納米技術基礎知識

信用卡大小的卡片，只要放入冰箱，不僅可以清除異味，還有保鮮的功效，儲存半個月的蔬果拿出來還是水靈靈的；一件看似很普通的衣服，穿到身上能夠防水、防污，而且透氣性好；香煙有害健康，為減害降毒科學家經過了十幾年的研究，發現納米技術同樣可以在香煙生產中運用，其煙氣中有害物含量可降低到普通香煙的五分之一甚至更低。所有這些人們長久以來的夢想，如今都因納米技術的發展而成為現實。

　　讀到這里，您肯定會產生這樣的疑問：“納米”是什么米？納米技術究竟是什么技術？它會在生產、生活、軍事、科技等領域產生什么樣的影響呢？媒體、廣告中常常出現的納米水、納米煙、納米冰箱、納米住宅等概念，這些概念的真諦是什么呢？

　　納米是什么

　　讓我們看看科學家是如何解釋的：“物理上，納米（nm），又稱毫微米，如同厘米、分米和米一樣，是長度的度量單位。具體地說，1納米等于十億分之一米的長度，相當于4倍原子大小，萬分之一頭發粗細；形象地講，1納米的物體放到乒乓球上，就像一個乒乓球放在地球上一般。這是納米長度的概念。”

　　而所謂的納米技術是指：用納米材料制造新型產品的科學技術。它是現代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理學、分子生物學、化學）和現代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術、合成技術）結合的產物，納米科學技術又將引發一系列新的科學技術，例如納米電子學、納米材料學、納米機械學等。在新的世紀，納米將帶給人們更多功能超常的生產生活工具，把人們帶向一個從未見過的生活環境。

　　納米技術改變人類生活方式

　　從迄今為止的研究狀況看，關于納米技術有三種概念。

　　第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。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，可以制造出任何種類的分子結構。這種概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。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限?，F有技術即便發展下去，從理論上講終將會達到限度。

　　第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。

　　納米科學技術使人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最終目標是直接以原子、分子及物質在納米尺度上表現出來的新穎的物理、化學和生物學特性制造出具有特定功能的產品。這可能改變幾乎所有產品的設計和制造方式，實現生產方式的飛躍。因而納米科技將對人類產生深遠的影響，甚至改變人們的思維方式和生活方式。納米技術涉及的范圍很廣，其中納米材料是納米技術發展的基礎。

　　著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在上世紀60年代就預言：如果對物體微小規模上的排列加以某種控制的話，物體就能得到大量的異乎尋常的特性。納米材料可以做到這一點。納米材料從根本上改變了材料的結構。目前納米技術已經在很多行業得到了很好的應用，納米技術也給人們的生活帶來了很大的變化，為保生活質量更高更健康化，納米技術的應用深入到了以下領域中。

　　陶瓷領域：希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。許多專家認為，如能解決單相納米陶瓷的燒結過程中抑制晶粒長大的技術問題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優點。

　　微電子學領域：納米電子學立足于最新的物理理論和最先進的工藝手段，按照全新的理念來構造電子系統，并開發物質潛在的儲存和處理信息的能力，實現信息采集和處理能力的革命性突破。可以從閱讀硬盤上讀卡機以及存儲容量為目前芯片上千倍的納米材料級存儲器芯片都已投入生產。計算機在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。納米電子學將成為本世紀信息時代的核心。

　　生物學：雖然分子計算機目前只是處于理想階段，但科學家已經考慮應用幾種生物分子制造計算機的組件，其中細菌視紫紅質最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學物理特性和很好的穩定性，并且，其奇特的光學循環特性可用于儲存信息，從而起到代替當今計算機信息處理和信息存儲的作用，它將使單位體積物質的儲存和信息處理能力提高上百萬倍。

　　光電領域：納米技術的發展，使微電子和光電子的結合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術用于現有雷達信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵察。

　　化工領域：將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。納米微粒還可用作導電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤滑劑等。

　　健康領域：使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細，并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。研究納米技術在生命醫學上的應用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關系，獲取生命信息。

納米1＋1降低吸煙危害

　　為解決長期困擾吸煙有害健康、戒煙難之又難的問題，納米技術也被卷煙行業使用。有資料表明，目前北京的卷煙生產廠家在其生產的混合型3mg產品中成功地將納米技術運用在了生產工藝中，是我國最早體味到納米技術的先進性的產品之一。此納米產品是清華大學與之合作研制的低危害產品，該產品創造性運用改性納米材料，充分發揮其選擇性催化和選擇性吸附的特性，有效降低卷煙煙氣中具有較強致癌作用的苯并（a）芘、煙草特有N亞硝胺等有害物質含量，并輔以成熟的綜合降焦技術，大大減少吸煙對身體健康的危害。清華大學有關專家將納米3mg的產品技術歸結為兩點，稱為“1＋1”技術理念：

　　“1”、選擇性催化：納米材料具有比表面積大、表面活性中心多的特點，是做催化劑的理想材料。北京的卷煙生產廠家在納米產品中，利用納米材料的選擇性催化作用，將煙氣中的有害物質催化分解為小分子的無害物質。

　　“1”、選擇性吸附：空腔結構的納米材料具有巨大比表面積和特殊基團，能夠選擇吸附煙氣中具有較強致癌作用的亞硝胺和稠環芳烴這兩類物質。

　　經對照試驗證明，運用1＋1技術生產的納米3mg產品，使煙氣中具有較強致癌作用的亞硝胺和稠環芳烴分別平均降低了40％和60％以上，而產品的香氣質和香氣量并沒有發生明顯的變化。

　　“納米”不是普通的“米”，它是人們在長期的科學探索過程中發現的一類新型的微觀物質尺寸的數量級，經過人們的多次反復研究，如今用納米級的材料所做成的各類物品已經走進普通百姓的家庭，我們相信，在不久的將來，納米還會繼續給人們帶來更多更大的驚喜，帶來更多更好的生產生活條件，給人們一個現代人難以想象的舒適的生活空間。
?