6-纳米材料与纳米技术
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23
蜜蜂的导航功能
蜜蜂体内存在磁性纳米粒子，这些粒子具有罗 盘的作用，这是蜜蜂飞行的导航系统。
24
C.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又一个尺寸范 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。
17
现在，纳米技术的发展使新的学科领域不断涌现： （1）纳米物理学； （2）纳米化学；
（3）纳米材料学；
（5）纳米电子学；
（4）纳米生物学；
（6）纳米加工学；
（7）纳米力学；
„„
（8）纳米及电系统；
„„
18
二、纳米材料概述
1、什么是纳米材料
纳米（nm）： 1nm 109 m 纳米材料（0.1~100nm）： 几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一 起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于 大块物体的性质。
分有趣的理论问题。虽然我不能精确回答它，但我决 不怀疑当我们能在如此小的尺度上进行操纵时，将得 到具有大量独特性质的物质。”现在，理查德· 费曼的 演讲已被看作是纳米科技基本概念的起源，有人甚至 将纳米科技形象的称为“费曼之梦”。
7
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜， 使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、 分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1959年12月，在美国物理学会年会上，著名物理 学家、诺贝尔物理奖得主理查德· 费曼教授作了一次非
常著名的讲演，题目叫做“自底层构造的丰富结构”。
其中有一段话是这样说的：“我认为，物理学的原理 并不排斥有一个一个的安排原子来制造东西。这样做， 并不违反任何定理，因而在原则上是可以实现的。它 在实践中迄今未实现是因为我们太大了。”他还说： “如果我们能按照自己的愿望一个一个的安排原子， 将会出现什么… … 这些物质将有什么性质？这是十
15
纳米纪事
最早的纳米材料： -中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡 -中国古代的墨及染料 -1857年，法拉第制备出金纳米颗粒 -1861年，胶体化学的建立 -1962年，久保（Kubo）提出著名的久保理论 -上世纪七十年代末至八十年代初，开始较系统的研究 -1985年，Kroto和Smalley等人发现C60 -1990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届纳米科技会议 -1994年，在波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出 纳米材料工程
30
Morphologies of ZnO nanomarerials
31
32
33
34
纳米颗粒材料的特性
由于颗粒极度细化，晶界所占体积分数增加，使得材料的某些性能 发生截然不同的变化。例如，以前给人极脆印象的陶瓷，纳米化后居 然可以用来加工制造发动机零件；尽管各种块状金属有不同颜色，但 当其细化到纳米级的颗粒时，所有金属都呈现黑色。 纳米材料的另一特点是熔点极低，金的熔点通常是1000多摄氏度，而 晶粒尺度为3nm的金微粒，其熔点仅为普通金的一半。如将纳米陶瓷 退火是晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利
9
1988年，美国杜邦Dupont公司的科研人员 W.Degrado等无意中设计出一种新的蛋白质， 世界上第一个认为设计的蛋白质诞生了。
1990年，美国IBM公司在镍表面用35 个氙原子组成了一个“IBM”图案。 标 志着人类已经具备操纵单个原子的能力。
10
一年之后，他们用一氧化碳分子在镍表面上构造了一个大头 娃娃的分子人，分子人从头到脚仅有5nm高度。
4
中国未来十大科技突破口之纳米材料与纳米技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
纳米科技是20世纪末才逐步发展起来的新兴科
学领域，它的迅猛发展将在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
和纳米技术的支持。
2、纳米材料是介于微观与宏观之间
以原子、分子为主体------微观世界 过渡区--纳米世界 -----介观世界 人类活动的-----宏观世界
19
20
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 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： （1）纳米材料
纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米的超微颗粒在高压力 下压制成型，或再经一定热处理工序后所产生的紧密型固体
材料。
纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5nm 纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，原子的 扩散系数要比大块材料高1014~1016倍，从而使纳米材料具
有高韧性。
通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点，但又具有 脆性和难以加工等缺点，纳米陶瓷在一定的程度上却可增加 韧性，改善脆性。
打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
14
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营
业额已达到500亿美元。
近年来，一些国家纷纷制定相关相关战略或者计划，投 入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，
把纳米技术列如新5年科技基本计划的研发重点；德国专门
建立纳米技术研究网；美国将纳米技术视为下一次工业革命 的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从 1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。 2007年全球投入纳米科技领域的资金已达到了139亿美元。 其中美国、欧洲、日本的份额大致相同。
28
A、零维纳米材料
指在空间三维尺度均在纳米尺寸以内的材料。如纳米尺寸颗
粒、原子团簇、人造原子等。
b、一维纳米材料
指在空间有两维处于纳米 尺度的材料。如纳米丝、 纳米棒、纳米管、纳米带 等。
29
C、二维纳米材料
指在三位空间有一维纳米尺 寸的才来哦。如超薄膜、多 层膜等。 D、三位纳米材料（纳米固体材料）
25
限域效应
导致纳米材料产生奇异性能的主要限域
效应有：比表面效应、小尺寸效应、界
面效应和宏观量子效应等。这些效应使 纳米体系的光、电、热、磁等物理性质 与常规材料不同，出现许多新奇特性。
同一材料由于纳米尺度不同而发出不同
颜色的伏案这种现象摆脱了传统材料发
光峰位受材料自身性质的束缚，可以形 成多种发光材料。
《Science》杂志评出2001年世界十大科技突破 纳米技术领域获得多项重大成果 继在2000年开发出一批纳米级装置后，科学家2001年再进一步 将这些纳米装置连接成为可以工作的电路，这包括了纳米导线、 以及纳米碳管和纳米导线为基础的逻辑电路、以及只使用一个分 子晶体管的可计算电路。分子水平计算技术的飞跃，有可能为未 来诞生极微小但极快速的分子计算机铺平道路。
人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、 化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米 微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物 性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从1994年到现在） 纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受 到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。
5
一、纳米技术的提出
1905年春天，爱因斯坦写信给他
的同事康法拉˙哈比希特，透露 自己在这一年中将做4项工作，其 一是要测量出分子的真正大小， 估计出一个糖分子的直径约为1纳 米，首次将纳米与分子大小挂上 钩，并证明了分子的存在。这是
20世纪初物理学界十分关注的问
题之一。
6
一、纳米技术的由来和发展
8
1986年，IBM公司宾尼（Binnig），与苏黎士实验室的 盖博（Christoph Gerber）及美国史丹佛大学魁特 （Calvin F Quate）发明了原子力显微镜（AFM， Atomic Force Microscopy）。AFM可以用于分辨包括 绝缘体在内的各种材料表面，弥补了STM只能分辨导电 材料表面的不足，其应用范围无疑比STM更加广阔。 同年，预测专家K.E.Drexler博士的《创造的引擎—纳米 技术新纪元》出版。该书中作者推测利用蛋白质在原子 水平上进行合成，制造机器人。
（2）纳米器件
（3）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。
21
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
13
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用 这种技术可望在20年后研制成功速度和存储容量比现有计算机提 高成千上万倍的量子计算机。
1999年，巴西和美国科学家发明了世界上最小的“秤”，
可称量十亿分之一克的物体，相当于一个病毒的重量。
此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的“秤”。
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
22
自然界的纳米科技
莲花效应（Lotus effect）
荷叶表面有纳米尺寸纤毛，弱透过电 子显微镜观察叶子表面，发现叶子表 面纤毛形成凸起，会使叶子表面不容 易被水粒子及污泥沾附，而达到自洁 的功效，这就是荷花出淤泥而不染的 原因。
26
因此，判断纳米材料，不仅仅是看颗粒是否在纳米量级， 更重要的是检测它在这一尺寸下，是否发生了性质的改变
或原有性能显著地提高。
由此可见，纳米材料的颗粒尺寸应该均匀分布。如果颗粒尺 寸分布的范围很广，甚至只有少部分颗粒尺寸在纳米级， 材料整体性质就不会有显著变化。
27
四、纳米材料的分类
纳米材料根据三维空间违背纳米尺度约束的自由度计，可分为：
1985年，美国科学家在研究团簇的过 程中发现了C60，它是足球式的中空形分
子，直径为0.7nm，C60的发现反应了自然
界物质在纳米尺度下的有序排列的优异性 能，罗伯特· 柯尔（RiceUnivercity）等人
因这一发明获得了1996年度诺贝尔化学奖。
C60也被称作“富勒烯”，因形状极像足 球又被称为“巴基球”
11
1991年，碳纳米管被人 类发现，碳纳米管是石墨中 一层或若干层碳原子卷曲而 成的笼状“纤维”，内部是 空的，外部直径只有几到几 十纳米。这样的材料很轻， 但很结实。它的密度是钢的 1/6，而强度却是钢的100倍。 成为纳米技术的研究热点。
12
1993年，继“ＩＢＭ”之后，中国科学院北京真空物理实验 室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字，标志着我国开始开始 在国际纳米科技领域占有一席之地。
纳米材料与纳米技术
材料科学与工程学系
王秀丽
wangxl@zju.edu.cn
引言：
回首近代科学技术的发展： （一）蒸汽机时代：产业的机械化 （二）电力时代：产业的电气化 （三）电子计算机时代：产业的信息化和网络化 21世纪，随着科技的发展，人类又将迎来什么时代呢？
2
纳米科技时代
3
《Nature》公布2001十大科技成果纳米电脑列首位 《自然》杂志资深编辑菲尔-斯祖罗米表示：“尽管真正意义的 微型计算机还需几年时间才能制成，但纳米技术在计算机领域的 应用意味着今后人们的日常生活将发生巨大的变化，装有纳米计 算机芯片的电灯可以完全实现智能化，根据居室的自然照明情况 自动调节亮度，……。” 在研制纳米计算机方面做出很大贡献的研究人员包括美国哈佛 大学的Yu Huang及其同事，他们研制的微型电线是普通电线的千 分之一，可以轻松的安装到硅芯片上。
16
纳米材料发展的三个阶段
第一阶段（1990年以前）
主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒体， 合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不 同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研 究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单材料和 单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1994年前）
蜜蜂的导航功能
蜜蜂体内存在磁性纳米粒子，这些粒子具有罗 盘的作用，这是蜜蜂飞行的导航系统。
24
C.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又一个尺寸范 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。
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现在，纳米技术的发展使新的学科领域不断涌现： （1）纳米物理学； （2）纳米化学；
（3）纳米材料学；
（5）纳米电子学；
（4）纳米生物学；
（6）纳米加工学；
（7）纳米力学；
„„
（8）纳米及电系统；
„„
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二、纳米材料概述
1、什么是纳米材料
纳米（nm）： 1nm 109 m 纳米材料（0.1~100nm）： 几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一 起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于 大块物体的性质。
分有趣的理论问题。虽然我不能精确回答它，但我决 不怀疑当我们能在如此小的尺度上进行操纵时，将得 到具有大量独特性质的物质。”现在，理查德· 费曼的 演讲已被看作是纳米科技基本概念的起源，有人甚至 将纳米科技形象的称为“费曼之梦”。
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1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜， 使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、 分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1959年12月，在美国物理学会年会上，著名物理 学家、诺贝尔物理奖得主理查德· 费曼教授作了一次非
常著名的讲演，题目叫做“自底层构造的丰富结构”。
其中有一段话是这样说的：“我认为，物理学的原理 并不排斥有一个一个的安排原子来制造东西。这样做， 并不违反任何定理，因而在原则上是可以实现的。它 在实践中迄今未实现是因为我们太大了。”他还说： “如果我们能按照自己的愿望一个一个的安排原子， 将会出现什么… … 这些物质将有什么性质？这是十
15
纳米纪事
最早的纳米材料： -中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡 -中国古代的墨及染料 -1857年，法拉第制备出金纳米颗粒 -1861年，胶体化学的建立 -1962年，久保（Kubo）提出著名的久保理论 -上世纪七十年代末至八十年代初，开始较系统的研究 -1985年，Kroto和Smalley等人发现C60 -1990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届纳米科技会议 -1994年，在波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出 纳米材料工程
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Morphologies of ZnO nanomarerials
31
32
33
34
纳米颗粒材料的特性
由于颗粒极度细化，晶界所占体积分数增加，使得材料的某些性能 发生截然不同的变化。例如，以前给人极脆印象的陶瓷，纳米化后居 然可以用来加工制造发动机零件；尽管各种块状金属有不同颜色，但 当其细化到纳米级的颗粒时，所有金属都呈现黑色。 纳米材料的另一特点是熔点极低，金的熔点通常是1000多摄氏度，而 晶粒尺度为3nm的金微粒，其熔点仅为普通金的一半。如将纳米陶瓷 退火是晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利
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1988年，美国杜邦Dupont公司的科研人员 W.Degrado等无意中设计出一种新的蛋白质， 世界上第一个认为设计的蛋白质诞生了。
1990年，美国IBM公司在镍表面用35 个氙原子组成了一个“IBM”图案。 标 志着人类已经具备操纵单个原子的能力。
10
一年之后，他们用一氧化碳分子在镍表面上构造了一个大头 娃娃的分子人，分子人从头到脚仅有5nm高度。
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中国未来十大科技突破口之纳米材料与纳米技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
纳米科技是20世纪末才逐步发展起来的新兴科
学领域，它的迅猛发展将在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
和纳米技术的支持。
2、纳米材料是介于微观与宏观之间
以原子、分子为主体------微观世界 过渡区--纳米世界 -----介观世界 人类活动的-----宏观世界
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20
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 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： （1）纳米材料
纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米的超微颗粒在高压力 下压制成型，或再经一定热处理工序后所产生的紧密型固体
材料。
纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5nm 纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，原子的 扩散系数要比大块材料高1014~1016倍，从而使纳米材料具
有高韧性。
通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点，但又具有 脆性和难以加工等缺点，纳米陶瓷在一定的程度上却可增加 韧性，改善脆性。
打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
14
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营
业额已达到500亿美元。
近年来，一些国家纷纷制定相关相关战略或者计划，投 入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，
把纳米技术列如新5年科技基本计划的研发重点；德国专门
建立纳米技术研究网；美国将纳米技术视为下一次工业革命 的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从 1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。 2007年全球投入纳米科技领域的资金已达到了139亿美元。 其中美国、欧洲、日本的份额大致相同。
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A、零维纳米材料
指在空间三维尺度均在纳米尺寸以内的材料。如纳米尺寸颗
粒、原子团簇、人造原子等。
b、一维纳米材料
指在空间有两维处于纳米 尺度的材料。如纳米丝、 纳米棒、纳米管、纳米带 等。
29
C、二维纳米材料
指在三位空间有一维纳米尺 寸的才来哦。如超薄膜、多 层膜等。 D、三位纳米材料（纳米固体材料）
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限域效应
导致纳米材料产生奇异性能的主要限域
效应有：比表面效应、小尺寸效应、界
面效应和宏观量子效应等。这些效应使 纳米体系的光、电、热、磁等物理性质 与常规材料不同，出现许多新奇特性。
同一材料由于纳米尺度不同而发出不同
颜色的伏案这种现象摆脱了传统材料发
光峰位受材料自身性质的束缚，可以形 成多种发光材料。
《Science》杂志评出2001年世界十大科技突破 纳米技术领域获得多项重大成果 继在2000年开发出一批纳米级装置后，科学家2001年再进一步 将这些纳米装置连接成为可以工作的电路，这包括了纳米导线、 以及纳米碳管和纳米导线为基础的逻辑电路、以及只使用一个分 子晶体管的可计算电路。分子水平计算技术的飞跃，有可能为未 来诞生极微小但极快速的分子计算机铺平道路。
人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、 化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米 微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物 性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从1994年到现在） 纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受 到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。
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一、纳米技术的提出
1905年春天，爱因斯坦写信给他
的同事康法拉˙哈比希特，透露 自己在这一年中将做4项工作，其 一是要测量出分子的真正大小， 估计出一个糖分子的直径约为1纳 米，首次将纳米与分子大小挂上 钩，并证明了分子的存在。这是
20世纪初物理学界十分关注的问
题之一。
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一、纳米技术的由来和发展
8
1986年，IBM公司宾尼（Binnig），与苏黎士实验室的 盖博（Christoph Gerber）及美国史丹佛大学魁特 （Calvin F Quate）发明了原子力显微镜（AFM， Atomic Force Microscopy）。AFM可以用于分辨包括 绝缘体在内的各种材料表面，弥补了STM只能分辨导电 材料表面的不足，其应用范围无疑比STM更加广阔。 同年，预测专家K.E.Drexler博士的《创造的引擎—纳米 技术新纪元》出版。该书中作者推测利用蛋白质在原子 水平上进行合成，制造机器人。
（2）纳米器件
（3）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。
21
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
13
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用 这种技术可望在20年后研制成功速度和存储容量比现有计算机提 高成千上万倍的量子计算机。
1999年，巴西和美国科学家发明了世界上最小的“秤”，
可称量十亿分之一克的物体，相当于一个病毒的重量。
此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的“秤”。
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
22
自然界的纳米科技
莲花效应（Lotus effect）
荷叶表面有纳米尺寸纤毛，弱透过电 子显微镜观察叶子表面，发现叶子表 面纤毛形成凸起，会使叶子表面不容 易被水粒子及污泥沾附，而达到自洁 的功效，这就是荷花出淤泥而不染的 原因。
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因此，判断纳米材料，不仅仅是看颗粒是否在纳米量级， 更重要的是检测它在这一尺寸下，是否发生了性质的改变
或原有性能显著地提高。
由此可见，纳米材料的颗粒尺寸应该均匀分布。如果颗粒尺 寸分布的范围很广，甚至只有少部分颗粒尺寸在纳米级， 材料整体性质就不会有显著变化。
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四、纳米材料的分类
纳米材料根据三维空间违背纳米尺度约束的自由度计，可分为：
1985年，美国科学家在研究团簇的过 程中发现了C60，它是足球式的中空形分
子，直径为0.7nm，C60的发现反应了自然
界物质在纳米尺度下的有序排列的优异性 能，罗伯特· 柯尔（RiceUnivercity）等人
因这一发明获得了1996年度诺贝尔化学奖。
C60也被称作“富勒烯”，因形状极像足 球又被称为“巴基球”
11
1991年，碳纳米管被人 类发现，碳纳米管是石墨中 一层或若干层碳原子卷曲而 成的笼状“纤维”，内部是 空的，外部直径只有几到几 十纳米。这样的材料很轻， 但很结实。它的密度是钢的 1/6，而强度却是钢的100倍。 成为纳米技术的研究热点。
12
1993年，继“ＩＢＭ”之后，中国科学院北京真空物理实验 室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字，标志着我国开始开始 在国际纳米科技领域占有一席之地。
纳米材料与纳米技术
材料科学与工程学系
王秀丽
wangxl@zju.edu.cn
引言：
回首近代科学技术的发展： （一）蒸汽机时代：产业的机械化 （二）电力时代：产业的电气化 （三）电子计算机时代：产业的信息化和网络化 21世纪，随着科技的发展，人类又将迎来什么时代呢？
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纳米科技时代
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《Nature》公布2001十大科技成果纳米电脑列首位 《自然》杂志资深编辑菲尔-斯祖罗米表示：“尽管真正意义的 微型计算机还需几年时间才能制成，但纳米技术在计算机领域的 应用意味着今后人们的日常生活将发生巨大的变化，装有纳米计 算机芯片的电灯可以完全实现智能化，根据居室的自然照明情况 自动调节亮度，……。” 在研制纳米计算机方面做出很大贡献的研究人员包括美国哈佛 大学的Yu Huang及其同事，他们研制的微型电线是普通电线的千 分之一，可以轻松的安装到硅芯片上。
16
纳米材料发展的三个阶段
第一阶段（1990年以前）
主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒体， 合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不 同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研 究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单材料和 单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1994年前）