什麽（me）是“納米”技術？

“納米”是英文（wén）namometer的譯名，是一種度（dù）量（liàng）單位，1納米為百萬分之一毫（háo）米，即1毫微米，也就是（shì）十億分之一米，約相當於45個原子串起來那麽（me）長。納米結構通常是指尺寸在100納米（mǐ）以下的微小結構。             1982年掃（sǎo）描隧道顯微鏡發明後，便誕生了一門以1至100納米長度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功（gōng）能的（de）產（chǎn）品。因（yīn）此（cǐ），納米技術其實就是一種用單個原子、分子製造物質的技術。

 從迄今為止的研究狀況看，關於納米技術分為三種概念。第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士（shì）在《創造的機器》一書中提出的分子（zǐ）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（yǐ）任意組合（hé）所有（yǒu）種類的分子，可以製造出任何種類的分子結構。這種概（gài）念的納米技術未取得重大進展。第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也（yě）就是（shì）通過納米精度（dù）的“加工”來（lái）人工形成納米大（dà）小的結構的技術。這種納米級的加工技術（shù），也使（shǐ）半（bàn）導體微（wēi）型化即將（jiāng）達到極限。現有技術即便（biàn）發展下去，從（cóng）理論上講終將會達（dá）到限度。這是因為，如果把（bǎ）電路（lù）的線幅變小，將使構成電路的絕緣膜的為得（dé）極薄，這樣將破壞（huài）絕（jué）緣效果。此外，還有發熱和晃動等問題。為了解（jiě）決這些問題，研究人員正在研究新型的納米技術。第三（sān）種概念是從生物的角（jiǎo）度出發而提（tí）出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構（gòu）。

 1980年的一天（tiān），在澳大利亞的（de）茫茫沙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)教授。他正駕駛租用的汽車獨自橫穿澳大利亞大沙漠。空曠、寂寞、孤（gū）獨，使他的思維特（tè）別活（huó）躍。他是一位長期從事晶體物理研究的科學家。此時此刻，一個長期思考的問題在他（tā）的腦海中跳動：如何研製（zhì）具（jù）有異乎尋常（cháng）特性的新型（xíng）材（cái）料?

 在長期的晶體材料研究中，人們視具有完整空（kōng）間點陣結（jié）構的（de）實體為晶體，是晶體材料的主體（tǐ）；而把（bǎ）空間點陣中的空位、替位（wèi）原子、間隙原（yuán）子、相界、位錯（cuò）和晶界（jiè）看（kàn）作（zuò）晶體材料（liào）中的缺陷。此時，他想到，如果從逆（nì）方向思考問題，把“缺陷”作為主體（tǐ），研（yán）製出一種晶界占有相當大體積比的材料（liào），那麽世界將會是怎（zěn）樣?格（gé）蘭特教授（shòu）在沙漠中的（de）構想很快變成（chéng）了現實，經過4年的不懈努力（lì），他（tā）領導的研究組終於在1984年研製成功了黑色（sè）金（jīn）屬粉末。實驗表明，任何金屬顆粒，當其尺寸在納米量級時都呈黑色。納米固（gù）體材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了（le）。

 納米材料一誕生，即以其異（yì）乎尋常的特性引起了材料界的廣泛關注。這是（shì）因為納米材料具有與傳統材料明顯不同的一些特征（zhēng）。例如，納米鐵材料的斷裂應力比一般鐵材料高12倍；氣體通過納米材料的擴散速度比通過一般材料的擴（kuò）散速度快幾千倍等；納米相的銅（tóng）比普通的（de）銅（tóng）堅固5倍（bèi），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（huò）稱為超塑性等。

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

 防護材料由於某些（xiē）納米材料透明性好和（hé）具有優異的紫外線屏（píng）蔽作用。在產品和材料中添（tiān）加少量（liàng）(一般不超過含量的2%)的納米（mǐ）材料，就會大大減（jiǎn）弱紫外線對這些產（chǎn）品和材料的損傷作用，使之更（gèng）加具有耐久性和（hé）透明性。因而被廣泛用於護（hù）膚產品、所裝材料、外用麵漆、木器保護、天然和人造纖維（wéi）以及（jí）農用塑料薄膜等方麵。

 精細陶瓷材料使用納米材料可以在低溫、低壓（yā）下生產質地致密且性能優（yōu）異的陶瓷。因為這些納米粒子（zǐ）非常小，很容易壓實在（zài）一起。此外，這些粒子陶瓷（cí）組成的新材料是一（yī）種極薄的透明塗料，噴塗在諸如玻璃、塑料、金屬、漆器（qì）甚（shèn）至磨（mó）光的大理石上，具有防汙（wū）、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。塗有這種陶（táo）瓷的塑料眼鏡片既輕又耐磨，還不易破碎。

 催化劑納米粒子表麵積大、表麵活性中心多，為做催化劑提供了必要的條件。目前用納米粉材如鉑黑、銀、氧化鋁和氧化鐵等直接用於高分（fèn）子聚合物（wù）氧化、還原及合成反應（yīng）的催化劑（jì），可大大提高反應效率。利（lì）用納米鎳粉作為火箭固體（tǐ）燃（rán）料反應催化劑，燃燒效率可提高100倍，如用（yòng）矽載（zǎi）體鎳催化劑對丙醛的氧化反應表明，鎳粒徑在5nm以下，反應選（xuǎn）擇性發生急劇變化，醛分解反（fǎn）應得（dé）到有效控製（zhì），生（shēng）成酒精的轉化率急劇增大。

 磁性材料納米粒子屬單磁疇區（qū）結構的粒子（zǐ），它的（de）磁化過（guò）程完全由旋轉（zhuǎn）磁化（huà）進（jìn）行，即使不磁（cí）化也是永久性磁體，因此用它可作永久性磁性材料。磁性納料粒具有單磁疇結構及矯頑力很高的特征，用它來做磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖象質量。當磁性材料的粒徑小於臨界（jiè）半徑時，粒子就變得有順磁性，稱之（zhī）為超順磁性，這時（shí）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（tǐ）的流動性和磁體的磁性，它在工業廢液處理方麵有著廣闊的（de）應用前景。

 傳感材料納米粒子具有高比表麵積、高活（huó）性、特殊的物理性質（zhì）及超微小性等（děng）特征，是適合用作傳感器材料的最有前途的材料。外界（jiè）環境（jìng）的改變會迅速引起納料（liào）粒子表（biǎo）麵或界麵離子價態和電子運輸的變化，利用其電阻的顯著變化可做成傳感器，其特點是響應速度快（kuài）、靈敏度高、選擇性優良。

 材料的燒結 由於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（bǐ）較容易。具有燒結溫度低、燒（shāo）結時間短，而且可得到燒（shāo）結性能良好的（de）燒結體（tǐ）。例如普通鎢粉耐在3000℃的高（gāo）溫下燒結，而當摻（chān）入（rù）01%～05%的（de）納米鎳粉時，燒結成形溫度可降低到1200℃到1311℃。

 醫（yī）學與生物工程 納米粒子（zǐ）與生物體有（yǒu）著密切的關係。如構成生命要（yào）素之一的（de）核糖核酸蛋白質複合體。其粒度（dù）在15～20nm之間（jiān），生物體內的多種病毒也是（shì）納米粒子。此外用納米Si02微粒（lì）可進行細胞分離，用金的（de）納米粒（lì）子進（jìn）行定位病變治療，以減少副作用等。研究納米生物學可以在（zài）納米尺度上了解生物大分子的精細結（jié）構及其與功能的關係，獲取生（shēng）命信息，特別是細胞內的各種信息，中利用納米粒子研製成機（jī）器人，注入人體血管內，對人（rén）體進行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清（qīng）除心髒動脈脂肪沉積物。甚至還能吞噬（shì）病毒、殺死癌（ái）細胞等。印刷油墨 根據納米材料粒子大小不同，具有不同（tóng）的（de）顏色（sè）這一特點，可不依靠化學顏料而選擇顆粒（lì）均勻、體積適當的粒子材料來製得各種顏色的油墨。

 能源（yuán）與環保 德國科學家正在設計用（yòng）納料材料製作一個高溫燃燒（shāo）器，通過電（diàn）化學反應過（guò）程（chéng），不經燃燒就把天然氣轉化為電能。燃料的利用率要比（bǐ）一般電廠的效率（lǜ）提高20%至30%，而且大大減少了二氧化碳（tàn）的排氣量（liàng）。

 微器件（jiàn）納米材料，特別是納米線，可以（yǐ）使芯片集成度提高，電子元件體積縮小，使半（bàn）導（dǎo）體技術（shù）取得突破性進展，大（dà）大提高了計（jì）算機的容量和進行（háng）速度，對微器件製作起決定性的推動（dòng）作用。納米（mǐ）材（cái）料在使機器（qì）微型化及提高機器容（róng）量方麵的應用前景被很多發達國家看好，有人認為它可能（néng）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殊的電子結構與光學性（xìng）能（néng）作為非線性光學材料、特異（yì）吸光材料、軍事航空中用的吸波隱身材料，以及包括太陽能電池在內的儲能及能量（liàng）轉換材料等具有很高的應用價值。

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

 納米濾膜 采用納（nà）米材（cái）料發（fā）展（zhǎn）出分離僅在分子結構上（shàng）有微小差別的多（duō）組分（fèn）混合物，實現高能分離操全的納米濾膜。其（qí）它還有將納米材料用作火（huǒ）箭燃料推進劑（jì）、H2分離（lí）膜、顏料穩定劑及智能塗料、複合磁性材料等。納料材料由於具有特異的光、電、磁（cí）、熱、聲、力、化學（xué）和生（shēng）物學性能，廣泛應用於宇航、國（guó）防工業、磁記錄（lù）設備、計算機工程（chéng）、環境（jìng）保護、化（huà）工（gōng）、醫藥、生物（wù）工程（chéng）和（hé）核工業等領域。不僅在高科技領（lǐng）域有不可替代的作用，也為傳統產業（yè）帶來生機和活力。可（kě）以預言，納米材料製備技術（shù）的不斷開（kāi）發及應（yīng）用範圍的拓展（zhǎn），必將對傳統的化學工業和其它（tā）產業重大影響。