什麽是“納米”技術？

“納米（mǐ）”是英文namometer的譯名，是一種（zhǒng）度量單位，1納米為百萬分之一毫米，即1毫微米，也就是十億分之一米，約相當於45個（gè）原子串起來那麽長。納米結構（gòu）通常是指尺寸在100納米（mǐ）以下的微小結構。             1982年掃描隧道顯微（wēi）鏡發明後，便誕生了一門以1至（zhì）100納米長度為研究分子世界（jiè），它的最終目標是直接以原子或分子來構造（zào）具有特定功能的產品。因此，納米技術其（qí）實就是一種用單個原子（zǐ）、分子（zǐ）製（zhì）造物（wù）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在《創（chuàng）造的機器》一書中提出的分子（zǐ）納米（mǐ）技術。根據這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從（cóng）而可以任意組合所有種（zhǒng）類（lèi）的分子，可以製造出任何（hé）種類（lèi）的分子結構。這種概念的納米技術未取得重大進（jìn）展（zhǎn）。第二種概念把納米技術（shù）定位為微（wēi）加工技術的極限。也就是通（tōng）過（guò）納米精度的（de）“加工”來人工形（xíng）成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術（shù），也使半（bàn）導（dǎo）體微型（xíng）化即將達到極（jí）限。現有技術即便發展下去，從理論上講（jiǎng）終將（jiāng）會達到限度。這是（shì）因為，如果把電路的線幅變小，將使構成電路的絕緣膜的（de）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（zhè）些問題，研究人員正在研究新型（xíng）的納米技術（shù）。第三（sān）種概念是從生物的角度出發而提出的。本（běn）來，生物在細胞和生物膜內（nèi）就（jiù）存在納米級的結構。

 1980年的一天，在澳大利亞的茫茫（máng）沙漠中有一輛汽車在高速奔馳（chí），駕車人是一位德國物理學（xué）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、孤獨，使他（tā）的思維特別活（huó）躍。他（tā）是一位長期從事晶體物理（lǐ）研究的科學家。此時此刻，一個長期思考的問題在他的腦海中跳動：如何研製具有異乎尋常特性的（de）新型材料?

 在長期的晶體材料研究中，人們視（shì）具（jù）有完（wán）整空間點陣結構的實體（tǐ）為晶體（tǐ），是晶體材料的主體（tǐ）；而把空間點陣中的空（kōng）位、替位原子、間隙原子（zǐ）、相界、位錯和晶界看（kàn）作晶體材料中的缺陷（xiàn）。此時，他想到（dào），如（rú）果從逆（nì）方向（xiàng）思（sī）考問題，把“缺陷”作為主體，研製出一種晶界占有相當大（dà）體積比的材料，那麽世界將會是怎樣?格蘭特教授（shòu）在沙（shā）漠中的構想很快變成了現實，經過4年的不懈努力，他領導（dǎo）的研究組終於在1984年研製成功了黑色金屬粉末。實驗表明（míng），任何金屬顆粒，當其尺寸在納米量級（jí）時都呈黑色（sè）。納米固體（tǐ）材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了。

 納米材料一誕生，即以其異乎尋常的（de）特性引起了材料界的廣泛關注。這（zhè）是因為納米材料具有與傳統（tǒng）材料明顯不同的一些特（tè）征。例如（rú），納米鐵材料的斷裂應力比一般鐵材（cái）料高12倍；氣體通過（guò）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（qiān）倍等；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（zēng）大；納米陶（táo）瓷材料具有塑性或稱為（wéi）超塑性等。

 效應顏（yán）料是納米材料最重要最有前途的用途之一（yī），特別（bié）是在汽車的塗裝業中（zhōng），因為納米材料具有隨角變統汽車麵（miàn）漆大增光輝（huī），深受配受專家的喜愛。

 防護材料由（yóu）於某些納米材料透明性好和具有優異的紫外線屏蔽作用。在產品和材料中添加少量(一般不超過（guò）含量的2%)的納米材（cái）料，就會大大（dà）減弱（ruò）紫外線對這些（xiē）產品和材（cái）料（liào）的損傷作用，使（shǐ）之更加具（jù）有耐久性和透明性（xìng）。因而被廣泛用於（yú）護（hù）膚產品、所裝材料、外用麵漆、木器保護、天然和人造纖維以及農用塑料薄膜等方麵。

 精細陶瓷材料（liào）使用納米（mǐ）材料可以在低溫、低壓下生產質地致密且性能優異（yì）的陶瓷。因為這些納米粒子非（fēi）常（cháng）小，很容易壓實在一起（qǐ）。此外（wài），這些粒子陶（táo）瓷組成的新材料是一種極薄的透明塗料，噴塗在（zài）諸如玻璃、塑（sù）料、金屬（shǔ）、漆器甚至磨光的（de）大理石上，具有防汙、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。塗有這種陶瓷的塑（sù）料眼鏡片既輕又耐磨（mó），還不（bú）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子聚合物氧化、還原及合成反應的催化劑，可大大提高反應效率。利（lì）用納米鎳粉作為火（huǒ）箭固體（tǐ）燃料（liào）反應催化劑，燃燒效率可提高100倍（bèi），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，反應選擇性發生急劇變化，醛分解反應得到有效控製，生成酒精的轉化率急劇增大。

 磁性（xìng）材料（liào）納米粒子屬單磁疇區結構的粒子，它的磁（cí）化過程完全（quán）由旋轉磁化進（jìn）行，即使不磁化也是永久性磁體，因（yīn）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（de）特征，用它來做磁記錄材料可以提高信噪比，改（gǎi）善圖象質量。當磁性材料的粒徑小（xiǎo）於臨界半徑時，粒子（zǐ）就變得有順磁性，稱之為超順磁性，這時磁相（xiàng）互作用弱。利用這種（zhǒng）超強磁性可作磁流體，磁流體具有液體的流動性和（hé）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、高活性、特殊的物理性（xìng）質及超微小性等特征，是適合用作（zuò）傳感器材料的最（zuì）有前途的材料（liào）。外界環境的改變會迅速（sù）引起納料粒子表麵（miàn）或界麵離（lí）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、靈敏度高、選擇（zé）性（xìng）優良。

 材料的燒結 由於納米粒子的小（xiǎo）尺寸效應及活性大，不（bú）論（lùn）高熔點（diǎn）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，而且可得到燒結性能良好的燒結體。例如（rú）普通鎢粉耐在3000℃的高溫下燒結，而當摻入01%～05%的（de）納米鎳粉時（shí），燒（shāo）結成形溫度可降低到1200℃到1311℃。

 醫學與生物工程 納米粒子與生物體有著（zhe）密（mì）切的關係。如構成生命（mìng）要素之一的核糖核酸蛋白質複合體。其粒度在15～20nm之間，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（jīn）的納米粒子進行定位病變治療，以減少副作用等。研究納米生物學可以在納米尺度上（shàng）了解生物大分子的精細結構及其與功能的關係，獲取生命（mìng）信息，特別是細胞（bāo）內的各種信息，中利用納（nà）米粒子研製成機器人，注入人體血管（guǎn）內，對人體進行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心髒動脈脂肪沉積物。甚至還能（néng）吞噬病毒、殺死癌細胞等。印（yìn）刷油墨 根據納（nà）米（mǐ）材料粒（lì）子大小不同，具有不同的顏色這一特點，可不依靠化學顏料（liào）而選擇顆粒均勻、體積適當的粒（lì）子材料來製得各（gè）種顏色的油墨。

 能源與環保 德國科學家（jiā）正在設計用納料材料製作一個高溫燃（rán）燒器，通過電化學反應（yīng）過程，不經燃燒就把（bǎ）天然氣轉化為電能。燃料的利（lì）用率要（yào）比一般電廠的效率提高20%至30%，而（ér）且大大減少了二氧化碳的排氣量。

 微器件納米材料，特別是納米線，可以（yǐ）使芯片集成度（dù）提高，電子元件體積縮小，使半導體技術取得突破性（xìng）進展，大（dà）大（dà）提高（gāo）了計算機的容量和（hé）進（jìn）行速度（dù），對微器件製作起決定性的推動（dòng）作用。納米（mǐ）材料在使機器微型化及提高機（jī）器容量方麵的應用前景被很多發達國家看好，有人認為它可能引發新一輪工業革（gé）命。

 光電材料（liào）與光學材料納米材料由於其特殊的電子結構（gòu）與光（guāng）學性能作為非線性（xìng）光學材料、特異吸光材料（liào）、軍事航空中用的吸波隱（yǐn）身材料，以及（jí）包括太陽能電池在內的儲能及能量轉換材料等具（jù）有很高的應用價值（zhí）。

 增強材料 納米結構的（de）合金（jīn）具有（yǒu）很高的延展性（xìng）等，在航空航天工（gōng）業與汽車工（gōng）業中是一（yī）類很有應用前景（jǐng）的材料；納米矽作為水泥的（de）添加（jiā）劑可大大（dà）提（tí）高其（qí）強度；納米（mǐ）纖維作硫化橡膠的添加（jiā）劑（jì）可增強（qiáng）橡膠並提高其回彈性，納米管在作纖維增強材（cái）料方麵也有潛在的應用前（qián）景。

 納米（mǐ）濾膜 采用納米材料發展出（chū）分離僅在分子結（jié）構上有微小差別的多組分（fèn）混合物（wù），實現高（gāo）能分離操全的納米濾（lǜ）膜。其它還（hái）有（yǒu）將納米材料（liào）用作火箭燃料推進劑、H2分離膜、顏料穩定劑及智能塗料、複合磁（cí）性材料等。納料材（cái）料由於（yú）具有特異的光、電、磁、熱、聲、力、化學和生物學性（xìng）能，廣泛應用於宇（yǔ）航、國防工業、磁記錄設備、計算機工程、環境保護、化工（gōng）、醫藥、生（shēng）物工程和核工（gōng）業等領域。不僅在高科技領域有不可替代的作用（yòng），也為傳統產業帶來生機和活力。可（kě）以預言（yán），納米材料製備技術的不（bú）斷開（kāi）發及應用範圍的拓展（zhǎn），必將對傳統的化學工業和其它產（chǎn）業重大影響。