纳米材料及其应用
纳米材料及其应用
摘要：随着科学技术的发展，以知识经济为主旋律和推动力的二十一世纪将迎来一场新的工业革命。节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心。纳米技术将以其强大的影响力在工业、生物医学、制造等领域发挥重要作用。主要介绍纳米材料的概念，应用以及前景。
关键词：纳米材料、概念、应用。
Abstract: With the development of science and technology, in knowledge economy and impetus for the main melody of the 21st century will have a new industrial revolution
Save resources, rational utilization of energy, purifying environment is the core of the industrial revolution. Nanotechnology will with its powerful influence play an important role in the industry, biological medicine, manufacturing field. Mainly introduces the concept of nanometer materials, application and prospect.
Keywords: nanometer materials; concept; application; prospect.
引言：纳米材料是一门崭新的，具有划时代意义的前沿学科。科学界普遍认为：纳米技术，信息技术与生物技术，是21世纪最有影响力的三大关键技术，不仅对人类社会的进步起到了重要的作用，而且对与促进各国经济、文化的发展起到了关键性的作用。有专家曾经预言，21世纪是纳米的时代，在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”。
1、纳米科技的发展现状
纳米技术是80年代初迅速发展起来的前沿学科，它使人们认识、改造微观世界的水平提高到了一个新的高度。
中国寓言故事著名科学家钱学森指出:“纳米科技是21世纪科技发展的重点，会是一次技术革命，而且还会是一次产业革命”。随着世界发达国家对纳米研究的深入，我国对纳米材料和技术也非常重视 ，为推动我国纳米技术成果产业化．国家通过财政投资并带动社会投资．希望通过5—10年的努力．造就一批具有市场竞争力的纳米高科技骨干企业。已先后安排了许多纳米科技的研究项目，并取得显著成绩，纳米技术在许多方面已达到国际领先水平。
2、纳米材料的概念及特性
2.1  纳米材料的概念：纳米（nm）是长度单位，1纳米是十亿分之一米，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
    纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大概相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
而纳米科技就是创造制备优异性能的纳米材料、设计制备各种纳米器件和装置、探测分析纳米区域的性质和现象。
2.2  纳米材料的特性
中国城市分类2.2.1纳米金属的熔点比普通金属低几百度；
2.2.2气体在纳米材料中的扩散速度比在普通材料中快几千倍；
2.2.3纳米磁性材料的磁记录密度可比普通的磁性材料提高１０倍；
2.2.4纳米复合材料对光的反射度极低，但对电磁波的吸收性能极强，是隐形技术的突破；
2.2.5纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强。
3、 纳米技术的分类
3.1 纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。用于高密度磁记录材料，高效催化剂，吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。
3.2 纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤量子材料；新型激光或发光二极管材料等。
苹果手机以旧换新活动3.3  纳米膜：分为颗粒膜与致密膜。可用于气体催化（如尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。八年级上册数学教学计划
3.4  纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。
4、 纳米技术的应用
4.1 在材料制备上的应用
在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分来合成材料单元，可以制备更轻、更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点。以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料，并且可以实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
4.2在微电子和计算机技术上的应用
与普通处理器相比，纳米结构微处理器的效率将提高1兆倍，并实现太比特的存储器(提高1000倍)，并且可以用于研制集成纳米传感器系统。如果采用纳米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。
4.3在环境和能源上的应用
纳米材料技术可用于发展绿能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境。制备孔径1nm的纳孔材料作为催化剂的载体，通过有序纳米孔材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)来消除水和空气中的污染；并且可以成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
4.4在医学健康上的应用
纳米技术将给医学带来变革：纳米级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，在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应，纳米材料还可用于研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件，疾病早期诊断等。
医药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。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。
4.5在生物技术上的应用
用于研制在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等。还有在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能。除此以外，还可用纳米材料研制生物仿生化学药品和生物可降解材料或者用于动植物的基因改善和，测定DNA的基因芯片等。
使至塞上 王维4.6在陶瓷领域的应用
陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是，由于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差，因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，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。 
所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。
纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性，使其在切削刀具、轴承
、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。
4.7在航空航天上的应用
纳米器件在航空航天领域的应用，不仅是增加有效载荷，更重要的是使耗能指标成指数倍的降低。这方面的研究内容还包括：研制低能耗、抗辐照、高性能计算机。纳米材料可用于制备微型航天器用纳米集成的测试、控制电子设备和抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料等。
4.小学班主任工作小结8在国家安全上的应用
拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家，将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位。先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用有：
4.8.1通过纳米机械学，微小机器人的应用将提高部队的灵活性和增加战斗的有效性；
4.8.2用纳米和微米机械设备控制，国家核防卫系统的性能将大幅度提高；
4.8.3通过纳米材料技术的应用，可使武器装备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高，可用于舰船、潜艇和战斗机等。
5、展望
从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。纳米技术将用于下一代的微电子器件即纳米电子器件，使未来的电脑、电视机、卫星、机器人等的体积变得越来越小.
纳米科技由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。随着科学技术的飞速发展与不断完善，越来越多的新型纳米材料产生必将各个领域产生深远的影响。

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