【正文】 使用過程中，有相當(dāng)數(shù)量的石油類物質(zhì)廢棄在地面、江湖和海洋水面，用納米TiO2可以降解石油，解決海洋的石油污染問題。納米 TiO2的光催化劑也可用于石油、化工等產(chǎn)業(yè)的工業(yè)廢氣處理，改善廠區(qū)周圍空氣質(zhì)量。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 。污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質(zhì)。 2．納米技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用 污水中通常含有有毒有害物質(zhì)、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細(xì)菌病毒等。 1．納米技術(shù)在治理有害氣體方面的應(yīng)用 ? 納米技術(shù)可以制成非常好的催化劑，其催化效率極高。 1993年，美國航空航天公司就提出了納米衛(wèi)星 (重約 —10千克 )的概念。 在未來戰(zhàn)場上 ， 將出現(xiàn)能像士兵那樣執(zhí)行軍事任務(wù)的超微型智能武器裝備 。 20世紀(jì) 80年代以來，人們用納米 SiO2和納米 TiO2微粒制成了多層干涉膜，總厚度為微米級，襯在有燈絲的燈泡罩的內(nèi)壁，結(jié)果不但透光率好，而且有很強(qiáng)的紅外線反射能力。下面簡要介紹一下各種納米微粒在光學(xué)方面的應(yīng)用。 ? 提高熱燃燒效率 :將金屬納米粒子和半導(dǎo)體納米粒子摻雜到燃料中，以提高燃燒的效率，因此這類材料在火箭助推器和煤中作助燃劑。這種材料在電冰箱、空調(diào)、醫(yī)療器械、醫(yī)院手術(shù)室裝修等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。主要用處：將這類材料做成空心小球，浮在含有有機(jī)物的廢水表面上，利用太陽光可進(jìn)行有機(jī)物的降解。 ?1．金屬納米粒子的催化作用 ? 貴金屬納米粒子作為催化劑已成功地應(yīng)用到高分子高聚物的氫化反應(yīng)上，例如納米粒子銠在氫化反應(yīng)中顯示了極高的活性和良好的選擇性。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)滾筒在水溶液中時(shí)，金屬在其上面析出，而轉(zhuǎn)動(dòng)到有機(jī)液中時(shí)，金屬析出停止，而且已析出之金屬被有機(jī)溶液涂覆。用此法可制得很多用通常方法不能制備或難以制備的金屬超微粉 ，尤其是負(fù)電性很大的金屬粉末。例如將納米微粒置于分子篩的籠中，可以得到尺寸均勻，在空間具有周期性構(gòu)型的納米材料。 與其它化學(xué)法相比，微乳法制備的粒子不易聚結(jié)，大小可控，分散性好。 微乳液通常是由表面活性劑、助表面活性劑 (通常為醇類 )、油類 (通常為碳?xì)浠衔?)組成的透明的、各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系。與一般濕化學(xué)法相比較， 水熱法可直接得到分散且結(jié)晶良好的粉體，不需作高溫灼燒處理，避免了可能形成的粉體硬團(tuán)聚 。水熱技術(shù)具有 兩個(gè)特點(diǎn)，一是其相對低的溫度，二是在封閉容器中進(jìn)行，避免了組分揮發(fā) 。方法實(shí)質(zhì)是前驅(qū)物在一定條件下水解成溶膠，再制成凝膠，經(jīng)干燥納米材料熱處理后制得所需納米粒子。 3機(jī)械球磨法 采用球磨方法，控制適當(dāng)?shù)臈l件得到純元素、合金或復(fù)合材料的納米粒子。 一、物理方法 1真空冷凝法 用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。 納米材料的制備技術(shù) ? 實(shí)際上，一方面納米加工技術(shù)是納米科學(xué)的重要基礎(chǔ)，另一方面納米加工技術(shù)中包含了許多人們尚未認(rèn)識清楚的納米科學(xué)問題。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量及電荷也具有隧道效應(yīng)，他們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢阱而產(chǎn)生變化，故稱之為宏觀量子隧道效應(yīng)。例如，大塊鉛的熔點(diǎn)為 00K，而 20nm 球形鉛的熔點(diǎn)低于 288K，金的熔點(diǎn)通常是１０００多攝氏度，而晶粒尺度為３納米的金微粒，其熔點(diǎn)僅為普通金的一半 ? 微粒尺寸下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗?，吸收光譜向短波方向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑 2nm）進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)這些顆粒 沒有固定的形態(tài) ，隨著時(shí)間的變化會(huì)自動(dòng)形成各種形狀（如立方八面體，十面體、二十面體等），它既不同于一般固體，有不同于液體，是一種準(zhǔn)固體。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通?？傻陀?1%，大約幾微米的厚度就能完全消光。 （ 1） 特殊的光學(xué)性質(zhì) （ 2） 特殊的熱學(xué)性質(zhì) （ 3） 特殊的磁學(xué)性質(zhì) （ 4） 特殊的力學(xué)性質(zhì) 超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面。 ? 用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會(huì)有更大的推力，可以用作新型火箭的固體燃料，也可用作烈性炸藥。 ? 納米粒子的表面原子所處的晶體場環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同 ,存在許多懸空鍵 ,并具有不飽和性 ,因而極易與其他原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定 ,所以 ,具有很高的 化學(xué)活性 . ? 利用這一特性可制得具有高催化活性和產(chǎn)物選擇性的催化劑。不管它溫度變化也好，振動(dòng)也好，里頭加一點(diǎn)化學(xué)原料也好，它都能夠是穩(wěn)定的。 ?所以，納米技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類社會(huì)在發(fā)展進(jìn)程中正邁向一個(gè)新的臺階。 FeB納米棒 納米材料分類 ： ? 金屬納米材料 ? 半導(dǎo)體納米材料 ? 有機(jī)和高分子納米材料 ? 復(fù)合納米材料：無機(jī)粒子與有機(jī)高分子復(fù)合材料，無機(jī)半導(dǎo)體的核殼結(jié)構(gòu) 納米材料分類 3. 按材料物性可分為： ? 納米半導(dǎo)體 ? 納米磁性材料 ? 納米非線性光學(xué)材料 ? 納米鐵電體 ? 納米超導(dǎo)材料 ? 納米熱電材料 納米材料分類 4. 按應(yīng)用領(lǐng)域可分為： ? 納米電子材料 ? 納米光電子材料 ? 納米生物醫(yī)藥材料 ? 納米敏感材料 ? 納米儲(chǔ)能材料 納米材料分類 ： ? 納米金屬 ? 納米晶體 ? 納米陶瓷 ? 納米玻璃 ? 納米高分子 ? 納米復(fù)合材料 四、 納米科技研究的重要性 ? 納米科技與基因工程和智能科技一起被稱為“ 21世紀(jì)高科技三劍客”，在 21世紀(jì)初正式登上世界經(jīng)濟(jì)舞臺 .納米科技的興起 ,孕育了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)模式 納米經(jīng)濟(jì)的誕生 . ? 錢學(xué)森 (1991)：“我認(rèn)為，納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下一階段科技發(fā)展的重點(diǎn)，會(huì)是一次技術(shù)革命，從而將在 21世紀(jì)又是一次產(chǎn)業(yè)革命。超高的成本使國際市場90％高純度的碳納米管價(jià)格高達(dá) 1000－ 2022美元／克，一般純度的碳納米管價(jià)格也在 60美元／克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出黃金的價(jià)格。它的熔點(diǎn)是已知材料中最高的。 碳納米管本身有非常完美的結(jié)構(gòu)，意味著它有好的性能。 這是石墨中一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀“纖維”，內(nèi)部是空的，外部直徑只有幾到幾十納米，長度可達(dá)數(shù)微米甚至數(shù)毫米。 掃描隧道顯微鏡下的納米團(tuán)簇 ?納米顆粒型材料 也稱納米粉末，一般指粒度在 100nm以下的粉末或顆粒。納米超微粒子是指粒子尺寸為 1100nm的超微粒子，納米固體是指由納米超微粒子制成的固體材料。 注意 —— 單純的某一納米材料若沒有特殊的結(jié)構(gòu)和性能表現(xiàn)，還不能稱為納米技術(shù)。 科學(xué)家們說 ， 納米這個(gè)“ 小東西 ” 將給人類生活帶來的震憾 ， 會(huì)比被視為迄今為止影響現(xiàn)代生活方式最為重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)更深刻 、 更廣泛 、 更持久 。另外，中國古代銅鏡表面的防銹層經(jīng)檢驗(yàn)也已證實(shí)為納米 SnO2顆粒構(gòu)成的薄膜。由于它們都是用探針通過掃描系統(tǒng)來獲取圖像，因此這類顯微鏡統(tǒng)稱為掃描探針顯微鏡（ SPM）。 通過電子學(xué)反饋系統(tǒng)使彎曲量保持一定，即控制掃描管 Z 軸使作用于針尖 ——樣品間的力保持一定。 原子力顯微鏡 （ atomic force microscope 簡稱 AFM) ： ? 利用針尖與樣品表面原子間的微弱作用力來作為反饋信號，維持針尖 ——樣品間作用力恒定，同時(shí)針尖在樣品表面掃描，從而得知樣品表面的高低起伏。 1986年賓尼戈等人發(fā)明了利用激光檢測針尖與表面相互作用進(jìn)行表面成像的分析儀器。通過控制針尖與樣品表面間距的恒定并使針尖沿表面進(jìn)行精確的三維移動(dòng)，就可把表面的信息； (表面形貌和表面電子態(tài) )記錄下來。為此這兩位科學(xué)家與電子顯微鏡的創(chuàng)制者 ERrska教授一起榮獲 1986年諾貝爾物理獎(jiǎng)。目前科學(xué)家已經(jīng)可以隨心所欲地操縱某些原子。 ? 十個(gè)氫原子緊密排列 —— 1nm顆粒 —— 乒乓球 —— 地球 怎樣看見和操縱原子？ 納米世界的眼和手 —掃描隧道顯微鏡（ STM） 掃描隧道顯微鏡 為我們揭示了一個(gè)可見的原子、分子世界，對納米科技的發(fā)展起到了巨大的推進(jìn)作用。 ? 化學(xué)家常常自豪地說：“化學(xué)是一門在原子分子水平上研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律和應(yīng)用的科學(xué)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，不同的原子，大小也不同。 1990年 7月，第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。費(fèi)曼憧憬說：“如果有一天可以按人的意志安排一個(gè)個(gè)原子，將會(huì)產(chǎn)生怎樣的奇跡？” 他預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個(gè)地排列原子，制造 “ 產(chǎn)品 ” ，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢想。費(fèi)曼在《 在底部還有很大空間 》 的一次講演中指出，從石器時(shí)代開始，人類所有的技術(shù)革新都與把物質(zhì)做成有用的形態(tài)有關(guān)，而從物理學(xué)的規(guī)律來看，不能排除從單個(gè)分子甚至原子出發(fā)而組裝制造物品的可能性。 1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具－－掃描隧道顯微鏡，使人類首次在大氣和常溫下看見原子，為我們揭示一個(gè)可見的原子、分子世界，對納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用?！? ? 如果確實(shí)有這樣的工具，能一直截下去的話，那么，一尺木棍每天截去一半，到第三天只剩八分之一尺；第十天只剩 1千零二十四分之一尺；到第三十天，剩下十億分之一尺，這時(shí)木棍已經(jīng)比纖維分子還??；到第三十二天，只剩下