神奇的纳米

神奇的纳米

【范文精选】神奇的纳米

【范文大全】神奇的纳米

【专家解析】神奇的纳米

【优秀范文】神奇的纳米

范文一:神奇的纳米

2课 题: 17神起的纳米

主 备:盛建勋 审核:宗震 王昌立

教学目标:1、抓住关键语句,有目的地筛选信息,了解纳米有关知识。2、体会深入浅出地介绍科学知识的方法。3、培养正确的科学观念。

教学重点:抓住关键语句,把握说明重点。

教学难点:培养正确的科学观念。

教学安排:2课时

一、 说明文知识(科学小品文)

1. 说明文的说明顺序 时间 、空间 、逻辑

2.说明文的说明方法 列数字、作比较 、举例子、打比方、分类别、因资料、下定义、作诠释等。

二、自学生字词

三、合作探究

1、 自主读课文,谈谈你读过课题后最想了解什么内容?

2、 学生自主思考以下几个问题什 么是“纳米”?什么是

“纳米机器人”什么是“纳米技术”?“纳米?神奇在哪里?

3、 课文中哪些内容可以说明纳米是极小的,却又是神奇

的,请用简洁的语言进行概括。

四、巩固练习

1.指出下列句子的所用的说明方法。

(1)所谓纳米,又称毫微米,是一种长度计量单位。( ) (21毫米等于千分之一,1微米等于百万分之一米,而1纳米则等于十亿分之一米 ( )

2.阅读课文11——14段完成练习

A.指出下列句子的说明方法,并品味运用这种说明方法好处

(1)拿一个小小的纳米机器人与人相比,就像拿一个人与地球相比一样,差别实在太大了。

说明方法是: 妙处:

(2)纳米技术指的是0.1纳米到几百纳米的尺寸范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。

说明方法是: 妙处:

B.作者用什么样的方法来说明纳米机器人的大小?你认为这样写的好处是什么?

C.结合全文回答作者为什么要先说明什么是“纳米机器人”在说明什么是“纳米”?

2课 题: 17神起的纳米

主 备:盛建勋 审核:宗震 王昌立

教学目标:1、抓住关键语句,有目的地筛选信息,了解纳米有关知识。2、体会深入浅出地介绍科学知识的方法。3、培养正确的科学观念。

教学重点:抓住关键语句,把握说明重点。

教学难点:培养正确的科学观念。

教学安排:2课时

一、 说明文知识(科学小品文)

1. 说明文的说明顺序 时间 、空间 、逻辑

2.说明文的说明方法 列数字、作比较 、举例子、打比方、分类别、因资料、下定义、作诠释等。

二、自学生字词

三、合作探究

1、 自主读课文,谈谈你读过课题后最想了解什么内容?

2、 学生自主思考以下几个问题什 么是“纳米”?什么是

“纳米机器人”什么是“纳米技术”?“纳米?神奇在哪里?

3、 课文中哪些内容可以说明纳米是极小的,却又是神奇

的,请用简洁的语言进行概括。

四、巩固练习

1.指出下列句子的所用的说明方法。

(1)所谓纳米,又称毫微米,是一种长度计量单位。( ) (21毫米等于千分之一,1微米等于百万分之一米,而1纳米则等于十亿分之一米 ( )

2.阅读课文11——14段完成练习

A.指出下列句子的说明方法,并品味运用这种说明方法好处

(1)拿一个小小的纳米机器人与人相比,就像拿一个人与地球相比一样,差别实在太大了。

说明方法是: 妙处:

(2)纳米技术指的是0.1纳米到几百纳米的尺寸范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。

说明方法是: 妙处:

B.作者用什么样的方法来说明纳米机器人的大小?你认为这样写的好处是什么?

C.结合全文回答作者为什么要先说明什么是“纳米机器人”在说明什么是“纳米”?

范文二:神奇的纳米

作者:

小学科技 2004年08期

纳米是微观世界的一种长度度量单位。1纳米等于十亿分之一米,千分之一微米,也就是大约三四个原子的宽度。1纳米与1个乒乓球相比,就相当于1个乒乓球与地球之比。那么,在这么小的尺度上,科学家们是怎样进行研究的呢?原来,他们借助了一种先进的仪器——扫描隧道显微镜(STM)。它是由IBM公司苏黎士研究所的宾尼格和罗尔于1981年发明的,他们因此共同获得了1986年诺贝尔物理学奖。

经过近20年的努力,科学家们发现了纳米材料许多奇特的性能,并开始用来造福于人类。纳米医疗仪器可用于快速诊断疾病和进行基因测试;经纳米技术处理的燃油不但燃烧干净、省油,而且可以减少发动机的废气排放量;碳纳米管材料密度只有钢的1/6,而强度却是钢的100倍,用它做成的绳索不但柔软、轻巧,而且还很结实。最近,美国贝尔实验室还制作出了纳米机器人。这种机器人“五脏俱全”但只有一个跳蚤那么大。想像一下,未来战场上如果出现了蚊子大小的导弹、苍蝇大小的飞机、蚂蚁大小的士兵,那将是怎样一番情景呢?

范文三:神奇的纳米

神奇的纳米

摘要:纳米及的介绍

纳米的四大效应

纳米的应用举例介绍

纳米发展的预计

对于纳米未来的猜想

关键字:荷花效应;纳米材料;四大效应;应用;前景; ——当今与未来 纳米材料的介绍及分类

纳米科技已经取得了举世公认的成绩,人们普遍认为纳米技术充满了活力,是对二十一世纪社会、经济和人们生活最有影响力的技术之一。纳米技术发展的势头向各个领域渗透的能力,不亚于19世纪的电力技术和20世纪的微电子技术。有着广阔的研究价值与发展之路,其应用与前景是十分乐观的。

其实纳米离我们根本不远,在生活中就可以见到。我们知道莲花虽生长于池塘的淤泥中,但它露在水面上的莲花荷叶却十分洁净,而荷叶的基本化学成分是多醣类的碳水化合物,有许多的羟基(-OH)、(-NH)等极性原子团,在自然环境中很容易吸附水分或污垢。但洒在荷叶叶面上的水却会自动聚集成水珠,且水珠的滚动把落在叶面上的尘埃污泥粘吸滚出叶面,使叶面始终保持干净。最早人们都十分的不解,认为可能叶片上有什么特殊的物质,后来我们发现这是因为荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。这一对自然对于纳米的应用催生了人们对纳米涂料的发明以及对纳米技术的深入研究。

纳米(nm)是长度单位,原称毫微米,就是10^-9米(10亿分之一米),即10^-6毫米(100万分之一毫米)。纳米的发展从1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言,人类可以用小的机器制做更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品开始,到扫描隧道显微镜的发明,再到后来碳纳米管的产生等等,它一步步将人们带进了一个全新认识世界的时期,催生了纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等众多学科的诞生,使人们的生活更加多姿多彩。

而纳米技术中纳米材料的研究是不得不提的,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,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中,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。主要应用有:单晶硅和精密光学器件抛光材料;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)高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;等

纳米纤维则是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(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新

型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)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。

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。 而所有纳米材料及技术的发展都基于纳米的四大效应。

(1)表面与界面效应

这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表面原子占99%。主要原因就在于直径减少,表面原子数量增多。再例如,粒子直径为10纳米和5纳米时,比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无机纳米粒子会吸附气体等等。

(2)小尺寸效应

当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金刚石制品还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。

(3)量子尺寸效应

当粒子的尺寸达到纳米量级时,费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。

(4)宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应,它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

一切科技的发展都基于人们生活对其的需要,纳米自然也是如此,生活有许多常见的物品都与纳米有着千丝万缕的联系。

陶瓷材料以纳米晶的形式出现,可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的,在室温下就允许有大的弹性形变,由于纳米的小尺寸效应,还可以使用纳米材料作为除味杀菌的物品,同时把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒作成涂料涂刷在建筑物表面,大楼不会被空气中的油污弄脏。同理,现在可以见到的防尘衣物,也都是利用纳米面料制作的,而最近在医学上的应用也十分广泛,例如利用纳米技术制成的微型药物输送器,可以精确的将药物输送到病源处,利用纳米技术制成的微型机器人能疏通脑血管的血栓还可“嚼碎”泌尿系统的结石等 而现在人们研究的纳米芯片可以使全世界的书籍资料存储在手指大小的芯片上,以纳米技术制成的纳米cpu将比现阶段最好的还要快上几百倍,而纳米膜的不断研究在某一天也一定会带给我们可以贴在墙壁上的液晶显示屏,纳米技术还可以运用于环境治理,从根本上解决现在的污染问题,同时用纳米定位还可以从根源对癌细胞进行消除,从而解决癌症成为可能,同时军事上得微型高性能机器人等,我们生活的各个方面在未来都将因为纳米而改变。

现阶段人们许多研究领域都会与纳米技术相关联,例如隐形材料,导弹制导等等方面,纳米在科学中的地位现在可以看作是其他各个研究中的工具,它的发展注定将带动整个科学界的进步。

创新最初其实就是人们的设想,而对于纳米我也有着自己的想法。我们知道许多精密的仪器要求在真空环境下才可以制造,而在地球上要达到绝对的真空代价很大,所以太空成为了最佳的制造基地,可是 如果用现在的方法即使用火箭或宇宙飞船等代价则更高,所以我设想是否可以铺设一条从地球伸向太空的轨道,在上面使用类似于缆车的设备就可以廉价的往返于地球与太空了。那么就有两个问题需要我们考虑,第一是轨道该如何固定。其实我们只要把足够长的梯子伸向太空那么当它所受到的离心率大于地球引力时,它就会被绷紧,与地面垂直。所以这不是最重要的问题,我们最应该解决的问题是什么材料可以拥有如此大的强度要求,现在如钢铁等材料根本不能胜任,而未来纳米技术的发展则将会带给我们建造天梯的新型高强度纳米材料,它的硬度将是钢铁等的几倍甚至几十倍,但是密度却可能达到它们的十分之一,是最理想的材料,到了那一天相信往返太空与地球将变得简单。

我们都知道任何事物都是由原子组成的,做一个大胆的猜想,如果我们将生活中的一切事物纳米化,把都看作由最原始的原子构成,那他们的不同就在于原子种类与排列不一,那么运用纳米操控技术将其重新排列我们将利用最廉价泥土或空气等制成钻石黄金等,从而地球资源问题得以解决,人们将不再担心资源枯竭问题,从.1993年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字时,我们就可以猜想总有一天我们可以自由操纵原子来合成我们所需要的任何物质。

引用:张立德,李爱莉,端夫。奇妙的纳米世界。北京:化学工业出版社,2004: 13-20,43-52,85-114。 陈翌庆,石瑛。纳米材料学基础。中南大学出版社,2009:36-40,177-181。

张耀君,王亚超,刘礼才。纳米材料基础(双语版)。北京:化学工业出版社,2011:1-38。

范文四:纳米神奇袜不神奇

纳米神奇袜是一种采用纳米技术生产的保健袜,据说保健功能很多,具有传统袜子难以比拟的优势。在目前各大招商创业类网站上,纳米神奇袜的广告可谓铺天盖地。然而,这种纳米神奇袜真的能帮你赚大钱吗?

◇项目概况

据厂家介绍,纳米神奇袜由多种纳米复合材料结合优质纤维精制而成,其中包括高科技纳米杀菌粉,纳米远红多点粉等。经过权威机构检测,具有特殊的远红外线发射功能,对足部有害物质吸附率达99%,能有效增强人体免疫力,保健足部。消费市场相当庞大,所需求量在数千万双,未来必将取代大部分传统袜子市场。该项目投资小、收益大。在中等城市,投入仅需5000元,年利润在6万元左右。产品零售价平均在50元左右,利润接近30%。

◇真相调查

其实所谓的“纳米抗菌功能”目前根本没有相关的生产标准。目前经过研究部门验证的应用于纺织品的纳米技术有两方面的功能。一是将纳米颗粒加入纺织物中可以达到免清洗的效果,另一方面,由于纳米技术有吸收红外线的功能,加入纺织品中有保暖功能。由此可见,纳米袜子在宣传中属于虚假宣传,将自有的清洁功能炒作为并不具备的杀菌功能,将吸收红外线保暖功能炒作为并不具备的远红外线发射、增强人体免疫力等功能。部分城市的消费者协会已经将在产品说明书中加入“纳米抗菌”的广告认定为欺骗行为。

由于销售价格较传统袜子高出五六倍,甚至更高,一般人难以接受。再加上市场上越来越多的借助纳米进行炒作的产品被曝光,消费者对纳米袜子的认可度很低,导致目前市场销售情况很差。以北京、天津、济南等几个大城市的调查情况看,比较好的经销商年盈利不过一两万元,但投资都在5万元以上,而且需要具备洗浴、酒店等经营场所的成熟销售渠道,并非招商宣传中的投资5000元,人人都能干。而其他大部分城市经销商仅能维持经营成本,超过一半的经销商不到一年就关门了。而且是已经出现了数起因产品虚假炒作问题起诉厂家的案件。

◇投资建议

目前市场上所谓的纳米产品与纳米袜子的情况差不多,如纳米衬衫、纳米领带、纳米抗菌羽绒服等,炒作成分都比较大。只要提出具有杀菌、保健、远红外功能的产品都可以认定为虚假宣传,应当谨慎投资。由于纳米材料的自有清洁功能确实比较好,所以,相对来说,纳米清洁产品的实用性好一些,如纳米抹布、毛巾等。但由于价格比较高,只适合少量投资,而且是最好有健身、保健场所的销售渠道。

范文五:17神奇的纳米

17.神奇的纳米

教学目标:

一、知识与能力目标

1、掌握新字、词;

2、了解科学小品文的文体知识;

3、抓住关键语句,有目的地筛选信息,了解纳米有关知识;

4、培养学生通过各种渠道收集信息的能力。

二、过程与方法目标

1、通过查字、词典等工具书扫清阅读障碍;

2、自主、合作探究“神奇”的具体体现;

3、体会深入浅出地介绍科学知识的方法。

三、情感态度与价值观目标

1、领会纳米的神奇所在,培养爱科学、学科学的精神;

2、培养正确的科学观念;

3、有科学依据的大胆想象,培养创造能力。

教学重点:

1、抓住关键语句,有目的地筛选信息,了解纳米有关知识;

2、自主、合作探究“神奇”的具体体现;

教学难点:

1、培养学生通过各种渠道收集信息的能力。

2、有科学依据的大胆想象,培养学生的科学精神和创造能力。

教学准备:自制课件

教学过程:

第一课时

一、激趣导入

(把学生由神奇的神话世界领进神奇的科学世界)

1、多媒体播放《西游记》影片中孙悟空变化成一只小虫随铁扇公主喝茶时,进入了铁扇公主的肚子片段。

让学生观看《西游记》片段,然后请学生把看到的内容讲给大家听,并谈谈感受。 归纳、总结:这是神奇的神话,科学技术高度发达的今天,还有比这神话更神奇的多媒体展示图片(1)[中国科学家研制的纳米机器人在人体血管中巡游,这机器人长约3毫米],这种机器人能自我复制,能杀灭人体内的有害病……]这样微小的而具有神奇功能的机器人,它就是应用纳米材料并运用纳米技术制造的纳米机器人,今天我就与大家共同走进《神奇的纳米》,多媒体出示标题,神奇的纳米。

提问:(多媒体展示)同学们,当你看到这个标题,你有什么疑问,你最想知道些什么?

(学生可能会说:什么是纳米,纳米的神奇具体体现在哪些地方等)

二、(一)阅读探究(1)

快速浏览课文,筛选出下列信息:

什么叫纳米

什么叫纳米技术

什么叫纳米机器人

阅读汇报(1)学生自由回答

归纳小结:

纳米:又称毫微米,是一种长度计量单位,1纳米等于十亿分之一米。

纳米技术:指的是0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察和加工的技术。 纳米机器人:是在纳米尺寸上制造的微型机器人。

(二)理解概念,感受“神奇”(多媒体出示标题)

以上三个概念,它的内涵我们是不是都掌握了呢?分别谈谈你对这三个概念的理解。

1、学生自由发言,理解概念“纳米”,教师补充,请学生计算:人的一根头发直径约0.6毫米,它有多少纳米,约60万纳米),感受纳米这个长度单位本身的微小。

2、理解“纳米技术”,纳米技术指的是0.1纳米到几百纳米的尺度范围内的原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。

(由于学生的知识局限,不知道分子、原子的微小,我列举初三化学课本上的一个例子来说明:一滴水(约20滴水为一毫升)所含的水分子的个数大约有 1.67×1024个,即10亿人同时一个一个地数,每分钟数100个,日夜不停地数,要数3万多年,才能数完一滴水的水分子,从而说明分子的微小,体会纳米技术的精细之极,感受纳米技术的神奇。 多媒体展示[IBM]图片,并加以说明。

第二课时

三、阅读探究(二)

1、大声自由朗读课文,一边勾画出纳米神奇的具体体现;

2、小组交流;

3、汇报探究结果(多媒体出示,阅读汇报2)

归纳小结:并板书

四、拓展延伸

大胆想象,创造神奇(多媒体展示标题)

开动思维,根据自己的想象和创造力,运用纳米材料和技术来发明创造一些物品,并作简介介绍。

1、小组交流;

2、全班交流,教师适时表扬鼓励。

五、纳米情报站,展示神奇

把教师收集到的有关纳米技术的新产品向学生作介绍:图片1:美国已研制成功的“自净”玻璃;图片2:中国研制成功的人工骨粉;图片3:美国人正在研制的“纳米战袍”……

六、科海冲浪,搜罗神奇(作业)

这节课我和同学们一起科海遨游,领略了纳米的神奇,体验了阅读的快乐,大家还想了解有关纳米科技的最新进展吗?请以四人为一小组,查阅报刊、杂志,或上互联网查阅资料,每一个小组办一份以纳米科技为主要内容的手抄报。

[教学后记]

本节课,体现了以学生为主体,以教师为主导,以训练为主线的教育思想,激发了学生学科学、爱科学的兴趣,注重了课内与课外的联系,使学生学到了知识,也培养了学生的能力;不足之处在于,学生的创造能力还有未得到最大限度的提高。

范文六:神奇的纳米863

20 5 0 6.

隼  镯鞴 明   t

- - 、

. . .

l 固 ! 别 !   l

性n i水   令   4 一黼  俅 5  址

维普资讯 http://www.cqvip.com

■者按:i4 h 浓姐1 【 去   柏纳牝 盯 L j 袅  址 I 口 8  衍助K ’和 曲 鲢 活棚  的山  化 嚣   啪I 倮  肯  .K

¨l  幢m 』椰 ¨ I : 响札符 曲 0 帅3 . 啦   I 绒  1   I .    抽 蚋术  物【K l I c I  M   价 Iu  0 *

2  儿 1 3n S¨

括  岢‘ 南I r 踹 I ,4   济 f     ll  I 闫   l 代J

特  冉 占 询峨井 l   褊 1】¨   收) 5Il _f

Ic     钠 f  : ¨ ¨1  Hl l _

} 咨 线: 5 1 8853 893 3 820 、 6883   询赫 03・ 508 、 839 . 6 0 8 6 @3 8296

张j 硐 衲 水 8 3地理 的 水嘴 愤 我 束 曲 r _ E 6 ;   -

舯 督 饷

‘呐 忙8 3 时 I : 6】   i    刮

8  6

l —l J 埘. I 疑i   | J c

…硪 性曲纳朱8 3 卸曲   6 生IJ 张器( F简     们 拖玑 { . J 『, #帆把           盹『 ! 】  。 £艘刊   自 己窜 的 椭      鸠 . t l 的木 葬苗作对比  嘧.   拽rf l 1f f     站 鼍   址曲掉曲 _强础.   蚺 长酬2 碰 岛.   0   川

f | 睛, 羊j *墁斜打采曲.。孽 静 ¨ . I : ( 、 } f      - ,   83 6 处理的木曦故也 堕忆 . f¨     小   瓤T精神.悼长 了 胖子击j 从韵 苞千 的1 哇 J       革.   町 T 曲 来{ 3   宣 | 劫   I . 6 霹迁 J 『 靶.     戎 f腕寸驰触 T平赫, 比, 1   E 1 缱J纳  8 处 1 6   耀过的诛和料. r 霄翌艰能  市满了 断. 2   币.   制蚺求8 3 6  理的. 馏塑市满料丽f 时 姚 l     { J

钟通水逝螅菲特怖搭落曲. 叶子母髓.有蛐寸 .   l出 , {   远处雷.淹了蚋朱8 3 l l 6 处理 隶曲一地

爨艨鼎蛛的. 对眦 :j    乖仔j 瞧奸缘   H的一 盘 _ H J   2 艟什的一 .对l 敏 } 吃悼    h

在龋有靠曲率磐_前.我终 蜉剿 J{ 由   一‘   ^干 采性/ 艟l 掾l . H 、 曲 悖 件技就蹙盎饯, 苛曲     纳朱8 3 B .缒我感镌到 了科技的力量 (   河南 苜卫恽市脑河填起庄 熊

戕 J F 姒 瑞.I L} 询J 伐H…自 札确   吃曲 1}”就能埘  0    !    J

1’ —r

_ . — : -r.   — ・

-  ,  b: ・ —   。

^■20 5 0 6.

隼  镯鞴 明   t

- - 、

. . .

l 固 ! 别 !   l

性n i水   令   4 一黼  俅 5  址

维普资讯 http://www.cqvip.com

■者按:i4 h 浓姐1 【 去   柏纳牝 盯 L j 袅  址 I 口 8  衍助K ’和 曲 鲢 活棚  的山  化 嚣   啪I 倮  肯  .K

¨l  幢m 』椰 ¨ I : 响札符 曲 0 帅3 . 啦   I 绒  1   I .    抽 蚋术  物【K l I c I  M   价 Iu  0 *

2  儿 1 3n S¨

括  岢‘ 南I r 踹 I ,4   济 f     ll  I 闫   l 代J

特  冉 占 询峨井 l   褊 1】¨   收) 5Il _f

Ic     钠 f  : ¨ ¨1  Hl l _

} 咨 线: 5 1 8853 893 3 820 、 6883   询赫 03・ 508 、 839 . 6 0 8 6 @3 8296

张j 硐 衲 水 8 3地理 的 水嘴 愤 我 束 曲 r _ E 6 ;   -

舯 督 饷

‘呐 忙8 3 时 I : 6】   i    刮

8  6

l —l J 埘. I 疑i   | J c

…硪 性曲纳朱8 3 卸曲   6 生IJ 张器( F简     们 拖玑 { . J 『, #帆把           盹『 ! 】  。 £艘刊   自 己窜 的 椭      鸠 . t l 的木 葬苗作对比  嘧.   拽rf l 1f f     站 鼍   址曲掉曲 _强础.   蚺 长酬2 碰 岛.   0   川

f | 睛, 羊j *墁斜打采曲.。孽 静 ¨ . I : ( 、 } f      - ,   83 6 处理的木曦故也 堕忆 . f¨     小   瓤T精神.悼长 了 胖子击j 从韵 苞千 的1 哇 J       革.   町 T 曲 来{ 3   宣 | 劫   I . 6 霹迁 J 『 靶.     戎 f腕寸驰触 T平赫, 比, 1   E 1 缱J纳  8 处 1 6   耀过的诛和料. r 霄翌艰能  市满了 断. 2   币.   制蚺求8 3 6  理的. 馏塑市满料丽f 时 姚 l     { J

钟通水逝螅菲特怖搭落曲. 叶子母髓.有蛐寸 .   l出 , {   远处雷.淹了蚋朱8 3 l l 6 处理 隶曲一地

爨艨鼎蛛的. 对眦 :j    乖仔j 瞧奸缘   H的一 盘 _ H J   2 艟什的一 .对l 敏 } 吃悼    h

在龋有靠曲率磐_前.我终 蜉剿 J{ 由   一‘   ^干 采性/ 艟l 掾l . H 、 曲 悖 件技就蹙盎饯, 苛曲     纳朱8 3 B .缒我感镌到 了科技的力量 (   河南 苜卫恽市脑河填起庄 熊

戕 J F 姒 瑞.I L} 询J 伐H…自 札确   吃曲 1}”就能埘  0    !    J

1’ —r

_ . — : -r.   — ・

-  ,  b: ・ —   。

^■

范文七:神奇的纳米碳管

所谓纳米碳管是指将碳六角网面卷成封闭无缝筒状结构的物质,其直径从亚纳米(小于1纳米)到50纳米左右(1纳米=10-9米),中间有被称之为布基管的空管。做一个形象的比喻,我们将直径l纳米的球比喻为1厘米的玻璃球,则直径1米的球相当于地球那么大。

奇怪的物质特性

纳米碳管的形状是独特的,而且其优异的性质更是让世界大吃一惊。例如纳米碳管根据直径的大小或碳原子的排列方式不同,它会成为良导体的“金属”或者具有一点导电性的“半导体”。这是非常不可思议的。铜、铁等金属无论何时总是金属,普通的橡胶总是不导电的“绝缘体”而纳米碳管仅由碳构成,却有时是金属,有时是半导体,通常物质是不会具有这种特性的。

目前,科学家已经利用纳米碳管这种性质制造出了场效应晶体,实现了比原来硅晶体更好的性能。所谓晶体管是可用于信号放大或开关等的元件,能够将多个半导体组合在一起制造。如果利用极细的纳米碳管,最终能实现单个电子都能控制的晶体管,科学家预测将来用它代替硅。

纳米探针“眼睛”

作为观察原子的高技术显微镜之一的扫描型探针显微镜,用纳米碳管做该显微镜的“眼睛”,将纳米级的探针最大限度地靠近试样表面,感知作用在试样与探针之间原子的力或微弱电流,查明试样表面原子级的凹凸程度。显然,探针越细越尖,显微镜的精度越高。纳米碳管是纳米尺寸,非常细且强度高,因为还有弹性,与目前正在使用的硅探针相比,具有难以损坏的长寿命。用纳米碳管作为纳米世界的“眼睛”,甚至可以观测蛋白质的微细结构。

显示器的能耗低

纳米碳管的研究中,最引人注目的是它在低功耗平板电视上的应用。纳米碳管在显示器中作为电子枪使用,一旦在纳米碳管上施加电压,电子从其前端像枪弹似地发射出,这是所谓的“场致发射”现象。如果这个电子撞上涂在玻璃屏上的荧光涂料,荧光涂料就会发光。一般在金属的尖端,容易引起场致发射,用低的电压射出。多次实验论证,用极细且强度高的纳米碳管作电子枪是最好的材料。世界上率先开发出以纳米碳管为电子枪的荧光管,首先是将多个这样的荧光管排列,组成非常高的电光告示牌。

利用纳米碳管不单是作为平板电视显示器已被产品化,还用作等离子显示器。红绿蓝是光的三原色,三原色的不同组合可以制造所有的颜色。等离子显示器的原理基本上与荧光灯一样,通过在气体中放电产生紫外线,紫外线再射到玻璃屏内侧涂有红绿蓝的荧光体上使其发光,图像被显示出来。简单地说,等离子显示器是许多个微小荧光排列构成的画面。

等离子显示器可以显示清晰的图像,使大画面成为可能。由于比一般家庭普及的电视机更薄,所以非常受欢迎。缺点是等离子显示器的消耗功率大。据估算,75厘米高清晰电视,若用等离子显示器消耗功率是240瓦左右,用纳米碳管只需6.8瓦左右。

纳米管电子枪

纳米碳管作为电子枪使用的平板电视显示器被称作纳米碳管场致发射显示器,其原理基本上与我们熟知的普通电视机显像管一样,只是普通显像管为了使画面放大,电视机主体务必要有一定的厚度。

而纳米碳管场致发射显示器的情形,每一个微小像素配置的纳米碳管电子枪,因被安装在紧靠画面后方的阴极,所以能够薄型化。再者,纳米碳管的电子枪低压发射电子,所以消耗功率低,又因可以快速应答。所以不会出现余像。

关于纳米碳管场致发射器,今后的一个课题是纳米碳管的电子发射如何能够均匀分布在整个画面,使整个画面亮度相同。

另外,若能以更低电压发射电子也是很重要的。如果在80伏特以下,则显示器元件就可使用现有便宜的低压用集成电路,从而降低显示器整体的成本。

对于研究人员而言,下一步将探讨如何拓宽碳基底集成电路或纳米机械的应用,人们通过这些出自常见碳的新材料看到了高科技所显示的巨大威力。或许除了碳以外,在我们身边还隐藏着其他新材料。

责任编辑 蒲 晖

范文八:神奇纳米铲

苏阳阳放学回来,发现茶水

博士在厨房炒菜,真是破天荒头一遭!“博士!您这又是搞什么名堂?”苏阳阳问。茶水博士头也不回地说:“没看到

这两天的新闻报道吗?很多餐馆昧着良

心用地沟油炒菜给顾客吃,已经查出好多家餐馆都存在这个问题!还是自己炒菜吃起来放心!”

苏阳阳鼻子一抽喊道:“博士……您的菜是不是炒煳了?”

“哎呀!我的红烧肉!”茶水博士这才反应过来,急忙往锅里倒了一勺水,顿时锅里发出“滋滋”的声响。

待茶水博士把菜从锅里捞出来,红烧肉已经变成“铁板烧”了,不时还冒烟,把茶水博士熏得直流眼泪。

“我看……还是算了吧!”苏阳阳说,“您还是省省劲儿搞您的发明,咱们还是吃饭馆去吧!”

茶水博士可没轻易放弃,他说:

“失败是成功之母!我们做实验不也是这样吗?没关系!重来!”

于是茶水博士开始刷锅准备继续炒菜,可是新的难题出现了,烧煳的锅怎么刷也刷不干净,锅底总是黑糊糊的一大片。

茶水博士拿起锅铲开始使劲儿地刮锅底,锅铲刮出的声音听起来真是刺耳。

苏阳阳捂着耳朵嚷嚷:“博士,别刮了!真是太吵了!”

茶水博士被苏阳阳这么一喊分了神,锅从手里直接“哐”地一声掉到地板上,锅底砸出一个大大的洞。

茶水博士捡起摔破的锅,透过砸出的洞对着苏阳阳说:“这锅质量真是太差了!”

“博士,您不是发明家吗?可以发明一把铲子,轻轻一铲就能把锅铲干净,多省事呀!”苏阳阳说。

茶水博士愣了一下,不管不顾地把手中的锅和铲子一扔,叫道:“哇哈哈,我的纳米技术终于可以发挥作用了!”

茶水博士高兴地一边叫一边跳,嘴里不停地说:“纳米!纳米!纳米!”

苏阳阳挠着头说:“那米?那米是什么米……”

茶水博士没理会苏阳阳,一头就扎进他的实验室,“砰”地一声关上门,然后四周一下子就静悄悄了。

苏阳阳抚着咕噜咕噜叫的肚子说:“博士,我还没吃饭呢!”

可是回答他的是扇冷冰冰的铁门。

一连几天茶水博士都没出来过,这可把苏阳阳急坏了,茶水博士会不会……苏阳阳越想越担心。可是苏阳阳敲了好几次门茶水博士就是不开门。

在连续吃了一个星期方便面之后,苏阳阳打电话报警说茶水博士失踪了。

警察上门了解情况,问苏阳阳茶水博士什么时候失踪的,在哪里失踪的。

苏阳阳指了指茶水博士的实验室说,“就在那儿。”

警察敲好半天门,里头没动静。

“这下坏了!茶水博士会不会真的出事了?”苏阳阳有些担心。

警察只好强行撞开门,只见茶水博士头戴耳机,趴在实验台上摆弄一把锅铲子。旁边堆了一堆空方便面盒子。

警察一下明白了,茶水博士为了不受外界干扰,竟然听着耳机的音乐工作。

警察上前拍了拍茶水博士的肩膀,茶水博士像触电一样猛地回头,一看是警察,立马摘下耳机解释说:“警察先生,我……我……我……没做坏事呀……”

警察说:“我们接到报警,说您失踪。没想到我们的发明家在搞发明!”

茶水博士把头点得像鸡啄米,“对对对对!我……我在……搞发明……”

警察来了兴趣,指了指茶水博士手中的铲子问:“这是什么?”

茶水博士自豪地说:“这是我刚刚发明的神奇纳米铲!”

警察觉得奇怪,“这铲子?神奇?”

“不信你瞧瞧!”茶水博士胸有成竹地对警察说,“相信你看过就会喜欢它。”

茶水博士在一块平板铁上放了一块糖果,然后把铁板放酒精灯上烧,一会儿糖果就融化了,还冒着黑烟,牢牢粘在铁板上。

“瞧好咯!”茶水博士拿起铲子,轻轻在铁板上一铲,铲子被融化的糖果粘住了,怎么也掰不开。

警察哈哈笑起来说:“没想到发明大王也是吹牛大王!”

茶水博士解释说:“拿错了!拿错了!应该是这把……”说完从实验台拿起一把小些的铲子,在铁板上轻轻一铲,铁板上粘着的糖果一下子就下来了,更奇怪的是铁板上居然不留一丁点痕迹!那把刚才被粘着的锅铲被小铲子一起铲了下来,掉在实验台上。

“哇!茶水博士,您这铲子真神啊!”警察来了兴趣。

“你要不要试试?”茶水博士把那把铲子递给警察。警察接过铲子,对着实验台上一处污渍轻轻一铲,污渍一下就不见了,台上居然光洁如新!

“太好啦!”警察说,“这铲子简直太神奇啦!”

“最近我在研究纳米材料,这铲子就是利用纳米材料颗粒小的特点,能在表面形成非常小的缝隙,这个缝隙比油、水等液体分子和粉尘等固体分子的直径还要小,所以脏污物质分子也就无法附着在铲子的表面,这样就不会留下脏污痕迹,很容易就把脏东西清除掉了。”茶水博士解释道。

苏阳阳从后头冒出来,一头雾水地说:“铲子再好也不见得能炒出好菜!”

茶水博士挠挠头说:“这话没错!我得好好研究研究烹调技术!”

警察说:“这铲子干脆就叫清洁铲吧!不炒菜,专门用来去污,哈哈!”

茶水博士和苏阳阳也同时大笑起来。

范文九:神奇的纳米铜

神奇的纳米铜(合金)

我们知道,摩擦就是两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触表面间产生的运动阻力即摩擦力的一种现象。从微观的角度来看,摩擦是由于粗糙的表面的直接接触引起的。所有的表面,即使是非常光滑,精密抛光的表面也粗糙不平。不平表面由一些极小的凸起和凹坑组成,这些表面上的凸起和凹坑会互相扣住从而阻碍两个表面间的滑动。同时还会减少表面上真正的受压面积。当平面移动时,有些凸起和凹坑变形,局部温度升高,甚至形成自焊,使运动的阻力更大。而由于他们所在的表面仍在继续相互移动,他们就会互相剪切。经过剪切的表面变得更加没有规则,一些物质从一个表面转移到另一个表面,还有一些则从两个表面上脱落。这种自焊/剪切的现象的不断循环导致了磨损。

摩擦导致:

(1) 能量损耗:摩擦必须通过施加外力而克服,因此必须消耗大量的能量。世界上大约有30~40%的能源消耗在摩擦损失上。

(2) 效率变低:机械设备在工作过程中,必须消耗一部分能量以克服摩擦的阻力,而使设备运转的机械效率降低,设备平均机械效率只有60~70%。

(3) 温度升高:机械摩擦产生热量,使设备温度升高,降低设备机械强度,引起热变形,降低机械设备的运转精度。

(4) 磨损:由于摩擦表面直接接触,而导致严重磨损,使设备的运转精度降低。设备间间隙变大,出现振动和噪音,影响了机械的正常运转,缩短了设备的使用寿命。

润滑就是在两个摩擦副之间加入某种物质(包括液态、气态、半固态和固态物质),用来防止粗糙表面间的直接接触,减少摩擦和磨损,保证设备正常运转。为提高油品的极压抗磨性能,研究人员做了大量的研究工作,纳米金属材料是公认的优良的减摩抗磨材料,但无机纳米铜微粒难于稳定分散于各类润滑油中,很长一段时间,该问题成为纳米铜成为润滑油添加剂的瓶颈问题。

我中心以纳米材料制备技术为基础,利用独创的原为表面修饰技术制备可稳定分散于有机介质中的油溶性纳米铜,同时极大提高了纳米铜的抗氧化性能,有利于纳米粉体的工业化大批量生产。该产品填补了纳米金属添加剂行业国内外的市场空白,具有广阔的市场前景。

纳米铜合金的神奇之处,就在于、它采用原位表面修饰技术制备,修饰剂与铜合金纳米微粒以共价键相结合,从而使纳米铜合金在各类润滑剂基础油和润滑脂中有良好分散性能和抗氧化性能。在摩擦过程中,纳米铜合金微粒受摩擦热的诱导而在磨损表面形成“微区固溶体”修饰层,从而实现磨损部位的自修复,并起到节油、抗磨、降噪等功能,适用于解决各类机械设备在多种工况条件下的摩擦、磨损和养护问题。 具有神奇的自修复功能的油溶性纳米铜合金,已经经过国家科技部,河南省科技厅验收、鉴定并经中国人民解放军油研所,中科院兰化研究所,中国人民解放军装甲兵工程学院等权威单位多次试验验证。尤其是近期在河南省济源市太行水泥有限公司进行试用,更显示出不同凡响的优良性能而被工业界关注和青睐。

我中心研制开发的油溶性纳米铜合金产品,正以其神奇的魅力,走向国内国际广大市场,成为润滑材料王国的新宠。

范文十:纳米世界有多神奇?

纳米世界有多神奇?

当我们“俯瞰”这个世界的时候,看到的是,将树木制成纸张,将石头刻成雕像,将钢铁铸成铁轨。那么当我们站在“底部”仰望这个世界呢?是否可以从单个分子甚至原子出发,将它们按照自己的意愿组装成一片纸、一粒沙甚至一片森林?

在纳米的世界里,回答是肯定的。这起初只是科学家的一个梦想,但如今这个梦慢慢开始融入现实生活。

纳米技术从上世纪90年代中后期开始被炒得红红火火,到21世纪初慢慢冷却,到现在又重新频繁出现在人们视线中,“纳米”的世界到底有何变化?

在纳米尺度下看世界,景观将会天翻地覆

一根头发丝直径有8万纳米,物质尺寸小到一定程度就会引起质变 纳米是一个计量单位,纳米尺度的物质其实并不稀有,我们日常每天都与它们亲密接触。

让人畏惧的PM2.5,其中就有许多纳米级的颗粒,凭借微小身躯可以侵入我们的肺部。高防晒指数的防晒霜中普遍都含有纳米二氧化钛、氧化锌微粒,因为这些纳米微粒对在300—400纳米波段的紫外线有强吸收作用。

还有著名的中国国家大剧院的穹顶,如果北京的雨水多一些的话,它能看起来更光亮。因为它是由超亲水、光催化等性能的纳米自清洁玻璃和自清洁钛板组成,表面污垢易被雨水清洗掉。

纳米有多大?如果将一纳米和一米比较,就好像是高尔夫球和地球

作比。一根发丝的直径就能有8万纳米。将10个世界上最小的原子——氢原子排列成一条线,就是一个纳米的长度。

1到100纳米这个微小的特定区域,被科学家们称为纳米尺度。虽然我们日常就能亲密接触纳米级物体,但是它们焕发的神奇特性却不平常。

在纳米尺度下看世界,景观将会天翻地覆。纳米级的金子还是金灿灿的么?事实上,所有的金属在纳米尺度下都呈现出与宏观尺度不同的色彩,尺寸越小,颜色愈黑。

石墨片容易分层,当石墨片被剥离到仅有一个碳原子的厚度成为石墨烯后,就具有了超出钢铁数十倍的强度。

原本导电的铜加工到某个纳米尺度就不导电。而绝缘的二氧化硅等,在某个纳米尺度时开始导电。

为什么会有这样的逆转?因为当球形颗粒的尺寸越来越小,它的表面积与体积的比就会越来越大,量变到一定程度就会引起颗粒性质的质变。比如当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,就失去了反射原有富贵的光泽的能力而呈现出五颜六色。

“一些并不活泼的金属在纳米尺度时,会变得非常活泼,比如非常容易引起爆炸。”国家纳米科学中心科技管理部副主任任红轩告诉记者。

打个并不非常准确的比方帮助理解,在金属颗粒较大时,金属原子簇拥在一起,活动受限,“伸个懒腰”也很困难,而当到纳米尺度的时候,原先被束缚的化学键就能伸展开“胳膊”,金属原子活泼的天

性就被释放出来。

这种物质在纳米尺度下产生的奇异的物理、化学特性就被称为纳米效应。而在纳米尺度范围里研究物质的特性和相互作用,包括那个对原子、分子的操纵来组合物体的梦想,如今已经形成一门新学科——纳米科技。

科学家在纳米尺度下编织想象

纳米技术应用空间巨大,中国与发达国家几乎处在同一起跑线上 窥到了纳米的世界,人类就像挖到了无穷尽的宝矿一样。纳米尺度下这些奇异的物理、化学特性让科学家们开始编织想象。

就拿一辆汽车来说,从车身到车轮,纳米材料几乎能够引起每一个部件的变革。

纳米级的稀土材料能够大大提高汽车尾气及车内空气净化效率; 纳米材料制造的酒精传感器质量轻,并且能够极灵敏感受到车内酒精含量超标,将限制汽车发动;

纳米润滑油能够填充金属发动机或者齿轮的表面微孔,形成单分子有机膜,最大限度地减少金属表面摩擦,大大降低了能耗,并使机械寿命成倍增长;

引入纳米电极的电池系统让高效、低污染的电动汽车成为现实。 „„

这还只是纳米应用的一个方面。目前,纳米技术还在新能源、节能环保、生物医药、信息产业、新材料等产业都有用武之地。未来世界,我们或许可以用着几秒钟就能充满电的手机,有纳米机器人帮我们治

病„„

“也正是因为纳米技术是一项应用空间还十分巨大的新兴技术,我们国家的纳米技术发展与发达国家几乎处在同一起跑线上。”任红轩说。

根据美国科学引文数据库”Web of Science”(SCIE)的统计,2009年我国发表的纳米科技论文总量排名世界第一,目前我国纳米科技专利授权数量已位居世界第二。

我国的一些纳米研究成果解决了重大科学问题,引起了国际上的极大关注。例如,我国首次“拍摄”到碳原子间单键和双键的分子图像;合成了碳材料“家族”的又一个新成员——石墨炔;合成出新型纳米抗肿瘤药物;碳纳米管器件研究进入国际半导体发展路线图等等。 同时,在产业化方面也已取得进展。为了加速纳米科技成果产业化进程,北京市启动了纳米科技产业园建设,目前29项国字头纳米项目落户产业园,形成了纳米绿色印刷、纳米能源、纳米膜材料、碳纳米材料等板块快速聚集态势。比如近期正式落户的超顺排碳纳米管阵列产业化项目,可通过精确排列获得碳纳米管薄膜,目前在全世界只有中国才能生产制作,在触摸屏、超细导线、瞬时加热器、超薄扬声器等多个领域具有广阔的应用空间。

纳米技术不仅仅代表了新兴技术,它的特种功能及结构材料还能够促进传统产业的升级换代,比如汽车、建筑、纺织、机械行业等。“如果把总体经济比作一个盛水的木桶,那么纳米技术不仅能补上传统经济转型不足的短板,还能筑高与国际差距较小的新兴产业的长板,这

样,木桶能存储更多的水。”任红轩用“木桶效应”来解释纳米技术对中国经济的意义。

钱学森先生也曾预言:“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点,会是一次技术革命,从而将是21世纪的又一次产业革命。”

对纳米科技的想象走在了成果前头

当前最需攻克技术成果转化问题,未来基础研究向应用研究及产业化转变

纳米技术的前景很光明,但是在任红轩看来,还得先按捺下激动的心情,“纳米技术成果转化及应用的周期比较长,真正实现产业化的成果仍然十分有限,比如迄今为止,世界范围内真正纳米化且商业化的汽车零件仍然不多。”

“目前想象远远走在了成果的前头。”任红轩认为纳米技术当前最需攻克的是技术成果产业化。

“纳米”一词从科学家的实验室中蹦出来,到为世人所熟知,这个过程其实是一个从默默无闻到大鸣大放、又重新遇冷的阶段。曾有一段时间“纳米”频现、鱼龙混杂,让许多人甚至有了反感的抵触情绪。 如今,经过一个阶段的大浪淘沙,纳米科技步入了一个冷静良性的发展阶段,意味着人们更清醒地看到纳米技术应用仍十分有限。

一种纳米银粉打印的地铁票和景区门票,目前已经在北京部分地区试用,对比以前的蚀刻工艺,这种票的制造流程简化,非感光、无污染,成本降低,回收效率和价值更高。

在研发这种绿色门票的北京中科纳通电子技术有限公司总经理殷文钢看来,这只是公司纳米材料走向应用的一小步,“我对前景十分乐观,但是真正做起来才发现至少有三大难:技术转化周期长,工艺设备‘先天不足’,产业链还需要进一步聚合打通。”

当前的困境也是未来发展趋势,任红轩认为,未来纳米技术投入会由基础研究向应用研究及产业化转变,纳米研发会由从单打独斗向合作发展,更加重视微纳米加工和检测仪器的研发,更加着重向生物和电子方面应用发展。

与此同时,科学家们还要回答这些问题:纳米级颗粒如此微小,能够穿透皮肤进入人体肺部甚至自由漫游,会不会成为体内“杀手”?如果有人通过纳米材料操控生物基因,会不会制造出什么“怪物”?纳米炸弹会不会带来更大灾难?

“一方面是大力发展纳米技术的应用,另一方面当务之急是要制定标准。”任红轩认为应该鼓励研究单位与产业界结合,共同制定纳米产品及检测标准。“这样既能够规范市场行为,将一些低质量无竞争力的企业洗牌出局,又能够约束纳米技术造成的潜在危害。”

正如科学家们所讲,不成熟的技术仍是幻想,纳米梦想的真正实现依然还有很长的路要走。

以下是繁体版内容: 當我們“俯瞰”這個世界的時候,看到的是,將樹木制成紙張,將石頭刻成雕像,將鋼鐵鑄成鐵軌。那麼當我們站在“底部”仰望這個世界呢?是否可以從單個分子甚至原子出發,將它

們按照自己的意願組裝成一片紙、一粒沙甚至一片森林?

在納米的世界裡,回答是肯定的。這起初隻是科學傢的一個夢想,但如今這個夢慢慢開始融入現實生活。

納米技術從上世紀90年代中後期開始被炒得紅紅火火,到21世紀初慢慢冷卻,到現在又重新頻繁出現在人們視線中,“納米”的世界到底有何變化?

在納米尺度下看世界,景觀將會天翻地覆

一根頭發絲直徑有8萬納米,物質尺寸小到一定程度就會引起質變 納米是一個計量單位,納米尺度的物質其實並不稀有,我們日常每天都與它們親密接觸。

讓人畏懼的PM2.5,其中就有許多納米級的顆粒,憑借微小身軀可以侵入我們的肺部。高防曬指數的防曬霜中普遍都含有納米二氧化鈦、氧化鋅微粒,因為這些納米微粒對在300—400納米波段的紫外線有強吸收作用。

還有著名的中國國傢大劇院的穹頂,如果北京的雨水多一些的話,它能看起來更光亮。因為它是由超親水、光催化等性能的納米自清潔玻璃和自清潔鈦板組成,表面污垢易被雨水清洗掉。

納米有多大?如果將一納米和一米比較,就好像是高爾夫球和地球作比。一根發絲的直徑就能有8萬納米。將10個世界上最小的原子——氫原子排列成一條線,就是一個納米的長度。

1到100納米這個微小的特定區域,被科學傢們稱為納米尺度。雖然我們日常就能親密接觸納米級物體,但是它們煥發的神奇特性卻不

平常。

在納米尺度下看世界,景觀將會天翻地覆。納米級的金子還是金燦燦的麼?事實上,所有的金屬在納米尺度下都呈現出與宏觀尺度不同的色彩,尺寸越小,顏色愈黑。

石墨片容易分層,當石墨片被剝離到僅有一個碳原子的厚度成為石墨烯後,就具有瞭超出鋼鐵數十倍的強度。

原本導電的銅加工到某個納米尺度就不導電。而絕緣的二氧化矽等,在某個納米尺度時開始導電。

為什麼會有這樣的逆轉?因為當球形顆粒的尺寸越來越小,它的表面積與體積的比就會越來越大,量變到一定程度就會引起顆粒性質的質變。比如當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時,就失去瞭反射原有富貴的光澤的能力而呈現出五顏六色。

“一些並不活潑的金屬在納米尺度時,會變得非常活潑,比如非常容易引起爆炸。”國傢納米科學中心科技管理部副主任任紅軒告訴記者。

打個並不非常準確的比方幫助理解,在金屬顆粒較大時,金屬原子簇擁在一起,活動受限,“伸個懶腰”也很困難,而當到納米尺度的時候,原先被束縛的化學鍵就能伸展開“胳膊”,金屬原子活潑的天性就被釋放出來。

這種物質在納米尺度下產生的奇異的物理、化學特性就被稱為納米效應。而在納米尺度范圍裡研究物質的特性和相互作用,包括那個對原子、分子的操縱來組合物體的夢想,如今已經形成一門新學科——

納米科技。

科學傢在納米尺度下編織想象

納米技術應用空間巨大,中國與發達國傢幾乎處在同一起跑線上 窺到瞭納米的世界,人類就像挖到瞭無窮盡的寶礦一樣。納米尺度下這些奇異的物理、化學特性讓科學傢們開始編織想象。

就拿一輛汽車來說,從車身到車輪,納米材料幾乎能夠引起每一個部件的變革。

納米級的稀土材料能夠大大提高汽車尾氣及車內空氣凈化效率; 納米材料制造的酒精傳感器質量輕,並且能夠極靈敏感受到車內酒精含量超標,將限制汽車發動;

納米潤滑油能夠填充金屬發動機或者齒輪的表面微孔,形成單分子有機膜,最大限度地減少金屬表面摩擦,大大降低瞭能耗,並使機械壽命成倍增長;

引入納米電極的電池系統讓高效、低污染的電動汽車成為現實。 „„

這還隻是納米應用的一個方面。目前,納米技術還在新能源、節能環保、生物醫藥、信息產業、新材料等產業都有用武之地。未來世界,我們或許可以用著幾秒鐘就能充滿電的手機,有納米機器人幫我們治病„„

“也正是因為納米技術是一項應用空間還十分巨大的新興技術,我們國傢的納米技術發展與發達國傢幾乎處在同一起跑線上。”任紅軒說。

根據美國科學引文數據庫“Web of Science”(SCIE)的統計,2009年我國發表的納米科技論文總量排名世界第一,目前我國納米科技專利授權數量已位居世界第二。

我國的一些納米研究成果解決瞭重大科學問題,引起瞭國際上的極大關註。例如,我國首次“拍攝”到碳原子間單鍵和雙鍵的分子圖像;合成瞭碳材料“傢族”的又一個新成員——石墨炔;合成出新型納米抗腫瘤藥物;碳納米管器件研究進入國際半導體發展路線圖等等。 同時,在產業化方面也已取得進展。為瞭加速納米科技成果產業化進程,北京市啟動瞭納米科技產業園建設,目前29項國字頭納米項目落戶產業園,形成瞭納米綠色印刷、納米能源、納米膜材料、碳納米材料等板塊快速聚集態勢。比如近期正式落戶的超順排碳納米管陣列產業化項目,可通過精確排列獲得碳納米管薄膜,目前在全世界隻有中國才能生產制作,在觸摸屏、超細導線、瞬時加熱器、超薄揚聲器等多個領域具有廣闊的應用空間。

納米技術不僅僅代表瞭新興技術,它的特種功能及結構材料還能夠促進傳統產業的升級換代,比如汽車、建築、紡織、機械行業等。“如果把總體經濟比作一個盛水的木桶,那麼納米技術不僅能補上傳統經濟轉型不足的短板,還能築高與國際差距較小的新興產業的長板,這樣,木桶能存儲更多的水。”任紅軒用“木桶效應”來解釋納米技術對中國經濟的意義。

錢學森先生也曾預言:“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的特點,會是一次技術革命,從而將是21世紀的又一次產

業革命。”

對納米科技的想象走在瞭成果前頭

當前最需攻克技術成果轉化問題,未來基礎研究向應用研究及產業化轉變

納米技術的前景很光明,但是在任紅軒看來,還得先按捺下激動的心情,“納米技術成果轉化及應用的周期比較長,真正實現產業化的成果仍然十分有限,比如迄今為止,世界范圍內真正納米化且商業化的汽車零件仍然不多。”

“目前想象遠遠走在瞭成果的前頭。”任紅軒認為納米技術當前最需攻克的是技術成果產業化。

“納米”一詞從科學傢的實驗室中蹦出來,到為世人所熟知,這個過程其實是一個從默默無聞到大鳴大放、又重新遇冷的階段。曾有一段時間“納米”頻現、魚龍混雜,讓許多人甚至有瞭反感的抵觸情緒。 如今,經過一個階段的大浪淘沙,納米科技步入瞭一個冷靜良性的發展階段,意味著人們更清醒地看到納米技術應用仍十分有限。

一種納米銀粉打印的地鐵票和景區門票,目前已經在北京部分地區試用,對比以前的蝕刻工藝,這種票的制造流程簡化,非感光、無污染,成本降低,回收效率和價值更高。

在研發這種綠色門票的北京中科納通電子技術有限公司總經理殷文鋼看來,這隻是公司納米材料走向應用的一小步,“我對前景十分樂觀,但是真正做起來才發現至少有三大難:技術轉化周期長,工藝設備‘先天不足’,產業鏈還需要進一步聚合打通。”

當前的困境也是未來發展趨勢,任紅軒認為,未來納米技術投入會由基礎研究向應用研究及產業化轉變,納米研發會由從單打獨鬥向合作發展,更加重視微納米加工和檢測儀器的研發,更加著重向生物和電子方面應用發展。

與此同時,科學傢們還要回答這些問題:納米級顆粒如此微小,能夠穿透皮膚進入人體肺部甚至自由漫遊,會不會成為體內“殺手”?如果有人通過納米材料操控生物基因,會不會制造出什麼“怪物”?納米炸彈會不會帶來更大災難?

“一方面是大力發展納米技術的應用,另一方面當務之急是要制定標準。”任紅軒認為應該鼓勵研究單位與產業界結合,共同制定納米產品及檢測標準。“這樣既能夠規范市場行為,將一些低質量無競爭力的企業洗牌出局,又能夠約束納米技術造成的潛在危害。”

正如科學傢們所講,不成熟的技術仍是幻想,納米夢想的真正實現依然還有很長的路要走。