纳米科技强国之路---纳米科技科普课程---

纳米科技的内涵
真正的纳米技术必须具备两个条件,二者缺一
不可：
一是纳米尺寸； 二是自然界里所没有的新物性。
六、纳米科技的地位和发展现状
人们公认影响21世纪的三大科技是：信息技术、生物技术和纳米
技术。其中纳米技术又以其突出的交叉性和集成性，影响到信息技术
和生物技术的发展，它们三者的交叉、综合将诞生集大成的纳米生物 技术或纳米生物信息技术。 在人们极大地提高了获取和处理社会信息的能力之后，便会转向 对生命信息的探索。图7中交叉领域即纳米电子学、纳米生物技术等将

1995年，各国纳米科技的领先程度排名：日本、德国、美国、英国和北
欧、中国和法国

由于研究条件的限制，我国的研究工作只能集中在一些硬件条件要求不 太高的领域，属世界首创的具有独立知识产权的成果还很少，在纳米产 业方面，国内还处于起步阶段。
我们身边的纳米现象
荷叶荷花为什么出污泥而不染？
最近，科学家们揭开了奥秘：荷叶的表面上有许多微
纳米科技目前取得的成果举例
量子计算机—运算速度提高一亿倍 纳米电缆—高密度集成器的连接导线 纳米镊子—纳米机械的得力工具 纳米医学—攻克疑难杂症的曙光
五、纳米材料的制备方法
1、物理方法：Βιβλιοθήκη Baidu空冷凝法，物理粉碎法，
机械球磨法 2、化学合成方法：气相沉积法，沉淀法， 水热合成法，溶胶凝胶法，微乳液法
是今后影响人类社会的制高点，因为它们关系到国家安全、公共卫生
和人类的健康和长寿。
图7
三大高科技及其交叉领域
国内外纳米科技的发展现状

美国： ‚70年代重视微米技术的国家如今都成为发达国家，现在重视纳 米技术的国家很可能成为新世纪的先进国家‛

从20世纪80年代开始，美国、日本每年斥资几亿美元于纳米科技的研发， 我国每年投入近千万美元
纳 米 科 技 （二）
主讲人：李宁湘
四、纳米技术的应用及前景
1、生产与生活 爱清洁的纳米材料
把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻
璃上，大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而 永远透明。将这种纳米颗粒放到织物纤维中，做成的衣服不沾尘， 省去不少洗衣的麻烦。
纳米陶瓷材料
纳米陶瓷材料，具有化学性质稳定、韧性好、耐磨性好、 硬度高及密度小等优点。用纳米陶瓷材料可制得“摔不碎的酒 杯”或“摔不碎的碗”。
小的突起 ( 图 2) ，突起的平均大小约为 10 微米，平均间距 约 12 微米。而每个突起是由许多直径为 200 纳米左右的突 起组成的。原来在‚微米结构‛上再迭加上‚纳米结构‛， 就在荷叶的表面形成了密密麻麻分布的无数‚小山‛， ‚小山‛与‚小山‛之间的‚山谷‛非常窄，小的水滴只 能在‚山头‛间跑来跑去，却休想钻到荷叶内部。于是荷
“蚊子”导弹
由于纳米器件比半导体器件工作速度快得多，可
以制造出全新原理的智能化微型导航系统。利用纳米 技术制造的形如蚊子的微型导弹，可以起到神奇的战 斗效能。纳米导弹直接受电波遥控，可以神不知鬼不 觉地潜入目标内部，其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、
飞机、指挥部和弹药库。
“蚂蚁士兵”
这是一种微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小， 但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方 武器装备中，长期潜伏下来。一旦启用，这些“纳米士 兵”就会各显神通：有的专门破坏敌方电子设备，使其 短路、毁坏；有的充当爆破手，用特种炸药引爆目标； 有的施放各种化学制剂，使敌方金属变脆、油料凝结或 使敌方人员神经麻痹、失去战斗力。
吸波材料
纳米金属粉末对电磁波有特殊的吸收作用，可作为军用 高性能毫米波隐形材料、可见光--红外线隐形材料和结构式 隐形材料、手机辐射屏蔽材料。
4、航天和航空
高效助燃剂：
纳米粉末具有极强的储能特性，将其作为
添加剂加入燃料中可大大提高燃烧率。将一些
纳米粉末添加到火箭的固体燃料推进剂中，可 大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃 稳定性。有研究表明，向火箭固体燃料中加入 0.5%纳米铝粉或镍粉，可使燃烧效率提高10%25%，燃烧速度加快数十倍。
2、医学与健康
疾病检测指示剂：
纳米粒子微细结构使其对环境中的化学或物理指标的变化 极为敏感，因此可对人体内的病原体作出早预测，如，当肿瘤 只有几个细胞大小时就可以将其检测出来，加以根除。
纳米矿物中药：
研究表明，矿物中药制成纳米粉末后，药效大幅度提高， 并具有高吸收率、剂量小的特点；还可利用纳米粉末的强渗透 性将矿物中药制成贴剂或含服剂，避开胃肠吸收时体液环境与 药物反应引起不良反应或造成吸收不稳定；也可将难溶矿物中 药制成针剂，提高吸收率。
电视剧《乾隆王朝》中，和珅让管家刘全用后写的假 信换回了几年前向山东巡抚国泰通风报信的真书函，弄得 国泰面对假信，虽有隐情却无法申辩，只好被砍头。乾隆 暗示十格格，自已已从假信笔墨的新色彩识破了和珅的调 包计。
无痛型微型针
按照人们的意愿在纳 米尺寸的世界中自由地剪 裁、按排材料，这一技术 被称为纳米加工技术。纳 米加工技术是纳米科学的 重要基础。
放在指尖上的400支排列 整齐的无痛型微型针
3、微电子和计算机技术
高性能磁记录材料
用纳米粉末制成的磁记录材料，可使磁带和软硬磁盘的
记录密度提高数十倍，并能大幅度改善它们的保真性能。
花便有了疏水的性能。
荷叶的表面微观结构（标尺：100微米）
用徽墨写出的毛笔字为什么光泽好？
你练习过写毛笔字吗？ 我国的汉字是至今通行的世界上最古老的文字。从甲骨
文经过金文、大篆 (zhuan) 、小篆、草书、隶 (li) 书、楷书、
行书发展到今天的汉字，已有3000多年的历史，在全世界还 找不出第二种。汉字的优点之一是本身具有巨大的美感，是 世界上能成为书法艺术品的最主要文字。用毛笔和黑墨创造 书法艺术是我中华文化的一绝。
“太空电梯”的绳索
如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到
地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它
做成地球-月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容 易了。
5、军事
“麻雀”卫星
美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星 比麻雀略大，重量不足10千克，各种部件全部用纳米 材料制造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳米 卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不 同的纳米卫星，就可以保证在任何时刻对地球上任何 一点进行连续监视，即使少数卫星失灵，整个卫星网 络的工作也不会受影响。