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計量論壇

標題: 大有作為的“納米技術” [打印本頁]

作者: xyb88 時間: 2008-6-12 08:13
標題: 大有作為的“納米技術”
當人們看到在一粒米上刻著100多字詩詞的微雕作品時，都會感到非常驚奇。然而，隨著高新技術的發(fā)展，如今卻能在一個微雕字體大的面積上寬寬松松地置放1000只納米器件。眾所周知，鋼的強度很高，而一種名為碳納米管的強度卻比鋼高100倍，且這種碳納米管的體積十分微小，5萬個碳納米管排列起來也才有人的一根頭發(fā)絲那么寬，一根碳納米管的直徑僅有高技術計算機芯片上最細電路線直徑的百分之一。著名物理學家、諾貝爾獎金獲得者理查德.弗曼于1959年曾說:“如果有一天按人的意志安排一個個原子，將會產生怎樣的奇跡？”雖然20年代就已建立量子力學，并能準確地計算出微觀粒子(原子、分子等)的運動軌跡，但進行更深層次的研究并利用原子、分子制成器件尚無能為力。而當人類進入納米科技時代后，這位科學家的美夢已成為現(xiàn)實。
　　納米，是一個長度單位，即10-9米，亦即十億分之一米。物質一旦達到納米量級上，其物理、化學性質都發(fā)生了奇特的變化或反常的變化。如銅到納米級就不導電；而絕緣的二氧化硅、晶體等在20納米時就開始導電。達到納米范圍的材料稱之為納米微粒，由納米微粒構成的大塊材料稱為納米固體。納米技術，是直接利用原子、分子結構及其性能的技術，是通過對尺寸數(shù)量級為納米的微粒子進行處理而達到改善性能的目的的一種技術。納米技術的出現(xiàn)，將為科技革命增加一項重要的新內涵，使微技術進入一個新的層次，如用納米技術制成的微型電動機小到用顯微鏡才能看到的程度。專家們認為，納米技術將開辟人類認識世界的新層次。
　　納米技術是一門多學科的綜合性技術，它有諸如納米電子學、材料學、生物學、化學及納米天文地質學等很多分支，它們的應用前景十分廣闊。一是推動了高新科技的發(fā)展。1991年掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明后，人們可以觀測到物質表面原子的分布，美國商用機器公司(IBM)的科學家利用STM直接操作原子，已制成僅由2個原子構成的隧道二極管，并成功地在鎳晶體表面按自己的意志安排原子組合成“IBM”字樣；日本科學家也成功地將硅原子堆成一個“金字塔”，首次實現(xiàn)了原子三維空間立體搬遷。由于利用納米技術，IBM已制造成速度為二百億分之一秒的氙原子開關；麻省理工學院已制成量子效應電子器件，其典型尺寸只有20納米，相當于一根頭發(fā)絲的三千分之一。同時美、日等國還相繼研制出多種超微型光電器件、驅動器件、傳動部件，為設備裝置的超微型化奠定了基礎，將使未來高新技術和電子工業(yè)發(fā)生新的飛躍。二是促進醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展。由于采用納米技術，醫(yī)生可用納米機器人直接打通腦血栓，清理出心臟動脈脂肪的沉積物，也可通過把多種功能納米機器人注入血管內，進行人體全身檢查和治療，使許多疑難病癥得到好的醫(yī)治。藥物也可制成納米尺寸，直接注射到病灶部位，從而大大提高醫(yī)療效果并減少副作用。三是為新材料的研制開拓了新天地。高分子塑料加入納米材料就會變得比金剛石還硬，傳統(tǒng)的可塑材料與納米技術結合會產生材料科學和工程領域的“核聚變”。芬蘭、美國在普通工具鋼刃具上加上納米涂層，其硬度可提高好幾倍，產品已進入市場；歐美一些發(fā)達國家都把納米陶瓷刃具作為跨世紀刃具工業(yè)革命的目標。德國已對汽車工業(yè)所需的主要零部件用納米材料改性，以大幅度提高汽車的性能和質量。據(jù)專家介紹，納米材料技術的應用，不僅將給人類帶來數(shù)十萬種優(yōu)異的新材料，而且這些材料在光吸收、催化、敏感和磁性等方面有著奇異特性，為高新技術發(fā)展提供了新途徑。如稀土和半導體的熒光材料達到納米尺度后，可以通過顆粒尺度的控制而分別發(fā)出紅、綠、藍色光，在大屏幕平板顯示器上用同一種材料就能顯示出不同的顏色。四是加速檢測手段的更新改造。納米測量技術是納米科技中一項基礎性技術，各國都很重視。英國利用納米技術已制成一種可與原子水準儀相匹敵的測量儀器——納米級表面光度儀，可檢測出小于1納米的變化，為改進微型芯片、光學和光學纖維產品的生產提供了有利條件。美國應用納米技術研制出一種1×2.5(mm)的微型超聲波探測器，可通過一導管將其引入人體動脈，而獲取人體動脈血管內部和內壁各種組織的高分辨率，為診斷、治療疑難病癥提供了新的測試手段。
　　總之，隨著納米技術的廣泛應用，必將引起加工技術、信息技術、材料技術、分子生物技術及微電子技術等領域的革命性變化，也必將對改變物質產品生產方式和人們生活方式產生重大的變化。
　　納米技術雖然起步較晚，但發(fā)展很快。從80年代起，已有美、日、英、德、法及瑞士等國競相開發(fā)。1990年3月，第一屆國際納米科技大會在美國召開，宣告了納米科技時代的來臨，預示著納米技術將為新的科技革命注入新的內容，而成為信息時代的核心之一。1995年，美國國防部高級研究計劃局已將微機電系統(tǒng)和專用集成微型儀器視為直接關系經濟發(fā)展和國防的高技術而加以重點發(fā)展。日本早在90年代初就投資250億日元開發(fā)納米技術，用于超微機械裝置技術、微型傳感器及控制電路技術和檢測評論技術及總系統(tǒng)的研究技術等。澳大利亞也已將納米技術列為21世紀最優(yōu)先開發(fā)的項目。我國的納米技術發(fā)展也較快，1992年10月就將納米材料技術列入國家“攀登計劃”，目前已形成了有相當實力的研究隊伍，建成了一批綜合實力較強的科研基地，并在不少方面取得了國際水平的研究成果，如中國科技大學在國際上首次用苯熱合成納米氮化鎵；北京光電量儀研究中心研制成功的“納米級光電綜合測長儀”，在分辨率、準確度、最大量程等主要技術指標方面已達到了國際領先水平。可以預見，納米技術必將在我國社會主義建設事業(yè)中大有作為。

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