納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景-展示頁
2024-10-25 03:42本頁面
【正文】 利用該特性并結(jié)合納米技術(shù) ， 可以此來設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī) 。 27 納米技術(shù)在生物工程上的應(yīng)用 科學(xué)家設(shè)法用顯微操作技術(shù)移動(dòng)果蠅染色體的基因 ，結(jié)果培育出了比正常果蠅多長(zhǎng)了一個(gè)胸脯和翅膀的果蠅 ，科學(xué)家已經(jīng)可以通過基因操作把果蠅的眼睛搬到不該有眼的地方 ， 把翅膀搬到不該長(zhǎng)翅膀的地方 。 在一個(gè)針尖上可容納這樣的量子點(diǎn)幾十億個(gè) 。 目前 ， 美國已研制成功尺寸只有 4nm具有開關(guān)特性的納米器件 ， 由激光驅(qū)動(dòng) ， 并且開 、關(guān)速度很快 。 日本的 Hitachi公司成功研制出單個(gè)電子晶體管 ， 它通過控制單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完成特定功能 。 單電子晶體管 ， 紅 、 綠 、藍(lán)三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管以及利用納米絲 、 納米棒制成的微型探測(cè)器已經(jīng)問世 。 如果控制陶瓷晶粒尺寸在 50nm以下的納米陶瓷 ， 則它將具有的 高硬度 、 高韌性 、 低溫超塑性 、 易加工 等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點(diǎn) 。 所謂納米陶瓷 ， 是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料 ， 也就是說晶粒尺寸 、 晶界寬度 、 第二相分布 、 缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上 。 25 納米材料在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用 傳統(tǒng)陶瓷材料 質(zhì)地較脆 ， 韌性 、 強(qiáng)度較差 ， 因而使其應(yīng)用受到了較大的限制 。 6. 將藥物儲(chǔ)存在納米材料中 ， 通過一定機(jī)制來激發(fā)藥劑的釋放 ， 制成可控藥劑 。 4. 利用昆蟲作平臺(tái) ， 把分子機(jī)器人植入昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)中 ，控制昆蟲飛向敵方收集情報(bào) ， 使目標(biāo)喪失功能 。 2. 用只有方糖大小的機(jī)器 ， 利用空氣和陽光建造房屋 。 粒子的單分散性好，但粒徑較大，粒徑的控制也較困難。 粒子的粒徑小，分散性好，但操作的要求高。 粒子純度高，粒度小，粒度分布窄。 粒子純度高，分散性好，晶形好，且大小可控。 化學(xué)沉淀法 把沉淀劑加入到金屬鹽溶液中，反應(yīng)后將沉淀熱處理。 氣相沉積法 利用揮發(fā)性金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)來合成所需物質(zhì)。 操作簡(jiǎn)單 ,成本較低 ,但易引進(jìn)雜質(zhì)降低產(chǎn)品純度， 機(jī)械合金法 利用高能球磨法，控制適當(dāng)?shù)臈l件，以制得納米材料。 23 方 法 制 備 特 點(diǎn) 物 蒸發(fā)冷凝法 用真空蒸發(fā) ,激光 ,電弧高頻感應(yīng)等法使原料氣化或形成等離子體 ,然后驟冷使之凝結(jié)。 如光吸收顯著增加 ， 超導(dǎo)相向正常相轉(zhuǎn)變 ， 金屬熔點(diǎn)降低 ， 增強(qiáng)微波吸收等 。 21 3 納米材料的量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時(shí) ， 金屬粒子費(fèi)米面附近電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)；并且納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級(jí)和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí) ， 使得能隙變寬的現(xiàn)象 ， 被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng) 。 因此 ， 許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明 ， 這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng) 。 11 Fe原子排列成的漢字 “ 原子 ” 12 48個(gè)銅原子構(gòu)成圓形，電子相互干涉形成干涉波 13 的無痛型微型針 放在指尖上的四百支排列整齊 14 被囚禁冷卻的原子和 “ 原子激光 ” 15 用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械 16 納米碳管 17 納米陶瓷 18 納米金屬銅的超延展性 19 三 納米材料的特性 ? 納米材料的表面效應(yīng) ? 納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上變化 。 第二階段 （ 1994年前 ） ：設(shè)計(jì)合成納米復(fù)合材料 。 93－至今 ， 納米材料及其技術(shù)開始蓬勃發(fā)展 。 1991， Iijima制備出直徑為 4~10μ m的多壁碳納米管 。 1989， IBM公司的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)用單個(gè) Xe原子排列拼寫出“ IBM”商標(biāo) 。 ? 1975,日本 、 法國 、 美國科學(xué)家利用 NMR、 TEM、 XRD對(duì)納米粒子進(jìn)行研究 。 ? 1959, ， 預(yù)言該類材料的特殊性能 。 ? 1940,Ardeume首次利用 TEM對(duì)金屬氧化物的煙狀物進(jìn)行觀測(cè)和研究 。 8 二、納米材料發(fā)展歷程 1860,膠體化學(xué)誕生，開始對(duì)粒徑約 1～ 100nm膠體粒子進(jìn)行研究。 探測(cè)和分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象 。 7 納米技術(shù)的研究?jī)?nèi)容： 創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能的納米材料 。 納米技術(shù)是由物理學(xué) 、 化學(xué) 、 生物學(xué)以及電子學(xué) 等各個(gè)學(xué)科交叉形成的新興學(xué)科 。它包括體積分?jǐn)?shù)近似相等的兩個(gè)部分：一是直徑為幾個(gè)或幾十個(gè)納米的粒子 ，二是粒子間的界面 。1 清華大學(xué)材料系納米材料及其技
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