人體吸收，可改善血液循環(huán)，而倒入牛奶則可以分解乳糖，倒入茶水可減少茶的澀味。

我們平時喝的水，一半都是大分子團水，活性較差，經過生物波納米杯作用，可以促使水分子之間的締結斷裂，形成小分子團水，使水具有強滲透力、強溶解力，增強含氧量，更容易被人體細胞吸收，有“活水”之