纳米材料介绍ppt课件
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纳米材料ppt课件
02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式， 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行，但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化，然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀，
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中，纳米材料的磁损耗远高于宏观材料，这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应，如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率，降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在，不易降解，可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中，可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体，影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ，为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准，限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术，减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物（如细菌）合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性，在生物医学领域 有广泛应用前景。
纳米材料及其应用课件
政府和国际组织应制定严格的 安全标准和监管措施，确保纳
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
《纳米材料简介》课件
纳米材料的制备方法
1
物理法
物理法制备纳米材料的方法包括溅射、热蒸发、磁控溅射等。
2
化学法
化学法制备纳米材料的方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
3
生物法
生物法利用生物体合成纳米颗粒，具有环境友好和可控性强的特点。
纳米材料的挑战与机遇
挑战
纳米材料的安全性、稳定性和环境影响等问题亟待 解决。
机遇
《纳米材料简介》PPT课 件
纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊性质和特征的材料。通过控制物质的尺 寸、形态和结构，纳米材料展现出与宏观材料截然不同的性能。
纳米材料的定义
1 微小尺度
纳米材料的尺寸范围一般在1-100纳米之间， 与宏观材料相比具有微小的尺度。
2 特殊特性
纳米材料的特殊尺度和结构导致其独特的物 理、化学和生物性质。
纳米材料在节能环保、医疗健康等领域拥有巨大的 应用潜力。
纳米材料的发展趋势
自组装技术
自组装技术可以制备具有高度 有序的纳米结构，拓展纳米材 料的应用范围。
纳米材料计算设计
通过计算模拟和设计，预测和 优化纳米材料的性能和结构。
可持续发展
发展绿色合成方法和环境友好 的纳米材料制备技术。
高强度
由于纳米尺度下的晶粒尺寸小， 纳米材料具有比宏观材料更高 的强度和硬度。
纳米材料的分类与应用
金属纳米材料
金属纳米颗粒可以应用于催 化剂、电子器件等领域。
纳米复合材料
纳米复合材料具有优异的力 学性能和多功能性，广泛应 用于结构材料、功能材料等。
纳米生物材料
纳米生物材料可以应用于生 物传感、药物递送等领域， 具有广阔的生物医药应用前 景。
由于尺寸的减小，纳米材料的比表面积大大增加，导致其更容易与周围环境相互作用。
纳米材料简介ppt课件
17
The end
18
纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为催化剂提供了必要条件。 目前纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等广泛用于高分子聚合 物氧化、还原及合成反应的催化剂。如用纳米镍粉作为火箭固体燃 料反应催化剂，燃烧效率提高100倍；以粒度小于100nm的镍和铜锌合金的纳米材料为主要成分制成加氢催化剂，可使有机物的氢化 率达到传统镍催化剂的10倍；用纳米TiO2制成光催化剂具有很强的 氧化还原能力，可分解废水中的卤代烃、有机酸、酚、硝基芳烃、 取代苯胺及空气中的甲醇、甲醛、丙酮等污染物。
12
C 5 hapter 纳米材料的应用
1、在半导体中的应用
当前微处理器已达到550万个晶体管的集成度、600MHZ的频率和 0.18的线宽，仍满足不了技术发展的需要。根据Intel公司预测，到 2011年微处理器将达到10亿个晶体管的集成度、10GHz 的频率和0.07的线宽，这使以硅为主要材料的超大规模集成电路(VLSI) 的工艺和原理达到极限要继续发展必须寻求工艺和技术突破。“光电 集成”就是其中一个途径，在硅电路中用光连接取 代电连接。然而大块的硅或锗的发光效率很低，且发光波段在近红外， 不适合“光电集成”。寻求一种有效产生光发射的硅基材料已成为材 料科学的一个热点。半导体纳米材料在可见光区具有较高的发光效， 发光波段与发光效率可由纳米材料的尺寸得以控制。此，多孔硅中的 量子点结构、二元半导体化合物中的嵌埋结构及半导体超晶格材料， 在光纤通讯和光探测器方面有广泛的应用。
4
C 3 hapter 纳米材料的纳米效应
1、量子尺寸效应
2、小尺寸效应 3、表面效应 4、宏观量子隧道效应 5、库仑阻塞和量子隧穿 6、介电陷域效应
5
表面效应
6
布朗运动
The end
18
纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为催化剂提供了必要条件。 目前纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等广泛用于高分子聚合 物氧化、还原及合成反应的催化剂。如用纳米镍粉作为火箭固体燃 料反应催化剂，燃烧效率提高100倍；以粒度小于100nm的镍和铜锌合金的纳米材料为主要成分制成加氢催化剂，可使有机物的氢化 率达到传统镍催化剂的10倍；用纳米TiO2制成光催化剂具有很强的 氧化还原能力，可分解废水中的卤代烃、有机酸、酚、硝基芳烃、 取代苯胺及空气中的甲醇、甲醛、丙酮等污染物。
12
C 5 hapter 纳米材料的应用
1、在半导体中的应用
当前微处理器已达到550万个晶体管的集成度、600MHZ的频率和 0.18的线宽，仍满足不了技术发展的需要。根据Intel公司预测，到 2011年微处理器将达到10亿个晶体管的集成度、10GHz 的频率和0.07的线宽，这使以硅为主要材料的超大规模集成电路(VLSI) 的工艺和原理达到极限要继续发展必须寻求工艺和技术突破。“光电 集成”就是其中一个途径，在硅电路中用光连接取 代电连接。然而大块的硅或锗的发光效率很低，且发光波段在近红外， 不适合“光电集成”。寻求一种有效产生光发射的硅基材料已成为材 料科学的一个热点。半导体纳米材料在可见光区具有较高的发光效， 发光波段与发光效率可由纳米材料的尺寸得以控制。此，多孔硅中的 量子点结构、二元半导体化合物中的嵌埋结构及半导体超晶格材料， 在光纤通讯和光探测器方面有广泛的应用。
4
C 3 hapter 纳米材料的纳米效应
1、量子尺寸效应
2、小尺寸效应 3、表面效应 4、宏观量子隧道效应 5、库仑阻塞和量子隧穿 6、介电陷域效应
5
表面效应
6
布朗运动
纳米材料演讲PPT课件
详细描述
在某些纳米材料中，电子具有穿越势垒的能力，使得材料在 某些物理和化学过程中表现出独特的性质，如氧化还原反应 、光催化等。
03
纳米材料的分类
零维纳米材料
总结词
指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料。
详细描述
零维纳米材料是指那些在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料， 如纳米颗粒、纳米球等。这些材料通常是通过化学合成或物理制备方法获得，具 有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于能源、环境、医疗等领域。
VS
生物成像与检测
纳米材料可用于生物成像和检测，如荧光 纳米颗粒可用于标记和追踪细胞。
环境治理
污染物吸附与降解
纳米材料具有较大的比表面积和活性，可以 用于吸附和降解水体和空气中的污染物。
环境监测与修复
纳米材料可用于环境监测和修复，如检测水 体中的有害物质和土壤中的重金属。
能源领域
太阳能电池
纳米材料可以提高太阳能电池的效率，如纳 米结构的光吸收层可以增强光吸收。
纳米技术的滥用可能对人类社会造成潜在威胁，需要制定相应的伦理规范和监管措施。
06
结论
纳米材料的重要性和影响
纳米材料在科技、医疗、能源、环保等领域具有广泛的应用前景，对现代社会的发 展具有重要意义。
纳米材料具有独特的物理、化学和机械性能，能够满足许多特定领域的需求，为科 技进步提供新的可能性。
纳米材料在医疗领域的应用，如药物传递、肿瘤治疗等，为疾病诊断和治疗提供了 新的手段，有助于提高人类健康水平。
量子尺寸效应
总结词
纳米材料尺寸减小至一定程度时，电子能级由连续态变为离散态，导致材料的 光学、电学等性质发生变化。
详细描述
当纳米材料尺寸减小至量子点或量子线时，电子能级发生分裂，导致吸收光谱 发生红移或蓝移，对光电器件的性能产生影响。
在某些纳米材料中，电子具有穿越势垒的能力，使得材料在 某些物理和化学过程中表现出独特的性质，如氧化还原反应 、光催化等。
03
纳米材料的分类
零维纳米材料
总结词
指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料。
详细描述
零维纳米材料是指那些在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的纳米材料， 如纳米颗粒、纳米球等。这些材料通常是通过化学合成或物理制备方法获得，具 有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于能源、环境、医疗等领域。
VS
生物成像与检测
纳米材料可用于生物成像和检测，如荧光 纳米颗粒可用于标记和追踪细胞。
环境治理
污染物吸附与降解
纳米材料具有较大的比表面积和活性，可以 用于吸附和降解水体和空气中的污染物。
环境监测与修复
纳米材料可用于环境监测和修复，如检测水 体中的有害物质和土壤中的重金属。
能源领域
太阳能电池
纳米材料可以提高太阳能电池的效率，如纳 米结构的光吸收层可以增强光吸收。
纳米技术的滥用可能对人类社会造成潜在威胁，需要制定相应的伦理规范和监管措施。
06
结论
纳米材料的重要性和影响
纳米材料在科技、医疗、能源、环保等领域具有广泛的应用前景，对现代社会的发 展具有重要意义。
纳米材料具有独特的物理、化学和机械性能，能够满足许多特定领域的需求，为科 技进步提供新的可能性。
纳米材料在医疗领域的应用，如药物传递、肿瘤治疗等，为疾病诊断和治疗提供了 新的手段，有助于提高人类健康水平。
量子尺寸效应
总结词
纳米材料尺寸减小至一定程度时，电子能级由连续态变为离散态，导致材料的 光学、电学等性质发生变化。
详细描述
当纳米材料尺寸减小至量子点或量子线时，电子能级发生分裂，导致吸收光谱 发生红移或蓝移，对光电器件的性能产生影响。
纳米材料导论纳米材料的基本概念与性质课件
基本内容 1.1 纳米材料的基本概念 1.2 纳米微粒的基本性质 1.3纳米微粒的物理特性
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1 纳米材料的基本概念
从尺寸概念分析：纳米材料就是关于原子团簇、 纳米颗粒、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体 材料的总称。
从特性内涵分析：纳米材料能够体现尺寸效应 (小尺寸效应)和量子尺寸效应。
南京大学固体微结构国家实验室（筹）团簇 物理和纳米科学研究组
国家自然科学基金重大项目： “原子团簇的物理和化学”、 “团簇组装纳米结构的量子性质”
杨 团先 簇生 物和 理冯 研先 究生 室访
问 纳米材料导论纳米材料的基本概念
与性质课件
原子团簇可分为一元原子团簇、二元原 子团簇、多元原子团簇和原子簇化合 一元物原．子团簇包括金属团簇(加Nan，Nin等)和非 金属团簇．非金属团簇可分为碳簇(如C60,C70 等)和非碳族(如B，P，S，Si簇等)．
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1.5 纳米复合材料
❖ 0-0复合:不同成分、不同相或者不同种类的纳米粒子 复合而成的纳米固体;
❖ 0-3复合:把纳米粒子分散到常规的三维固体中;
❖ 0-2复合:把纳米粒子分散到二维的薄膜材料中.
均匀弥散:纳米粒子在薄膜中均匀分布； 非均匀弥散：纳米粒子随机地、混乱地分散在薄膜基体中。
与性质课件
纳米丝
以碳纳米管为模板合成氮化硅纳米丝
用微米级SiO2、Si和混合 粉末为原料，用碳纳米管 覆盖其上作为模板，以氮 气为反应气合成了一维氮 化硅纳米线体。测量了不 同温度下合成纳米氮化硅 的型貌和结构，
氮化硅纳米丝
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.2 纳米微粒的基本性质
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1 纳米材料的基本概念
从尺寸概念分析：纳米材料就是关于原子团簇、 纳米颗粒、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体 材料的总称。
从特性内涵分析：纳米材料能够体现尺寸效应 (小尺寸效应)和量子尺寸效应。
南京大学固体微结构国家实验室（筹）团簇 物理和纳米科学研究组
国家自然科学基金重大项目： “原子团簇的物理和化学”、 “团簇组装纳米结构的量子性质”
杨 团先 簇生 物和 理冯 研先 究生 室访
问 纳米材料导论纳米材料的基本概念
与性质课件
原子团簇可分为一元原子团簇、二元原 子团簇、多元原子团簇和原子簇化合 一元物原．子团簇包括金属团簇(加Nan，Nin等)和非 金属团簇．非金属团簇可分为碳簇(如C60,C70 等)和非碳族(如B，P，S，Si簇等)．
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.1.5 纳米复合材料
❖ 0-0复合:不同成分、不同相或者不同种类的纳米粒子 复合而成的纳米固体;
❖ 0-3复合:把纳米粒子分散到常规的三维固体中;
❖ 0-2复合:把纳米粒子分散到二维的薄膜材料中.
均匀弥散:纳米粒子在薄膜中均匀分布； 非均匀弥散：纳米粒子随机地、混乱地分散在薄膜基体中。
与性质课件
纳米丝
以碳纳米管为模板合成氮化硅纳米丝
用微米级SiO2、Si和混合 粉末为原料，用碳纳米管 覆盖其上作为模板，以氮 气为反应气合成了一维氮 化硅纳米线体。测量了不 同温度下合成纳米氮化硅 的型貌和结构，
氮化硅纳米丝
纳米材料导论纳米材料的基本概念 与性质课件
1.2 纳米微粒的基本性质
纳米材料最全PPT
纳米材料
主要内容
引言 污水治理方面 空气污染治理方面 生活固体垃圾处理方面 总结
引言
环保问题不仅涉及到国民经济的可 持续发展，而且它更与人民的生活休戚 相关，因此保护好环境成了当前的重要 任务。
随着纳米技术不断发展，纳米材料 的控制污染源方面可起到关健性的作用。
污水治理方面
污水中通常含有有毒有害物质、异 味污染物、细菌、病毒等。传统的水处 理方法效率低、成本高、存在二次污染 等问题，纳米技术的发展和应用可以彻 底解决这一问题。纳米材料在环保中的 应用主要与纳米粒子的化学催化和光催 化特性有关。
TiO2等金属氧化物等纳米粒子作为光催化剂来进行水 处理问题；不仅可降解污水中有机污染物（如：印染 废水、农药废水、含油废水、氯代有机物废水、制药 废水等），还可以降解水中的无机污染物（如：含铅 废水、含铬废水、含氰废水、含汞废水、含NO2-废水 等）[1]。
如图所示，光催化反应器[2]。
纳滤膜(Nanofiltration Membranes)的孔径范围大约在1-5 个纳米左右，膜的截留分子量约为200-2000。纳滤膜大 多是复合膜，其表面分离层由聚电解质构成，能截留高 价盐而透过单价盐，能截留分子量100以上的有机物而使 小分子有机物透过膜，实现高相对分子量和低相对分子 量有机3]。
纳米TiO2可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，降解效果几乎可达到100％。
许多环境污染中是很有效的 纳米材料在环保中的应用主要与纳米粒子的化学催化和光催化特性有关。
随着纳米技术不断发展，纳米材料的控制污染源方面可起到关健性的作用。
还原剂和催化剂，几乎所有 纳米TiO2可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，降解效果几乎可达到100％。
纳米TiO2表面活性羟基等具有非常高的 反应活性，它不但能矿化其表面附着的 有机物，而且能与其表面附着的细菌的 污水中通常含有有毒有害物质、异味污染物、细菌、病毒等。
主要内容
引言 污水治理方面 空气污染治理方面 生活固体垃圾处理方面 总结
引言
环保问题不仅涉及到国民经济的可 持续发展，而且它更与人民的生活休戚 相关，因此保护好环境成了当前的重要 任务。
随着纳米技术不断发展，纳米材料 的控制污染源方面可起到关健性的作用。
污水治理方面
污水中通常含有有毒有害物质、异 味污染物、细菌、病毒等。传统的水处 理方法效率低、成本高、存在二次污染 等问题，纳米技术的发展和应用可以彻 底解决这一问题。纳米材料在环保中的 应用主要与纳米粒子的化学催化和光催 化特性有关。
TiO2等金属氧化物等纳米粒子作为光催化剂来进行水 处理问题；不仅可降解污水中有机污染物（如：印染 废水、农药废水、含油废水、氯代有机物废水、制药 废水等），还可以降解水中的无机污染物（如：含铅 废水、含铬废水、含氰废水、含汞废水、含NO2-废水 等）[1]。
如图所示，光催化反应器[2]。
纳滤膜(Nanofiltration Membranes)的孔径范围大约在1-5 个纳米左右，膜的截留分子量约为200-2000。纳滤膜大 多是复合膜，其表面分离层由聚电解质构成，能截留高 价盐而透过单价盐，能截留分子量100以上的有机物而使 小分子有机物透过膜，实现高相对分子量和低相对分子 量有机3]。
纳米TiO2可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，降解效果几乎可达到100％。
许多环境污染中是很有效的 纳米材料在环保中的应用主要与纳米粒子的化学催化和光催化特性有关。
随着纳米技术不断发展，纳米材料的控制污染源方面可起到关健性的作用。
还原剂和催化剂，几乎所有 纳米TiO2可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，降解效果几乎可达到100％。
纳米TiO2表面活性羟基等具有非常高的 反应活性，它不但能矿化其表面附着的 有机物，而且能与其表面附着的细菌的 污水中通常含有有毒有害物质、异味污染物、细菌、病毒等。
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IBM
5.1.2 纳米材料学
科学研究发现，当材料的颗粒缩小到只有几纳米到几 十纳米时，由于颗粒表面相对活跃的原子数量与颗粒内 部结构稳定的原子数量的比例大大增加，使得材料的性 质发生了意想不到的变化。
纳米陶瓷材料能够弯 曲180度就是一个典型的例 子。由于陶瓷材料具有坚 硬、耐高温等优良特性， 工业界一直认为陶瓷是未 来汽车、飞机发动机的理 想材料。
在未来的20至30年内,纳米技术将在三个方面对人类
社会产生深刻影响:
一、 社会生产途径； 二、人类生活方式； 三、人们思维模式。 所以,纳米技术的出现,标志着人类社会在发展进程中 正迈向一个新的台阶。
5.1.1 纳米电子学
电子器件的集成度已经接近了它的理论极限。在纳米尺
度上，由于电子的波动性质而呈现各种量子效应，使得电
纳米固体燃料 实验发现纳米铜和铝一遇到空气就会激烈燃烧，
发生爆炸，可以作为未来的固体燃料使火箭具有更大的推动力。
纳米隐身飞机 在飞机外表面涂上纳米超微粒材料,可以有效吸收
雷达波,这就是隐身飞机。纳米卫星、微型飞船和原子精密度计算机 ,都将一一成为现实。
5.1.3 纳米机械学
车、钳、刨、铣等机械加工过程必然要去掉一些下脚料，造成 浪费。而纳米制造技术则是以相反的方向，直接由原子、分子来完 整地构造器件。科学家们已经用原子、分子操纵技术、纳米加工技 术、分子自组装技术等新科技制造了纳米齿轮、纳米电池、纳米探 针、分子泵、分子开关和分子马达等。
•1998年在瑞典斯德哥尔摩召开了第四届纳米材料会议；
纳米这项新技术的诞交叉学科 ,学科领域涵盖
纳米物理学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学、纳
米机械学、纳米生物学、纳米医学、纳米显微学、纳米
计量学和纳米制造等 ,有着十分宽广的学科领域。二十一 世纪,纳米技术将广泛应用于信息、医学和新材料领域。
蛋白质、 DNA、 RNA 、病毒，都在 1~100nm 的范围 光合作用在“纳米车间” 进行 细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的 “纳米机械”，细胞象一个“纳米工厂” 莲花荷叶出污泥而不染:“荷叶效应” 纳米结构是生命现象中基本的东西
纳米技术的发展历史
• 1959年，美国著名的物理学家，诺贝尔奖获得者费曼： “如果有朝一日人们能把百科全书存储在一个针尖大小的 空间内并能够移动原子，那么这将给科学带来什么！”
对纳米科技的预言人们常说的小尺寸大世界。
•1990年7月，在美国巴尔的摩召开了国际首届纳米科学技
术会议；
•1996年，在中国召开了第四届纳米科技学术会议。
•首届（1992年）纳米材料会议在墨西哥召开；
•1994年在德国斯图加特召开了第二届国际纳米材料学 术会议； •1996年在美国夏威夷召开第三届国际会议； •2000年在日本仙台举行第五届国际纳米材料会议。
基于利用 STM 对分子、原子进行搬迁的事实，人们 产生了利用该技术制造分子存储器甚至原子存储器的梦想 。物体的表面有原子的位置为“1”，没原子为“0”，这 不就可以表示二进制吗？这不就是存储器吗？一个分子存 储器能够存储的信息，相当于100万张光盘的存储量；而 一张同样大小的原子存储器的容量，将能够存入人类有史 以来的全部知识！ 1998年IBM公司 用原子排成的世界 上最小的广告-----
5.1.4 纳米生物学
生命过程是已知的物理、化学过程中最复杂的过程。 纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子 的操纵和改性为目标的。 生物学家在纳米生物学领域提出了许多富有挑战性的 新观念，如生物器件。它的特点是象遗传基因分子那样具 有自我复制功能。这样一来，可以利用纳米加工技术，按 照分子设计的方法合成、复制成各种用途的生命零件，利 用生物零件可以组装具有生物智能、运算速度更快的生物 计算机；具有特定功能的纳米生物机器人；生物零件与无 机材料或晶体材料结合可以制成具有生命功能的纳米电路 等。
硅表面重构的原子照片
具有未来超级纤维之称的碳纳米管是当前材料研究 领域中非常热门的纳米材料，它是一种由碳原子组成的、 直径只有几个纳米的极微细的纤维管。碳纳米管具有极其 奇特的性质：它的强度比钢高100倍，但是重量只有钢的六 分之一；它的导电性十分怪异， 不同结构碳纳米管的导电性可 能呈现良导体、半导体、甚至 绝缘体。因此它也许能成为纳 米级印刷电路的材料。碳纳米 管可能做成纳米开关，或者做 成极细的针头用于给细胞“打 针”等等。
碳纳米管
太空升降机 由于碳纳米管的强度高、重量轻，如果把它做成缆
绳，即使缆绳的长度是从同步轨道卫星下垂到地面的距离，它也完 全可以经得住自身的重量。到那个时候，人类到太空旅行将是一件 轻而易举的事情。
纳米壁挂电视 用纳米有机发光材料制作的电视屏幕可以象一幅
图画一样卷起来带走。纳米有机发光材料的特点是材料既具有柔性 ，同时可以在电场的作用下发出各种颜色的光。用碳纳米管制成电 子枪,可点亮新一代平面显示屏。
子器件已无法按照通常的要求进行工作。 纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这种利 用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、低耗和 电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研究热点是
所谓的单电子器件。开发单电子晶体管, 只要控制一个电子
的行动 即可完 成特定 功能 , 使 功耗降 低到原 来的 1 0 0 0 — 10000分之一。
纳米材料介绍
通识教育－材料科学
第五章 纳米材料
5.1 纳米和纳米技术
纳米（Nano meter）又称毫微米，是一种长度单位. 把1米分成10亿份,每一份就是1纳米（1nm=10-9m）。
1982年,一种奇特的显微镜(扫描隧道显微镜)发明后,便诞
生了一门以0.1至100纳米尺度空间为研究对象的前沿学科, 也就是研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新学科, 它就是纳米科技。
分子自组装
纳米齿轮
纳米机械产品
用极微小部件组装一辆 比米粒还小,能够运转的汽车、 微型车床,可望钻进核电站管 道系统检查裂缝 ; 只有蜜蜂 大小且能升空的直升机 ; 眼 睛几乎看不见的发动机 ; 提 供化工使用的火柴盒大小的 反应器。
纳 米 算 盘
纳米机器人
机器人比血红细胞还要小，可注入人体血管内 , 进行全身健 康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病毒, 杀死癌细胞。 纳米机器人将包含有纳米计算机和可以进行人机 对话的装置。