纳米技术概念介绍

纳米技术概念介绍

一张信用卡大小的卡片，只要放入冰箱，不仅可以清除异味，还有保鲜的功效，储存半个月的蔬果拿出来还是水灵灵的；一件看似很普通的衣服，穿到身上能够防水、防污，而且透气性好；香烟有害健康，为减害降毒科学家经过了十几年的研究，发现纳米技术同样可以在香烟生产中运用，其烟气中有害物含量可降低到普通香烟的五分之一甚至更低。所有这些人们长久以来的梦想，如今都因纳米技术的发展而成为现实。

　　读到这里，您肯定会产生这样的疑问：“纳米”是什么米？纳米技术究竟是什么技术？它会在生产、生活、军事、科技等领域产生什么样的影响呢？媒体、广告中常常出现的纳米水、纳米烟、纳米冰箱、纳米住宅等概念，这些概念的真谛是什么呢？

　　纳米是什么

　　让我们看看科学家是如何解释的：“物理上，纳米（nm），又称毫微米，如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。具体地说，1纳米等于十亿分之一米的长度，相当于4倍原子大小，万分之一头发粗细；形象地讲，1纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。这是纳米长度的概念。”

　　而所谓的纳米技术是指：用纳米材料制造新型产品的科学技术。它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理学、分子生物学、化学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术、合成技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学等。在新的世纪，纳米将带给人们更多功能超常的生产生活工具，把人们带向一个从未见过的生活环境。

　　纳米技术改变人类生活方式

　　从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术有三种概念。

　　第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。

　　第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。

　　第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。

　　纳米科学技术使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式，实现生产方式的飞跃。因而纳米科技将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。纳米技术涉及的范围很广，其中纳米材料是纳米技术发展的基础。

　　著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在上世纪60年代就预言：如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，物体就能得到大量的异乎寻常的特性。纳米材料可以做到这一点。纳米材料从根本上改变了材料的结构。目前纳米技术已经在很多行业得到了很好的应用，纳米技术也给人们的生活带来了很大的变化，为保生活质量更高更健康化，纳米技术的应用深入到了以下领域中。

　　陶瓷领域：希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。

　　微电子学领域：纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破。可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。纳米电子学将成为本世纪信息时代的核心。

　　生物学：虽然分子计算机目前只是处于理想阶段，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性，并且，其奇特的光学循环特性可用于储存信息，从而起到代替当今计算机信息处理和信息存储的作用，它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍。

　　光电领域：纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。

　　化工领域：将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用。纳米微粒还可用作导电涂料，用作印刷油墨，制作固体润滑剂等。

　　健康领域：使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳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药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息。

    纳米1＋1降低吸烟危害

　　为解决长期困扰吸烟有害健康、戒烟难之又难的问题，纳米技术也被卷烟行业使用。有资料表明，目前北京的卷烟生产厂家在其生产的混合型3mg产品中成功地将纳米技术运用在了生产工艺中，是我国最早体味到纳米技术的先进性的产品之一。此纳米产品是清华大学与之合作研制的低危害产品，该产品创造性运用改性纳米材料，充分发挥其选择性催化和选择性吸附的特性，有效降低卷烟烟气中具有较强致癌作用的苯并（a）芘、烟草特有N亚硝胺等有害物质含量，并辅以成熟的综合降焦技术，大大减少吸烟对身体健康的危害。清华大学有关专家将纳米3mg的产品技术归结为两点，称为“1＋1”技术理念：

　　“1”、选择性催化：纳米材料具有比表面积大、表面活性中心多的特点，是做催化剂的理想材料。北京的卷烟生产厂家在纳米产品中，利用纳米材料的选择性催化作用，将烟气中的有害物质催化分解为小分子的无害物质。

　　“1”、选择性吸附：空腔结构的纳米材料具有巨大比表面积和特殊基团，能够选择吸附烟气中具有较强致癌作用的亚硝胺和稠环芳烃这两类物质。

　　经对照试验证明，运用1＋1技术生产的纳米3mg产品，使烟气中具有较强致癌作用的亚硝胺和稠环芳烃分别平均降低了40％和60％以上，而产品的香气质和香气量并没有发生明显的变化。

　　“纳米”不是普通的“米”，它是人们在长期的科学探索过程中发现的一类新型的微观物质尺寸的数量级，经过人们的多次反复研究，如今用纳米级的材料所做成的各类物品已经走进普通百姓的家庭，我们相信，在不久的将来，纳米还会继续给人们带来更多更大的惊喜，带来更多更好的生产生活条件，给人们一个现代人难以想象的舒适的生活空间。