現在市場上的納米材料有哪些?
納米技術的例子:
納米碳管外部直徑只有幾到幾十納米。相當于頭發絲的萬分之一,密度只有鋼的六分之一。而強度卻是鋼的100倍。有納米技術做成的所謂量子磁盤,每平方厘米的面積可儲存3萬部《紅樓夢》
納米技術:
納米是長度單位,原稱毫微米,就是10的-9次方米(10億分之一米)。納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。從具體的物質說來,人們往往用細如發絲來形容纖細的東西,其實人的頭發一般直徑為20-50微米,并不細。單個細菌用肉眼看不出來,用顯微鏡測出直徑為5微米,也不算細。極而言之,1納米大體上相當于4個原子的直徑。 納米技術包含下列四個主要方面:
⒈納米材料:當物質到納米尺度以后,大約是在1—100納米這個范圍空間,物質的性能就會發生突變,出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子,也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料,即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米,而沒有特殊性能的材料,也不能叫納米材料。過去,人們只注意原子、分子或者宇宙空間,常常忽略這個中間領域,而這個領域實際上大量存在于自然界,只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家,他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子,并通過研究它的性能發現:一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后,它就失去原來的性質,表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此,象鐵鈷合金,把它做成大約20—30納米大小,磁疇就變成單磁疇,它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期,人們就正式把這類材料命名為納米材料。
⒉納米動力學,主要是微機械和微電機,或總稱為微型電動機械系統,用于有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊系統,特種電子設備、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝。特點是部件很小,刻蝕的深度往往要求數十至數百微米,而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機,用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度,但有很大的潛在科學價值和經濟價值。
⒊納米生物學和納米藥物學,如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna的精細結構等。有了納米技術,還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的藥物,即使是微米粒子的細粉,也大約有半數不溶于水;但如粒子為納米尺度(即超微粒子),則可溶于水。
⒋納米電子學,包括基于量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表征,以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷,更小,是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術是建設者的最后疆界,它的影響將是巨大的。
在1998年的四月,總統科學技術顧問,Neal Lane 博士評論到,如果有人問我哪個科學和工程領域將會對未來產生突破性的影響,我會說該個啟動計劃建立一個名為納米科技大挑戰機構,資助進行跨學科研究和教育的隊伍,包括為長遠目標而建立的中心和網絡。一些潛在的可能實現的突破包括:
把整個美國國會圖書館的資料壓縮到一塊像方糖一樣大小的設備中,這通過提高單位表面儲存能力1000倍使大存儲電子設備儲存能力擴大到幾兆兆字節的水平來實現。由自小到大的方法制造材料和產品,即從一個原子、一個分子開始制造它們。這種方法將節約原材料和降低污染。生產出比鋼強度大10倍,而重量只有其幾分之一的材料來制造各種更輕便,更省燃料的陸上、水上和航空用的交通工具。通過極小的晶體管和記憶芯片幾百萬倍的提高電腦速度和效率,使今天的奔騰?處理器已經顯得十分慢了。運用基因和藥物傳送納米級的mri對照劑來發現癌細胞或定位人體組織器官去除在水和空氣中最細微的污染物,得到更清潔的環境和可以飲用的水。提高太陽能電池能量效率兩倍。
納米級結構材料簡稱為納米材料,是指其晶粒大小介于1納米~100 納米范圍之間。由于它的尺寸已接近光的波長,加上其具有大表面的特殊效應,因此其所表現的特性,例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等,往往不同于該物質在整體狀態時所表現的性質。
納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重于材料生產(超微粉、鍍膜等),性能檢測技術(化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能)。納米加工技術包含精密加工技術(能量束加工等)及掃描探針技術。
納米材料具有一定的獨特性,當物質尺度小到一定程度時,則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為,當粉末粒子尺寸由 10微米降至10納米時,其粒徑雖改變為1000倍,但換算成體積時則將有 109倍之巨,所以二者行為上將產生明顯的差異。
納米粒子異于大塊物質的理由是在其表面積相對增大,也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構,此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結,同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。
就熔點來說,納米粉末中由于每一粒子組成原子少,表面原子處于不安定狀態,使其表面晶格震動的振幅較大,所以具有較高的表面能量,造成超微粒子特有的熱性質,也就是造成熔點下降,同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結,而成為良好的燒結促進材料。
一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體,當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時,即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時,將成為優異的磁性材料。
納米粒子的粒徑(10納米~100納米)小于光波的長,因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下,可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子,稱為金屬黑,這與金屬在真空鍍膜形成時高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色,可應用于紅外線感測器材料。
納米技術在世界各國尚處于萌芽階段,美、日、德等少數國家,雖然已經初具基礎,但是尚在研究之中,新理論和技術的出現仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平,研究隊伍也在日漸壯大。
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納米原來指的是一個長度單位,就跟米,厘米,毫米一樣的,比毫米還小的后面還有好多單位,其中就有一個叫做納米的,用符號表示就是nm,就好比毫米是mm一樣,那么你應該知道毫米是十的負3次方米吧,同樣,這個納米呢,就是十的負9次方米,要比毫米還要微小,所以我們長說的納米材料,指的就是這種東西,他通常通過某些物理技術,對材料進行加工,精細的程度可以達到納米級別,就比如你說的涂層,為了有個直觀的印象,舉例說明:比如,一個課本大概10cm厚吧,一頁紙大概就是毫米不到把,那么,再把這一頁紙再分一千份,然后再分一千份,就是nm級別了,由此可見這個涂層有多么薄,現在明白了吧!
納米原來指的是一個長度單位,就跟米,厘米,毫米一樣的,比毫米還小的后面還有好多單位,其中就有一個叫做納米的,用符號表示就是nm,就好比毫米是mm一樣,那么你應該知道毫米是十的負3次方米吧,同樣,這個納米呢,就是十的負9次方米,要比毫米還要微小,所以我們長說的納米材料,指的就是這種東西,他通常通過某些物理技術,對材料進行加工,精細的程度可以達到納米級別,就比如你說的涂層,為了有個直觀的印象,舉例說明:比如,一個課本大概10cm厚吧,一頁紙大概就是毫米不到把,那么,再把這一頁紙再分一千份,然后再分一千份,就是nm級別了,由此可見這個涂層有多么薄,現在明白了吧!
納米原來指的是一個長度單位,就跟米,厘米,毫米一樣的,比毫米還小的后面還有好多單位,其中就有一個叫做納米的,用符號表示就是nm,就好比毫米是mm一樣,那么你應該知道毫米是十的負3次方米吧,同樣,這個納米呢,就是十的負9次方米,要比毫米還要微小,所以我們長說的納米材料,指的就是這種東西,他通常通過某些物理技術,對材料進行加工,精細的程度可以達到納米級別,就比如你說的涂層,為了有個直觀的印象,舉例說明:比如,一個課本大概10cm厚吧,一頁紙大概就是毫米不到把,那么,再把這一頁紙再分一千份,然后再分一千份,就是nm級別了,由此可見這個涂層有多么薄,現在明白了吧!
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟,是生產其他三類產品的基礎。
納米粉末
又稱為超微粉或超細粉,一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒,是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態的固體顆粒材料??捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧?;吸波隱身材料;磁流體材料;防輻射材料;單晶硅和精密光學器件拋光材料;微芯片導熱基片與布線材料;微電子封裝材料;光電子材料;先進的電池電極材料;太陽能電池材料;高效催化劑;高效助燃劑;敏感元件;高韌性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷發動機等);人體修復材料;抗癌制劑等。
納米纖維
指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料??捎糜冢何Ь€、微光纖(未來量子計算機與光子計算機的重要元件)材料;新型激光或發光二極管材料等。
納米膜
納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起,中間有極為細小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用于:氣體催化(如汽車尾氣處理)材料;過濾器材料;高密度磁記錄材料;光敏材料;平面顯示器材料;超導材料等。
納米塊體: 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為:超高強度材料;智能金屬材料等。