纳米材料简介及其应用 ppt课件

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当今的时代，大规模集成电路的制造已经进入 了微米和亚微米的量级, 电子器件的集成度越来越 高，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，使得电子 器件已无法按照通常的要求进行工作。纳米电子学 正是面对这种挑战而诞生的。在纳米电子学这个天 地里，新的发现，新的成果不断涌现。
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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
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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再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。 第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机 器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合 分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以 制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大 进展。
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第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是 通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。 这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现 有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为， 如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄， 这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解 决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
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Байду номын сангаас10
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在 细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、 原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在 研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、 几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用 这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。
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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。
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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。陶瓷材料在通常 情况下呈脆性； 由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料有很 好的韧性。因为纳米材料具有较大的界 面，界面的原子排列是相当混乱的，原 子在外力变形的条件下很容易迁移，因 此表现出甚佳的韧性与延展性。使发动 机工作在更高的温度下，汽车会跑得更 快，飞机会飞得更高。
术研究的是以控制单个原子、分子来实现特定的 功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子 技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是 利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳 米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有 效控制。
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纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内
容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指 导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、 纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6 个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术 的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
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(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
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纳米材料的三种概念
纳米材料简介及其应用
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纳米定义：
纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微 米，就是10^-9米（10亿分之一米），即 10^-6毫米（100万分之一毫米）。如同厘 米、分米和米一样，是长度的度量单位。相 当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要 小。
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纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技
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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,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。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1000—10000分之一。
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纳米存储器，存储密度可达 每平方厘米10万亿字节。
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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！
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纳米材料的具体应用
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研 究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子 学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。 从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人 类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微 观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名 科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的 结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次 技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。
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纳米科技是90年代初 迅速发展起来的新兴科技， 其最终目标是人类按照自 己的意识直接操纵单个原 子、分子，制造出具有特 定功能的产品。纳米科技 以空前的分辨率为我们揭 示了一个可见的原子、分 子世界。这表明，人类正 越来越向微观世界深入， 人们认识、改造微观世界 的水平提高了前所未有的 高度。有资料显示，2010 年，纳米技术将成为仅次 于芯片制造的第二大产业