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纳米科学技术 课程名称：材料科学与工程前沿 学生姓名：学号 :班级 ：日期 ：2020/12/26 纳米 纳米是英文 nano 的译名，是一种长度单位，原称毫微米，确实是 10 的-9 次方米10 亿分之一米，约相当于 45个原子串起来那么长。纳米构造一样是指尺寸在 100 纳米以下的微小构造。从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一样直径为 20-50 微米，并非细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为 5 微米，也不算细。极而言之，1 纳米大体上相当于 4 个原子的直径。假设一根头发的直径为，把它径向平均剖成 5 万根，每根的厚度即约为 1 纳米。纳米科技(英文：Nanotechnology)是一门应用科学，其目的在于研究于纳米尺寸时，物质和设备的设计方式、组成、特性和应用。纳米科技是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类，美国的国家纳米科技启动方案(National Nanotechnology Initiative)将其概念为“1 至 100 纳米尺寸间的物体，其中能有重大应用的独特现象的了解与操纵。纳米科技是尖端科技，却早就存在身旁。举例来讲，确实是莲花外表的出污泥而不染的特性。莲花外表的细致构造和粗糙度大小都在纳米尺度的范围内，因此不易吸附污泥尘埃。莲花的出污泥而不染是自然天成，这比人类的任何清洁技术还精湛。这种莲花外表纳米化构造，自我清洁的物理现象，就被称作莲花效应(lotus effect)。纳米科技是学习纳米尺度下的现象和物质的掌控，尤其是现存科技在纳米时的延伸。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点和高分子集合，而且被外表效应所掌控，如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等，而惯性和湍流等巨观效应那么小得能够被忽略掉。举个例子，当外表积对体积的比例猛烈地增大时，开起了如催化学等以外表为主的科学新的可能性。微小性的持续探讨以使得新的工具诞生，如原子力显微镜和扫描隧道显微镜等。结合如电子束微影之类的准确程序，这些设备将使咱们能够精细地运作并生成纳米构造。纳米材质，不管是由上至下制成(将块材缩至纳米尺度，要紧方式是从块材开场通过切割、蚀刻、研磨等方式取得尽可能小的形状例如超精度加工，难度在于取得的微小构造必需准确。或由下至上制成(由一颗颗原子或分子来组成较大的构造，要紧方式有化学合成，自组装(self assembly)和定点组装(positional assembly)。难度在于宏观上要抵达高效稳固的质量，都不只是进一步的微小化算了。物体内电子的能量量子化也开场对材质的性质有阻碍，称为量子尺度效应，描述物质内电子在尺度剧减后的物理性质。这一效应不是因为尺度由巨观变成微观而产生的，但它确实在纳米尺度时占了很重要的地位。物质在纳米尺度时，会和它们在巨观时有专门大的不同，例如：不透明的物质会变成透明的(铜)、惰性的物质变成能够当催化剂(铂)、稳固的物质变得易燃(铝)、固体在室温下变成了液体(金)、绝缘体变成了导体(硅)。纳米科技的神奇来自于其在纳米尺度下所拥有的量子和外表现象，并因此可能能够有许多重要的应用和制造许多有趣的材质。纳米科技与其他学科的联姻 纳米科技领域还面临着多种问题。一些研究本来确实是一个专门好的课题，没必要然冠名“纳米的头衔，与“纳米揉合在一路，可能对研究提供了一个有利的思维空间，例如仍 M 公司建造巨磁阻磁头的研究工作。纳米科技要开展成为一门把各类科技完美结合、融为一体的统一的大科技，就必需证明实现各类截然不同的研究领域的联姻大有效途。从事防晒剂纳米粉末研究的科学家与从事 DNA 计算研究的科学家是不是能够有一样的爱好呢?这种彼此结合、扬长避短是有其道理的。半导体量子点确实是这种跨学科综合性研究方针的一个有说服力的证据：量子点最初是为电子器件开发的，但此刻它也用来检测细胞的生物活性。假设是纳米观念能够凝聚为一个统一的整体，它其实就有可能为一场新的工业革命奠定根底。要想取得成功，必需抛弃那些伪科学和狂热的炒作。最重要的是，必需增强根底纳米科技的研究，以确信哪些纳米科技值得去攻关。在这一段漫长的探讨期中，区分哪些是切实可行的科学和技术，哪些是想入非非的幻梦，始终是一项要引发足够重视的任务 纳米科技开展 1990 年 7 月，在美国巴尔的摩召开了国际首届纳米科学技术会议；1996 年，在中国召开了第四届纳米科技学术会议。首届1992 年纳米材料会议在墨西哥召开；1994 年在德国斯图加特召开了第二届国际纳米材料学术会议；1996 年在美国夏威夷召开第三届国际会议；1998 年在瑞典斯德哥尔摩召开了第四届纳米材料会议；2000 年在日本仙台举行第五届国际纳米材料会议。当前纳米技术的研究和应用要紧在材料和制备、微电子和运算机技术、医学与安康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还能够制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作诞生物材料和仿生材料。纳米是一种几何尺寸的气宇单位，1 纳米=百万分之一毫米。纳米技术带动了技术革命。利用纳米技术制作的药物能够阻断毛细血管，“饿死癌细胞。假设是在卫星上用纳米集成器件，卫星将更小，更易发射。人们把 110kg 的卫星称作“纳米卫星相应的，10100kg 的卫星被称作微米卫星，而更小的卫星，如1kg 的被称作“皮米卫星，乃至有 10100g 的卫星被称作“法米卫星。纳米技术是多科学综合，有些目标需要长时刻的尽力才会实现。21 世纪前 20 年，是开展纳米技术的关键时期。由于纳米材料特殊的性能，将纳米科技和纳米材料应用到工业生产的各个领域都能带来产品性能上的改变，或在性能上有较大程度的提高。利用纳米科技对传统工业，专门是重工业进展改造，将会带来新的机缘，存在专门大的拓展空间。纳米技术在经历了从无到有的开展以后，已经初步形成了规模化的产业。受国际金融危机阻碍，目前纳米材料技术开发和产品销售速度有所减缓。同时由于可能对人类安康和环境存在潜在的负面阻碍，这一产业或许将放慢开展速度，但以后纳米材料市场规模将十分可观。全世界纳米技术与产品的销售额到 2021 年将抵达万亿美元。经济衰退对汽车、建筑和局部电子行业阻碍最大，但估量对安康护理和生命科学可不能造成太大阻碍。在纳米材料中，由于碳纳米管和陶瓷纳米颗粒较多地应用于汽车和建筑行业，因此受经济衰退的阻碍较大。在纳米中间体中受经济下行阻碍最大的，那么是纳米复合材料和涂料领域。与美国和欧洲相较，组合纳米技术的产品销售额在亚太地域增加较快。美国和欧洲占所有纳米材料销售额的 2/3 以上，但到 2021 年这两个地域所占的市场份额均将下降 2-3%。纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学开展主流，它们的开展将令人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好 纳米科技里程碑 1)35 亿年前，首批活细胞显现。细胞内，容纳了众多的纳米生物机械，它们执行各类各样的功能，例如操作遗传物质、提供能量等。2)公元前 400 年，Democ 小 Ms 制造了“atom(原子)那个词，在古希腊语中确实是“不可分割之意。3)1905 年，爱因斯坦发表了一篇论文，估量一个糖分子的直径约为 1nm。4)1931 年，ERuska 与 MKnoH 研制出电子显微镜，它能够实现亚纳米级成像。现代电子显微镜可观看几百个纳米的构造像、原子像。5)1959 年，RFeynman 在他的闻名发言?最底下一层大有开展潜力?中探讨了微型化的前景。6)1968 年，贝尔实验室的 AYCho 和 JArthur 及其同事制造了分子束外延生长术，这种技术能够在外表上沉积出单层原子。7)1974 年，NTanigMchi 制造了“纳米技术那个词，表示公差小于 1m 的机械加工。8)1981 年，GBinM5g 和 HRohrer 制造了扫描隧道显微镜。9)1985 年，RfCurl 和 HWKroto 觉察了富勒烯，直径约为 1nm。10)1986 年，KE0rexler 发表?创世机械?一书，是一本宣传纳米技术的以后主义高作。11)1989 年，阳 M 公司的 DME 秽 er 用单个氰原子写下了代表该公司名字的 3 个字母。12)1991 年，日本 NEC 公司的 SMmio L 和 rma 觉察了碳纳米管 o 13)1993 年，美国北卡罗莱纳大学的 WRobtnett 与洛杉矾加利福尼亚大学的 RSwmiams 设计出一种与扫描隧道显微镜相连的虚拟现实系统，利用者通过它能够看到并触摸原子。14)1998 年，荷兰 Deth 理工大学的 CDekker 小组用碳纳米管制造出一只晶体管。15)1999 年，莱斯大学的 JMTour 和耶鲁大学的 MAReed 证明单个分子能够起分子开关的作用纳米科技的应用与举列 闻名的诺贝尔奖取得者 Feyneman 在 60 年代就预言：假设是对物体微小规模上的排列加以某种操纵的话，物体就能够够取得大量的异乎寻常的特性。纳米材料能够做到这一点。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，纳米技术被公以为是 21 世纪最具有前途的科研领域。纳米材料从全然上改变了材料的构造，为克制材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。其应用要紧表达在以下几方面：在陶瓷领域的应用 随着纳米技术的普遍应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克制陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家以为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结进程中抑制晶粒长大的技术问题，那么它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优势。在微电子学上的应用 纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手腕，依照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的贮存和处置信息的能力，实现信息搜集和处置能力的革命性冲破，能够从阅读硬盘上读卡机和存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。运算机在普遍采纳纳米材料后，能够缩小成为 掌上电脑。纳米电子学将成为下世纪信息时期的核心。在生物工程上的应用 尽管分子运算机目前只是处于理想时期，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造运算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和专门好的稳固性，而且，其独特的光学循环特性可用于贮存信息，从而起到代替现今运算机信息处置和信息存储的作用，它将使单位体积物质的贮存和信息处置能力提高上百万倍。在光电领域的应用 纳米技术的开展，使微电子和光电子的结合加倍周密，在光电信息传输、存贮、处置、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处置上，可使其能力提高 10 倍至几百倍，乃至能够将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进展高精度的对地侦查。在化工领域的应用 将纳米 TiO2 粉体按必然比例参加到扮装品中，那么能够有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子搀杂到化纤制品或纸张中，能够大大降低静电作用。利用纳米微粒组成的海绵体状的轻烧结体，可用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的别离和浓缩。纳米微粒还可用作导电涂料，用作印刷油墨，制作固体润滑剂等。研究人员还觉察，能够利用纳米碳管其独特的孔状构造，大的比外表每克纳米碳管的外表积高达几百平方米、较高的机械强度做成纳米反映器，该反映器能够使化学反映局限于一个很小的范围内进展。在医学上的应用 利用纳米技术能使药品生产进程愈来愈精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并解决癌细胞或修补损伤组织。利用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能够够通过其中的蛋白质和 DNA 诊断出各类疾病。研究纳米技术在生命医学上的应用，能够在纳米尺度上了解生物大分子的精细构造及其与功能的关系，获取生命信息。科学家们假想利用纳米技术制造出分子机械人，在血液中循环，对躯体各部位进展检测、诊断，并实施特殊医治。在分子组装方面的应用 如何合成具有特定尺寸，而且粒度均匀散布无团聚的纳米材料，一直是科研工作者尽力解决的问题。目前，纳米技术深切到了对单原子的操纵，通过利用软化学与主客体模板化学，超分子化学相结合的技术，正在成为组装与剪裁，实现分子手术的要紧手腕。在传感器方面的应用 传感器是纳米技术应用的一个重要领域。随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将普遍应用在社会生活的方方面面。例如，将微型传感器装在包装箱内，可通过全世界定位系统，可对宝贵物品的运输进程实施跟踪监视；将微型传感器装在汽车轮胎中，可制造出智能轮胎，这种轮胎会告知司机轮胎何时需要改换或充气；还有些可经受恶劣环境的微型传感器可放在发动机汽缸内，对发动机的工作性能进展监视。在食物工业领域，这种微型传感器可用来监测食物是不是变质，例如把它安装在酒瓶盖上就可判定酒的状况等。纳米抗血栓中药 用亲脂型二元纳米协同界面包覆的中药成份将令人类安康的头号要挟心脑血管疾病取得加倍有效的医治，并将使中国文明的重要组成局部中药走向世界。因为如此的纳米中药将具有一样中药数百万倍的物理活性医治成效，能够畅通无阻地抵达因脂肪堆积而造成的血管栓塞和组织病变部位，并因亲和而与脂肪溶合，同时释放出医治的有效成份，从而使药物的靶向性提高数百万倍。纳米机械人 BJoy 在?Wired?杂志上发表文章，谈到纳米机械人的繁衍失控可能给人类社会造成超级大的要挟，提出应当停顿开展纳米科技。真正的纳米科技专家们是比拟清醒的，要想制造出能够使冷冻的大脑从定格状态下从头复活的纳米机械人，现今的科学技术离这一目标还很遥远。科学家们加倍关注的是，制造纳米尺度的微机械元件，打造较为可能的微米机械人 纳米孔膜 利用二元协同纳米界面技术平台制备的纳米孔膜，将完全解决油漆、涂料的潮摆脱落问题，并可方便地大规模生产带有呼吸作用的纳米防水涂料和带有反渗析作用的纳米超滤膜，这将给人类的日常生活，乃至给海水淡化技术带来革命性转变，从全然上解决人类日趋严峻的缺水问题。纳米修复材料 利用纳米技术还能够新原理和新构造在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作生物材料和仿生材料，并能在材料破坏进程中进展纳米级的损伤诊断和修复。目前，纳米材料在仪器、扮装品、医药、印刷、造纸、电子、通信、建筑及军事等方面都取得愈来愈多的应用。纳米自洁外表处置和涂料 假设是将透明、疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼外表或瓷砖、玻璃上，大楼就可不能被空气中的油污弄脏，瓷砖和玻璃也因可不能沾上水蒸气而永久透明。任何粘在外表上的物质，经阳光的照射，都会在纳米涂料的催化作用下，变成能够蒸发的气体或容易被擦掉的物质，建筑物再也不老是脏乎乎的，家庭里的卫浴设备也没必要天天清洗了。将这种纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服可不能沾上尘埃，省去很多洗衣服的麻烦。氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色。平常人们戴的变色镜的变色速度较慢，用纳米材料做成的变色镜就不一样了，变色速度专门快，用它做士兵的防护激光镜是再好只是了。新型纳米光源和太阳能转换器 用纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下，会变得加倍绚丽多彩。半导体纳米材料的最大用途是能够发出各类颜色的光，能够做成超小型激光光源，它还能够吸收太阳光中的光能，把它们直接变成电能。这种技术一旦实现，太阳能汽车、太阳能住宅就会成为现实，到那时，人们居住的环境将加倍漂亮，空气加倍清新。纳米传感器 半导体纳米材料做成的各类传感器可灵敏地检测温度、湿度和大气成份的转变，这在汽车尾气和大气环境珍惜上已取得应用。纳米传感系统能进展病症的初期诊断，利用纳米材料还能制作耐用且人体友好的人工组织和器官、复明和复聪器件，提高病人的生活质量。纳米导向药物和皮肤护理保健品 假设是在人体外部加以导向，可利用纳米药物阻断毛细血管来饿死癌细胞，药物医治的成效会大大提高。纳米颗粒还能够用于人体的细胞别离或细胞染色，也能够用来携带 DNA 进展基因缺点医治。假设是把纳米药物做成膏药贴在患处，药物能够通过皮肤直接被吸收，而没必要针管注射，少去了注射的感染。把不容易被人体吸收的药物或食物，如维生素等做成纳米粉或纳米粉的悬浮液，这种就极易被人体吸收。纳米加工技术 为了纳米科学研究及其功效的应用，第一要能依照人们的意愿在纳米尺度上对材料进展自由地剪裁和安排，这一技术被称为纳米加工技术。事实上，一方面纳米加工技术是纳米材料应用的重要根底，另一方面纳米加工技术中也包括了许多人们尚未熟悉清楚的纳米科学问题。例如说，在一个粗细为几纳米的孔或线里，原子的扩散就与宏观世界里的扩散大不一样。一样而言，原子运动的自由程为几个微米。在那个长度上，原子发生碰撞、进展热扩散的作用可忽略不计。可是在纳米孔或线内，原子的扩散主假设是靠与孔壁的碰撞来完成的。再举一个例子，一样以为物体之间彼此运动时的摩擦力要紧来源于物体外表的不平整性，即物体外表越滑腻，它们之间的摩擦力越小。在纳米世界里，材料外表很小，彼此之间距离很近，以至于两块材料外表上的原子会发生化学键合而产生对彼此运动的阻力。因此，在纳米世界内，所有的加工技术都必需在原子尺寸的层面上考虑。纳米电子元器件 纳米加工技术能够使不同材质的材料集成在一路，它具有芯片的功能，又能够探测到电磁波、光波包括可见光、红外线和紫外线等信号，同时还能执行电脑的指令。假设是将这一集成器件安装在卫星上，能够使卫星的重量大大减小。当前人们已经在考虑用“小鸟卫星局部地代替现有的卫星系统。假设是在卫星上用纳米集成器件，“小鸟卫星将更小，更易发射，本钱也更低。纳米碳管的应用 各国科学家正在尽力研究的碳纳米管是一种超级独特的材料。它是石墨中一层或假设干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维，内部是空的，外部直径只有几到几十个纳米。如此的材料很轻，可是很结实。它的密度是钢的 1/6 而强度却是钢的 100 倍。用如此轻而柔软、又超级结实的材料做防弹背心是最好只是的了。假设是用碳纳米管做绳索，是唯一能够从月球上挂到地球外表，而不被自身重量所拉断的绳索。假设是用它做成地球到月球的电梯，人们到月球居住就很容易了。纳米管的细尖极易发射电子，用于做电子枪，能够制成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业新的方向。纳米材料超高物理活性应用 想像一下只包括几百个或几千个原子、分子的“纳米颗粒，依照一样的经历，原子与原子之间的距离为纳米左右，由此能够估量出在尺寸为 1 纳米的立方体“颗粒中，每一边上只能排列 5 个原子，整体可容纳 125 个原子，可是其中有 98 个原子在外表上。咱们明白，外表上的原子只受到来自内部一侧的原子的作用。因此，它们很容易与外界的气体、流体乃至固体的原子发生反映，也确实是说十分活泼。实验觉察，假设是将金属铜或铝做成几个纳米的颗粒，一碰着空气就会燃烧、发生爆炸。有人以为用纳米颗粒的粉体做成火箭的固体燃料将会有更大的推力，能够用做新型火箭的固体燃料，也可用做烈性火药。另外，用纳米金属颗粒粉体做催化剂，可加速化学反映进程，大大提高化工合成的出产率。纳米高强度材料 假设是把金属纳米材料颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一样金属高十几倍，同时又能够像橡胶一样富于弹性。人们妄图在下一个世纪，总有一天会制造出如此神奇性质的纳米钢材和纳米铝材。用这种材料制造汽车、飞机或轮船，会使它们的重量减少到 110。到那时，一辆摩托车的重量会变成只有 2030 千克。人们日常生活中最常常利用的陶瓷材料具有硬而脆的特点。硬是指它能够当做刀具用来切削金属，脆是指它经不住冲击。陶瓷的另一个优势是耐高温，在 10000的高温下也不变形。此刻，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷已经表现出必然的塑性。那个问题一旦被完全解决，会在汽车发动机上大显身手，完全甩掉发动机的冷却系统，使发动机工作在更高的温度下，汽车将跑得更快、飞机遇飞得更高。纳米单电子元器件 把自由运动的电子囚禁在一个小的纳米颗粒内，或在一根超级细的短金属线内，线的宽度只有几个纳米，就会发生十分奇异的情形。由于颗粒内的电子运动受到限制，原先能够在费米动量以下持续具有任意动量的电子状态，变成只能具有某一动量值，也确实是电子动量或能量被量子化了。自由电子能量量子化的最直接结果表现为，在金属颗粒的两头加上电压，当电压适宜时，金属颗粒导电；而电压不适宜时，金属颗粒不导电。如此一来，原先在宏观世界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界就再也不成立了。还有一种奇怪的现象，当金属纳米颗粒从外电路取得一个额外的电子时，金属颗粒具有了负电性，它的库仑力足以排斥下一个电子从外电路进入金属颗粒内，这就切断了电流的持续性，这令人们联想到是不是能够制造用一个电子来操纵的电子器件，所谓单电子器件。单电子器件的尺寸很小，一旦实现，把它们集成起来做成电脑芯片，电脑的容量和计算速度将提高上百万倍。纳米级芯片 纳米科技术够使电子芯片的电路尺寸不断缩小。新的纳米技术电子器件可能取代传统的硅电子技术。不久的以后，用纳米管或某种纳米新奇材料来制造电子器件，可能使芯片性能不断提高，同时又可不能使生产本钱高于硅芯片制造的本钱。纳米技术所制造的电子器件能够融人一些将会提示生物细胞(微型机械)之隐秘的新颖装置中。在硅时期以后、纳米运算机诞生之前，生物纳米技术就将找到一些实际用途。为了探测细胞的活性，只需要相当少挪用半导体材料制作的纳米标记，它将利用半导体量子点作为生物实验、药物研究、诊断化验和其他各类应用途合中的标记。尖端的纳米科技研究 纳米激光器和高密度信息存储器 事实上，被囚禁的电子并非那么“老实。依照量子力学的规律，有时它能够穿过“牢狱的“墙壁逃逸出来，这种现象一方面预示着在新一代芯片中的逻辑单元将不用连线而相关联，因此需要新的设计才能使单电子器件变成集成电路;另一方面也会使芯片的动作不可操纵。归根结底，在这一情形下电子应被看成是“波而不是一个粒子。因此尽管电子器件已经在实验室里得以实现，可是真要用在工业上还需要时刻。被囚禁在小尺寸内的电子的另一种奉献，是会使材料发出很强的光。“量子点列激光器或“级联激光器的尺寸极小，但发光的强度很高，用很低的电压就能够够够驱动它们发出蓝光或绿光，用来读写光盘可使光盘的存储密度提高好几倍。假设是用“囚禁原子的小颗粒量子点来存储数据，制成量子磁盘，存储度可提高成千上万倍，会给信息存储技术带来一场革命。1981 年 CB5nnig 和 HR。hrer 制造了扫描隧道显微镜，1986 年荣获诺贝尔物理学奖，为科学技术的开展开辟了纳米科技新领域。美国 KEDrexler 在他所著的?创世机械?一书中描述了如何对物质进展操作和操纵，引发庞大的轰动，这些妄图确实给纳米科学家带来了灵感和启发。纳米科技在一段时刻里一直被这种妄图的色彩笼罩着，可是这些妄图却给纳米科技带来一些意想不到的益处。KEDrexler 对纳米技术的预测，巧妙地将科学与妄图融为一体。关于细胞修理机和家用食物培育机的各类讲述令人们在纳米科技研究中也受到阻碍，不知不觉地利用这些微型机械来令人们注意到自己的研究工程。将一项研究冠以“纳米科技，要比称它为“中尺度材料科学更为科学和诱人。KEDr6xler 的科学妄图论述的一个明显益处是使一些人更关注纳米科技的开展。在这种的想像力的启发下，一大量科幻作品纷纷出笼。类似的纳米科幻小说，起着与科幻影片?星际旅行?相似的作用。昔时?星际旅行?曾激发起众多青年对太空的向往，而这种空间宇宙热有时会引导青年学者最终投身于航空航天或天体物理学等领域中。纳米技术在国内的研究情形及取得的功效中国对纳米科技研究的支持，始于 20 世纪 80 年代中期。1987 年，中科院化学所运算机操纵的 STM 研制工程获中科院院长基金的资助。自 1990 年以后，国家科委“攀登方案资助了纳米科学研究。1999 年，国家科委开场在“973 方案中单独设立“纳米材料和纳米构造研究工程。“863 方案在 19902002 年间，支持了快要 1000 个纳米方面的课题。在 19912000年间，国家自然科学基金委员会共资助纳米科技研究 9000 多万元 中科院物理所的解思深于 1996 年在国际上第一次制造了操纵多层碳管直径和取向的模板生长方式，制备出离散散布、高密度和高强度的定向碳管；1998 年合成了世界上最长的纳米碳管；2000 年,又对管径仅为的极小直径纳米碳管的力学、热学光学和导电性质进展了系统研究。此系列工作在 1998 年、2000 年别离被评为国内十大根底研究进展。清华大学范首善课题组在国际上第一次利用碳纳米管限制反映形成直径为 3nm40nm、长度达微米级的发蓝光的氮化镓一维纳米棒，在国际上第一次把氮化镓制备成一维纳米晶体。该功效被评为 1998 年中国十大科技进展新闻。中科院金属所的研究小组，活着界上第一次觉察纳米金属材料具有室温下的超塑延展性纳米铜在室温下冷轧可延伸 50 多倍。中科院金属所成会明研究组利用等离子蒸发技术成功地制备单壁碳纳米管材料并取得优良的储氢性能，质量储氢容量可达 4%纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑，一些兴隆国家都投入大量的资金进展研究工作。如美国最先成立了纳米研究中心，日本文教科部把纳米技术，列为材料科学的四大重点研究开发工程之一。在德国，以汉堡大学和美因茨大学为纳米技术研究中心，政府每一年出资 6500 万美元支持微系统的研究。在国内，许多科研院所、高等院校也组织科研力量，开展纳米技术的研究工作，并取得了必然的研究功效，要紧如下：定向纳米碳管阵列的合成，由中国科学院物理研究所解思深研究员等完成。他们利用化学气相法高效制备出孔径约20 纳米，长度约 100 微米的碳纳米管。并由此制备出纳米管阵列，其面积达 3 毫米3 毫米，碳纳米管之间间距为 100 微米。氮化镓纳米棒的制备，由清华大学范守善教授等完成。他们第一次利用碳纳米管制备出直径 340 纳米、长度达微米量级的半导体氮化镓一维纳米棒，并提出碳纳米管限制反映的概念。并与美国斯坦福大学戴宏杰教授合作，在国际上第一次实现硅衬底上碳纳米管阵列的自组织生长。准一维纳米丝和纳米电缆，由中国科学院固体物理研究所张立德研究员等完成。他们利用碳热恢复、溶胶-凝胶软化学法并结合纳米液滴外延等新技术，第一次合成了碳化钽纳米丝外包绝缘体 SiO2 纳米电缆。用催化热解法制成纳米金刚石，由中国科学技术大学的钱逸泰等完成。他们用催化热解法使四氯化碳和钠反映，以此制备出了金刚石纳米粉。世界各国纳米研究状况 新世纪是卓越的科学觉察和庞大的技术冲破层出不穷的时期。世界许多国家都制定了自己的科技开展战略和打算，力争把握科技开展的先机，在国际科技舞台上占据一席之地。各个要紧国家和地域在纳米技术领域的竞争一年强于一年。这种竞争表达在战略和政策、公共和私人研发投资及追求应用方面 美国高度重视纳米技术研究 美国在纳米技术方面起步早，联邦对硬件资助逐年增加。2000 年出台“国家纳米技术研究方案后，联邦研发预算大幅增加，2001 年为亿美元，2003 年为亿美元,2004 年达亿美元。据称，从 2001 年开场的三年内，美国联邦对纳米技术的资助总额增加了 83%。2003 年 12 月 3 日，布什总统签署了?21 世纪纳米技术研发法?，规定从 2005 年开场，四年内联邦为国家纳米技术方案资助 37 亿美元。目前，美国企业对纳米技术的投资两倍于联邦投资。依照国会通过的有关纳米科学、研发与教育的法案，成立了“国家纳米技术研发方案那个常设机构。许多大学成立了跨学科的纳米技术研究中心，并与工业界成立了研发伙伴关系。欧盟对纳米技术的研发当仁不让 关于纳米技术研发，欧洲对美国当仁不让。纳米技术是欧盟前两个方案的重点，在第六个框架方案中，纳米技术又是一个最优先领域，研发经费为 13 亿欧元。纳米技术也处在欧盟另两个优先领域生命科学和信息社会技术的核心地位。欧洲纳米商业联合会称，假设是把欧盟成员国的投资计算在内，欧洲 2002 年的纳米技术的投资应是美国的两倍。欧盟有 86 个国内和国际研究网络致力于纳米技术的研究，参加网络的有 2000 多个，其中有许多机构取得了国家的资助。德国、法国和英国等都有完备的纳米技术研究方案。日本视纳米技术为振兴经济的关键 1991 年，日本电器公司的饭岛澄男觉察了碳纳米管，尔后，纳米技术在日本备受重视。最近几年日本关注经济振兴，政府确信科技是依托，而纳米技术在以后是关键，2003 年政府技术拨款估量达 10 亿美元。支持纳米技术研究的政府机构主假设是经济产业省和文部科学省。大公司也是纳米技术研究资金的一个要紧来源。其他国家和地域研究不断深切 活着界三强共逐纳米技术之际，其他国家也有在目标、在重点地追赶。韩国每一年的纳米技术投入列为优先领域，并制定了相应的方案。韩国政府 2021 年 18 日决定在尔后 10 年内投入万亿韩元(1300 韩元合 1 美元)的资金,用以大力开发纳米技术。将集中支持科研部门开发具有战略意义和竞争力的纳米技术，促使韩国尽快拥有世界前五位的技术竞争力。为此，韩国决定在国家科技委员会内新设纳米技术专门委员会，并在尔后 10 年内培育万名专业人材，同时成立研究设备中心。为了鼓舞科技工作者的士气，政府决定成立“科技工作者名誉殿堂，以提高科技工作者的社会地位，并对作出成绩的科技工作者进展奖励。与此同时，韩国政府还决定 2021 年的财政预算中的 5%要用于研究开发。在这笔预算中，20%要用于根底研究。另外，韩国国防部、科技部、产业资源部和情报通信部将一路投资 363 亿韩元，用于开发军地两用技术和军地技术转移等 同国外兴隆国家的先进技术相较，咱们还有专门大的差距。德国科学技术部曾经对纳米技术以后市场潜力作过预测：他们以为到 2000 年，纳米构造器件市场容量将抵达 6375 亿美元，纳米粉体、纳米复合陶瓷和其它纳米复合材料市场容量将抵达5457 亿美元，纳米加工技术市场容量将抵达 442 亿美元，纳米材料的评判技术市场容量将抵达亿美元。并预测市场的冲破口可能在信息、通信、环境和医药等领域。总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的核心，正如钱学森院士所预言的那样：纳米左右和纳米以下的构造将是下一时期科技开展的特点，会是一次技术革命，从而将是 21 世纪的又一次产业革命。参考文献：1大学物理阅读材料第二章：纳米材料及其应用前景 2百度百科纳米科学技术 3纳米科技导论 4曼索里.纳米技术原理.复旦大学出版社，2006:11 5周兆英，王中林，林立伟，微系统和纳米技术，科学出版社，2007.6王占国，叶晓林等。纳米半导体技术.化学工业出版社，2006 纳米科技调研感言 第一我要感谢彭教师详细幽默的讲解和耐心的写作指导，我才能完成这一篇文献调研。从许多文献中能够明白微米科技在20 世纪 70 年代以来的信息科学中占有中心地位，而新兴纳米科技在新的 21 世纪信息科学中将起革命性的作用。纳米材料将是 21 世纪新兴材料科学和技术开展的一个新的方向。大量研究证明，生物克隆、生物病毒、胶体化学、团簇构造、粘土矿物、电子显微学等，都是与纳米尺度紧密相关的研究，没必要从形式上再加上一顶纳米桂冠，但从纳米科学和技术进展更深切研究，可能会有新的觉察与新的冲破。新兴的纳米科学和技术的开展，开辟了纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米矿物学研究的新领域。通过对文献论文的整理与研究咱们把它分为以下几个要紧局部：1 纳米科技的概念和全然理论 2 纳米科技与其他学科的联姻 3 纳米科技的开展 4 纳米科技的里程碑 5 纳米科技的应用和举列 6 纳米技术在国内外的研究状况于是我得出了以下结论 纳米科技的技术优势 在纳米研究快速开展的根底上,纳米在工业、能源、医学和环境等传统产业中的应用研究也越发普遍和深切,推动着纳米科技自身的开展和相关领域的技术进步,要紧表此刻:(1)纳米材料绿色制版技术是传统印刷行业的重大技术革新;(2)染料敏化纳米构造电池极有可能取代传统硅系太阳能电池,成为以后太阳能电池的主导;(3)大面积单晶硼纳米线有可能成为柔性的显示材料;(4)基于纳米半导体材料的智能透明隔热薄膜使玻璃变更节能;(5)新型纳米纤维织造的“智能布可利用人体运动产生电力;(6)碳纳米管制成的细胞“嗅探器,能够探测活细胞中的致癌毒素或追踪癌症药物的效用,可用于化疗监测;(7)基于碳纳米管与氟化共聚物的可导电橡胶向制造可变形电路迈出重要一步。纳米科技的美好前景 纳米科技已经显示了其在各产业技术创新中的庞大潜力。尽管目前大局部研究功效尚未进入产业化应用,但能够预见在以后一段时刻内纳米科技必将强劲推动各产业的技术进步。1 纳米技术将在能源领域取得冲破 最近几年来,纳米太阳能光伏电池产业的快速开展标志着纳米技术在能源领域开展的广漠前景,随着新的基于纳米技术的太阳能电池的显现,将使廉价而大容量的太阳能制造技术成为可能。2纳米科技将在医学更普遍应用 通过纳米级微型探测器能够大幅提高医学诊断和疾病检测精度,同时纳米颗粒还能够实现靶向分子医治目前基于觉察肿瘤标志物并快速表达的微阵列芯片、纳米碳管等技术已显示出超级好的应用前景。3 纳米科技开启电子信息产业革命 极端纳米技术和新型纳米器件将为电子信息产业带来革命性进步。微机电系统是电子信息产业的开展趋势,包括纳米制造、纳米计量在内的纳米科技将使其成为可能,同时也为纳米科技在其它领域的应用奠定坚实的根底。4 纳米科技在以后通信技术上的应用 通信技术是现代信息社会的重要技术支撑，在人们的社会生活中发挥着重要的、不可替代的作用。纳米科学技术的开展从材料、器件、信息传输、信息处置、信息显示、终端通信产品等多个方面为以后通信科学技术的开展展现了全新的技术，正引领以后通信科学技术的开展，专门是纳米科技对以后的电子信息技术将产生十分重要的增进作用。纳米材料为光缆提供了新的技术，近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯PE及光纤护套管用纳米 PBT 等材料。采纳纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优良性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有必然的改善，并可延长光缆的利用寿命，提高了网络的靠得住性。通过对纳米科技的学习使我明白纳米科技是近期开展起来的新兴科学领域,它正在化学、物理学、生物学和电子工程学的穿插领域形成,而且不断有新的觉察和冲破。是 20 世纪 80 年代末期诞生并迅速崛起的新技术,它的全然涵义是在纳米尺寸范围内熟悉和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子,制造新物质。纳米(nm)是一个长度单位,纳米体系(通常界定为 1100nm 的范围)就在其中。这一体系既不完全适合于描述宏观领域的牛顿经典力学规律,又不完全适合于描述微观领域的量子力学规律,它表现出了许多独特的性能,需要用全新的理论、方式和表征手腕在纳米尺寸范围内熟悉和改造自然,这确实是纳米科技。它包括物理、化学、材料、生物等多门科学，和信息、微电子、精细机械、运算机、能源、航空航天、化工、纺织、医药等领域的在纳米尺度进展的设计、制造、测量和操纵技术。纳米科技不是某一学科的延伸、也不是某新工艺的产物，而是根底理论学科与今世高技术的结晶。它以物理、化学的微观研究理论为根底，以今世精细测量和先进的分析技术为手腕，是一个内容广漠的多学科群。纳米科技的显现令人类熟悉和改造物质世界的手腕和能力延伸到了原子和分子级，展现了人类有望直接以原子、分子来制造具有持定功能的产品，实现生产方式的飞跃。因此，纳米科技将对人类的开展和进步产生深远的阻碍。最后再次感谢彭教师本学期超卓的讲课和细心指导，谢谢您。