納米材料及其技術(shù)應用前景-文庫吧資料
2024-10-22 03:42本頁面
【正文】 應用于醫(yī)學 ,環(huán)境污染評價 ,制備純化學品和藥品的新型傳感器 用于再生能源的光電技術(shù) 用于國防 、 航空 、 自動化和醫(yī)學應用領(lǐng)域的更輕更強的新材料 更好 、 更輕 、 更靈活的屏幕顯示技術(shù) 抗摩擦涂層玻璃等 在一個芯片上的診斷技術(shù) 可吸收紫外線的納米粒子防曬的化妝品等 預測納米技術(shù)的中長應用 抗腐蝕涂層：需要 515年 超強超硬切削工具： 515年 可塑電子學 平板顯示：需要 510年 可維持長久的醫(yī)學植入物：需要 515年 具有 100納米以下可有商業(yè)用途的芯片：需要 7年 用于電子元件的納米結(jié)構(gòu)材料：需要 1020年 高密度記憶能力超快速計算機處理器：需要 1020年 極微小機器在血液中循環(huán)從動脈中清除人體脂肪堆積：至少需要 25年 英國對納米技術(shù)的預測 46 八 納米技術(shù)研究與開發(fā)的動向與難點 研究動向： （ 1）了解納米尺度結(jié)構(gòu)的特性。 1999年上半年，北京大學納米技術(shù)研究取得重大突破，電子學系教授薛增泉領(lǐng)導的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝出世界上最細且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。我國科學家用非水熱合成法，制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽為 “ 稻草變黃金 — 從四氯化碳制成金剛石。 1998年，清華大學范守善小組成功地制備出直徑為3－ 50納米、長度達微米量級的氮化鎵半導體一維納米棒，使我國在國際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體。 37 主要原因：一方面由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長 ， 因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多 ， 這就大大減少波的反射率 ， 使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱 ， 從而達到隱身的作用； 另一方面 ， 納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大 3－ 4個數(shù)量級 ， 對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多 ， 這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低 ， 因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標 ， 起到了隱身作用 。 而伊拉克的軍事目標和坦克等武器沒有防御紅外線探測的隱身材料 ，很容易被美國戰(zhàn)斗機上靈敏紅外線探測器所發(fā)現(xiàn) ， 通過先進的 激 光 制 導 武 器 很 準 確 地 擊 中 目 標 。 36 納米技術(shù)在國防工業(yè)領(lǐng)域方面的應用 “ 隱身武器 ” ： 1991年海灣戰(zhàn)爭中 ， 美國第一天出動的戰(zhàn)斗機就躲過了伊拉克嚴密的雷達監(jiān)視網(wǎng) ， 迅速到達首都巴格達上空 ， 直接摧毀了電報大樓和其他軍事目標 ， 在歷時 42天的戰(zhàn)斗中 ， 執(zhí)行任務的飛機達 1270架次 ， 使伊軍 95％ 的重要軍事目標被毀 ，而美國戰(zhàn)斗機卻無一架受損 。 1996年， IBM公司利用分子組裝技術(shù)，研制出了世界上最小的 “ 納米算盤 ” ，該算盤的算珠由球狀的 C60分子構(gòu)成。人們設計了多種介孔復合體系，不斷探索其光、電及敏感活性等重要性質(zhì)。目的是根據(jù)需要設計新的材料體系，探索或改善材料的性能，目標是為納米器件的制作進行前期準備，如高亮度固體電子顯示屏，納米晶二極管，真空紫外到近紅外特別是藍、綠、紅光控制的光致發(fā)電和電子發(fā)光管等都可以用納米晶作為主要的材料，國際上把這種材料稱為“ 量子 ” 納米晶?？茖W家們設想能夠設計出一種在納米量級上尺寸一定的模型，使納米顆粒能在該模型內(nèi)生成并穩(wěn)定存在，則可以控制納米粒子的尺寸大小并防止團聚的發(fā)生。 人工紅細胞的結(jié)構(gòu)和工作示意圖 33 納米材料在環(huán)境保護方面的應用 納米技術(shù)治理有害氣體 納米技術(shù)在污水處理 納米 TiO2的特殊作用 A 降解空氣中的有害有機物。 (1) 智能藥物 美國密西根大學的 James R. Baker 種納米 智能炸彈 ，僅有 20納米左右，能夠進入并摧毀單個的癌細胞。 科學家們設想利用納米技術(shù)制造出分子機器人 ， 在血液中循環(huán) ，對身體各部位進行檢測 、 診斷 ， 并實施特殊治療 ， 疏通腦血管中的血栓 ， 清除心臟動脈脂肪沉積物 ， 甚至可以用其吞噬病毒 ， 殺死癌細胞 。 圖為載激光束（藍色）的納米傳感器探針穿過活細胞，以檢測該細胞是否曾置于致癌物質(zhì)下 31 5. 4 納米技術(shù)在醫(yī)學上的應用 10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小 ， 因而可以在血管中自由流動 。將來有可能完成在人體細胞內(nèi)發(fā)放藥物等醫(yī)療任務。其中的生物分子組件將人體的生物 燃料 ATP轉(zhuǎn)化為機械能量，使得金屬推進器的運轉(zhuǎn)速率達到每秒 8圈。 29 （ 1） 分子馬達 （美國康納爾大學的科學家利用 ATP酶作為分子馬達，研制出了一種可以進入人體細胞的納米機電設備 納米直升機 。 該生物材料具有特異的熱 、 光 、 化學物理特性和很好的穩(wěn)定性 ， 并且 ， 其奇特的光學循環(huán)特性可用于儲存信息 ， 從而起到代替當今計算機信息處理和信息存儲的作用 。 生物分子是很好的信息處理材料 ， 每一個生物大分子本身就是一個微型處理器 ， 分子在運動過程中以可預測方式進行狀態(tài)變化 ，其原理類似于計算機的邏輯開關(guān) ，
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