纳米材料的应用 ppt课件

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纳米管做成的“纳米秤”
更令人惊奇的是，最近美国、中国、 法国和巴西科学家用精密的电子显微镜 测量纳米管在电流中出现的摆频率时， 发现可以测出纳米管上极小微粒引起的 变化，从而发明了能称量亿亿分之二百 克的单个病毒的“纳米秤”。这种世界 上最小的秤，为科学家区分病毒种类， 发现新病毒作出了贡献。
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5．生物技术
在纳米尺度上按照预定的对称性和 排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖 核酸等；
在纳米材料和器件中植入生物材料 使其兼具生物功能和其他功能；
生物仿生化学药品和生物可降解材 料；
动植物的基因改善和治疗，测定 DNA的基因芯片等。
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6．航天和航空
纳米器件在航空航天领域的 应用，不仅是增加有效载荷， 更重要的是使耗能指标成指数 倍的降低。这方面的研究内容 还包括：研制低能耗、抗辐照、 高性能计算机；微型航天器用 纳米集成的测试、控制电子设 备；抗热障、耐磨损的纳米结 构涂层材料。
边环境的认知能力以及在被敌方发现 之前跟踪、攻击敌机的能力。
这种战机还具有较强的地面攻击能力， 可在超音速飞行的情况下
精确投掷卫星制导炸弹，其速度更胜 其他战斗机。
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“机器苍蝇”
它既能被飞机、火炮和步兵武器 投放，也可以人工放置在敌军信息系 统和武器系统附近，大批“机器苍蝇” 可在某地区形成高效侦察监视网，大 大提高战场信息获取量。如果再在它 们身上安装某种极小的弹头，“苍蝇” 无疑会变成“马蜂”。
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“蚊子导弹”
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。
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“蚂蚁士兵”
这是一种通过声
波控制的微型机但具有惊人的
达波吸收剂有几种类型，
其中主要的一种类型是用
纳米氧化物吸收剂，包括
Fe3O4 、 ZnO 、 NiO 、 MoO2 等 单 一 氧 化 物 和 LaFeO3等复合氧化物纳米 微粉，它们不仅吸波性能
优异，而且还建有抑制红
外辐射等数种功能。另外
Al2O3 、 Fe2O3 、 SiO2 和 TiO2的复合粉体与高分子 纤维结合对中红外波段有
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纳米技术在军事上的运用
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提高武器装备的隐身性能
• 技术原理：某些纳米固体在较宽的频谱范围对电 磁波有均匀的吸收性能，几十纳米厚的固体薄膜 的吸收效果与比它厚1000倍的现有吸波材料相同， 美国研制的纳米隐身涂料超黑粉对雷达波的吸收 率达99%。
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• 目前国内外研究的纳米雷
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间谍卫星
7．国家安全
拥有纳米技术知识产权和广泛应用 这些技术的国家，将在国家经济安全和 国防安全方面处于有利地位。
• 先进的纳米电子器件在信息控制方面的 应用；
• 通过纳米机械学，微小机器人的应用将 提高部队的灵活性和增加战斗的有效性；
• 用纳米和微米机械设备控制，国家核防 卫系统的性能将大幅度提高；
纳米管做成的纳米秤纳米管做成的纳米秤更令人惊奇的是最近美国中国法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的纳米秤
纳米科技及其 新应用
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纳米科技的科学意义
（1）纳米科技将促使人类认知的革命
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• 应用：用纳米吸波材 料涂在战略轰炸机、 导弹等攻击性飞行器 的表面，能有效地吸 收敌方防空雷达的电 磁波（B-2隐身轰炸机 表面的涂层中就含有 纳米材料)；
• 将纳米粒子添加于发 烟剂中，能对阵地起 到很好的屏蔽作用， 与土壤混合可遮蔽地 下指挥所等重要军事 设施。
F-22已经成为美国空军在21世纪的主 力制空战斗机，能携载8枚空 对空导弹，并具先进航空电子传感系 统， 大大提高了飞行员对周
破坏力。
Teleoperated or autonomous
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。
很强的吸收性能 。
第一代隐身飞机F-117
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• 纳米粒子对红外和电磁波屏 蔽的机理主要有两方面：
• （1）由于纳米微粒尺寸远小 于红外及雷达波波长，因此 纳米微粒材料对这种波的透 过率比常规材料要强得多。 这就大大减少波的反射率， 使得红外探测器和雷达接收 到的反射信号变得很微弱， 从而达到隐身的作用。
• 通过纳米材料技术的应用，可使武器装 备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高， 可用于舰船、潜艇和战斗机等。
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• （2）纳米微粒材料的比表面 积比常规粗粉体大很多，对 红外光和电磁波的吸收率也 比常规材料大得多，这就使 得红外探测器及雷达得到的 反射信号强度大大降低，因 此很难发现被探测目标，起 到屏蔽作用。
B-2 通体乌黑，无机身、无前翼、无 尾翼，又喜欢在若暗不明的 夜空出没，象“黑色幽灵”。 该机长约21米，翼展52.4米，高 5.18米，是目前世界上最居代表 性的隐身兵器。
首先，纳米科技的科学意义体现在： 纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类 较为陌生的领域， 也是一片新的研究疆 土。
其次，由于纳米科技是对人类认知领 域新疆域的开拓，人类将面临对新理论和 新发现重新学习和理解的任务。
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2. 碳纳米管多种优异性能
碳纳米管是由碳原子按一定 规则排列形成的空心笼状管式结 构，其直径不超过几十纳米（一 纳米为十亿分之一米）。导电性 强、场发射性能优良、强度是钢 的100倍、韧度高等，是一种用途 广泛的新材料。
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2．微电子和计算机技术
分子计算
纳米结构微处 理器的效率提高1 兆倍，并实现太比 特的存储器(提高 1000倍)；研制集 成纳米传感器系统。
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3．环境和能源
发展绿色能源和环境处理技术，减少 污染和恢复被破坏的环境；制备孔径lnm的 纳孔材料作为催化剂的载体，有序纳米孔 材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)用来消 除水和空气中的污染；成倍的提高太阳能 电池的能量转换效率。
四、纳米科技前景的展望
1．材料和制备 2．微电子和计算机技术 3．环境和能源 4．医学与健康 5．生物技术 6．航天和航空 7．国家安全
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1．材料和制备
在纳米尺度上，通过精确地控制尺 寸和成分来合成材料单元，制备更轻、 更强和可设计的材料，同时具有长寿命 和低维修费用的特点；以新原理和新结 构在纳米层次上构筑特定性质的材料或 自然界不存在的材料、生物材料和仿生 材料。实现材料破坏过程中纳米级损伤 的诊断和修复。
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“麻雀卫星”
质量不足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。若在太 阳同步轨道上等间隔地部 署648颗功能不同的“麻 雀卫星”，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 数失灵，整个卫星网络的 工作也不会受影响。
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4．医学与健康
纳米技术将给医学带来变革：纳米 级粒子将使药物在人体内的传输更为方 便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进 入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或 修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳 米粒子可预防移植后的排斥反应；研究 耐用的与人体友好的人工组织、器官复 明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传 感器系统。
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三、纳米技术潜在应用
• 纳米科技将对信息和生物技术产业产生革 命性的影响
• 促使传统产业的“旧貌换新颜”
比如通过纳米材料的研究，我们在化 纤制品中加入纳米微粒，可以除味、杀菌。 通过纳米技术的运用，使建筑物外墙涂料 的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多 次，老化时间也延长了两倍多。