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物理:请说出几种纳米技术的应用实例

促天科技 2025-04-11 03:03 0 0条评论

一、物理:请说出几种纳米技术的应用实例

将纳米技术应用于现有雷达信息处理上,能使其能力大大提高,甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察.美国桑迪亚国家实验室的Paul等发现:纳米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少数几个状态上,纳米激光器工作时只需微安级的电流.最近,麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器件,每个原子发射一个有用的光子,其效率之高,令人惊讶.由于只需极少的能量就可以发射激光,这类装置可实现瞬时开关.己经有一些激光器能够以快于每秒钟200亿次的速度开关,适用于光纤通讯.美国贝尔实验室已能将导线设计得细度等于头发丝的四百分之一,而且还能设计得更细.贝尔实验室在1997年成功利用电子束加工集成电路的技术,线宽仅为8Onm,大大增加了相同尺寸内容纳的电路数目.他们利用这些纳米技术所制备出的电晶体,其宽不到一根头发的千分之一,每个指甲般大小的晶粒上可有10亿个这样的电晶体.

目前制备纳米电子器件的思路分为两种类型:第一是制备最小线宽为5Onm左右的集成电路,大体上仍然沿用目前的基本设计,制造和测试的思想,但完全不能使用目前常用的光刻,掺杂等集成电路工艺.第二是与经典集成电路完全不同的,利用量子效应构成的全新的量子器件.目前已在试验各种可能的器件模式,如量子点,量子线,量子讲,单电子晶体管,单原子开关等.使用的技术包括纳米级的刻蚀技术,掺杂元素的定位技术以及寻找更高级分辨率的成像和分析技术.

二、纳米技术用于健康方面有哪些

当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、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。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。

@纳米是一种几何尺寸的度量单位,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可以阻断毛细血管,“饿死”癌细胞。例如“恩度”。

@如果在卫星上用纳米集成器件,卫星将更小,更容易发射。

@纳米技术是多科学综合,有些目标需要长时间的努力才会实现。

纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流,它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。

三、纳米材料的三个基本单元是什么?

纳米材料的基本单元可分为三类:零维、一维、二维。

1.零维,指在空间三维尺度均在纳米尺度,如纳米尺度颗粒、原子团簇等。

2.一维,指在空间中有两维处于纳米尺度,如纳米四、纳米管、纳米棒等。

3.二维,指在三维空间中有一维在纳米尺度,如超薄膜、多层膜、超晶格等。

四、纳米技术的应用

信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。

纳米是一个长度计量单位,它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内,通过操纵原子、分子、原子团和分子团,使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化,使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性,制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小,一般的显微镜是不能观察到的,所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后,才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式,实现生产方式的飞跃, 是新工业革命的核心。

纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础,将对人类产生深远的影响,甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说,七十年代搞微米技术的国 家,现在已成为发达国家;现在从事纳米技术研究的国家,将是二 十一世纪的先进国家。

纳米材料粒度非常微小,具有良好的表面效应,一克纳米材料的表 面积达到几百平方米,因此用纳米材料制成的产品,其强度、柔韧 度、延展性都十分优越,就象一种有成千上万对脚的毛毛虫,当它 吸附在光滑的玻璃面上时,由于接触面积大,12级台风也吹不掉 它。因此,在化纤中加入少量的金属纳米颗粒,就可摆脱磨擦引起的静电现象;在食品中采用纳米技术,可提高肠胃的吸收功能;在 涂料中运用纳米技术,可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次,老化时间延长两倍多;许多化妆品因为加入纳米微粒, 而具备防紫外线功能;利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎;利用纳米粉末,可使废水变清。另外,纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管,是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管,管的直径一般为几个纳米到几十纳米,管壁厚度仅几个纳米,象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来,才有人的一根头发丝那么宽,长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,碳纳米管的韧性很高,导电性极强,场发射性能优良,兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍,比重只有钢的1/6,称之 为未来的超级纤维,成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能,并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻,将在纳米电子学中扮演极重要角色,并引发计算机行业的革命。

不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本,不但体积小,重量轻,而且显示质量好,从-45℃~80℃皆能正常工 作,而耗电只有现在的显示器的1%。 另外,作为纳米技术的应用之一,在我国西安已研制出的“纳米服 装”,不仅能阻隔95%以上的紫外线,还能阻隔同量的电磁波,且无毒、无刺激,不受洗涤、着色、磨损的影响,能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机,就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生,无论使用多长时间,都能够保持“净水洗涤”的状态。

目前,纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想,能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能,从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能,减少电缆的外径,减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点,制成超细电磁线,使微型 电机的体积象米粒那样大,甚至更小。

现在“纳米热”已遍及全球,从大西洋到太平洋,从日本到欧洲,各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话,提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”,投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元,预计到2010年,市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线,以此为基础的企业已达100多家。

预计在今后二、三十年内,它将远远超过计算机工业,并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境,从而引起二十一世纪的又一次产业革命。