什麽是“納米”技術？

“納米（mǐ）”是（shì）英文namometer的譯（yì）名，是（shì）一種度量單位，1納米為百萬分之一毫米，即1毫（háo）微米，也就是十億分之一米，約相當於45個原子串起來那麽長。納米結構通常是指尺寸在100納米以下的微小結構。             1982年掃描隧道顯（xiǎn）微鏡發明後，便（biàn）誕生（shēng）了一門以1至100納米長度為研（yán）究分子世（shì）界（jiè），它的最終目標是直（zhí）接以原子或分子來（lái）構造具有特定功能的（de）產品。因此，納米技術其實就是一種用單個原子、分子製造（zào）物質的（de）技術。

 從迄今為止的研究狀況看，關於納（nà）米（mǐ）技術分為（wéi）三種概念。第一種，是1986年美國科（kē）學家德雷（léi）克（kè）斯（sī）勒博士在《創造的機器》一書中提（tí）出的分子納米技術。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（hé）種類的分子結構。這種概念的納米技（jì）術未取得重大進展。第二種（zhǒng）概念把納米技術定位為微加工（gōng）技（jì）術的極（jí）限（xiàn）。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納（nà）米大小的（de）結構的技術。這種納米級的加工技術，也使半導體（tǐ）微型化即（jí）將達到極限。現有技術即便發展下（xià）去（qù），從理論上講終將會達到限（xiàn）度。這是因（yīn）為，如果把電路的線幅變小，將使構成電路的（de）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納米（mǐ）技術。第三種概念是從生（shēng）物的（de）角（jiǎo）度出發而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存（cún）在納米級的（de）結（jié）構。

 1980年的一天，在澳大（dà）利亞的茫茫沙（shā）漠中有一輛汽車在高速奔馳，駕車人是一位德國物理學家H格蘭特(Gleiter)教（jiāo）授。他正駕駛租用的汽（qì）車獨自橫穿澳大利亞大沙漠。空曠、寂寞、孤獨，使他（tā）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（yī）個長期思考的（de）問題在他的腦海中跳動：如（rú）何研製具有異乎尋常特性的新型材料?

 在長（zhǎng）期的晶體材（cái）料研（yán）究中，人們視具有完整空間點（diǎn）陣結（jié）構的實體為晶體（tǐ），是（shì）晶體材料的（de）主體；而把空間點陣（zhèn）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（de）缺陷（xiàn）。此時，他想（xiǎng）到，如果從（cóng）逆（nì）方向思考問題，把“缺陷”作（zuò）為主體，研製出一種晶（jīng）界占有相當大體積比的材料，那麽世界將會是怎樣?格蘭特教授在沙漠中的構想很快變成了（le）現實，經過4年的（de）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（shǔ）粉末。實驗表明，任何金屬顆粒（lì），當其尺寸在（zài）納米量級時都呈黑色（sè）。納米固體材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了。

 納米材料一誕生，即以其異乎（hū）尋常的特（tè）性引起了材料界的廣泛（fàn）關注。這是因為納米材料具有與傳統材料明顯不同的一些特征。例如，納米鐵材（cái）料的斷裂應力（lì）比一般鐵材料高12倍；氣體通過納米材料的擴散速度比通過一般材（cái）料的擴散速度快幾千倍等（děng）；納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；納米陶瓷材料具有塑性或稱為超塑性等。

 效應顏料是納（nà）米（mǐ）材料最重要最有前途的用途之一，特別是在汽車的塗裝業中，因為納米材料具有隨角變統汽車麵漆大增光（guāng）輝，深（shēn）受配受專家的喜愛。

 防護材料由於某些納米材（cái）料透明性好和具有優異的紫外線屏蔽作用。在（zài）產品和材料中添加少量(一般不超（chāo）過含量（liàng）的2%)的納米材料，就會大大減弱紫（zǐ）外線對這些產品和材（cái）料的損傷作用，使之（zhī）更加具有耐久（jiǔ）性和透明性。因而被廣泛用於護膚（fū）產品、所裝材料、外用麵漆、木器保護、天然和人造纖維以（yǐ）及農用塑料薄膜等方麵（miàn）。

 精細陶瓷材料（liào）使用納米材料可以在低溫（wēn）、低壓下生產質地致密且性能優異的陶瓷。因為這些納米粒（lì）子非常小，很容易壓實在（zài）一（yī）起。此（cǐ）外，這些（xiē）粒子陶瓷組成的新材料是一種（zhǒng）極薄的透明塗料（liào），噴塗在諸（zhū）如玻璃、塑料、金（jīn）屬、漆器甚至（zhì）磨光的大（dà）理石上，具有防（fáng）汙、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。塗有這種陶瓷（cí）的塑料眼鏡片既輕又（yòu）耐磨，還不易（yì）破碎（suì）。

 催化（huà）劑納米粒子表麵（miàn）積大、表麵活性中心多，為做（zuò）催化劑（jì）提供（gòng）了（le）必要的（de）條件。目前用納米（mǐ）粉（fěn）材如鉑（bó）黑、銀、氧化鋁（lǚ）和氧（yǎng）化鐵等直接用於高分子聚合（hé）物氧（yǎng）化、還原（yuán）及合成反應的（de）催（cuī）化劑，可大大提高反應效率。利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應催化劑，燃（rán）燒效率可提高100倍，如用矽載體鎳催化劑對丙醛的氧化反應表明，鎳粒徑在5nm以下，反（fǎn）應選（xuǎn）擇性發生急劇變（biàn）化，醛分解反應得（dé）到有效控製，生成酒精的轉（zhuǎn）化率急劇（jù）增大。

 磁性材料納米粒子屬單磁疇區結構的（de）粒子（zǐ），它的磁（cí）化過程完全由旋轉磁化進行，即（jí）使不磁化也是（shì）永久性磁體（tǐ），因此（cǐ）用它可作永久性（xìng）磁性材料（liào）。磁性納料粒具有單磁疇結構及（jí）矯頑力很（hěn）高的特征，用它（tā）來做（zuò）磁記錄（lù）材料可以提高信噪（zào）比，改善圖象質量。當磁性材（cái）料的粒徑小於臨（lín）界半徑時，粒子就變得有順磁性，稱之為超順磁性，這時磁相互作用弱。利用這種超強磁性可作磁流體，磁流體具有液體的流動性和磁體的磁性，它在工業廢液處理方麵有著廣闊（kuò）的應用前景。

 傳感材料納米粒子具有高比表麵積、高活性、特殊的物理性（xìng）質及超微小性等特征，是適合用作傳（chuán）感器材料的（de）最有前（qián）途的材料。外界環境的改變會迅速引起（qǐ）納料粒子表麵或界麵離子價態和（hé）電子運輸（shū）的變化（huà），利用其電阻的顯（xiǎn）著變化可做成傳感器，其特點是響應（yīng）速度快（kuài）、靈敏度高、選擇性優（yōu）良。

 材料的燒結 由於（yú）納米粒子的小尺寸效應及活性大，不論高熔點材料還是複合材料的燒結，都比較容易。具有燒結溫度低、燒結時間短，而且可（kě）得到燒結性能良好的燒結體。例如普通鎢粉耐在3000℃的高溫下燒結（jié），而當（dāng）摻入01%～05%的納米鎳粉時，燒結成形溫度可降低到1200℃到1311℃。

 醫學與生物工程 納（nà）米粒子與生（shēng）物體有（yǒu）著密切的關係。如構成生命要素之一的核糖核酸蛋白質複合體。其粒度在15～20nm之間（jiān），生物體內的多種病毒也是納米粒子。此外用納米Si02微粒可進行細胞分離，用金的納米粒子進行定位病變治（zhì）療，以減少副作用等。研究納米生物學可（kě）以在（zài）納米尺度上了解生物大分（fèn）子的精細結構及其（qí）與功能的關係，獲取生命信（xìn）息，特別是（shì）細胞內的各種信息，中利用納米粒子研製成機器（qì）人（rén），注入人體血管（guǎn）內，對人體（tǐ）進行全身健康檢查，疏通腦血（xuè）管中的血栓，清除心髒動脈脂肪沉積物。甚至還能吞噬（shì）病毒、殺死癌細胞等。印刷油墨 根據納米材料粒子大小不同，具有不同的顏色這一特點，可不依靠化學顏料而選擇顆粒均勻、體積適當的粒子材料來製得各種顏色的油墨。

 能源與環保 德國科學家正在設計用納料材料製作一個高（gāo）溫燃（rán）燒器，通過電化學反應過程，不經燃燒就把天然氣轉化為電能。燃料的（de）利用（yòng）率要比一般電廠的效率提高20%至（zhì）30%，而且（qiě）大大減少了二（èr）氧化碳的排氣量（liàng）。

 微器件納米材料，特別是納米線，可以使芯片集成度（dù）提高，電子元件體積縮小，使半（bàn）導體技術取得（dé）突破性進展，大大提高了計算機的容量和進行速度，對微器件製作起決定性的推動作用。納米材料在使機器微型化及提高機（jī）器容量方麵的應用前（qián）景被很多發達（dá）國家看好，有人認為它可能引發新一輪工業革命。

 光電材料與光學材料納米材料由於其特（tè）殊的電子結構與光學性能作為非線性光（guāng）學材料、特異吸光材料、軍事航空中用的（de）吸波隱身材料（liào），以及包括太陽能電池在內的儲能及能量轉換材料等具有很高的應用（yòng）價值。

 增強材料（liào） 納米結構的合金具有很高的延展性等，在航空航（háng）天工業與汽車工業中是一類很（hěn）有應用前景的材料；納米矽作（zuò）為水泥的添加劑可大大提高其（qí）強度；納（nà）米纖維作硫化橡（xiàng）膠的（de）添加劑可（kě）增強（qiáng）橡膠並提高（gāo）其回彈性，納米管（guǎn）在作纖維增強材料方麵也有潛在的（de）應用前景。

 納米濾（lǜ）膜 采用納米材料發展出分離僅在分子結構上有微小差別的多組分混合物，實現高能（néng）分離（lí）操全的（de）納米濾膜。其它還有將納米材料用作火箭燃料推進（jìn）劑、H2分離膜、顏料穩定（dìng）劑及智（zhì）能塗料（liào）、複合磁性材料等（děng）。納（nà）料材料由於具有特異的光、電、磁、熱（rè）、聲、力、化學和生物學（xué）性能，廣泛應用於宇航、國防工業、磁記錄設備、計算機工程、環（huán）境保護、化工、醫藥、生物工程和核（hé）工業等領域。不僅在高（gāo）科技領域有（yǒu）不可替代的作用，也為（wéi）傳統產業帶來生機和活力。可（kě）以預（yù）言，納米材料製備技（jì）術的（de）不（bú）斷（duàn）開發及應用範圍的拓展，必將（jiāng）對傳（chuán）統的化學工（gōng）業和（hé）其它產業重大影響。