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納米技術(shù)是什么-納米技術(shù)的應(yīng)用
納米技術(shù)，目前在我們的生活中應(yīng)用比較廣泛，那么納米技術(shù)是什么呢?以下是PINCAI小編整理的關(guān)于納米技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，歡迎閱讀和參考!
納米技術(shù)是什么_納米技術(shù)的應(yīng)用
納米技術(shù)是什么
納米技術(shù)(nanotechnology)是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和現(xiàn)代技術(shù)(計算機技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù))結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計量學(xué)等
納米技術(shù)的應(yīng)用
當前納米技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在材料和制備、微電子和計算機技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設(shè)計更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)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。
1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。
2、納米技術(shù)帶動了技術(shù)革命。
3、利用納米技術(shù)制作的藥物可以阻斷毛細血管，“餓死”癌細胞。
4、如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射。
5、納米技術(shù)是多科學(xué)綜合，有些目標需要長時間的努力才會實現(xiàn)。
6、納米技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)是當前的科學(xué)發(fā)展主流，它們的發(fā)展將使人類社會、生存環(huán)境和科學(xué)技術(shù)本身變得更美好。
7、納米技術(shù)可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況，可讓醫(yī)生對癥下藥。
測量技術(shù)
納米級測量技術(shù)包括：納米級精度的尺寸和位移的測量，納米級表面形貌的測量。納米級測量技術(shù)主要有兩個發(fā)展方向。
一是光干涉測量技術(shù)，它是利用光的干涉條紋來提高測量的分辨率，其測量方法有：雙頻激光干涉測量法、光外差干涉測量法、X射線干涉測量法、F一P標準工具測量法等，可用于長度和位移的精確測量，也可用于表面顯微形貌的測量。
二是掃描探針顯微測量技術(shù)(STM)，其基本原理是基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)，它的原理是用極尖的探針(或類似的方法)對被測表面進行掃描(探針和被測表面實際并不接觸)，借助納米級的三維位移定位控制系統(tǒng)測出該表面的三維微觀立體形貌。主要用于測量表面的微觀形貌和尺寸。
用這原理的測量方法有：掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)等。
加工技術(shù)
納米級加工的含意是達到納米級精度的加工技術(shù)。
由于原子間的距離為0.1一0.3nm，納米加工的實質(zhì)就是要切斷原子間的結(jié)合，實現(xiàn)原子或分子的去除，切斷原子間結(jié)合所需要的能量，必然要求超過該物質(zhì)的原子間結(jié)合能，即所播的能量密度是很大的。用傳統(tǒng)的切削、磨削加工方法進行納米級加工就相當困難了。
截至2008年納米加工有了很大的突破，如電子束光刻(UGA技術(shù))加工超大規(guī)模集成電路時，可實現(xiàn)0.1μm線寬的加工：離子刻蝕可實現(xiàn)微米級和納米級表層材料的去除：掃描隧道顯微技術(shù)可實現(xiàn)單個原子的去除、扭遷、增添和原子的重組。
粒子制備
納米粒子的制備方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法。
應(yīng)用納米技術(shù)制成的服裝
真空冷授法：用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。其特點純度高、結(jié)晶組織好、位度可控，但技術(shù)設(shè)備要求高。
物理粉碎法：透過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)晶純度低，順粒分布不均勻。
機械球磨法：采用球磨方法，控制適當?shù)臈l件得到純元素、合金或復(fù)合材料的納米粒子。其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。
氣相沉積法：利用金屬化合物蒸汽的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。其特點產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。
沉淀法：把沉淀劑加人到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料.其特點簡單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備載化物。
水熱合成法：高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。其特點純度高，分散性好、粒度易控制。
溶膠凝膠法：金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低沮熱處理而生成納米粒子。其特點反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過程易控制，適于氧化物和11一VI族化合物的制備。
徽乳液法：兩：互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在徽泡中經(jīng)成核，聚結(jié)、團聚、熱處理后得納米粒子。其特點粒子的單分散和接口性好，11一VI族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。
水熱合成法——高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。其特點是純度高，分散性好，粒度易控制。
材料合成
自1991年Gleiter等人率先制得納米材料以來，經(jīng)過10年的發(fā)展納米材料有了長足的進步。如今納米材料種類較多，按其材質(zhì)分有：金屬材料、納米陶瓷材料、納米半導(dǎo)體材料、納米復(fù)合材料、納米聚合材料等等。納米材料是超徽粒材料，被稱為“21世紀新材料”，具有許多特異性能。
例如用納米級金屬微粉燒結(jié)成的材料，強度和硬度大大高于原來的金屬，納米金屬居然由導(dǎo)電體變成絕緣體。一般的陶瓷強度低并且很脆。但納米級微粉燒結(jié)成的陶瓷不但強度高并且有良好的韌性。納米材料的熔點會隨超細粉的直徑的減小而降低。例如金的熔點為1064℃，但10nm的金粉熔點降低到940℃，snm的金粉熔點降低到830℃，因而燒結(jié)溫度可以大大降低。納米陶瓷的燒結(jié)溫度大大低于原來的陶瓷。納米級的催化劑加入汽油中。可提高內(nèi)燃機的效率。
加入固體燃料可使火箭的速度加快。藥物制成納米微粉。可以注射到血管內(nèi)順利進入微血管。
疾病診斷
當前常規(guī)的成像技術(shù)只能檢測到癌癥在組織上造成的可見的變化，而這個時候已經(jīng)有數(shù)千的癌細胞生成并且可能會轉(zhuǎn)移。而且，即使是已經(jīng)可以看到腫瘤了，由于腫瘤本身的類別(惡性還是良性)和特征，要確定有效的治療方法也還必須通過活組織檢查。如果對癌性細胞或者癌變前細胞以某種方式進行標記，使用傳統(tǒng)設(shè)備即可檢測出來則更有利于癌癥的診斷。
要實現(xiàn)這一目標有兩個必要條件：某技術(shù)能夠特定識別癌性細胞且能夠讓被識別的癌性細胞可見。納米技術(shù)能夠滿足這兩點。例如，在金屬氧化物表面涂覆可特異識別癌性細胞表面超表達的受體的抗體。
由于金屬氧化物在核磁共振成像(MRI)或計算機斷層掃描(CT)下發(fā)出高對比度信號，因此一旦進入體內(nèi)后，這些金屬氧化物納米顆粒表面的抗體選擇性地與癌性細胞結(jié)合，使檢測儀器可以有效地識別出癌性細胞。同樣地，金納米粒也可以用于增強在內(nèi)窺鏡技術(shù)中的光散射。納米技術(shù)能夠?qū)⒆R別癌癥類別及不同發(fā)展階段的分子標記可視化，讓醫(yī)生能夠通過傳統(tǒng)的成像技術(shù)看到原本檢測不到的細胞和分子。
在人類與癌癥的斗爭中，有一半的勝利是得益于早期的檢測。納米技術(shù)使得癌癥的診斷更早更準確，并可用于治療監(jiān)測。納米技術(shù)也可以增強甚至完全變革對組織和體液中生物標志物的篩查。癌癥與癌癥之間，以及癌細胞與正常細胞之間由于各種分子在表達和分布上的差異而各不相同。隨著治療技術(shù)的進步，對癌癥的多個生物標志物進行同時檢測是確定治療方案時所必須的。
納米顆粒——例如能夠根據(jù)它們本身大小發(fā)出不同顏色光的量子點——可以實現(xiàn)同時檢測多種標記物的目的。包被有抗體的量子點發(fā)出的激發(fā)光信號可用于篩查某些類型的癌癥。不同顏色的量子點可與各種癌癥生物標記物抗體結(jié)合，方便腫瘤學(xué)家通過所看到的光譜區(qū)分癌細胞與健康細胞。
組裝技術(shù)
由于在納米尺度下刻蝕技術(shù)已達到極限，組裝技術(shù)將成為納米科技的重要手段，受到人們很大的重視。
納米組裝技術(shù)就是通過機械、物理、化學(xué)或生物的方法，把原子、分子或者分子聚集體進行組裝，形成有功能的結(jié)構(gòu)單元。組裝技術(shù)包括分子有序組裝技術(shù)，掃描探針原子、分子搬遷技術(shù)以及生物組裝技術(shù)。分子有序組裝是通過分子之間的物理或化學(xué)相互作用，形成有序的二維或三維分子體系。現(xiàn)在，分子有序組裝技術(shù)及其應(yīng)用研究方面取得的最新進展主要是LB膜研究及有關(guān)特性的發(fā)現(xiàn)。生物大分子走向識別組裝。蛋白質(zhì)、核酸等生物活性大分子的組裝要求商密度定取向，這對于制備高性能生物微感膜、發(fā)展生物分子器件，以及研究生物大分子之間相互作用是十分重要的。在進行l(wèi)gG歸生物大分子的組裝過程中，首次利用抗體活性片斷的識別功能進行活性生物大分子的組裝。這一重要的進展使得生物分子的定向組裝產(chǎn)生了新的突破。
除以上幾種組裝外，在長鏈聚合物分子上的有序組裝、橋連自組裝技術(shù)、有序分子薄膜的應(yīng)用研究等技術(shù)也有進展。采用納米加工技術(shù)還可以對材料進行原子量級加工，使加工技術(shù)進人一個更加徽細的深度。納米結(jié)構(gòu)自組裝技術(shù)的發(fā)展，將會使納米機械、納米機電系統(tǒng)和納米生物學(xué)產(chǎn)生突破性的飛躍。
中國在納米領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化研究有一定的優(yōu)勢。現(xiàn)代同美、日、德等國位于國際第一梯隊的前列。雖然現(xiàn)代中國己經(jīng)建立了一定數(shù)量的納米材料生產(chǎn)基地，納米技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用也已經(jīng)興起，并初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。納米要實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，還有許多的工作要做，只有依賴大量的資金和高科技投人才能換取高額的利潤回報。
生物技術(shù)
納米生物學(xué)是以納米尺度研究細胞內(nèi)部各種細胞器的結(jié)構(gòu)和功能。研究細胞內(nèi)部，細胞內(nèi)外之間以及整個生物體的物質(zhì)、能量和信息交換。納米生物學(xué)的研究集中在下列方面。
DNA研究在形貌觀察、特性研究和基因改造三個方面有不少進展。
腦功能的研究
工作目標是弄清人類的記憶、思維，語言和學(xué)習(xí)這些高級神經(jīng)功能和人腦的信息處理功能。
仿生學(xué)的研究
這是納米生物學(xué)的熱門研究內(nèi)容。現(xiàn)在取得不少成果。是納米技術(shù)中有希望獲得突破性巨大成果的部分。
世界上最小的馬達是一種生物馬達—鞭毛馬達。能象螺旋槳那樣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動鞭毛旋轉(zhuǎn)
。該馬達通常由10種以上的蛋白質(zhì)群體組成，其構(gòu)造如同人工馬達。由相當?shù)亩ㄗ印⑥D(zhuǎn)子、軸承、萬向接頭等組成。它的直徑只有3onm，轉(zhuǎn)速可以高達15r/min，可在1μs內(nèi)進行右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的相互切換。利用外部電場可實現(xiàn)加速或減速。轉(zhuǎn)動的動力源，是細菌內(nèi)支撐馬達的薄膜內(nèi)外的氮氧離子濃度差。實驗證明。細菌體內(nèi)外的電位差也可驅(qū)動鞭毛馬達。現(xiàn)代人們正在探索設(shè)計一種能用電位差馭動的人工鞭毛馬達驅(qū)動器。
日本三菱公司已開發(fā)出一種能模擬人眼處理視覺形象功能的視網(wǎng)膜芯片。該芯片以砷化稼半導(dǎo)體作為片基。每個芯片內(nèi)含4096個傳感元。可望進一步用于機器人。
有人提出制作類似環(huán)和桿那樣的分子機械。把它們裝配起來構(gòu)成計算機的線路單元，單元尺寸僅Inm，可組裝成超小型計算機，僅有數(shù)微米大小，就能達到現(xiàn)代常用計算機的同等性能。
在納米結(jié)構(gòu)自組裝復(fù)雜徽型機電系統(tǒng)制造中，很大的難題是系統(tǒng)中各部件的組裝。系統(tǒng)愈先進、愈復(fù)雜，組裝的問題也愈難解決。自然界各種生物、生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA、細胞等都是極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它們的生成、組裝都是自動進行的。如能了解并控制生物大分子的自組裝原理，人類對自然界的認識和改造必然會上升到一個全新的更高的水平。
衍生產(chǎn)品
機器人
納米機器人是根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計原型，設(shè)計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”，也稱分子機器人；而納米機器人的研發(fā)已成為當今科技的前沿熱點。
2005年，不少國家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米機器人這種新科技的戰(zhàn)略高地。《機器人時代》月刊日前指出：納米機器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應(yīng)用于醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。
每一種新科技的出現(xiàn)，似乎都包涵著無限可能。用不了多久，個頭只有分子大小的神奇納米機器人將源源不斷地進入人類的日常生活。中國著名學(xué)者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機器人》一文中就預(yù)言：到21世紀中葉，納米機器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健?/p>
雨衣傘
納米雨衣傘是雨傘與雨衣的結(jié)合體，納米雨傘收傘有三折傘和直桿傘的收傘形態(tài)（簡單說，收傘時有長短兩種選擇）。納米雨衣可由納米雨傘轉(zhuǎn)變而成，納米雨衣又不同于一般的雨衣，因為納米雨衣可以保證從頭到腳絕對不濕。因為納米材料，所以這雨傘可以一甩即干，雨傘轉(zhuǎn)變?yōu)橛暌潞螅@雨衣也只需穿著時輕輕一跳也即可全干。
防水材料
2014年8月4日，澳大利亞運用新發(fā)明的布料，制成一款具有開創(chuàng)性的T恤衫，不管人們怎樣嘗試著浸濕它，此T恤都能保持良好的防水性能。
這件叫做“騎士”(The Cavalier)的白色T恤是百分之百棉質(zhì)的。雖然表面看起來平淡無奇，但是其布料運用“疏水”納米技術(shù)應(yīng)用編織而成，使得這件T恤能夠有效防止大部分液體和污漬的浸入。這種T恤可以用機器清洗，其防水功能最多可承受80次清洗。它的布料有天然自凈功能，任何附著在上的污漬都能用水擦洗或沖干凈。
和其他含有化學(xué)物質(zhì)的防水應(yīng)用不同，T恤仿照的是荷葉的自然疏水特點。此布料的發(fā)明對于餐館和咖啡廳來說可能具有革命性的影響。此外，這種布料還可以運用在醫(yī)療行業(yè)或醫(yī)院等地。
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