納米科學(xué)與納米技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

《納米科學(xué)與納米技術(shù)》是由印度金屬學(xué)會(huì)組織編撰，由美國(guó)CRC出版社和大學(xué)出版社（東方黑天鵝協(xié)會(huì)）共同出版并在海外銷售的教材?！都{米科學(xué)與納米技術(shù)》作為“冶金與材料科學(xué)”叢《納米科學(xué)與納米技術(shù)》的一本，擁有大量的讀者。《納米科學(xué)與納米技術(shù)》主要介紹納米科學(xué)及其在工程中的應(yīng)用。在強(qiáng)調(diào)納米技術(shù)在科研和應(yīng)用探索中的優(yōu)越性外，也提出它可能對(duì)環(huán)境和生態(tài)帶來(lái)的影響。本書主要介紹了納米科學(xué)的各方面及其在工程中的應(yīng)用。在強(qiáng)調(diào)納米技術(shù)在應(yīng)用探索中的優(yōu)越性外，同時(shí)也提出了它可能對(duì)環(huán)境和生態(tài)帶來(lái)的相關(guān)影響。第1章帶領(lǐng)讀者進(jìn)入納米世界，介紹納米材料的歷史和發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用以及該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)與未來(lái)展望；第2章列出了納米材料的獨(dú)特性能，包括納米材料的微結(jié)構(gòu)和缺陷、尺寸效應(yīng)等；第3章簡(jiǎn)要討論了自下而上和自上而下的合成方法；第4章重點(diǎn)闡述了納米材料從醫(yī)學(xué)到電子領(lǐng)域的應(yīng)用；第5章簡(jiǎn)要地描述了表征納米材料的各種工具；第6章針對(duì)最廣泛研究的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡釋，如量子點(diǎn)、碳納米管、富勒烯、石墨烯、納米線等；第7章講述了納米材料可能對(duì)健康造成的危害。

納米科學(xué)與納米技術(shù)第1章納米材料的大千世界

1.1歷史與范圍

1.1.1納米材料并非新產(chǎn)物

1.1.2納米技術(shù)的早期應(yīng)用：納米金

1.1.3納米科學(xué)與納米技術(shù)方面的出版物

1.2小物質(zhì)能有大不同嗎

1.3納米結(jié)構(gòu)材料的分類

1.4令人驚嘆的納米結(jié)構(gòu)

1.5納米材料的應(yīng)用

1.6自然：最好的納米科學(xué)家

1.7挑戰(zhàn)與未來(lái)展望

納米科學(xué)與納米技術(shù)第2章納米材料的獨(dú)特性能

2.1納米晶體材料中的微結(jié)構(gòu)和缺陷

2.1.1層錯(cuò)

2.1.2孿晶、堆垛缺陷和空隙

2.1.3晶界、三結(jié)和旋轉(zhuǎn)位移

2.2材料的納米尺寸效應(yīng)

2.2.1彈性性能

2.2.2熔點(diǎn)

2.2.3擴(kuò)散率

2.2.4晶粒生長(zhǎng)特性

2.2.5固體溶解度的增大

2.2.6磁性能

2.2.7電學(xué)性能

2.2.8光學(xué)性能

2.2.9熱學(xué)性能

2.2.10機(jī)械性能

納米科學(xué)與納米技術(shù)第3章合成路線

3.1“自下而上”法

3.1.1物理氣相沉積

3.1.2化學(xué)氣相沉積

3.1.3噴霧轉(zhuǎn)換處理

3.1.4溶膠—凝膠法

3.1.5濕化學(xué)合成法

3.1.6自組裝

3.2“自上而下”的方法

3.2.1機(jī)械合金化

3.2.2等通道轉(zhuǎn)角擠壓法

3.2.3高壓扭轉(zhuǎn)

3.2.4累積疊軋焊

3.2.5納米光刻

3.2.6蘸筆納米光刻技術(shù)

3.3納米粉末的固結(jié)成形

3.3.1沖擊波固結(jié)成形

3.3.2熱等靜壓成型和冷等靜壓成型

3.3.3放電等離子燒結(jié)

納米科學(xué)與納米技術(shù)第4章納米材料的應(yīng)用

4.1納米電子學(xué)

4.1.1半導(dǎo)體器件原理

4.1.2MOSFET

4.1.3固態(tài)量子效應(yīng)器件

4.1.4混合微納米電子RTT

4.1.5分子電子器件

4.1.6新型光電器件

4.2MEMS和NEMS

4.3納米傳感器

4.3.1碳納米管傳感器

4.3.2納米線傳感器

4.3.3聚合物納米纖維和納米復(fù)合物

4.3.4納米粒子

4.3.5等離子基納米探針

4.3.6光學(xué)納米傳感器

4.3.7半導(dǎo)體量子干擾器件磁性納米傳感器

4.3.8生物傳感器

4.3.9基于微懸臂梁的傳感器

4.3.10電子鼻

4.3.11電子舌

4.4納米催化劑

4.4.1黃金納米粒子

4.4.2磁性納米粒子

4.4.3其他納米催化劑

4.5食品工業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品業(yè)

4.6化妝品和消費(fèi)品

4.6.1防曬霜

4.6.2個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品

4.6.3抗衰老產(chǎn)品

4.6.4其他用途

4.7結(jié)構(gòu)與工程

4.8汽車行業(yè)

4.9水處理與環(huán)境

4.10納米醫(yī)學(xué)應(yīng)用

4.11紡織品

4.12涂料

4.13能源

4.14防御和空間應(yīng)用

4.15結(jié)構(gòu)應(yīng)用

納米科學(xué)與納米技術(shù)第5章納米材料的表征手段

5.1XRD

5.2小角X射線散射

5.3SEM

5.3.1電子—物質(zhì)的相互作用

5.3.2成像

5.4TEM

5.4.1先進(jìn)的TEM技術(shù)

5.4.2利用TEM定量分析

5.4.3TEM的功能

5.4.4TEM的制樣

5.5AFM

5.5.1AFM和其他成像技術(shù)的對(duì)比

5.5.2AFM的常見(jiàn)模式

5.6STM

5.6.1操作模式

5.6.2STM的構(gòu)造

5.7場(chǎng)離子顯微鏡

5.8三維原子探針

5.9納米壓痕

納米科學(xué)與納米技術(shù)第6章納米技術(shù)的關(guān)注與挑戰(zhàn)

詞匯表

索引 2100433B

納米科學(xué)技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域

納米技術(shù)已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)及生物檢測(cè)、制造業(yè)、光學(xué)以及國(guó)防等等。本詞條為納米技術(shù)應(yīng)用的總綱，包括如下領(lǐng)域：

1、納米技術(shù)在新材料中的應(yīng)用

2、納米技術(shù)在微電子、電力等領(lǐng)域中的應(yīng)用

3、納米技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

4、納米技術(shù)在生物、醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用

5、納米技術(shù)在化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

6、納米技術(shù)在能源、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用

7、納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

8、 納米技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用

納米科學(xué)技術(shù)日常生活

衣 在紡織和化纖制品中添納米微粒，可以除味殺菌?；w布挺括結(jié)實(shí)，但有煩人的靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電現(xiàn)象。

食 利用納米材料，冰箱可以抗菌。納米材料做的無(wú)菌餐具、無(wú)菌食品包裝用品已經(jīng)面世。利用納米粉末，可以使廢水徹底變清水，完全達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，納米食品色香味俱全，還有益健康。

住 納米技術(shù)的運(yùn)用，使墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，根本不用擦洗。含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對(duì)人體有害的紫外線。

行 納米材料可以提高和改進(jìn)交通工具的性能指標(biāo)。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)部件的理想材料，能大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、工作壽命和可靠性。納米球潤(rùn)滑添加劑可以在機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)加入，起到節(jié)省燃油、修復(fù)磨損表面、增強(qiáng)機(jī)車動(dòng)力、降低噪音、減少污染物排放、保護(hù)環(huán)境的作用。納米衛(wèi)星可以隨時(shí)向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。

醫(yī) 利用納米技術(shù)制成的微型藥物輸送器，可攜帶一定劑量的藥物，在體外電磁信號(hào)的引導(dǎo)下準(zhǔn)確到達(dá)病灶部位，有效地起到治療作用，并減輕藥物的不良的反映。用納米制造成的微型機(jī)器人，其體積小于紅細(xì)胞，通過(guò)向病人血管中注射，能疏通腦血管的血栓。清除心臟動(dòng)脈的脂肪和沉淀物，還可“嚼碎”泌尿系統(tǒng)的結(jié)石等。納米技術(shù)將是健康生活的好幫手。

納米科學(xué)技術(shù)具體應(yīng)用簡(jiǎn)介

納米抗血栓中藥

用親脂型二元納米協(xié)同界面包覆的中藥成分將使人類健康的頭號(hào)威脅——心腦血管疾病得到更加有效的治療，并將使中國(guó)文明的重要組成部分——中藥走向世界。因?yàn)檫@樣的納米中藥將具有普通中藥數(shù)百萬(wàn)倍的物理活性（治療效果），可以暢通無(wú)阻地到達(dá)因脂肪堆積而造成的血管栓塞和組織病變部位，并因親和而與脂肪溶合，同時(shí)釋放出治療的有效成分，從而使藥物的靶向性提高數(shù)百萬(wàn)倍。

納米孔膜

利用二元協(xié)同納米界面技術(shù)平臺(tái)制備的納米孔膜，將徹底解決油漆、涂料的潮解脫落問(wèn)題，并可方便地大規(guī)模生產(chǎn)帶有呼吸作用的納米防水涂料和帶有反滲析作用的納米超濾膜，這將給人類的日常生活，甚至給海水淡化技術(shù)帶來(lái)革命性變化，從根本上解決人類日益嚴(yán)重的缺水問(wèn)題。

納米修復(fù)材料

利用納米技術(shù)還可以新原理和新結(jié)構(gòu)在納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料，制作生物材料和仿生材料，并能在材料破壞過(guò)程中進(jìn)行納米級(jí)的損傷診斷和修復(fù)。例如，納米球是一種以多元合金為原料的納米級(jí)尺度的球狀原子團(tuán)簇，能夠吸附在受損的摩擦表面，形成新的超高硬度、極低摩擦系數(shù)、抗磨損、耐腐蝕的保護(hù)膜，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑、修復(fù)和保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)顯示其摩擦阻力僅為普通潤(rùn)滑劑的1/3。同時(shí)，納米球潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑和修復(fù)的同時(shí)，提高了機(jī)械密封型，控制燃料和空氣比重，燃料燃燒更充分，增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，減少不完全燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的多種有害氣體污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減排的目的。納米材料在儀器、化妝品、醫(yī)藥、印刷、造紙、電子、通信、交通、建筑及軍事等方面都得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

納米自潔表面處理和涂料

如果將透明、疏油、疏水的納米材料顆粒組合在大樓表面或瓷磚、玻璃上，大樓就不會(huì)被空氣中的油污弄臟，瓷磚和玻璃也因不會(huì)沾上水蒸氣而永遠(yuǎn)透明。任何粘在表面上的物質(zhì)，經(jīng)陽(yáng)光的照射，都會(huì)在納米涂料的催化作用下，變成可以蒸發(fā)的氣體或者容易被擦掉的物質(zhì)，建筑物不再總是臟乎乎的，家庭里的衛(wèi)浴設(shè)備也不必每天清洗了。將這種納米顆粒放到織物纖維中去，做成的衣服不會(huì)沾上灰塵，省去不少洗衣服的麻煩。氧化物納米顆粒最大的本領(lǐng)是在電場(chǎng)作用下或在光的照射下迅速改變顏色。平常人們戴的變色鏡的變色速度較慢，用納米材料做成的變色鏡就不一樣了，變色速度很快，用它做士兵的防護(hù)激光鏡是再好不過(guò)了。

新型納米光源和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器

用納米氧化物材料做成廣告板，在電、光的作用下，會(huì)變得更加絢麗多彩。半導(dǎo)體納米材料的最大用處是可以發(fā)出各種顏色的光，可以做成超小型激光光源，它還可以吸收太陽(yáng)光中的光能，把它們直接變成電能。這種技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，太陽(yáng)能汽車、太陽(yáng)能住宅就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，到那時(shí)，人們居住的環(huán)境將更加美麗，空氣更加清新。

納米傳感器

半導(dǎo)體納米材料做成的各種傳感器可靈敏地檢測(cè)溫度、濕度和大氣成分的變化，這在汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用。納米傳感系統(tǒng)能進(jìn)行病癥的早期診斷，利用納米材料還能制作耐用且人體友好的人工組織和器官、復(fù)明和復(fù)聰器件，提高病人的生活質(zhì)量。

納米導(dǎo)向藥物和皮膚護(hù)理保健品

如果在人體外部加以導(dǎo)向，可利用納米藥物阻斷毛細(xì)血管來(lái)餓死癌細(xì)胞，藥物治療的效果會(huì)大大提高。納米顆粒還可以用于人體的細(xì)胞分離或細(xì)胞染色，也可以用來(lái)攜帶DNA進(jìn)行基因缺陷治療。如果把納米藥物做成膏藥貼在患處，藥物可以通過(guò)皮膚直接被吸收，而無(wú)須針管注射，少去了注射的感染。把不容易被人體吸收的藥物或食品，如維生素等做成納米粉或納米粉的懸浮液，這種就極易被人體吸收。

納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2010年納米技術(shù)市場(chǎng)估計(jì)達(dá)到14400億美元，納米技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)。納米復(fù)合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能涂層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將給傳統(tǒng)產(chǎn)生和產(chǎn)品注入新的高科技含量。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場(chǎng)因納米而引發(fā)的“材料革命”我國(guó)以納米材料和納米技術(shù)注冊(cè)的公司有近100個(gè)，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，象電腦工作裝、無(wú)靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問(wèn)世。加入納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷性提高了十幾倍，而且無(wú)毒無(wú)害無(wú)異味。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活質(zhì)量。

納米電子元器件

納米加工技術(shù)可以使不同材質(zhì)的材料集成在一起，它具有芯片的功能，又可以探測(cè)到電磁波、光波（包括可見(jiàn)光、紅外線和紫外線等）信號(hào)，同時(shí)還能執(zhí)行電腦的指令。如果將這一集成器件安裝在衛(wèi)星上，可以使衛(wèi)星的重量大大減小。當(dāng)前人們已經(jīng)在考慮用“小鳥(niǎo)”衛(wèi)星部分地代替現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)。如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，“小鳥(niǎo)”衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射，成本也更低。

納米碳管的應(yīng)用

各國(guó)科學(xué)家正在努力研究的碳納米管是一種非常獨(dú)特的材料。它是石墨中一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀“纖維”，內(nèi)部是空的，外部直徑只有幾到幾十個(gè)納米。

這樣的材料很輕，但是很結(jié)實(shí)。它的密度是鋼的1/6而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。用這樣輕而柔軟、又非常結(jié)實(shí)的材料做防彈背心是最好不過(guò)的了。如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球上掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球到月球的電梯，人們到月球定居就很容易了。納米管的細(xì)尖極易發(fā)射電子，用于做電子槍，可以制成幾厘米厚的壁掛式電視屏，這是電視制造業(yè)新的方向。

納米材料超高物理活性應(yīng)用

想像一下只包含幾百個(gè)或幾千個(gè)原子、分子的“納米顆?！?，按照一般的經(jīng)驗(yàn)，原子與原子之間的距離為0.2納米左右，由此可以估計(jì)出在尺寸為1納米的立方體“顆粒”中，每一邊上只能排列5個(gè)原子，總體可容納125個(gè)原子，但是其中有98個(gè)原子在表面上。我們知道，表面上的原子只受到來(lái)自內(nèi)部一側(cè)的原子的作用。因此，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發(fā)生反應(yīng)，也就是說(shuō)十分活潑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果將金屬銅或鋁做成幾個(gè)納米的顆粒，一遇到空氣就會(huì)燃燒、發(fā)生爆炸。有人認(rèn)為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會(huì)有更大的推力，可以用做新型火箭的固體燃料，也可用做烈性炸藥。另外，用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可加快化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，大大提高化工合成的出產(chǎn)率。

納米高強(qiáng)度材料

如果把金屬納米材料顆粒粉體制成塊狀金屬材料，它會(huì)變得十分結(jié)實(shí)，強(qiáng)度比一般金屬高十幾倍，同時(shí)又可以像橡膠一樣富于彈性。人們幻想在下一個(gè)世紀(jì)，總有一天會(huì)制造出如此神奇性質(zhì)的納米鋼材和納米鋁材。用這種材料制造汽車、飛機(jī)或輪船，會(huì)使它們的重量減少到1/10。到那時(shí)，一輛摩托車的重量會(huì)變成只有20～30千克。人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫奶沾刹牧暇哂杏捕嗟奶攸c(diǎn)。硬是指它可以當(dāng)做刀具用來(lái)切削金屬，脆是指它經(jīng)不住沖擊。陶瓷的另一個(gè)長(zhǎng)處是耐高溫，在10000℃的高溫下也不變形。用納米陶瓷粉制成的陶瓷已經(jīng)表現(xiàn)出一定的塑性。這個(gè)問(wèn)題一旦被徹底解決，會(huì)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上大顯身手，徹底甩掉發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的溫度下，汽車將跑得更快、飛機(jī)會(huì)飛得更高。

納米單電子元器件

把自由運(yùn)動(dòng)的電子囚禁在一個(gè)小的納米顆粒內(nèi)，或者在一根非常細(xì)的短金屬線內(nèi)，線的寬度只有幾個(gè)納米，就會(huì)發(fā)生十分奇妙的事情。由于顆粒內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)受到限制，原來(lái)可以在費(fèi)米動(dòng)量以下連續(xù)具有任意動(dòng)量的電子狀態(tài)，變成只能具有某一動(dòng)量值，也就是電子動(dòng)量或能量被量子化了。自由電子能量量子化的最直接結(jié)果表現(xiàn)為，在金屬顆粒的兩端加上電壓，當(dāng)電壓合適時(shí)，金屬顆粒導(dǎo)電；而電壓不合適時(shí)，金屬顆粒不導(dǎo)電。這樣一來(lái)，原來(lái)在宏觀世界內(nèi)奉為經(jīng)典的歐姆定律在納米世界就不再成立了。還有一種奇怪的現(xiàn)象，當(dāng)金屬納米顆粒從外電路得到一個(gè)額外的電子時(shí)，金屬顆粒具有了負(fù)電性，它的庫(kù)侖力足以排斥下一個(gè)電子從外電路進(jìn)入金屬顆粒內(nèi)，這就切斷了電流的連續(xù)性，這使人們聯(lián)想到是否可以發(fā)明用一個(gè)電子來(lái)控制的電子器件，所謂單電子器件。單電子器件的尺寸很小，一旦實(shí)現(xiàn)，把它們集成起來(lái)做成電腦芯片，電腦的容量和計(jì)算速度將提高上百萬(wàn)倍。

納米激光器和高密度信息存儲(chǔ)器

實(shí)際上，被囚禁的電子并不那么“老實(shí)”。按照量子力學(xué)的規(guī)律，有時(shí)它可以穿過(guò)“監(jiān)獄”的“墻壁”逃逸出來(lái)，這種現(xiàn)象一方面預(yù)示著在新一代芯片中的邏輯單元將不用連線而相關(guān)聯(lián)，因而需要新的設(shè)計(jì)才能使單電子器件變成集成電路;另一方面也會(huì)使芯片的動(dòng)作不可控制。歸根結(jié)底，在這一情況下電子應(yīng)被看成是“波”而不是一個(gè)粒子。所以盡管電子器件已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里得以實(shí)現(xiàn)，但是真要用在工業(yè)上還需要時(shí)間。被囚禁在小尺寸內(nèi)的電子的另一種貢獻(xiàn)，是會(huì)使材料發(fā)出很強(qiáng)的光?！傲孔狱c(diǎn)列激光器”或“級(jí)聯(lián)激光器”的尺寸極小，但發(fā)光的強(qiáng)度很高，用很低的電壓就可以驅(qū)動(dòng)它們發(fā)出藍(lán)光或綠光，用來(lái)讀寫光盤可使光盤的存儲(chǔ)密度提高好幾倍。如果用“囚禁”原子的小顆粒量子點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，制成量子磁盤，存儲(chǔ)度可提高成千上萬(wàn)倍，會(huì)給信息存儲(chǔ)技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)革命。

納米機(jī)器人的研發(fā)

納米機(jī)器人根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”，也稱分子機(jī)器人；而納米機(jī)器人的研發(fā)已成為當(dāng)今科技的前沿?zé)狳c(diǎn)。

目前，不少國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米機(jī)器人這種新科技的戰(zhàn)略高地?！稒C(jī)器人時(shí)代》月刊日前指出：納米機(jī)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(wú)限可能。用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的神奇納米機(jī)器人將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。中國(guó)著名學(xué)者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中就預(yù)言：到21世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。

納米科學(xué)技術(shù)納米科學(xué)技術(shù)

納米科學(xué)與技術(shù)主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等 。

納米科學(xué)技術(shù)納米科技

納米科學(xué)技術(shù)是在0.1nm~100nm尺度空間內(nèi)，研究電子，原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律與特性的高技術(shù)學(xué)科。納米科學(xué)技術(shù)涵蓋納米物理學(xué)，納米電子學(xué)，納米材料學(xué)，納米機(jī)械學(xué)，納米制造學(xué)，納米顯微學(xué)，納米計(jì)量學(xué)，納米化學(xué)，納米生物學(xué)，納米醫(yī)學(xué)。納米科學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代物理學(xué)與先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上誕生的，是基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索緊密聯(lián)系的新興高尖端科學(xué)技術(shù)。

納米科學(xué)技術(shù)納米加工技術(shù)

為了納米科學(xué)研究及其成果的應(yīng)用，首先要能按照人們的意愿在納米尺度上對(duì)材料進(jìn)行自由地剪裁和安排，這一技術(shù)被稱為納米加工技術(shù)。實(shí)際上，一方面納米加工技術(shù)是納米材料應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，另一方面納米加工技術(shù)中也包含了許多人們尚未認(rèn)識(shí)清楚的納米科學(xué)問(wèn)題。比如說(shuō)，在一個(gè)粗細(xì)為幾納米的孔或線里，原子的擴(kuò)散就與宏觀世界里的擴(kuò)散大不一樣。一般而言，原子運(yùn)動(dòng)的自由程為幾個(gè)微米。在這個(gè)長(zhǎng)度上，原子發(fā)生碰撞、進(jìn)行熱擴(kuò)散的作用可忽略不計(jì)?？墒窃诩{米孔或線內(nèi)，原子的擴(kuò)散主要是靠與孔壁的碰撞來(lái)完成的。再舉一個(gè)例子，一般認(rèn)為物體之間相互運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力主要來(lái)源于物體表面的不平整性，即物體表面越光滑，它們之間的摩擦力越小。在納米世界里，材料表面很小，相互之間距離很近，以至于兩塊材料表面上的原子會(huì)發(fā)生化學(xué)鍵合而產(chǎn)生對(duì)相互運(yùn)動(dòng)的阻力。因此，在納米世界內(nèi)，所有的加工技術(shù)都必須在原子尺寸的層面上考慮。2100433B

納米技術(shù)已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)及生物檢測(cè)、制造業(yè)、光學(xué)以及國(guó)防等等。本詞條為納米技術(shù)應(yīng)用的總綱，包括如下領(lǐng)域：

1、納米技術(shù)在新材料中的應(yīng)用

2、納米技術(shù)在微電子、電力等領(lǐng)域中的應(yīng)用

3、納米技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

4、納米技術(shù)在生物、醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用

5、納米技術(shù)在化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

6、納米技術(shù)在能源、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用

7、納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

8、 納米技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用

9、納米技術(shù)在環(huán)境污染防治中的應(yīng)用

在汽車尾氣凈化方面的應(yīng)用

在燃料脫硫方面的應(yīng)用

在室內(nèi)空氣凈化方面的應(yīng)用

在固體廢棄物處理方面的應(yīng)用

在控制噪聲方面的應(yīng)用

納米技術(shù)應(yīng)用衣

在紡織和化纖制品中添加納米微粒，可以除味殺菌?；w布雖然結(jié)實(shí)，但有煩人的靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電現(xiàn)象。

納米技術(shù)應(yīng)用食

利用納米材料，冰箱可以抗菌。納米材料做的無(wú)菌餐具、無(wú)菌食品包裝用品已經(jīng)面世。利用納米粉末，可以使廢水徹底變清水，完全達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。納米食品色香味俱全，還有益健康。

納米技術(shù)應(yīng)用住

納米技術(shù)可以使墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，根本不用擦洗。含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對(duì)人體有害的紫外線。

納米技術(shù)應(yīng)用行

納米材料可以提高和改進(jìn)交通工具的性能指標(biāo)。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)部件的理想材料，能大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、工作壽命和可靠性。納米衛(wèi)星可以隨時(shí)向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。

納米技術(shù)應(yīng)用醫(yī)

利用納米技術(shù)制成的微型藥物輸送器，可攜帶一定劑量的藥物，在體外電磁信號(hào)的引導(dǎo)下準(zhǔn)確到達(dá)病灶部位，有效地起到治療作用，并減輕藥物的不良的反映。用納米制造成的微型機(jī)器人，其體積小于紅細(xì)胞。通過(guò)向病人血管中注射能疏通腦血管的血栓。清除心臟動(dòng)脈的脂肪和沉淀物，還可“嚼碎”泌尿系統(tǒng)的結(jié)石等。納米技術(shù)將是健康生活的好幫手。

納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2010年納米技術(shù)市場(chǎng)估計(jì)達(dá)到14400億美元，納米技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)。納米復(fù)合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能涂層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將給傳統(tǒng)產(chǎn)生和產(chǎn)品注入新的高科技含量。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場(chǎng)因納米而引發(fā)的“材料革命”我國(guó)以納米材料和納米技術(shù)注冊(cè)的公司有近100個(gè)，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，象電腦工作裝、無(wú)靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問(wèn)世。加入納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷的性能提高了十幾倍，而且無(wú)毒無(wú)害無(wú)異味。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活質(zhì)量。

不少國(guó)家紛紛制定相關(guān)計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略高地。每一種新科技的出現(xiàn)，似乎都包涵著無(wú)限可能，尤其是納米機(jī)器人具有不可限量的應(yīng)用前景。 用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的神奇納米機(jī)器人將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。中國(guó)著名學(xué)者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中就預(yù)言：到21世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。2100433B