【正文】 米機械設備控制，國家核防衛(wèi)系統(tǒng)的性能將大幅度提高；通過納米材料技術(shù)的應用，可使武器裝備的耐腐蝕、吸波性和隱蔽性大大提高，可用于艦船、潛艇和戰(zhàn)斗機等。 四、各國對納米技術(shù)的積極應對 因此，發(fā)達國家的政府和企業(yè)紛紛投入大量人力、物力和財力進行納米科技的研究和產(chǎn)業(yè)化。目前，美國已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系、高比表面納米顆粒制備與合成，以及納米生物學方面處于領先地位，在納米器件、納米儀器、超精度工程、陶瓷和其他結(jié)構(gòu)材料方面略遜于歐共體。日本在納米器件和復合納米結(jié)構(gòu)方面有優(yōu)勢，在分子電子學技術(shù)領域也有很強的實力，緊隨德國之后。德國在納米材料、納米測量技術(shù)、超薄膜的研發(fā)領域具有很強的優(yōu)勢。 美國于 2023年 2月宣布啟動 “國家納米科技計劃 (NNI)”，在 2023年財政年度撥款 。政府認為納米技術(shù)就像 20世紀 50年代的晶體管一樣，其科研和工業(yè)化的應用將進一步促進美國經(jīng)濟的發(fā)展；為美國培養(yǎng)新世紀的技術(shù)人才；增強美國國際科技競爭力的需要；節(jié)約資源能源，保證美國未來的可持續(xù)發(fā)展；納米技術(shù)是開發(fā)未來微型武器的技術(shù)基礎，是國防工業(yè)的未來。德國擬建立或改組六個政府與企業(yè)聯(lián)合的研發(fā)中心，并啟動國家級的研究計劃。　　法國最近決定投資 8億法郎建立一個占地 8公頃、建筑面積為 6萬平方米、擁有 3500人的微米／納米技術(shù)發(fā)明中心，配備最先進的儀器設備和超凈室，并成立微米納米技術(shù)之家，專門負責申請專利和幫助研究人員建立創(chuàng)新企業(yè)。 日本除繼續(xù)推動早已開始的納米科技計劃外，每年投資 2億美元推動新的國家計劃和新的研究中心建設。五、納米的奇異特性 ① 表面效應 　 　球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積／體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分數(shù)將會顯著地增加，假如原子間距為 3X104微米，表面原子僅占一層，粗略地估算表面原子所占的百分數(shù)見下表。 超微 顆 粒表面原子百分數(shù)與 顆 粒直徑的關(guān)系 直徑（ ′10 4微米） 10　　 50　 100　 1000 質(zhì) 子 總 數(shù)　　　　 30 4′ 　 103 3′ 　 104 3′ 　　106 表面 質(zhì) 子百分數(shù)　 100　　 40　　　 20　　　 2由上表可見，對直徑大于 效應可忽略不計，當尺寸小于 ，其表面原子百分數(shù)激劇增長，甚至 1克超微顆粒表面積的總和可高達 100米 2，這時的表面效應將不容忽略。超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為 2′103微米）進行電視攝像，實時觀察發(fā)現(xiàn)這些顆粒沒有固定的形態(tài)，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同于一般固體，又不同于液體，是一種準固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子仿佛進入了 沸騰 狀態(tài)，尺寸大于 10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 ② 小尺寸效應 隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。 （ 1） 特殊的光學性質(zhì) 當黃金被細分到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通?？傻陀?l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。 （ 2） 特殊的熱學性質(zhì) 固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化后卻發(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，金的常規(guī)熔點為 1064C，當顆粒尺寸減小到 10納米尺寸時，則降低 27℃ ， 2納米尺寸時的熔點僅為 327C左右；銀的常規(guī)熔點為 670C，而超微銀顆粒的熔點可低于 100℃ 。因此，超細銀粉制成的導電漿料可以進行低溫燒結(jié)，此時元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質(zhì)量。日本川崎制鐵公司采用 0． 1～ 1微米的銅、鎳超微顆粒制成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質(zhì)對粉末冶金工業(yè)具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加 ％～ ％重量比的超微鎳顆粒后，可使燒結(jié)溫度從 3000℃ 降低到 1200～ 1300℃ ，以致可在較低的溫度下燒制成大功率半導體管的基片。 （ 3） 特殊的磁學性質(zhì) 人們發(fā)現(xiàn)鴿子、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的磁性顆粒，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(zhì)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。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內(nèi)通常含有直徑約為 2′102微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，而當顆粒尺寸減小到 2′102微米以下時，其矯頑力可增加 1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小于 6′103微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。 （ 4）特殊的力學性質(zhì) 陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質(zhì)。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬 3～ 5倍。至于金屬一陶瓷等復合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學性質(zhì)，其應用前景十分寬廣。 ③ 宏觀量子隧道效應 各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數(shù)的原子構(gòu)成固體時，單獨原子的能級就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續(xù)的，從能帶理論出發(fā)成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯(lián)系與區(qū)別，對介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規(guī)律已不再成立。 電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在制造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在 。目前研制的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應制成的新一代器件。 六、納米材料應用熱點評述 納米技術(shù)涉及的范圍很廣，納米材料只是其中的一部分，但它卻是納米技術(shù)發(fā)展的基礎。如超細薄膜的厚度通常只有 1納米 ―5 納米，甚至會做成 1個分子或 1個原子的厚度。超細薄膜可以是有機物也可以是無機物，具有廣泛的用途。如沉淀在半導體上的納米單層，可用來制造太陽能電池，對開發(fā)新型清潔能源有重要意義；將幾層薄膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多層薄膜，是制造高密度磁盤的基本材料。碳納米管是由碳 60分子經(jīng)加工形成的一種直徑只有幾納米的微型管，是納米材料研究的重點之一。 與其它材料相比，碳納米管具有特殊的機械、電子和化學性能，可制成具有導體、半導體或絕緣體特性的高強度纖維，在傳感器、鋰離子電池、場發(fā)射顯示、增強復合材料等領域有廣泛應用前景，因而受到工業(yè)界的普遍重視。目前，碳納米管雖仍處于研究階段，但許多研究成果已顯示出良好的應用前景。陶瓷材料在通常情況下具有堅硬、易碎的特點，但由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，有的可大幅度彎曲而不斷裂，表現(xiàn)出金屬般的柔韌性和可加工性。 七、幾種典型的納米材料 在長期的晶體材料研究中，人們視具有完整空間點陣結(jié)構(gòu)的實體為晶體，是晶體材料的主體；而把空間點陣中的空位、替位原子、間隙原子、相界、位錯和晶界看作晶體材料中的缺陷。如果從逆