纳米的用处是什么?

Question

是科学上的用处!

Answer 1

什么是纳米？

纳米是尺寸或大小的度量单位,是一米的十亿分之一（千米→米→厘米→毫米→微米→纳米）, 4倍原子大小，万分之一头发粗细。纳米技术是是指制造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度相当于几十个原子聚集在一起。

纳米科技及其研究内容

纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。 用扫描隧道显微镜的针尖将 原子一个个地排列成汉字， 汉字的大小只有几个纳米。纳米科技的研究内容包括： 创造和制备优异性能的纳米材料，设计、制备各种纳米器件和装置，探测和分析纳米区域的性质和现象 。

纳米科技研究目标和可能的应用

材料和制备：更轻、更强和可设计；长寿命和低维修费；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复；

微电子和计算机技术：2010年实现线条为100nm的芯片，纳米技术的目标为：纳米结构的微处理器，效率提高一百万倍；10倍带宽的高频网络系统；兆兆比特的存储器（提高1000倍）；集成纳米传感器系统；

医学与健康 快速、高效的基因团测序和基因诊断和基因治疗技术；用药的新方法和药物“导弹”技术；耐用的人体友好的人工组织和器官；复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统

航天和航空 低能耗、抗辐照、高性能计算机；微型航天器用纳米测试、控制和电子设备；抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料

环境和能源 发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境； 孔径为1nm的纳孔材料作为催化剂的载体；MCM-41有序纳孔材料（孔径10-100nm）用来祛除污物；纳米颗粒修饰的高分子材料

生物技术和农业 在纳米尺度上，按照预定的大小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋白质、核糖、核酸等。在纳米材料和器件中植入生物材料产生具有生物功能和其他功能的综合性能。，生物仿生化学药品和生物可降解材料，动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等。

纳 米 技 术 简 介

纳米(nanometer):长度单位的一种，1纳米=10-9米，即十亿分之一米。大约相当于头发粗细的八万分之一。“nanometer“"源自拉丁文，意思是"矮小"。纳米的确微乎其微，然而纳米构建的世界却是神奇而宏大的。21世纪，信息科学技术、生命科学技术和纳米科学技术是科学技术发展的主流。人们普遍认为，纳米技术是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础。纳米技术所带动的技术革命及其对人类的影响，远远超过电子技术。
纳米技术：于细微之处显神奇
纳米技术是在纳米尺度内，通过对物质反应、传输和转变的控制来实现创造新的材料、器件和充分利用它们的特殊的性能，并且探索在纳米尺度内物质运动的新现象和新规律。由于纳米正好处于原子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏观世界的中间地带，被称为纳米世界，也是物理、化学、材料科学、生命科学以及信息科学发展的新领地。纳米材料中包含了若干个原子、分子，使得人们可以在原子层面上进行材料和器件的设计和制备。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，这种"组合"被称为"超分子"或"人工分子"。"超分子"的性质，如它的熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和颜色及水溶性都有重大变化。当"超分子"继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时，奇特的性质又会失去。通俗来说，纳米材料一方面可以被当作一种"超分子"，充分地展现出量子效应；而另一方面它也可以被当作一种非常小的"宏观物质"，以至于表现出前所未有的特性。同时， 许多化学和生物反应的过程也发生在纳米尺度的层面上，因此探测纳米尺度内物理、化学和生物性质的变化，将加深对生命科学的理解。对由数量不多的电子、原子或分子组成的体系中新规律的认识和如何操纵或组合他们，是当今纳米科学技术的主要问题之一。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农业等方面。
纳米材料:材料科学领域的前沿
纳米科技发展中，纳米材料是它的前导，因为纳米材料集中体现了小尺寸、复杂结构、高集成度和强相互作用以及高比表面积等现代科学技术发展的特点，其中最应该指出的是纳米材料是将量子力学效应工程化或技术化的最好场合之一，可能会产生全新的物理、化学现象。现在可以用物理、化学及生物学的方法制备出只包含几百个或儿千个原子、分子的 "颗粒"。这些"颗粒"的尺寸只有几个纳米，它们很容易与外界的气体、流体甚至固体的原子发生反应，也就是说十分活泼。实验上发现如果将金属铜或铝做成几个纳米的颗粒，一遇到空气就会燃烧，发生爆炸。有人认为用纳米颗粒的粉体做成火箭的固体燃料将会有更大的推力。另外，用纳米金属颗粒粉体做催化剂，可加快化学反应过程，大大地提高化工合成的产率。
如果把金属纳米材料颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比普通金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性。人们幻想有一天会使用这样的纳米钢材或纳米铝材制造出汽车、飞机或轮船，使它们的重量减少到原来的1/10。不仅如此，汽车或飞机的发动机由具有塑性的纳米陶瓷材料制成，可在更高的温度下运作，汽车跑得更快，飞机飞得更高。
氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色。平常人们戴的变色镜变色的速度较慢，用纳米材料做成的变色镜就不一样了，变色速度很快，用它做士兵的防护激光镜是再好不过了。用纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下会变得更加绚丽多彩。
半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光，可以做成超小型激光的光源。它还可以吸收太阳光中的光能，把它们直接变成电能，这种技术一旦实现，太阳能汽车、太阳能住宅就会成为现实。利用特种半导体纳米材料使海水淡化已得到应用；半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护士已得到应用。
目前科学家正在致力于研究的碳纳米管材料，是一种非常独特的材料。它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个纳米。这种材料的密度是钢的1/6，而强度却是钢的l00倍。用这样轻而柔软，又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的。如果用碳纳米管作绳索，是惟一可以从月球上挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索，如果用它做成地球月球乘人的电梯，人们到月球定居就很容易了。纳米管的细尖极易发射电子，用于做电子枪，可以做成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业新的方向。
利用纳米技术还可以以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作生物材料和仿生材料，并能在材料破坏过程中进行纳米级损伤的诊断和修复。
纳米器件：给信息技术带来革命
纳米科技的另一主要研究领域是设计、制备新型纳米结构和纳米器件。就像30年前，微电子器件取代真空电子管器件给信息技术带来革命一样，纳米结构将再次给信息技术带来革命。
把自由运动的电子囚禁在一个小的纳米颗粒内，或者在一根非常细的短金属线内，线的宽度只有几个纳米，会发生十分奇妙的事情。由于颗粒内的电子运动受到限制，原来可以在费米动量以下连续具有任意动量的电子状态，变成只能具有某动量值，也就是电子动量或能量被量子化了。自由电子能量量子化的最直接的结果表现在：当在金属颗粒的两端加上合适电压，金属颗粒导电；而电压不合适时，金属颗粒不导电。这样一来，原来在宏观世界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界内就不再成立了。还有一种奇怪的现象，当金属颗粒具有了负电性，它的库仑力足以排斥下一个电子从外电路进入金属颗粒内，从而切断了电流的连续性。这使得人们想到是否可以发展用一个电子来控制的电子器件，即所谓单电子器件。单电子器件的尺寸很小，把它们集成起来做成电脑芯片，电脑的容量和计算速度不知要提高多少倍。然而，事情可不是人们想像的那么简单。实际上，被囚禁的电子可不那么"老实"，按照量子力学的规律，有时它可以穿过"监狱"的"墙壁"逃逸出来，这会使芯片的动作不可控制，同时还需要新的设计使单电子器件变成集成电路。所以尽管电子器件已经在实验室里得以实现，但是真要用在工业上还需要时间。
被囚禁在小尺寸内的电子的另一种贡献，是会使材料发出强的光。"量子点列激光器"或"级联激光器"的尺寸极小，但发光的强度很高，用很低的电压就可以驱动它们发生蓝光或绿光，用来读写光盘可使光盘的存贮密度提高几倍。如果用"囚禁"原子的小颗粒量子点来存贮数据，制成量子磁盘，存贮度可提高成千上万倍，会给信息存贮的技术带来一场革命。
纳米加工：有待人类显身手
为了研究纳米科学和应用纳米科学的研究成果，首先要能按照人们的意愿在纳米尺度的世界中自由地剪裁、安排材料，这一技术被称为纳米加工技术。实际上，一方面纳米加工技术是纳米材料的重要基础，另一方面纳米加工技术中包含了许多人们尚未认识清楚的纳米科学问题。比如说，在一个粗细为几纳米的孔或线里，原子的扩散就与宏观世界里的扩散大不一样。一般而言，原子运动的自由程为几个微米，在此长度上，原子发生碰撞，进行热扩散器壁的作用可忽略不计，可在纳米孔或线内，原子的扩散主要是靠与孔壁的碰撞来完成的。再举一个例子，一般认为物体之间相互运动时的摩擦力主要来源于物体表面的不平整性，即物体表面越光滑，它们之间的摩擦力越小。而纳米材料表面越小，相互之间距离很近，以至于两块材料表面上的原子会发生化学键合而产生对相互运动的阻力。因此，在纳米世界里，所有的加工都必须在原子尺寸的层面上考虑。纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起，它具有芯片的功能，又可以探测到电磁波、光波(包括可见光、红外线、紫外线等)信号，同时还能完成电脑的命令。如果将这一集成器件安装在卫星上，可以使卫星的重量大大地减小，更容易发射，成本也更低。当前人们已经在考虑用"小鸟"卫星部分地代替现有的卫星系统。

Answer 2

　　纳米技术的应用
　　纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲，包括如下领域：
　　1、纳米技术在新材料中的应用
　　2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用
　　3、纳米技术在制造业中的应用
　　4、纳米技术在生物、医药学中的应用
　　5、纳米技术在化学、环境监测中的应用
　　6、纳米技术在能源、交通等领域的应用
　　7、纳米技术在农业中的应用
　　8、 纳米技术在日常生活中的应用
　　衣
　　在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布虽然结实，但有烦人的静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。
　　食
　　利用纳米材料，冰箱可以抗菌。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。利用纳米粉末，可以使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。纳米食品色香味俱全，还有益健康。
　　住
　　纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。
　　行
　　纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。
　　医
　　利用纳米技术制成的微型药物输送器，可携带一定剂量的药物，在体外电磁信号的引导下准确到达病灶部位，有效地起到治疗作用，并减轻药物的不良的反映。用纳米制造成的微型机器人，其体积小于红细胞，通过向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓。清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。纳米技术将是健康生活的好帮手。
　　纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威机构预测，2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产，象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷的性能提高了十几倍，而且无毒无害无异味。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。
　　目前，不少国家纷纷制定相关计划，投入巨资抢占纳米技术的战略高地。每一种新科技的出现，似乎都包涵着无限可能，尤其是纳米机器人具有不可限量的应用前景。 用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国著名学者周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中就预言：到21世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

Answer 3

浙江大学郑强教授的演讲，建议大家看一下，虽然发表的时间比较早了，但我觉得现在看还是很有价值的。

《高新技术的理念与经营思想》

21世纪知识经济论坛第叁十期
时间：2000年12月23日下午
地点：浙江图书馆报告厅
作为一个学者，我不是来卖弄嘴皮子的。借助这个讲坛，我认为各行各业对知识的接受是潜移默化，循序渐近的过程。 下面从自然科学的角度来谈谈我的一些观点，我提出几个重大问题：

第一，我国搞了几十年的科学研究与攻关，在几十个工业门类中，到底有哪几个是属于中国的民族工业或者可以称为自己的工业的？到底有哪几项科研在国际上是数一数二的？中国现在到底需要什么？我经常出国，每出一次国，灵魂就受到一次洗礼，就巴不得在回来的第二天就去中小学讲。为什么？就是感到紧迫的压力和羞愧，特别是去了日本和韩国，这两个同属于东方国家去了之后，感触更多下面这四个方面，是近5年吹得最厉害的。先说超导，这也是从美国人开始的。我是一个教授，在浙大当老师，浙大的“求是”是个无价之宝。现在中国的知识分子有个弱点，就是不喜欢人家说自己的缺陷，更不愿意自己说自己的缺陷。我今天就愿意来揭揭自己的短，面对产业家，我更应该说实话。中国今天的科技很多都是“跟踪”，这也难为中国的教授，因为日子过得较苦，没有钱，加上很多领导同志本身也没有知识，为了蒙领导，让他们拨一点钱，总得把一些文章、报告、口号写得越高越好。比如，现在教育界号称“建世界第一流大学”，教育部跨世纪发展计划中定的10所大学，现在已选定了9所，第10所还未选出。在中国这个发展中国家，你能建10所世界一流大学，那美国有多少所？日本有多少所？现在的实际状况是：世界上前200所大学，中国一所都排不进！在亚洲能排出几所？我到国外去看了以后，感到要将浙大建成世界一流大学就像共产主义理想，我们永远要努力！但是，我们不应该去追求这样虚幻的目标，去呼这样的口号，我们的差距还很大。现在的几个行业也是前几年套着中国科技产业目标走得几个方向。像纳米，它只不过是一个尺度概念。各种尺度的材料都有各自的用处，比如，为什么要把泥土拿来做成砖，砖的尺度比沙泥要大得多，因为小的沙粒没有强度。我们怎么能把 丰富多彩的物质世界只说成是一个纳米呢？所以，谁都没有注意是谁提出的这个口号的，其实我们又中了美国人的圈套！这与军备竞赛是一样的。

超导中国科学院在搞；基因上海在搞；纳米全国在搞，连工厂技术员也在搞。刚才何祚庥先生讲的悬浮列车，不要以为上海的高楼大厦与东京、大阪一样，中国就现代化了。修一个房子、修一座桥非常容易，但你要看看国民素质到了一个什么样的阶段。日本大楼里走出来的人都是受过高等教育的；而我们上海的大厦里走出来的人却都是些腰缠万贯的文盲！怎么能说国家已经现代化了？浙江杭州搞的世贸会挺漂亮，但你可以去西溪河看看，如果西溪河能出现小鸟、天鹅，杭州就现代化了，这不是一个穿一件衣服的问题。我们最需要的是什么？我们不要用这些东西来摆样子！我们应该关注我国的哪几个方面？这是我的一些建议，提出的一些口号,以前说“无知无畏”，现在却是“无知才无畏”，许多企业把浙江省技术监督局、科委的人请来吃一顿饭，喝一点酒，他就给你签个字，再把我们这些教授胁迫到那里去，给你盖个章，然后就是“填补国内外空白”、“国际先进水平”，写论文则是“国际领先水平的研究成果”、“首次科学发现”等等，这都是目前非常严重的问题！作为一个大学教授，我深深地为此担忧！这不是我们的责任，是我们的领导无知，是他们倡导了这个主流。我知道在座的处长或老总日子很难过，因为你们不写这样的报表，就拿不到钱，项目就得不到批准。教授也同样如此，天天写报告，而不是在实验室静下心来好好搞研究，这是很严重的！科学家说，纳米无所不能，这一说，大家就都去搞纳米了；老板说：纳米商机无限，再不上就没有机会了，因此，宁波想干，诸暨想干，天台也想干，大家都来搞纳米。科学家知道纳米不稳定，它做成材料就聚集在一起，但产业家并不知道 这一点。有人说，纳米这么好，我们都变成纳米人多好，但高的篮球谁打？篮框得降低了。纳米人的作用可否用在脑血栓治疗上，不用吃药，脑袋上挖个小孔让纳米人钻进去清理一下就行了。这些东西可能只有我在说不好。纳米在最近的一二个月里在浙江炒得很厉害，什么“纳米冰箱能防霉”，我就不明白：一个是 生物学与卫生学的概念、一个是材料尺寸的纳米怎么会防霉？所以，要千万注意，无知的人骗起人来不得了，因为他胆子大，什么都敢说，所以说：“无知才无畏”，我们懂一点的就不敢随便讲，这是误导！现在，让科学界的人感到很困惑：许多与纳米研究无关，不具备纳米科研的单位都在上纳米项目，开设了许多新的战场。作为商界的人士，这个投入是风险投入，所得到的绝对回报是非常危险的。越是高科技的东西，越不要指望它的市场回报，这个概念是我今天提出的。

新闻界的人在干什么？新闻界的同志喜欢写一些新东西。我知道，没有新东西写起来不精彩。误导与新闻界有关，新闻界听到一点就是一个片，如此描述宣传以致于浙江的报纸整版整版地写纳米。我特别地告诫大家，这是把整个一个学科的概念搞得非常庸俗！

下面我谈谈科技问题。我们整个国家民族工业的基础极其脆弱，这几年我在日本商店购物，日本的袜子、手巾、低档毛衣、低档服装全都是中国产的，这是否感 到光荣？其实，我们所谓的外资合营企业，所引进的东西，真正有科技的含量极少，这就是我们的天真，就是我们领导的天真！比如，东京这么大的城市，全部的电视频道就只有6个，杭州有多少个？这是很清楚的。拿什么钱吃什么饭，我们现在是在吃国家的饭，所以，开了这么多频道不怕赔也不怕赚，而日本就不能这样。我在日本10天，没有看到一条有关中国的消息，这也是中国人的天真.广岛亚运会在日本召开时，有哪一个中国人得金牌的镜头能在日本的电视上看得到？日本人喜欢下围棋，但他不知道聂卫平是谁。我国现在是需要国际化，但国际化了以后连自己的祖宗是谁都不知道了，连自己的民族文化是什么都不知道了，所以我要说，改革开放20年，我们到底在经济上，科技上得到了什么？好的是有的，但作为一个科学家，我要深思：我们在高科技上得到了什么？日本、韩国、美国基本都是把国内不能生产的、低价的东西转移到第叁世界国家来生产。你并没有得到高科技，你以为他会给你高科技吗？不会的！比如汽车，我们联营了这么多家，但日本的汽车技术，比如丰田，都是第二代、第叁代之前的，他不会给你先进的！为什么现在柯尼卡、柯达、富士在中国“大跳水”？就是要挤跨乐凯，这个中国现在剩下的唯一一个国产胶卷！等哪一天乐凯垮掉了，国外的胶 卷就会全部涨价！现在在中国卖的进口胶卷比日本、美国的都便宜，这就是倾销！这一点中国人并不知道。
为什么我们的大学排不进前200名？因为规定要有800篇FCA的论文才能进入前200名。为什么浙大好不容易搞了10年的科研却没有钱？教授的论文写得少了，平均一个教授没有一篇，像我这样一年能 写5、6篇的很少。为什么？中国的教授一个月的工资平均只有1500元，相当于170美元；美国的教授拿多少工资？他的一篇文章值多少钱？可见中国教授便宜了！美国教授成本高！为什么会是这样？所以，我非常担心这样下去，再过5年、10年，你到底还有些什么东西？这样恶性循环后，我们基本上没有自己的工业了！我不赞成“造船不如买船，买船不如租船”，过若干年再看看，将会是什么样子？

下面谈谈我个人的观点第一，我们国家的现实和发展就是这样：凡是依赖不成的，我们自己都能搞得像模像样，比如二弹一星；凡是能够引进的，就都搞不成。为什么？企业的科技人员辛辛苦苦地搞一个技术革新，只要区里的计委领导、省里的计经委领导哪一天带着人到美国去考察一下，买来几个电器产品，跟他们签个协议，然后再到美国去培训10天，引进一条线，马上就可以把你这个国营企业打跨，这就是现实！现在很多合资企业就这样，卖点东西，而没有去考虑这些深层次的东西。殊不知这就是社会的恶性循环！关于电信的事，我只跟电信部门这样说：这点电话费我付得起！但是，你们想过没有，你们从自己的这个角度赚了消费者的钱，但消费者里面有大夫，你电信的人就不生病吗？你若进医院，他给你卖高价药行吗？我开玩笑：“你别看我是个穷教授，赚不了钱。我今天回去就去查名单，看我这个学院、我这个系的学生有多少是你们电信部门的子女，到了下个学期全部不及格！若要及格，每分交5000 元钱。”但我决不会这么做！若这样做，这个世界就乱了。作为社会成员，一定要有这样的思想：大家是互相依存的，我们这个国家也同样。但是很多人只考虑自己，只要自己赚钱而不管别人怎样，若那样的话，明天就可能得到报应。这是我的一个观点。下面这几个问题是最重要的问题：中国需要什么样的教育？中国需要什么样的人才？中国需要什么样的科技？

Answer 4

本是长度单位，但在材料科学上表示是分子级的材料，属新型的高科技产品，用处很多，有很好的特性，往纳米上靠，会提高价格，赚取利润

Answer 5

就是一种计量单位．没有任何其他作用