浅谈自然界中的纳米技术
自然-纳米技术
自然-纳米技术
自然纳米技术是一种利用自然界已存在的纳米结构或纳米材料来进行工程应用
的技术。
纳米技术是指在纳米尺度下研究和控制物质的性质和现象，而自然纳米技术则是指利用自然界已存在的纳米级别的结构或材料，将其应用于工程技术中。
自然界中存在许多由纳米结构构成的材料，例如微生物体内的纳米颗粒、植物和昆虫的纳米结构等。
这些纳米结构具有特殊的物理、化学和生物学性质，可以在某些工程应用中发挥重要的作用。
自然纳米技术可以应用于许多领域，包括医学、能源、环境等。
在医学领域，自然纳米技术可以用于药物传递系统，通过改变纳米颗粒的表面性质来提高药物的靶向性和生物可利用性。
在能源领域，自然纳米技术可以应用于太阳能电池和燃料电池等能源转换系统，通过利用纳米结构材料的高比表面积和光吸收性能来提高能源转换效率。
在环境领域，自然纳米技术可以用于水处理、废物处理等环境治理技术，通过纳米材料的吸附和催化性能来去除污染物和净化环境。
自然纳米技术具有许多优点，例如可再生性、低成本、环境友好等。
然而，使用自然纳米技术也面临一些挑战，例如如何有效地合成和应用纳米材料、纳米材料的稳定性和安全性等。
总的来说，自然纳米技术是一种创新的技术，通过利用自然界已存在的纳米结构或纳米材料，可以在各个领域中发展出具有广泛应用前景的纳米技术。
自然界中的“纳米”
五彩斑斓的蝴蝶
蝴蝶翅膀上炫目 的色彩来自一种微小 的鳞片状物质,它们就 像圣诞树上小小的彩 灯,在光线的照耀下能 折射出斑斓的色彩。
蝴蝶翅膀由两层仅有3~4微米厚的鳞片组成,上面一层鳞片像微 小的屋瓦一样交替,每个鳞片的构造也很复杂。而下一层则比较光滑。 蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体,也就是纳米结 构。通过这种结构,蝴蝶翅膀能捕捉光线。仅让某种波长的光线透过。 这便决定了不同的颜色。
蛛丝的潜力
蜘蛛网常常出现在 长久没有清扫的房间角 落。对于普通人而言,蜘 蛛网并不是什么了不起 的东西,用扫帚轻轻一拂, 蛛网就被扫掉了。但是 蜘蛛丝本身确实是大自 然的奇迹。自然界中的 蜘蛛丝直径有100纳米 左右,是真正的纯天然纳 米纤维。如果用蜘蛛丝 制成和普通钢丝绳一样 粗细的绳索,可以吊起上 千吨重的物体,其强度能 与钢索相媲美。
飞檐走壁的壁虎
专家说,“壁虎漫步”靠 的不是吸盘,而是脚趾上数以 万计的细小刚毛。刚毛根部 有几十微米粗,顶端分成很多 更细更弯的绒毛,每根绒毛的 直径仅几百纳米,其末梢延展 成扁平形。此种精细结构,使 得壁虎以几纳米的距离大面 积地贴近墙面。尽管这些绒 毛很纤弱,但足以使所谓的范 德华键(有些物质的分子具有 极性,其中分子的一部分带有 正电荷,而分子的另一部分带 有负电荷,一个分子的正电荷 部位和另一分子的负电荷部 位间,以微弱静电引力相互吸 引,使两者结合在一起,称为 范德华键或分子键)发挥作用, 为壁虎提供数百万个的附着 点,从而支撑其体重。 这种附着力可通过“剥落”轻 易打破,就像撕开胶带一样,因 此壁虎能够自由穿过天花板。
贝类——娴熟的黏合高手
当贝类想把自己贴在一块岩石上时,就会打开贝壳,把触角贴到岩石 上,它将触角拱成一个吸盘,然后通过细管向低压区注射无ห้องสมุดไป่ตู้条黏液和 胶束:释放出强力水下胶粘剂。这些黏液和胶束瞬间形成泡沫,起到小 垫子的作用。贝类通过弹性足丝停泊在这个“减震器”上。这样,它们 就可以随波起伏,而不至于受伤。这种牢固的胶粘效果就来自黏液和岩 石纳米尺度下分子之间的相互作用。
纳米衣食住行造福人类的例子
纳米衣食住行造福人类的例子纳米技术是一种非常先进的科技，可以改变我们的生活方式。
纳米技术已经在各个领域得到了广泛应用，包括衣食住行。
在未来，纳米技术将会带来更多的变革，改变我们的生活方式，造福人类。
衣纳米技术可以让衣服变得更加智能化。
例如，智能纳米衣可以通过感应器监测人体的温度、湿度、压力等数据，根据这些数据来调节衣服的温度和湿度，让人们感觉更加舒适。
此外，纳米材料可以用来制造防水、防污、抗菌、防紫外线等功能性纳米衣，提高衣服的使用寿命和舒适度。
食纳米技术可以让食品更加安全、营养、美味。
例如，纳米材料可以用来制造食品包装材料，保护食品的质量和安全。
纳米材料还可以用来制造食品添加剂，例如纳米胶囊，可以将营养物质包裹在内，让人体更容易吸收。
此外，纳米技术还可以用来改善食品的口感和质量，例如纳米乳化技术可以使乳制品更加细腻、口感更佳。
住纳米技术可以让住宅更加智能化、舒适化、安全化。
例如，纳米材料可以用来制造智能窗户，可以根据天气和气温自动调节窗户的开合程度，让室内温度更加舒适。
纳米材料还可以用来制造智能墙壁，可以通过感应器监测室内环境的温度、湿度、空气质量等数据，并根据这些数据来调节室内环境，提高居住舒适度。
此外，纳米材料还可以用来制造防火、防水、防盗、防震等功能性建筑材料，提高住宅的安全性和使用寿命。
行纳米技术可以让交通更加安全、智能、环保。
例如，纳米材料可以用来制造智能轮胎，可以通过感应器监测轮胎的磨损程度、气压等数据，并根据这些数据来调节轮胎的使用寿命和性能，提高行车安全。
纳米材料还可以用来制造轻量化材料，例如碳纤维、纳米陶瓷等，可以减轻车辆的重量，提高燃油效率和环保性能。
此外，纳米技术还可以用来制造智能交通系统，可以通过感应器和智能控制系统来优化交通流量，减少交通拥堵和交通事故。
总结纳米技术正在改变我们的生活方式，为我们带来更多的便利和福利。
纳米技术可以让衣食住行更加智能化、舒适化、安全化、环保化，让我们的生活更加美好。
自然·纳米技术
自然·纳米技术随着微观世界不断地被揭示和探索，纳米技术正在成为一个备受关注的领域。
纳米技术是指通过控制和操纵物质的最小单位——纳米级别的粒子和分子——来实现新材料、新器件和新应用的一项技术。
纳米技术的发展将会极大地改变人们的生活方式，影响整个社会和经济体系的结构，因此备受关注。
自然界中，特别是生物体内，常常存在着小至纳米级别的生物体系，如细胞、蛋白质和DNA。
这些生物体系通过自身的结构和功能表现出了许多独特的性质和功能，例如多功能性、自愈合能力、自组装和高度适应性等。
这些性质和功能，已经成为了纳米技术发展的一个重要的灵感来源。
纳米技术的应用领域非常广泛，包括新材料、新器件、能源、医疗、环境、安全等多个领域。
新型材料是纳米技术的一个重要应用方向。
纳米材料具有巨大的表面积和尺寸效应，可以表现出许多独特的性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、磁性、导电性、光电子性能等。
通过控制纳米粒子的形状、尺寸、化学成分和结构等，可以制备出具有特定性质和应用的新材料，如纳米管、纳米线、纳米球、纳米孔等。
除了新材料，纳米技术还可以应用于新器件。
纳米技术可以制备出一些独特的纳米材料，如碳纳米管、石墨烯、量子点等，这些纳米材料可以被应用于纳米电子器件、光电器件、生物传感器等领域。
碳纳米管可以用于制备更快、更小、更省电的晶体管，石墨烯可以用于制备更加灵活、透明、高效的太阳能电池和显示器，量子点可以用于制备更加精密、敏感、可控制的生物传感器。
纳米技术还可以应用于能源领域。
通过纳米技术，可以制备出更加高效、环保、低成本的能源材料和器件。
利用纳米粒子制备的太阳能电池可以提高能量转换效率、降低制造成本；利用纳米储能材料可以提高电池的储能密度和充放电速度；利用纳米催化剂可以提高催化反应的效率和选择性。
这些技术的应用将大大促进能源的利用效率，降低对环境的污染。
纳米技术还有潜力在医疗方面产生重大的影响。
利用纳米技术可以制备出更加高效、准确、有选择性的药物传递系统，并且可以对制备出的材料进行表面修饰来实现高度的生物相容性；利用纳米传感器可以实现对身体生理指标的实时监测，以便进行早期预警和干预；利用纳米影像技术可以实现对病变区域的高分辨率成像。
纳米科技在生命科学中的应用
纳米科技在生命科学中的应用纳米科技是指研究及应用物质的性质和现象，从而创造出尺寸小于100纳米的微小物体的学科。
早在20世纪50年代，人们就开始探索纳米科技，但是直到最近几十年，才有了显著的进展。
在生命科学中，纳米科技的应用越来越广泛，从单细胞分析到组织代谢，从基因编辑到疫苗传递，纳米科技为生命科学的发展带来了新的可能性。
1. 纳米生物传感器纳米生物传感器是指一种能够检测生物分子或细胞的微小装置。
它们通常由具有特定生物分子结构的纳米材料构成，例如纳米金、纳米银等。
通过测量纳米材料与生物分子的相互作用，纳米传感器可以确定样品中的生物分子类型和数量。
纳米生物传感器可以在特定的应用领域中发挥作用，例如早期癌症或感染的检测。
2. 纳米递送系统纳米递送系统是指能够在身体中传递药物、基因或疫苗的微小装置。
它们通常由纳米材料构成，例如纳米颗粒或纳米管等。
纳米递送系统可以将药物或疫苗精确地输送到目标细胞或组织内，减少对身体的损害和副作用。
纳米颗粒和纳米管也可以用于基因编辑，将修饰后的基因递送到细胞内，达到治疗基因缺陷的目的。
3. 纳米光学成像纳米光学成像是指使用显微镜等技术从分子到细胞层面研究生物体系的技术。
在纳米光学成像中，纳米材料可以应用于荧光标记、光学成像增强、生物分子操控等方面。
纳米生物探针可以用于针对特定生物分子、细胞或组织进行准确的成像，帮助科学家更好地了解生命系统。
4. 纳米基因编辑技术CRISPR-Cas9基因编辑技术可以通过DNA序列特异性切割、替换或插入等方式来更改特定的基因。
但是，由于其精度和效率上的限制，科学家一直在寻求更好的基因编辑方法。
纳米SC3是一种应用于基因编辑的纳米颗粒，它可以在细胞内提供剪切工具和DNA修复模板，从而实现更高效、更精确的基因编辑。
5. 纳米组织工程纳米组织工程是一种利用纳米技术和三维打印技术构建人工组织的方法。
利用纳米材料能够模拟生物材料的特性，将纳米材料与生物材料相结合，能够在生物组织工程中创造出更加精细的组织构架和更为逼真的环境。
纳米在生活中的运用
纳米在生活中的运用纳米科技是指研究物质在纳米尺度（即一般认为是10^-9米）下的性质和应用的科学。
纳米技术被广泛应用于各个领域，包括材料科学、生物科技、医学和电子等，对人们的生活产生了深远影响。
以下是纳米在生活中的一些运用。
1.纳米材料纳米技术提供了制备出高性能的材料的途径。
例如，以纳米尺度铁粉为基础的磁性材料可应用于在数据存储、电动机和传感器等领域；纳米颗粒材料具有巨大的表面积和催化活性，因此常用于催化剂改进、环境污染物处理和能源领域；纳米复合材料可以改善材料的强度和导电性，常应用于汽车和航空领域等。
2.纳米电子产品纳米技术使得电子产品更加轻薄、便携和高效。
纳米晶体管可以取代传统硅晶体管，提高计算机的处理速度和能效；纳米材料制备的显示屏具有更高的分辨率和更低的功耗；纳米材料制备的电池具有更高的能量密度和更长的使用寿命。
3.纳米药物和生物传感器纳米技术在医学和生物学领域有着广泛应用。
纳米粒子可以用作药物递送系统，将药物准确地输送到病灶部位，提高药物的治疗效果和减少副作用。
纳米技术也可用于制备生物传感器，用于检测和监测生物分子，如蛋白质、DNA和细胞等，从而实现早期疾病的诊断和监测。
4.纳米防护材料纳米技术也被用于制备具有特殊功能的防护材料。
例如，纳米颗粒可以制备出超疏水材料，防止液体和污垢沾附在表面；纳米材料可以制备出具有高光谱吸收能力的纳米涂层，用于实现太阳能的高效利用和储存；纳米纤维可以制备出防护服和口罩，用于防止病菌和有害化学物质的侵入。
5.纳米清洁技术纳米技术也可以提供高效的清洁技术。
例如，纳米颗粒可用于去除污染物，如重金属离子、有机物和有害气体，提高水和空气的质量。
纳米技术也可用于制备高效的洗涤剂，如纳米介孔材料制备的洗衣粉可以提高洗衣效果并减少用水量和能源消耗。
6.纳米传感器和电子皮肤纳米技术可以制备出高灵敏度和高选择性的传感器，用于检测和监测环境中的化学物质、生物分子和物理参数。
例如，纳米材料制备的气敏传感器可以用于检测和监测有害气体，如甲醛和苯；纳米生物传感器可以用于检测和监测生物分子的变化，如血糖和蛋白质。
对生活中的纳米技术的认识和心得
对生活中的纳米技术的认识和心得
随着科技的不断发展和进步，纳米技术已经逐渐走进我们的生活，成为一个热门的研究领域。
纳米技术是一种将物质控制在纳米级别的技术，它能够在微观和宏观之间搭建桥梁，使得人类能够更好地掌控自然界的复杂性。
我对生活中的纳米技术的认识和心得主要体现在以下几个方面：
第一，纳米技术的应用范围非常广泛。
它可以应用于新材料、新能源、生物医药、电子信息等诸多领域，如新型电池、纳米传感器、仿生医学等等。
这些领域的应用对人类的生活和社会的发展都有重要的意义。
比如新型电池的研发，可以减少环境污染，提高能源利用效率；仿生医学可以让人体器官更好地修复或人工替代，解决人类疾病的问题。
第二，纳米技术的发展需要多学科的交叉。
纳米技术不是一种孤立的技术，它需要多学科的知识，如物理学、化学、生物学、材料科学等。
只有各学科的交叉互动，才能够推动纳米技术的不断发展和应用。
第三，纳米技术对环境的影响需要引起重视。
虽然纳米技术在很多领域都有广泛的应用，但是我们也需要注意它对环境的影响。
由于纳米材料大小非常小，它们可能会引起一些不可预期的副作用或环境污染。
因此，在应用纳米技术的时候，我们要注意安全、环保等方面的问题，加强监管和管理。
总的来说，纳米技术是一种应用前景广泛的技术，它的研究和发展可以推动人类社会的进步。
我们需要加强对纳米技术的研究和应用，同时也需要注意纳米技术对环境的影响。
只有做到科学发展和应用，才能够让纳米技术更好地为人类服务。
对纳米技术的认识和看法
对纳米技术的认识和看法
《对纳米技术的认识和看法》
对于现当代科技发展趋势而言，纳米技术是一种新型、高效、具有挑战性的革新性技术，其在各个领域都发挥着重要的作用。
首先，纳米技术在医学领域的应用已被广泛认可。
纳米材料在心脏病治疗、癌症治疗和骨折修复等治疗上取得了巨大的成功，令临床医生乃至患者都大受益。
此外，在一些以空气污染为主的环境污染处理中，纳米材料也发挥着起到了重要的作用。
例如，纳米颗粒可以在空气中控制有害物质，并能够有效地清除空气中的有毒物质，从而起到一定的净化作用。
其次，纳米技术在能源领域也发挥着重要的作用。
近年来，纳米材料用于储存和转换能源，比如可以用于太阳能电池和超级电容器等，它们的性能优于传统的材料，大大提高了能源的利用效率，进而促进了能源节约。
最后，纳米技术在材料科学与工程领域的应用也同样重要，例如纳米结构材料对具有特殊性质的金属、陶瓷、塑料、石墨烯等材料在强度、抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性上起着促进和促进作用，从而促进了传统材料的发展。
总的来说，纳米技术在各个领域发挥着巨大的作用，被称为未来的新兴产业，会给我们以越来越多的惊喜与期许。
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纳米颗粒的自组装行为
纳米颗粒的自组装行为自然界中有很多微小粒子能够自发地组合在一起形成有序结构。
这种自组装行为在纳米领域也得到了广泛的关注。
纳米颗粒的自组装行为是指当纳米颗粒暴露在适当的条件下时，它们会从无序状态逐渐转变为有序的、规整排列的结构。
这种行为不仅有助于我们理解纳米材料的物理特性，还可用于制备功能性材料和纳米器件。
一、纳米颗粒的自组装行为的原理纳米颗粒的自组装行为源于它们表面的相互作用力。
根据颗粒之间的相互作用类型，可以将纳米颗粒的自组装行为分为磁性相互作用、电磁适应性相互作用和溶剂驱动相互作用等几种类型。
1. 磁性相互作用当纳米颗粒表面带有磁性时，它们之间会产生磁性相互作用力。
这种力可以导致颗粒之间的吸引或排斥，从而形成有序的结构。
例如，在磁场的作用下，带有磁性的纳米颗粒可能会自发地排列成链状、环状或方阵状等有序结构。
2. 电磁适应性相互作用当纳米颗粒表面带有亲疏水性的基团时，它们之间会产生电磁适应性相互作用力。
这种力可以导致颗粒自发地组装成不同的结构，如单分散团聚、有序单分散团聚、胶束等。
这种组装行为在生物学和化学中得到广泛应用，例如制备纳米胶束药物载体和核酸传递系统等。
3. 溶剂驱动相互作用当纳米颗粒悬浮在溶液中时，溶液中溶剂的力场可以影响颗粒之间的相互作用力。
这种力场可以促进颗粒的聚集或分散，从而导致纳米颗粒的自组装行为。
具体而言，溶剂驱动可以是溶剂中对颗粒表面的溶解力使颗粒聚集，也可以是颗粒与溶液中分子间作用力的变化使颗粒分散。
二、纳米颗粒的自组装行为的应用纳米颗粒的自组装行为不仅有助于我们深入理解纳米材料的特性，还具有广泛的应用前景。
1. 晶体生长纳米颗粒的自组装行为可以模拟和控制晶体生长的过程。
通过调整纳米颗粒的形状、大小、表面性质等因素，可以控制纳米颗粒组装成不同的晶胞结构，从而获得具有特定性能的晶体材料。
2. 功能性材料纳米颗粒的自组装行为可以用于制备具有特定功能的材料。
例如，通过控制纳米颗粒的组装结构，可以制备出具有高电导性、高磁导率、高比表面积等特性的材料，用于能量存储、传感器、催化剂等方面。
生物体中存在的纳米材料及其特性
生物体中存在的纳米材料及其特性摘要:本文简单罗列了一些生物界中常见的动植物中的纳米结构及其特性，通过这些简介可以清晰地体现出纳米材料的重要性，也可以直观的为我们展现自然界中的纳米材料及其特性，更加可以通过这些让我们联想到现实生活中纳米技术的应用。
关键词:纳米材料生物体结构原因自然界中，纳米材料和它的形成过程早已存在。
只是先前人们不认识而已。
在地球的漫长演化过程中，在自然界的生物中，存在许多通过纳米技术形成的纳米材料。
亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌… 个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，顽强存活着。
只是在现代科学技术发展起来之后，人们才对自然界中的纳米技术和纳米材料有了一些认识。
例如，知道了石灰岩溶洞中的石笋是一纳米一纳米生长起来的，它们的形状才会那么千奇百怪。
贝壳和牙齿是一纳米一纳米生长的，才会那么坚硬。
植物茎和头发也是一纳米一纳米生长的，才那么柔韧。
那么什么是纳米材料呢？纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。
纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。
纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。
因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。
纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。
生活中的纳米技术
生活中的纳米技术
纳米技术是一种革命性的科学技术，它将微小的原子和分子组合成新的材料和结构，从而创造出许多惊人的应用。
在生活中，纳米技术已经渗透到各个领域，给我们的生活带来了许多便利和改变。
在医学领域，纳米技术已经被应用于药物输送系统。
通过纳米级的药物载体，药物可以更精准地传递到病变部位，减少了药物对健康细胞的伤害，同时提高了药物的疗效。
此外，纳米技术还可以用于制造人工关节、修复组织和细胞，为医学治疗带来了新的希望。
在材料科学领域，纳米技术也有着广泛的应用。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，可以用于制造轻巧、高强度的材料，如碳纳米管、纳米陶瓷等。
这些材料可以应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域，提高产品的性能和寿命。
在环境保护领域，纳米技术也发挥着重要的作用。
纳米材料可以被用来制造高效的污水处理设备、空气净化器和环境监测传感器，帮助我们更好地保护环境和净化空气。
然而，纳米技术也面临着一些挑战和风险。
由于纳米材料的微小尺度和特殊性质，它们可能对人体和环境产生未知的影响。
因此，我们需要加强对纳米技术的监管和研究，以确保其安全性和可持续性。
总的来说，纳米技术已经成为我们生活中不可或缺的一部分，它为我们带来了许多新的机遇和挑战。
随着纳米技术的不断发展和应用，我们相信它将会为我们的生活带来更多的惊喜和改变。
自然界中的纳米现象
水黾-纳米槽
纳米钉
Nano-patterns in nature
飞蛾-纳米瘤
荷叶-纳米丘
沙漠鱼-纳米阶 拟步甲-纳米包
鲨鱼-纳米筋
纳米梯
纳米钮
The Sandfish-Effect
?
The Sandfish lives in the Sahara desert
www.bionik.tu-berlin.de/institut
Size comparison
Grain of sand upon the thresholds
low friction and low wear?
Sand sflow 8µm
scale
Reduce the contact area Good for small contact friction
50 nm Ø
Abrasion of the sandfish scales
The sandskink always looks shiny
while Man-made things soon get blunt in the desert wind !
The resistance to abrasion
Sandfunnel Sandblast Objectplatform
路甬祥. 科学中国人. 2004
仿生材料学
仿生材料是指模仿生物的各种特点或特性而研 制开发的材料。
仿生学在材料科学中的分支称为仿生材料学， 它是指从分子水平上研究生物材料的结构特点、 构效关系，进而研发出类似或优于原生物材料 的一门新兴学科，是化学、材料学、生物学、 物理学等学科的交叉。
Problems
Sandskink Measurement of the angle of sliding friction
自然界的纳米材料及荷叶效应
四、贝类——娴熟的粘合高手
• 普通的贝类，堪称纳米粘合技术的高手。 当它想把自己贴在一块岩石上时，就会打 开贝壳，把触角贴到岩石上，它将触角拱 成一个吸盘，然后通过细管向低压区注射 无数条黏液和胶束，释放出强力水下胶粘 剂。这些黏液和胶束瞬间形成泡沫，起到 小垫子的作用。贝类通过弹性足丝停泊在 这个减震器上，这样，它们就可以随波起 伏，而不至于受伤。这种牢固的胶粘效果 就来自黏液和岩石纳米尺度下分子之间的 相互作用。
线透过。这便决定了不同的颜色。
•
三、会吐丝的蜘蛛
• 自然界中的蜘蛛丝直径有100纳米左右，是真正 的纯天然纳米纤维。如果用蜘蛛丝制成和普通 钢丝绳一样粗细的绳索，那么它可以吊起上千 吨重的体，其强度可与钢索相媲美。除了用于 捕捉飞虫外，几乎所有的蜘蛛都还用蛛丝作为 指路线、安全绳、滑翔索。蜘蛛的腹部通常有 几种腺体，被称为吐丝器。各种腺体产生不同 类型蛛丝，腺体顶端有喷丝头，其上有数千只 小孔，喷出的液体一遇空气即凝结成黏性强、 张力大的蜘丝。蜘丝由丝纤朊蛋白质组成。通 常，一千根蜘丝合并后比人的头发丝还要细十 分之一。
复杂的多重纳米和微米级的超微结构。
• 荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”（每两个小山包之间的距离约 为20-40μm）在山包上面长满了绒毛，在山包顶又长出了一个个馒头状的“碉 堡”凸顶。整个表面被微小的蜡晶所覆盖（大约200nm-2μm）。因此，在“山 包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄、只有纳米 级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面 上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触， 由于空气层、“山包”状突起和蜡质层的共同托持作用，使得水滴不能渗透， 而能自由滚动。雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰 尘，并滚出叶面，这就是"荷叶效应"能自洁叶面的奧妙所在。
自然科学概论-纳米
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）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。
纳米科技概念的提出与发展最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼。
1959年他在一次著名的讲演中提出：如果人类能够在原子／分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激动人心的新发现。
他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。
那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。
纳米科技的迅速发展是在80年代末、90年代初。
80年代初发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器——扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描隧道显微学会议同时举办《纳米技术》与《纳米生物学》这两种国际性专业期刊也相继问世。
一门崭新的科学技术——纳米科技从此得到科技界的广泛关注。
纳米技术发展可能经历五个阶段第一阶段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。
第二个阶段生产纳米结构物质。
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。
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。
自然界(例如生物体)存在的纳米材料及其特性功能
自然界（例如生物体）存在的纳米材料及其特性功能摘要:纳米是一个长度单位，指的是一米的十亿分之一。
纳米技术技，则是在纳米尺度(1到1000纳米之间)上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的技术。
在纳米技术中，纳米材料是其主要的研究对象与基础。
事实上，纳米技术并不神秘，也并不是人类的专利。
早在宇宙诞生之初，纳米材料和纳米技术就已经存在了，比如，那些溶洞中的石笋就是一纳米一纳米的生长起来的，所以才千奇百怪；贝壳和牙齿也是一纳米一纳米的生长的，所以才那样坚硬；植物和头发是一纳米一纳米生长的，所以才那样柔韧；荷叶上有用纳米技术生长出来的绒毛，所以才能不沾水，就连人类的身体，也是一纳米一纳米生长起来的，所以才那样复杂。
在地球的漫长演化过程中，自然界的生物，从亭亭玉立的荷花、丑陋的蜘蛛，到诡异的海星，从飞舞的蜜蜂、水面的水黾，到海中的贝壳，从绚丽的蝴蝶、巴掌大的壁虎，到显微镜才能看得到细菌… 应该说，它们个个都是身怀多项纳米技术的高手。
它们通过精湛的纳米技艺，或赖以糊口，或赖以御敌，一代一代，在大自然中地顽强存活着，不仅给人们留下了深刻的印象，而且给现代的纳米科技工作者带来了无数灵感和启示。
关键词 :纳米材料；生物纳米材料；仿生材料。
一，纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。
真正有意识的研究纳米粒子可追溯到20世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”，但受到当时试验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。
到了20世纪60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。
1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。
对纳米技术就在我们身边这句话的理解
对纳米技术就在我们身边这句话的理解纳米技术是指一种在纳米尺度（纳米级别）上制造、操作和应用物质的技术。
我们身边的很多科技产品，如手机、电脑、汽车等都是利用了纳米技术的成果。
一些专家甚至预测，未来的纳米科技可能会改善人类的生活，甚至改变世界。
因此，对纳米技术就在我们身边这句话的理解十分重要。
技术类从技术的角度来理解，纳米技术已经渗透到我们的生活中。
例如，微型芯片，是一种典型的纳米技术应用。
在计算机技术的基础上，纳米技术可以让处理器速度更快，存储空间更大，而且可以制造更小更薄的设备。
此外，纳米技术还可以用于生产更高效的太阳能电池板，并制造更长寿的电池。
同样地，利用纳米技术可以生产质量更轻、坚固和舒适的服装。
这些技术的进步不仅带来更多的选择和便利，同时也能提高生产效率和降低成本。
医学类从医学角度来理解，纳米技术的相关应用越来越广泛。
例如，向肺部投放药物的纳米颗粒，比传统的药品更容易输送到肺部，从而减少了药物的剂量，避免了药物的副作用。
此外，利用纳米技术，医生可以在体内的某个细胞处释放药物，扩大药效，同时降低副作用。
这项技术已经用于癌症治疗，也被用于对抗艾滋病和心脑血管疾病。
环境类从环境角度来理解，纳米技术也对我们的环境产生了深远的影响，例如，纳米管理和治理工程。
在清洁用水中，纳米技术可以去除水中的细菌和污染物；在净化废水中，纳米技术可以将有害的物质转化为无毒物质，从而减少环境污染。
此外，利用纳米技术可以更有效地应对气候变化，如制造出更高效的太阳能电池板或通过纳米材料来吸附二氧化碳。
需要注意的是，纳米技术也存在一些潜在的安全风险。
例如，纳米颗粒的生产和使用过程中产生的污染物可能会对人类健康和环境造成影响。
因此，相关监管机构和科学家需要将纳米技术的潜在安全问题视为极为重要的调查对象，继续对纳米技术的安全性进行深入研究和探讨。
综上所述，对纳米技术就在我们身边这句话的理解，包括了技术类、医学类和环境类等多个方面的应用。
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小型水生昆虫水黾被喻为 “池塘中的溜冰者”，因 为它不仅能在水面上滑行 ，而且还会像溜冰运动员 一样在水面上优雅地跳跃 和玩耍。它的高明之处是 ，既不会划破水面，也不 会浸湿自己的腿。
水黾行与水面的的秘诀
• 研究小组在高倍显微镜下发现，水黾腿部上有 数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛 。这些像针一样的微米刚毛的表面上形成螺旋 状纳米结构的构槽，吸附在构槽中的气泡形成 气垫，这些气垫阻碍了水滴的浸润，宏观上表 现出水黾腿的超疏水特性（超强的不沾水的特 性）。正是这种超强的负载能力使得水黾在水 面上行动自如，即使在狂风暴雨和急速流动的 水流中也不会沉没。
• [13] 绿色建材在当代建筑业中的应用 刘巍 《城市建设理论 研究》 2011年第26期
L/O/G/O
• [5] 神奇的“纳米动物世界” 水牛《学苑创造A版》2009年03 期
• [6] Nano Nature Collins 2008 • [7] 莲花效应 《科技与生活》 2011年第21期 • [8] “莲花效应”洁净我们的世界 张敏 《科学世界》 2000年04
• [9] 基于“荷花效应”的双微观超疏水表面制作技术研究 张鸿 海 谢丹 刘胜 甘志银 《中国机械工程》 2009年02期
电子显微镜下的荷叶表面
• 电子显微穿不脏的衣服
• 经拒水拒油技术处理过的服 装面料，在织物表面形成犹 如水在荷叶上滚动效果的疏 水功能，同时具有防油的特 性，并且经处理过的面料仍 然保持原织物的原有特性（ 透气性、柔软性等），处理 后的服装更容易清洗。
生活中最熟悉的陌生人
——纳米世界
L/O/G/O
前言
• 我们生活在宏观的世界里，“纳米”这个单位对 于我们来说并不陌生但却十分遥远。提及“纳米 ”我们所能想到的只是高端的科研成果，与普通 大众的生活格格不入的造价昂贵的纳米材料。然 而，“纳米材料”与我们同样早已成为了这个多 彩世界的住民。应用到“纳米材料”的现象就在 我们的身边，与我们的生活息息相关。可以说“ 纳米材料”是我们生活中最熟悉的陌生人。
这个原理也是“莲花效 应”
穿不脏的衣服原理与莲叶相似，都称之为“莲叶效 应”
原理
莲花效应
莲花效应
莲叶效应主要 是指莲叶表面 具有超疏水以 及自洁的特性。
“荷花效应”的应用
“荷花效应”在很多与生活息息相关的行业中都得到了 广泛的应用。再此仅举两个例子。
纺织业
•经过超双疏技术处理过的各种纺织材料不仅显示 出卓越的疏水疏油性能，而且不改变原有织物的 各种性能，甚至还增加了杀菌、防辐射、防霉等 特殊效果。
• [10] 浅谈拒水拒油纳米技术处理服装的功能检测 杨志敏 何 玉兰 叶毓辉 等 《中国纤检》2011年第22期
• [11] 纳米功能服装的研究进展 叶毓辉 董晶泊 杨友红 等《 纺织科技进展》 2011年03
• [12] 纳米技术在纺织上的应用 宋晓秋 姜岩 高冬梅 等 《吉 林工学院学报(自然科学版)》 2002年02期
参考文献
• [1] 浅谈纳米技术在生活中的应用 赵金龙 关玲 《科技信息(学术 研究)》 2007年15期
• [2] 纳米材料的应用与发展前景 叶灵 《科技资讯》2011年20 期
• [3] 纳米材料应用与发展前景概述《黑龙江科技信息》2009年16 期
• [4] 纳米技术在动物科技中的应用 谢巧根 储卫华《畜牧与兽医 》2006年12期
水黾腿部的细节图
多层刚毛结构
整个身体在水 面上
植物界中的纳米材料
• 纤尘不染的荷花
• 一提到莲花，人们很自然 地就会联想到荷叶上滚动 的露珠。20 世纪70 年代 ，植物学家在研究植物叶 面时发现，光滑的叶子表 面有灰尘，要先清洗才能 在显微镜下观察，而莲叶 等叶面却总是干干净净。
这个现象也被成为“莲花效应”
随着纳米材料的发展，我们几乎可以想象这 样一个全新的世界，人类将从繁忙的清洁工作中 彻底解放出来。而且随着“莲花效应”的应用， 清洁也将由今天的需要大量水反复清洗，漂净改 变成为用少量水就可以完成的任务。这也将大大 的节约水资源，以及节省用来净化生活污水所用 的资源。
一个行业的发展带给世界的将不仅仅是这个 行业的进步，随之而来的可能是整个世界多元化 的新变革。
大众对于纳米材料的普遍认识：
• 看起来很高端的，结构复杂的事物
事实上。。。
• 纳米材料就在我们的生活中。 • 与我们共享美好世界。 • 进入我们今天的介绍。。。
纳米材料在生活中的应用
纳米材料在生活中具有非常广泛的应用，在此仅借此三个 例子一窥其在生活中的重要性。
1
2
3
动物
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植物
服饰
动物界中的纳米材料
荷花总是一尘不染的原因
• 通过电子显微镜，我们可以观察到莲叶表面存在着 多重纳米和微米级的超微结构。荷叶表面上有一些 微小的蜡质颗粒，并覆盖着无数尺寸约10 个微米的 突包，每个突包的表面又布满了直径为几百纳米的 细绒毛。使突包间的凹陷部分充满空气，这样就紧 贴叶面形成一层只有纳米级厚的空气层，从而使得 在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等落在叶面 上后，不会大范围直接接触叶面，而要隔着一层极 薄的空气，并且其能接触的点也只是叶面上若干个 凸起的点。
建造业
•最近许多厂商也利用纳米技术处理涂料，物体 涂上此涂料也将拥有自洁的效果。房顶、自动喷 漆器等的自清洁功能若得以实现，显然会带来很 多好处，而且可以节省清洁花费的费用。
诺贝尔奖获得者Feyneman在20世 纪60年代曾经预言:如果我们对物体 微小规模上的排列加以某种控制的 话,我们就能使物体得到大量的异乎 寻常的特性,就会看到材料的性能产 生丰富的变化。他所说的材料就是 现在的纳米材料。