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納米技術(shù)是什么-納米技術(shù)的應(yīng)用
納米技術(shù)，目前在我們的生活中應(yīng)用比較廣泛，那么納米技術(shù)是什么呢?以下是PINCAI小編整理的關(guān)于納米技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，歡迎閱讀和參考!
納米技術(shù)是什么_納米技術(shù)的應(yīng)用
納米技術(shù)是什么
納米技術(shù)(nanotechnology)是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和現(xiàn)代技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù))結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等
納米技術(shù)的應(yīng)用
當(dāng)前納米技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在材料和制備、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強(qiáng)、壽命更長(zhǎng)、維修費(fèi)更低、設(shè)計(jì)更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。
1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬(wàn)分之一毫米。
2、納米技術(shù)帶動(dòng)了技術(shù)革命。
3、利用納米技術(shù)制作的藥物可以阻斷毛細(xì)血管，“餓死”癌細(xì)胞。
4、如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射。
5、納米技術(shù)是多科學(xué)綜合，有些目標(biāo)需要長(zhǎng)時(shí)間的努力才會(huì)實(shí)現(xiàn)。
6、納米技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)是當(dāng)前的科學(xué)發(fā)展主流，它們的發(fā)展將使人類(lèi)社會(huì)、生存環(huán)境和科學(xué)技術(shù)本身變得更美好。
7、納米技術(shù)可以觀察病人身體中的癌細(xì)胞病變及情況，可讓醫(yī)生對(duì)癥下藥。
測(cè)量技術(shù)
納米級(jí)測(cè)量技術(shù)包括：納米級(jí)精度的尺寸和位移的測(cè)量，納米級(jí)表面形貌的測(cè)量。納米級(jí)測(cè)量技術(shù)主要有兩個(gè)發(fā)展方向。
一是光干涉測(cè)量技術(shù)，它是利用光的干涉條紋來(lái)提高測(cè)量的分辨率，其測(cè)量方法有：雙頻激光干涉測(cè)量法、光外差干涉測(cè)量法、X射線干涉測(cè)量法、F一P標(biāo)準(zhǔn)工具測(cè)量法等，可用于長(zhǎng)度和位移的精確測(cè)量，也可用于表面顯微形貌的測(cè)量。
二是掃描探針顯微測(cè)量技術(shù)(STM)，其基本原理是基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)，它的原理是用極尖的探針(或類(lèi)似的方法)對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行掃描(探針和被測(cè)表面實(shí)際并不接觸)，借助納米級(jí)的三維位移定位控制系統(tǒng)測(cè)出該表面的三維微觀立體形貌。主要用于測(cè)量表面的微觀形貌和尺寸。
用這原理的測(cè)量方法有：掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)等。
加工技術(shù)
納米級(jí)加工的含意是達(dá)到納米級(jí)精度的加工技術(shù)。
由于原子間的距離為0.1一0.3nm，納米加工的實(shí)質(zhì)就是要切斷原子間的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)原子或分子的去除，切斷原子間結(jié)合所需要的能量，必然要求超過(guò)該物質(zhì)的原子間結(jié)合能，即所播的能量密度是很大的。用傳統(tǒng)的切削、磨削加工方法進(jìn)行納米級(jí)加工就相當(dāng)困難了。
截至2008年納米加工有了很大的突破，如電子束光刻(UGA技術(shù))加工超大規(guī)模集成電路時(shí)，可實(shí)現(xiàn)0.1μm線寬的加工：離子刻蝕可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)和納米級(jí)表層材料的去除：掃描隧道顯微技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單個(gè)原子的去除、扭遷、增添和原子的重組。
粒子制備
納米粒子的制備方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法。
應(yīng)用納米技術(shù)制成的服裝
真空冷授法：用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。其特點(diǎn)純度高、結(jié)晶組織好、位度可控，但技術(shù)設(shè)備要求高。
物理粉碎法：透過(guò)機(jī)械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。其特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、成本低，但產(chǎn)晶純度低，順粒分布不均勻。
機(jī)械球磨法：采用球磨方法，控制適當(dāng)?shù)臈l件得到純?cè)�、合金或�?fù)合材料的納米粒子。其特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。
氣相沉積法：利用金屬化合物蒸汽的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。其特點(diǎn)產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。
沉淀法：把沉淀劑加人到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料.其特點(diǎn)簡(jiǎn)單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備載化物。
水熱合成法：高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。其特點(diǎn)純度高，分散性好、粒度易控制。
溶膠凝膠法：金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低沮熱處理而生成納米粒子。其特點(diǎn)反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過(guò)程易控制，適于氧化物和11一VI族化合物的制備。
徽乳液法：兩：互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在徽泡中經(jīng)成核，聚結(jié)、團(tuán)聚、熱處理后得納米粒子。其特點(diǎn)粒子的單分散和接口性好，11一VI族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。
水熱合成法——高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。其特點(diǎn)是純度高，分散性好，粒度易控制。
材料合成
自1991年Gleiter等人率先制得納米材料以來(lái)，經(jīng)過(guò)10年的發(fā)展納米材料有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。如今納米材料種類(lèi)較多，按其材質(zhì)分有：金屬材料、納米陶瓷材料、納米半導(dǎo)體材料、納米復(fù)合材料、納米聚合材料等等。納米材料是超徽粒材料，被稱(chēng)為“21世紀(jì)新材料”，具有許多特異性能。
例如用納米級(jí)金屬微粉燒結(jié)成的材料，強(qiáng)度和硬度大大高于原來(lái)的金屬，納米金屬居然由導(dǎo)電體變成絕緣體。一般的陶瓷強(qiáng)度低并且很脆。但納米級(jí)微粉燒結(jié)成的陶瓷不但強(qiáng)度高并且有良好的韌性。納米材料的熔點(diǎn)會(huì)隨超細(xì)粉的直徑的減小而降低。例如金的熔點(diǎn)為1064℃，但10nm的金粉熔點(diǎn)降低到940℃，snm的金粉熔點(diǎn)降低到830℃，因而燒結(jié)溫度可以大大降低。納米陶瓷的燒結(jié)溫度大大低于原來(lái)的陶瓷。納米級(jí)的催化劑加入汽油中�？商岣邇�(nèi)燃機(jī)的效率。
加入固體燃料可使火箭的速度加快。藥物制成納米微粉。可以注射到血管內(nèi)順利進(jìn)入微血管。
疾病診斷
當(dāng)前常規(guī)的成像技術(shù)只能檢測(cè)到癌癥在組織上造成的可見(jiàn)的變化，而這個(gè)時(shí)候已經(jīng)有數(shù)千的癌細(xì)胞生成并且可能會(huì)轉(zhuǎn)移。而且，即使是已經(jīng)可以看到腫瘤了，由于腫瘤本身的類(lèi)別(惡性還是良性)和特征，要確定有效的治療方法也還必須通過(guò)活組織檢查。如果對(duì)癌性細(xì)胞或者癌變前細(xì)胞以某種方式進(jìn)行標(biāo)記，使用傳統(tǒng)設(shè)備即可檢測(cè)出來(lái)則更有利于癌癥的診斷。
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有兩個(gè)必要條件：某技術(shù)能夠特定識(shí)別癌性細(xì)胞且能夠讓被識(shí)別的癌性細(xì)胞可見(jiàn)。納米技術(shù)能夠滿足這兩點(diǎn)。例如，在金屬氧化物表面涂覆可特異識(shí)別癌性細(xì)胞表面超表達(dá)的受體的抗體。
由于金屬氧化物在核磁共振成像(MRI)或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)下發(fā)出高對(duì)比度信號(hào)，因此一旦進(jìn)入體內(nèi)后，這些金屬氧化物納米顆粒表面的抗體選擇性地與癌性細(xì)胞結(jié)合，使檢測(cè)儀器可以有效地識(shí)別出癌性細(xì)胞。同樣地，金納米粒也可以用于增強(qiáng)在內(nèi)窺鏡技術(shù)中的光散射。納米技術(shù)能夠?qū)⒆R(shí)別癌癥類(lèi)別及不同發(fā)展階段的分子標(biāo)記可視化，讓醫(yī)生能夠通過(guò)傳統(tǒng)的成像技術(shù)看到原本檢測(cè)不到的細(xì)胞和分子。
在人類(lèi)與癌癥的斗爭(zhēng)中，有一半的勝利是得益于早期的檢測(cè)。納米技術(shù)使得癌癥的診斷更早更準(zhǔn)確，并可用于治療監(jiān)測(cè)。納米技術(shù)也可以增強(qiáng)甚至完全變革對(duì)組織和體液中生物標(biāo)志物的篩查。癌癥與癌癥之間，以及癌細(xì)胞與正常細(xì)胞之間由于各種分子在表達(dá)和分布上的差異而各不相同。隨著治療技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)癌癥的多個(gè)生物標(biāo)志物進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)是確定治療方案時(shí)所必須的。
納米顆�！缒軌蚋鶕�(jù)它們本身大小發(fā)出不同顏色光的量子點(diǎn)——可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多種標(biāo)記物的目的。包被有抗體的量子點(diǎn)發(fā)出的激發(fā)光信號(hào)可用于篩查某些類(lèi)型的癌癥。不同顏色的量子點(diǎn)可與各種癌癥生物標(biāo)記物抗體結(jié)合，方便腫瘤學(xué)家通過(guò)所看到的光譜區(qū)分癌細(xì)胞與健康細(xì)胞。
組裝技術(shù)
由于在納米尺度下刻蝕技術(shù)已達(dá)到極限，組裝技術(shù)將成為納米科技的重要手段，受到人們很大的重視。
納米組裝技術(shù)就是通過(guò)機(jī)械、物理、化學(xué)或生物的方法，把原子、分子或者分子聚集體進(jìn)行組裝，形成有功能的結(jié)構(gòu)單元。組裝技術(shù)包括分子有序組裝技術(shù)，掃描探針原子、分子搬遷技術(shù)以及生物組裝技術(shù)。分子有序組裝是通過(guò)分子之間的物理或化學(xué)相互作用，形成有序的二維或三維分子體系�，F(xiàn)在，分子有序組裝技術(shù)及其應(yīng)用研究方面取得的最新進(jìn)展主要是LB膜研究及有關(guān)特性的發(fā)現(xiàn)。生物大分子走向識(shí)別組裝。蛋白質(zhì)、核酸等生物活性大分子的組裝要求商密度定取向，這對(duì)于制備高性能生物微感膜、發(fā)展生物分子器件，以及研究生物大分子之間相互作用是十分重要的。在進(jìn)行l(wèi)gG歸生物大分子的組裝過(guò)程中，首次利用抗體活性片斷的識(shí)別功能進(jìn)行活性生物大分子的組裝。這一重要的進(jìn)展使得生物分子的定向組裝產(chǎn)生了新的突破。
除以上幾種組裝外，在長(zhǎng)鏈聚合物分子上的有序組裝、橋連自組裝技術(shù)、有序分子薄膜的應(yīng)用研究等技術(shù)也有進(jìn)展。采用納米加工技術(shù)還可以對(duì)材料進(jìn)行原子量級(jí)加工，使加工技術(shù)進(jìn)人一個(gè)更加徽細(xì)的深度。納米結(jié)構(gòu)自組裝技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)使納米機(jī)械、納米機(jī)電系統(tǒng)和納米生物學(xué)產(chǎn)生突破性的飛躍。
中國(guó)在納米領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化研究有一定的優(yōu)勢(shì)�，F(xiàn)代同美、日、德等國(guó)位于國(guó)際第一梯隊(duì)的前列。雖然現(xiàn)代中國(guó)己經(jīng)建立了一定數(shù)量的納米材料生產(chǎn)基地，納米技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用也已經(jīng)興起，并初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。納米要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，還有許多的工作要做，只有依賴(lài)大量的資金和高科技投人才能換取高額的利潤(rùn)回報(bào)。
生物技術(shù)
納米生物學(xué)是以納米尺度研究細(xì)胞內(nèi)部各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能。研究細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞內(nèi)外之間以及整個(gè)生物體的物質(zhì)、能量和信息交換。納米生物學(xué)的研究集中在下列方面。
DNA研究在形貌觀察、特性研究和基因改造三個(gè)方面有不少進(jìn)展。
腦功能的研究
工作目標(biāo)是弄清人類(lèi)的記憶、思維，語(yǔ)言和學(xué)習(xí)這些高級(jí)神經(jīng)功能和人腦的信息處理功能。
仿生學(xué)的研究
這是納米生物學(xué)的熱門(mén)研究?jī)?nèi)容�，F(xiàn)在取得不少成果。是納米技術(shù)中有希望獲得突破性巨大成果的部分。
世界上最小的馬達(dá)是一種生物馬達(dá)—鞭毛馬達(dá)。能象螺旋槳那樣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鞭毛旋轉(zhuǎn)
。該馬達(dá)通常由10種以上的蛋白質(zhì)群體組成，其構(gòu)造如同人工馬達(dá)。由相當(dāng)?shù)亩ㄗ印⑥D(zhuǎn)子、軸承、萬(wàn)向接頭等組成。它的直徑只有3onm，轉(zhuǎn)速可以高達(dá)15r/min，可在1μs內(nèi)進(jìn)行右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的相互切換。利用外部電場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)加速或減速。轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力源，是細(xì)菌內(nèi)支撐馬達(dá)的薄膜內(nèi)外的氮氧離子濃度差。實(shí)驗(yàn)證明。細(xì)菌體內(nèi)外的電位差也可驅(qū)動(dòng)鞭毛馬達(dá)�，F(xiàn)代人們正在探索設(shè)計(jì)一種能用電位差馭動(dòng)的人工鞭毛馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。
日本三菱公司已開(kāi)發(fā)出一種能模擬人眼處理視覺(jué)形象功能的視網(wǎng)膜芯片。該芯片以砷化稼半導(dǎo)體作為片基。每個(gè)芯片內(nèi)含4096個(gè)傳感元。可望進(jìn)一步用于機(jī)器人。
有人提出制作類(lèi)似環(huán)和桿那樣的分子機(jī)械。把它們裝配起來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)的線路單元，單元尺寸僅Inm，可組裝成超小型計(jì)算機(jī)，僅有數(shù)微米大小，就能達(dá)到現(xiàn)代常用計(jì)算機(jī)的同等性能。
在納米結(jié)構(gòu)自組裝復(fù)雜徽型機(jī)電系統(tǒng)制造中，很大的難題是系統(tǒng)中各部件的組裝。系統(tǒng)愈先進(jìn)、愈復(fù)雜，組裝的問(wèn)題也愈難解決。自然界各種生物、生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA、細(xì)胞等都是極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它們的生成、組裝都是自動(dòng)進(jìn)行的。如能了解并控制生物大分子的自組裝原理，人類(lèi)對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)和改造必然會(huì)上升到一個(gè)全新的更高的水平。
衍生產(chǎn)品
機(jī)器人
納米機(jī)器人是根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”，也稱(chēng)分子機(jī)器人；而納米機(jī)器人的研發(fā)已成為當(dāng)今科技的前沿?zé)狳c(diǎn)。
2005年，不少?lài)?guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米機(jī)器人這種新科技的戰(zhàn)略高地。《機(jī)器人時(shí)代》月刊日前指出：納米機(jī)器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應(yīng)用于醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。
每一種新科技的出現(xiàn)，似乎都包涵著無(wú)限可能。用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的神奇納米機(jī)器人將源源不斷地進(jìn)入人類(lèi)的日常生活。中國(guó)著名學(xué)者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中就預(yù)言：到21世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟?lèi)的勞動(dòng)和生活方式。
雨衣傘
納米雨衣傘是雨傘與雨衣的結(jié)合體，納米雨傘收傘有三折傘和直桿傘的收傘形態(tài)（簡(jiǎn)單說(shuō)，收傘時(shí)有長(zhǎng)短兩種選擇）。納米雨衣可由納米雨傘轉(zhuǎn)變而成，納米雨衣又不同于一般的雨衣，因?yàn)榧{米雨衣可以保證從頭到腳絕對(duì)不濕。因?yàn)榧{米材料，所以這雨傘可以一甩即干，雨傘轉(zhuǎn)變?yōu)橛暌潞�，這雨衣也只需穿著時(shí)輕輕一跳也即可全干。
防水材料
2014年8月4日，澳大利亞運(yùn)用新發(fā)明的布料，制成一款具有開(kāi)創(chuàng)性的T恤衫，不管人們?cè)鯓訃L試著浸濕它，此T恤都能保持良好的防水性能。
這件叫做“騎士”(The Cavalier)的白色T恤是百分之百棉質(zhì)的。雖然表面看起來(lái)平淡無(wú)奇，但是其布料運(yùn)用“疏水”納米技術(shù)應(yīng)用編織而成，使得這件T恤能夠有效防止大部分液體和污漬的浸入。這種T恤可以用機(jī)器清洗，其防水功能最多可承受80次清洗。它的布料有天然自?xún)艄δ�，任何附著在上的污漬都能用水擦洗或沖干凈。
和其他含有化學(xué)物質(zhì)的防水應(yīng)用不同，T恤仿照的是荷葉的自然疏水特點(diǎn)。此布料的發(fā)明對(duì)于餐館和咖啡廳來(lái)說(shuō)可能具有革命性的影響。此外，這種布料還可以運(yùn)用在醫(yī)療行業(yè)或醫(yī)院等地。
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