納米技術(shù)有什么作用
納米技術(shù)的本質(zhì)作用就是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。即通過納米精度的加工來人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)。
納米技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在材料和制備、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等方面。
用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強(qiáng)、壽命更長(zhǎng)、維修費(fèi)更低、設(shè)計(jì)更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。
衍生產(chǎn)品舉例:
1、納米機(jī)器人
根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型,設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”,也稱分子機(jī)器人;而納米機(jī)器人的研發(fā)已成為當(dāng)今科技的前沿?zé)狳c(diǎn)。
許多國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃,投入巨資搶占納米機(jī)器人這種新科技的戰(zhàn)略高地?!稒C(jī)器人時(shí)代》月刊指出:納米機(jī)器人潛在用途十分廣泛,其中特別重要的就是應(yīng)用于醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。
2、雨衣傘
納米雨衣傘是雨傘與雨衣的結(jié)合體,納米雨傘收傘有三折傘和直桿傘的收傘形態(tài)(簡(jiǎn)單說,收傘時(shí)有長(zhǎng)短兩種選擇)。納米雨衣可由納米雨傘轉(zhuǎn)變而成,納米雨衣又不同于一般的雨衣,因?yàn)榧{米雨衣可以保證從頭到腳絕對(duì)不濕。
3、防水材料
2014年8月4日,澳大利亞運(yùn)用新發(fā)明的布料,制成一款具有開創(chuàng)性的T恤衫,不管人們?cè)鯓訃L試著浸濕它,此T恤都能保持良好的防水性能。
這件叫做“騎士”(The Cavalier)的白色T恤是百分之百棉質(zhì)的。其布料運(yùn)用“疏水”納米技術(shù)應(yīng)用編織而成,能夠有效防止大部分液體和污漬的浸入。這種T恤可以用機(jī)器清洗,其防水功能最多可承受80次清洗。它的布料有天然自凈功能,任何附著在上的污漬都能用水擦洗或沖干凈。?
擴(kuò)展資料:
納米技術(shù)的潛在危害:
1、納米顆粒的危害
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(dòng)性和增強(qiáng)的反應(yīng)性。只有某些納米粒子的某些方面對(duì)生物或環(huán)境有害,我們才面臨一個(gè)真的危害。
2、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(dòng)性。在一些個(gè)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(gè)大課題?;旧?,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(dòng)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。
納米粒子還可能因?yàn)闊o法降解或降解緩慢,而在器官里集聚。還有一個(gè)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(huì)立即吸附他們遇到的大分子。這樣會(huì)影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機(jī)制。
3、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)
納米技術(shù)的使用也存在社會(huì)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)研究所研究的裝備士兵的植入體或其他手段,同時(shí)還有通過納米探測(cè)器增強(qiáng)的監(jiān)視手段。)
在結(jié)構(gòu)層面,納米技術(shù)的批評(píng)家們指出納米技術(shù)打開了一個(gè)由產(chǎn)權(quán)和公司控制的新世界。他們指出,就象生物技術(shù)的操控基因的能力伴隨著生命的專利化一樣,納米技術(shù)操控分子的技術(shù)帶來的是物質(zhì)的專利化。
2003年,超過800項(xiàng)納米相關(guān)的專利權(quán)獲得批準(zhǔn),這個(gè)數(shù)字每年都在增長(zhǎng)。大公司已經(jīng)壟斷了納米尺度發(fā)明與發(fā)現(xiàn)的廣泛的專利。例如,NEC和IBM這兩家大公司持有碳納米管這一納米科技基石之一的基礎(chǔ)專利。
碳納米管具有廣泛的運(yùn)用,并被看好對(duì)從電子和計(jì)算機(jī)、到強(qiáng)化材料、到藥物釋放和診斷的許多工業(yè)領(lǐng)域都有關(guān)鍵的作用。但是,當(dāng)它們的用途擴(kuò)張時(shí),任何想要制造或出售碳納米管的人,不管應(yīng)用是什么,都要先向NEC或者IBM購買許可證。
參考資料來源:百度百科-納米技術(shù)
“納米”是英文namometer的譯名,是一種度量單位,1納米為百萬分之一毫米,即1毫微米,也就是十億分之一米,約相當(dāng)于45個(gè)原子串起來那么長(zhǎng)。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)。1982年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后,便誕生了一門以0?1至100納米長(zhǎng)度為研究分子世界,它的最終目標(biāo)是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因此,納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)。 從迄今為止的研究狀況看,關(guān)于納米技術(shù)分為三種概念。第一種,是1986年美國(guó)科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)器》一書中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)這一概念,可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進(jìn)展。?第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)的極限。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級(jí)的加工技術(shù),也使半導(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限?,F(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去,從理論上講終將會(huì)達(dá)到限度。這是因?yàn)?,如果把電路的線幅變小,將使構(gòu)成電路的絕緣膜的為得極薄,這樣將破壞絕緣效果。此外,還有發(fā)熱和晃動(dòng)等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的納米技術(shù)。?第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來,生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級(jí)的結(jié)構(gòu)。 1980年的一天,在澳大利亞的茫茫沙漠中有一輛汽車在高速奔馳,駕車人是一位德國(guó)物理學(xué)家H?格蘭特(Gleiter)教授。他正駕駛租用的汽車獨(dú)自橫穿澳大利亞大沙漠。空曠、寂寞、孤獨(dú),使他的思維特別活躍。他是一位長(zhǎng)期從事晶體物理研究的科學(xué)家。此時(shí)此刻,一個(gè)長(zhǎng)期思考的問題在他的腦海中跳動(dòng):如何研制具有異乎尋常特性的新型材料? 在長(zhǎng)期的晶體材料研究中,人們視具有完整空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的實(shí)體為晶體,是晶體材料的主體;而把空間點(diǎn)陣中的空位、替位原子、間隙原子、相界、位錯(cuò)和晶界看作晶體材料中的缺陷。此時(shí),他想到,如果從逆方向思考問題,把“缺陷”作為主體,研制出一種晶界占有相當(dāng)大體積比的材料,那么世界將會(huì)是怎樣??格蘭特教授在沙漠中的構(gòu)想很快變成了現(xiàn)實(shí),經(jīng)過4年的不懈努力,他領(lǐng)導(dǎo)的研究組終于在1984年研制成功了黑色金屬粉末。實(shí)驗(yàn)表明,任何金屬顆粒,當(dāng)其尺寸在納米量級(jí)時(shí)都呈黑色。納米固體材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了。 納米材料一誕生,即以其異乎尋常的特性引起了材料界的廣泛關(guān)注。這是因?yàn)榧{米材料具有與傳統(tǒng)材料明顯不同的一些特征。例如,納米鐵材料的斷裂應(yīng)力比一般鐵材料高12倍;氣體通過納米材料的擴(kuò)散速度比通過一般材料的擴(kuò)散速度快幾千倍等;納米相的銅比普通的銅堅(jiān)固5倍,而且硬度隨顆粒尺寸的減小而增大;納米陶瓷材料具有塑性或稱為超塑性等。 效應(yīng)顏料 這是納米材料最重要最有前途的用途之一,特別是在汽車的涂裝業(yè)中,因?yàn)榧{米材料具有隨角變統(tǒng)汽車面漆大增光輝,深受配受專家的喜愛。 防護(hù)材料 由于某些納米材料透明性好和具有優(yōu)異的紫外線屏蔽作用。在產(chǎn)品和材料中添加少量(一般不超過含量的2%)的納米材料,就會(huì)大大減弱紫外線對(duì)這些產(chǎn)品和材料的損傷作用,使之更加具有耐久性和透明性。因而被廣泛用于護(hù)膚產(chǎn)品、所裝材料、外用面漆、木器保護(hù)、天然和人造纖維以及農(nóng)用塑料薄膜等方面。 精細(xì)陶瓷材料 使用納米材料可以在低溫、低壓下生產(chǎn)質(zhì)地致密且性能優(yōu)異的陶瓷。因?yàn)檫@些納米粒子非常小,很容易壓實(shí)在一起。此外,這些粒子陶瓷組成的新材料是一種極薄的透明涂料,噴涂在諸如玻璃、塑料、金屬、漆器甚至磨光的大理石上,具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有這種陶瓷的塑料眼鏡片既輕又耐磨,還不易破碎。 催化劑 納米粒子表面積大、表面活性中心多,為做催化劑提供了必要的條件。目前用納米粉材如鉑黑、銀、氧化鋁和氧化鐵等直接用于高分子聚合物氧化、還原及合成反應(yīng)的催化劑,可大大提高反應(yīng)效率。利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應(yīng)催化劑,燃燒效率可提高100倍,如用硅載體鎳催化劑對(duì)丙醛的氧化反應(yīng)表明,鎳粒徑在5nm以下,反應(yīng)選擇性發(fā)生急劇變化,醛分解反應(yīng)得到有效控制,生成酒精的轉(zhuǎn)化率急劇增大。 磁性材料 納米粒子屬單磁疇區(qū)結(jié)構(gòu)的粒子,它的磁化過程完全由旋轉(zhuǎn)磁化進(jìn)行,即使不磁化也是永久性磁體,因此用它可作永久性磁性材料。磁性納料粒具有單磁疇結(jié)構(gòu)及矯頑力很高的特征,用它來做磁記錄材料可以提高信噪比,改善圖象質(zhì)量。當(dāng)磁性材料的粒徑小于臨界半徑時(shí),粒子就變得有順磁性,稱之為超順磁性,這時(shí)磁相互作用弱。利用這種超強(qiáng)磁性可作磁流體,磁流體具有液體的流動(dòng)性和磁體的磁性,它在工業(yè)廢液處理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。 傳感材料 納米粒子具有高比表面積、高活性、特殊的物理性質(zhì)及超微小性等特征,是適合用作傳感器材料的最有前途的材料。外界環(huán)境的改變會(huì)迅速引起納料粒子表面或界面離子價(jià)態(tài)和電子運(yùn)輸?shù)淖兓?,利用其電阻的顯著變化可做成傳感器,其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)良。 材料的燒結(jié) 由于納米粒子的小尺寸效應(yīng)及活性大,不論高熔點(diǎn)材料還是復(fù)合材料的燒結(jié),都比較容易。具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短,而且可得到燒結(jié)性能良好的燒結(jié)體。例如普通鎢粉耐在3000℃的高溫下燒結(jié),而當(dāng)摻入0?1%~0?5%的納米鎳粉時(shí),燒結(jié)成形溫度可降低到1200℃到1311℃。 醫(yī)學(xué)與生物工程 納米粒子與生物體有著密切的關(guān)系。如構(gòu)成生命要素之一的核糖核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體。其粒度在15~20nm之間,生物體內(nèi)的多種病毒也是納米粒子。此外用納米Si02微粒可進(jìn)行細(xì)胞分離,用金的納米粒子進(jìn)行定位病變治療,以減少副作用等。研究納米生物學(xué)可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系,獲取生命信息,特別是細(xì)胞內(nèi)的各種信息,中利用納米粒子研制成機(jī)器人,注入人體血管內(nèi),對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查,疏通腦血管中的血栓,清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物。甚至還能吞噬病毒、殺死癌細(xì)胞等。?印刷油墨 根據(jù)納米材料粒子大小不同,具有不同的顏色這一特點(diǎn),可不依靠化學(xué)顏料而選擇顆粒均勻、體積適當(dāng)?shù)牧W硬牧蟻碇频酶鞣N顏色的油墨。 能源與環(huán)保 德國(guó)科學(xué)家正在設(shè)計(jì)用納料材料制作一個(gè)高溫燃燒器,通過電化學(xué)反應(yīng)過程,不經(jīng)燃燒就把天然氣轉(zhuǎn)化為電能。燃料的利用率要比一般電廠的效率提高20%至30%,而且大大減少了二氧化碳的排氣量。 微器件 納米材料,特別是納米線,可以使芯片集成度提高,電子元件體積縮小,使半導(dǎo)體技術(shù)取得突破性進(jìn)展,大大提高了計(jì)算機(jī)的容量和進(jìn)行速度,對(duì)微器件制作起決定性的推動(dòng)作用。納米材料在使機(jī)器微型化及提高機(jī)器容量方面的應(yīng)用前景被很多發(fā)達(dá)國(guó)家看好,有人認(rèn)為它可能引發(fā)新一輪工業(yè)革命。 光電材料與光學(xué)材料 納米材料由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能作為非線性光學(xué)材料、特異吸光材料、軍事航空中用的吸波隱身材料,以及包括太陽能電池在內(nèi)的儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)換材料等具有很高的應(yīng)用價(jià)值。 增強(qiáng)材料 納米結(jié)構(gòu)的合金具有很高的延展性等,在航空航天工業(yè)與汽車工業(yè)中是一類很有應(yīng)用前景的材料;納米硅作為水泥的添加劑可大大提高其強(qiáng)度;納米纖維作硫化橡膠的添加劑可增強(qiáng)橡膠并提高其回彈性,納米管在作纖維增強(qiáng)材料方面也有潛在的應(yīng)用前景。 納米濾膜 采用納米材料發(fā)展出分離僅在分子結(jié)構(gòu)上有微小差別的多組分混合物,實(shí)現(xiàn)高能分離操全的納米濾膜。其它還有將納米材料用作火箭燃料推進(jìn)劑、H2分離膜、顏料穩(wěn)定劑及智能涂料、復(fù)合磁性材料等。納料材料由于具有特異的光、電、磁、熱、聲、力、化學(xué)和生物學(xué)性能,廣泛應(yīng)用于宇航、國(guó)防工業(yè)、磁記錄設(shè)備、計(jì)算機(jī)工程、環(huán)境保護(hù)、化工、醫(yī)藥、生物工程和核工業(yè)等領(lǐng)域。不僅在高科技領(lǐng)域有不可替代的作用,也為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來生機(jī)和活力。可以預(yù)言,納米材料制備技術(shù)的不斷開發(fā)及應(yīng)用范圍的拓展,必將對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)重大影響。
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