纳米技术ppt课件

纳米技术
演讲人：刘欢欢
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内容提要
纳米技术介绍 纳米技术的发展 纳米技术的应用 纳米技术的前景
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纳米技术简介
纳米是英文nano的译名，是一种长度单位，原称 毫微米，就是10的-9次方米 。纳米结构通常是指尺 寸在100纳米以下的微小结构 。纳米科学பைடு நூலகம்技术，有 时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米 范围内材料的性质和应用。
在第四个阶段中纳米计算机将得以实现。这个阶段的市场规模将 达到2000亿至1万亿美元。
在第五阶段里，科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化 的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
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5. 纳米技术的主要研究项目
主要有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和 量子点线等。
1) 超细薄膜
超细薄膜的厚度通常只有1纳米-5纳米，甚至会做成1个分 子或1个原子的厚度。超细薄膜可以是有机物也可以是无机物， 具有广泛的用途。如沉淀在半导体上的纳米单层，可用来制 造太阳能电池，对开发新型清洁能源有重要意义；将几层薄 膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多层薄膜， 是制造高密度磁盘的基本材料。
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2) 碳纳米管
碳纳米管是由碳60分子经加工形成的一种直径只有几纳米 的微型管，是纳米材料研究的重点之一。与其它材料相比， 碳纳米管具有特殊的机械、电子和化学性能，可制成具有导 体、半导体或绝缘体特性的高强度纤维，在传感器、锂离子 电池、场发射显示、增强复合材料等领域有广泛应用前景， 因而受到工业界的普遍重视。目前，碳纳米管虽仍处于研究 阶段，但许多研究成果已显示出良好的应用前景。
纳米技术不同于微米技术。后者是利用光刻及腐蚀等技术，从宏观尺度 自上而下地进行材料的制造，集中表现在集成电路的生产等方面。而纳米技 术则相反，其突出特点是基于自组装这种自下而上的方式制造纳米材料。当 然，纳米材料的制造不完全依靠自组装，为了保证批量生产的效率，也会同 时运用光刻技术。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域， 而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的 性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在 20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、 导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导 电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米 大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们 就正式把这类材料命名为纳米材料。
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1993年 ，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英 文名字、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“Ｉ ＢＭ”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，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地
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贮容量比现在提高成千上万倍的量子 计算机
第二个阶段是生产纳米结构物质。在这个阶段，纳米结构物质和 纳米复合材料的制造将达到实用化水平。其中包括从有机碳酸钙中制 取的有机纳米材料，其强度将达到无机单晶材料的3000倍。该阶段的 市场规模在50亿至200亿美元之间。
在第三个阶段，大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能。这要 求有高级的计算机设计／制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术 和组装技术等。该阶段的市场规模可达100亿至1000亿美元。
1982年 ，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，揭示了一个 可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极的促进作用。
1990年7月 ，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米 科学技术的正式诞生。
1991年 ，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却 是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为， 纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关 以及纳米级电子线路等
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。
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纳米技术的发展阶段
以研究分子机械而著称的美国风险企业宰贝克斯公司的一项预测 认为，纳米技术的发展可能会经历以下五个阶段：
第一阶段的发展重点是要准确地控制原子数量在100个以下的纳 米结构物质。这需要使用计算机设计／制造技术和现有工厂的设备和 超精密电子装置。这个阶段的市场规模约为5亿美元。
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纳米技术发展史
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖 获得者理查德·费曼预言，人类可 以用小的机器制做更小的机器，最 后将变成根据人类意愿，逐个地排 列原子，制造产品，这是关于纳米 技术最早的梦想。
20世纪70年代 ，科学家开始从不 同角度提出有关纳米科技的构想， 1974年，科学家唐尼古奇最早使用 纳米技术一词描述精密机械加工
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3) 陶瓷材料 陶瓷材料在通常情况下具有坚硬、易碎的特点，但
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的 韧性，有的可大幅度弯曲而不断裂，表现出金属般的 柔韧性和可加工性。
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纳米技术的内容
纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：
当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性 能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子， 也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺 度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
1999年 ，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小 的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即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，打破了 美国和巴西科学家联合创造的纪录。
近年 ，近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，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，把纳米技术列入新 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 将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技基
纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分 子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现 代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学 （混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学） 和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微 镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术 又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳 米材科学、纳机械学等。