奈米科技到底是什麼?有什麼用?

奈米科技到底是什麼?有什麼用?

“奈米”是英文namometer的譯名,是一種度量單位,1奈米為百萬分之一毫米,即1毫微米,也就是十億分之一米,約相當於45個原子串起來那麼長。奈米結構通常是指尺寸在100奈米以下的微小結構。1982年掃描隧道顯微鏡發明後,便誕生了一門以0?1至100奈米長度為研究分子世界,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此,奈米技術其實就是一種用單個原子、分子製造物質的技術。

奈米科技到底是什麼?有什麼用?

從迄今為止的研究狀況看,關於奈米技術分為三種概念。第一種,是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子奈米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的奈米技術未取得重大進展。?第二種概念把奈米技術定位為微加工技術的極限。也就是透過奈米精度的“加工”來人工形成奈米大小的結構的技術。

這種奈米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即便發展下去,從理論上講終將會達到限度。這是因為,如果把電路的線幅變小,將使構成電路的絕緣膜的為得極薄,這樣將破壞絕緣效果。此外,還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的奈米技術。?第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來,生物在細胞和生物膜內就存在奈米級的結構。

奈米科技到底是什麼?有什麼用?

1980年的一天,在澳大利亞的茫茫沙漠中有一輛汽車在高速賓士,駕車人是一位德國物理學家H?格蘭特(Gleiter)教授。他正駕駛租用的汽車獨自橫穿澳大利亞大沙漠。空曠、寂寞、孤獨,使他的思維特別活躍。他是一位長期從事晶體物理研究的科學家。此時此刻,一個長期思考的問題在他的腦海中跳動:如何研製具有異乎尋常特性的新型材料?

在長期的晶體材料研究中,人們視具有完整空間點陣結構的實體為晶體,是晶體材料的主體;而把空間點陣中的空位、替位原子、間隙原子、相界、位錯和晶界看作晶體材料中的缺陷。此時,他想到,如果從逆方向思考問題,把“缺陷”作為主體,研製出一種晶界佔有相當大體積比的材料,那麼世界將會是怎樣??格蘭特教授在沙漠中的構想很快變成了現實,經過4年的不懈努力,他領導的研究組終於在1984年研製成功了黑色金屬粉末。

實驗表明,任何金屬顆粒,當其尺寸在奈米量級時都呈黑色。奈米固體材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了。

奈米材料一誕生,即以其異乎尋常的特性引起了材料界的廣泛關注。這是因為奈米材料具有與傳統材料明顯不同的一些特徵。例如,奈米鐵材料的斷裂應力比一般鐵材料高12倍;氣體透過奈米材料的擴散速度比透過一般材料的擴散速度快幾千倍等;奈米相的銅比普通的銅堅固5倍,而且硬度隨顆粒尺寸的減小而增大;奈米陶瓷材料具有塑性或稱為超塑性等。

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