纳米科技及纳米材料论文

纳米科技及纳米材料

姓名：胡诗晨学号：6100409211 班级：电三096班

摘要：纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，纳米技术在国内外的开发应用情况，并展望了纳米材料的未来发展方向。关键字：纳米技术；纳米材料；发展方向。

正文部分：

引言

三、五年前，除了为数不多的科技工作者和极少数企业之外，纳米，纳米科学技术和纳米材料这些名词还鲜为人知。时至今日，通过各种媒体的多方介绍，特别是股市的热炒，纳米、纳米科技、纳米材料已逐渐为寻常百姓茶余饭后的谈资。媒体对纳米、纳米科技、纳米材料也表现出了非凡的热情，世界各国，特别是发达国家掀起了纳米科学技术和纳米材料的研究开发热潮。面对骤起的世界性的纳米热潮，我们怎么把握必须认真对待。下面来全面地了解纳米。

1．纳米科学和技术

1.1 纳米科技的定义

纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通

过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理

学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联

系的新兴科学技术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。

1.2 纳米科技的内容

纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学等。

1.3 纳米科技的内涵

第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科

技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性

和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任

何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科

领域，并派生出许多新名词。这些新名词所体现的研究内容又有交叉重叠。若

以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米

器件；纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的

研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检

测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。目前人们

对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，只局限于纳米材料的制备,这是不

全面的。主要原因：国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中

在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材

料这一领域表现出来。我国现在300余家从事纳米科技研发的公司也主要是从事纳米材料，尤其是纳米粉体材料的生产。

第二：纳米科技不仅仅是传统微加工技术的扩展和延伸。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。在未来，人们将可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来，制成各种纳米机器如纳米泵、纳米齿轮、纳米轴承和用于分子装配的精密运动控制器。

纳米科技研究的技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断地在尺寸上将人类创造的功能产品微型化；“自下而上”是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这主要是利用化学和生物学技术。

它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新的时代。纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

第三：纳米材料不仅仅是颗粒尺寸减小的问题。有些人认为，纳米技术与微米技术相比仅仅是尺寸缩小、精度提高的问题，检验一项技术或产品只要看它是否是纳米量级即可。这种认识是片面的.]纳米科技的重要意义主要体现是在这样一个尺寸范围内，其所研究的物质对象将产生许多既不同于宏观物体也不同于单个原子、分子的奇异性质或对原有性质有十分显著的改进和提升。因此，判断纳米材料，不仅仅看颗粒是否在纳米量级，更重要的是要检测它在这一尺寸下，是否发生了性能的改变或原有性能显著的提高。

2.国内外纳米技术和纳米材料开发及应用概况

2.1纳米技术的国际竞争态势

纳米技术经过上个世纪八十年代的理论和实践的大量准备，到九十年代得到很快的发展。到世纪之交，2000年1月21日美国总统克林顿向国会提出"国家纳米技术倡议"（NNI-National Nanotechnology Initiative）以后，很快在世界上掀起纳米技术的热潮。尽管这个热潮没有像".com"网络热那样形成狂潮，但它受到科学技术界、企业界和各国政府的高度重视。各国政府根据自身的国情制订相应的战略规划，加大财政拨款投资，设立专职协调机构，设立各项或专项计划申请制度，鼓励大企业投资纳米技术的基础研究和应用研究，鼓励开展国际合作，建立各种开放式研究机构，对一般性应用项目放开竞争，鼓励拥有专项纳米技术的专家创建小型企业为社会提供自身专长的产品和服务等等。

2.2我国纳米技术的基本态势

在纳米科技的发展初期，我国的科学家已经开始关注这方面的研究。我国著名科学家钱学森，早在五十年代在他的"物理力学"中，就在理论上企图把微观世界同宏观世界联系起来，成为我国纳米科学的理论先驱者之一。在六十年代后期又以哲学家的深邃眼光提出了妙观--微观--介观--宏观--宇观的思想。到九十年代初，钱学森院士对八十年代以来纳米科技进展情况的分析，高瞻远瞩地指出"我认为纳米左右和纳米以下的结构，是下一个阶段科学发展的重点，会是一次技术革命，从而将是二十一世纪又一次产业革命。"从1990年开始，我国就"纳米科技的发展与对策"、"纳米材料学"、"扫描探针显微学"、"微米/纳米技术"等方面，召开了数十个全国性的会议。1993年，中国科学院还在北京主持承办了第七届国际扫描隧道显微学会议（STM'93）和第四届国际纳米科技会议（Nano IV）。这些国内和国际会议的举办，为我国纳米科技的发展和国内学术交流与合作，起到了积极推动作用。

我国政府有关科技管理部门也较早地认识到纳米科技的重要性，并于积极地推动和财政支持。中国科学院和国家自然科学基金委员会，从八十年代中期开始，就支持扫描探针显微镜（SPM）的研制及其在纳米尺度上科学问题的研究（1987--1995）。国家科委出台的"攀登计划"（1990--1999）中，就有纳米科技项目，并给予连续10年的专项支持。1999年，国家科技部又制定了"国家重点基础研究发展规划（"973"计划）其中安排了"纳米材料与纳米结?项目，对纳米碳管等纳米材料的基础研究继续给予大力支持。在国家"863"高技术计划中，