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納米是什麽意思

納米,又稱毫米和納米,是壹種長度計量單位,稱為納米,因此用 nm 符號表示。1 納米 = 1 米的 10 減 9 倍,比壹個細菌的長度還要小得多。

納米的基本含義

肉眼根本看不見壹個細菌,用顯微鏡測量,其直徑約為 5 微米。假定壹根頭發的直徑為 0.05 毫米,平均每根頭發被軸向剖成 50,000 股,那麽每股頭發的厚度約為 1 納米。換句話說,1 納米等於 0.000001 毫米。納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是對結構尺寸在 1 到 100 納米之間的材料的特性和應用的研究。納米技術的發展帶動了許多與納米相關的新興學科。有納米醫學、納米化學、納米電子學、納米材料學、納米生物學等。世界各國科學家都知道納米技術對科學技術發展的重要性,因此,世界各國都不遺余力地發展納米技術,試圖搶占納米技術領域的戰略制高點。我國於1991年召開了納米技術發展戰略研討會,制定了發展戰略對策。

近十年來,中國在納米材料和納米結構研究方面取得了令人矚目的成就。目前,中國在納米材料科學領域所取得的成就超過了世界上任何壹個國家,這充分證明了中國在納米技術領域占有舉足輕重的地位。納米效應是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇特或異常的物理、化學性質,如原來導電的銅到壹定納米極限時就不導電了,原來絕緣的二氧化矽、晶體等,在壹定納米極限時就開始導電了。這是由於納米材料具有粒徑小、比表面積大、表面能高、表面原子占比大等特點,以及其特有的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。對於固體粉末或纖維來說,當它的壹維尺寸小於100nm時,即達到納米尺寸,可稱為所謂的納米材料,對於理想的球形顆粒來說,當比表面積大於60㎡/g時,其直徑將小於100nm,達到納米尺寸。

目前,許多材料的微觀尺度是以納米為單位的,大多數半導體工藝標準也是以納米為單位表示的。直到 2017 年 2 月,最新的中央處理器也叫(CPU,Central Processing Unit)的工藝為 14 納米。

納米發展史

納米技術與微電子技術的主要區別在於,納米技術研究的是利用納米技術控制單個原子和分子來實現特定功能,是利用納米技術控制單個原子和分子來實現特定功能,是利用納米技術控制單個原子和分子來實現特定功能。實現特定功能,是利用電子的波動性來工作的;而微電子技術主要是通過控制電子群來實現其功能,是利用電子粒子來工作的。人們研究和發展納米技術的目的,就是要實現對整個微觀世界的有效控制。

納米技術是壹門交叉性很強的綜合性學科,研究內容涉及現代科學技術的方方面面。1993 年,國際納米技術指導委員會將納米技術分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等六個分支學科。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學則是納米技術最重要的內容。

納米技術是 20 世紀 90 年代初迅速發展起來的壹門新興科學技術,其最終目標是讓人類按照自己的意識直接操縱單個原子和分子,創造出具有特定功能的產品。納米技術以前所未有的分辨率為我們展現了壹個可見的原子和分子世界。這表明,人類對微觀世界的研究越來越深入,人們對微觀世界的認識和改造水平也提高到了前所未有的高度。有數據顯示,2010 年,納米技術將成為僅次於芯片制造的第二大產業。

納米

納米技術

所謂納米技術,是指在0.1~100納米的尺度上,研究電子、原子和分子內部運動規律和特性的壹種全新技術。科學家在研究物質組成的過程中,發現在納米尺度上孤立存在的幾個、幾十個可數的原子或分子,顯著地表現出許多新的特性,並利用這些特性制造具有特定功能的設備的技術,稱為納米技術。

從目前的研究狀況來看,關於納米技術有三個概念。

第壹個概念是分子納米技術,由美國科學家德雷克斯勒博士於 1986 年在其著作《創造機器》中提出。根據這壹概念,可以使分子組合機器實用化,從而可以隨意組合各種分子,制造出任何類型的分子結構。這壹概念在納米技術領域尚未取得重大進展。

第二個概念將納米技術定位為微機械加工技術的極限。即通過納米級精度的 "加工 "來人工形成納米級結構的技術。這種納米級的加工技術也使得半導體的微型化即將達到極限。即使目前的技術繼續發展,理論上也會達到極限。這是因為如果電路的線寬變小,構成電路的絕緣膜就會變得非常薄,從而破壞絕緣效果。此外,還存在發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型納米技術。

第三個概念是從生物學角度提出的。最初,生物體在細胞和生物膜中具有納米級結構。

納米技術現在包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學和納米化學等學科。從微米技術,包括微電子技術等,到納米技術,人類正日益深入微觀世界,人們認識、改造微觀世界的水平提高到了前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出,納米周圍和納米以下的結構是下壹階段科技發展的重點,將是壹場技術革命,它將引起21世紀的又壹次工業革命。

雖然離應用階段還有很長的路要走,但由於納米技術孕育著極其廣闊的應用前景,美國、日本、英國等發達國家都十分重視納米技術,紛紛制定研究計劃,開展相關研究。

納米的擴展概念--納米級

納米級是指 1 納米到 100 納米之間的顆粒。

納米應用

電子器件

采用納米技術制造的電子器件性能大大優於傳統電子器件,而且功耗可以大大降低。信息存儲量大,在壹張不到手掌大小的 5 英寸光盤中,至少可以存儲 30 個北京圖書館的全部藏書。體積小、重量輕,可使各類電子產品的體積和重量大大減輕。納米材料 "脾氣怪" 納米金屬微粒易燃易爆,幾納米的銅金屬微粒或鋁金屬微粒,壹旦遇到空氣就會產生強烈的燃燒和爆炸。因此,納米金屬顆粒粉末可用來制作高能炸藥,制成固體火箭燃料後可產生更大的推力。使用納米金屬顆粒粉末作為催化劑,可以加快化學反應的速度,大大提高化學合成的產出率。

金屬塊

金屬納米塊具有抗壓、抗拉的性能。將金屬納米顆粒粉末制成的塊狀金屬材料強度比壹般金屬高十倍以上,並可拉伸數十倍。用來制造飛機、汽車、輪船,重量可減輕到原來的十分之壹。

陶瓷

納米陶瓷剛柔相濟 納米陶瓷由納米陶瓷微粒粉末制成,具有可塑性,為陶瓷工業帶來了壹場革命。將納米陶瓷應用於發動機,汽車將跑得更快,飛機將飛得更高。

氧化物

納米氧化物材料色彩豐富 納米氧化物顆粒在光照或電場作用下能迅速變色。用它來制作士兵的眼鏡,可以很好地防止激光槍的傷害。納米氧化物材料將被制成廣告牌,在電和光的作用下,廣告牌會變得更加絢麗多彩。納米半導體材料魔力無限 納米半導體材料可以發出各種顏色的光,可以做成小型激光光源,還可以吸收太陽光能轉化為電能。用納米半導體制成的太陽能汽車和太陽能房屋具有很大的環保價值。納米半導體制成的各種傳感器可以靈敏地探測溫度、濕度和大氣成分的變化,將廣泛應用於監測汽車尾氣和保護大氣環境。

藥物

納米藥物治病救人,藥物與磁性納米粒子相結合,服用後,這些納米藥物粒子可以在血管和人體組織內自由運動。然後在人體外部施加磁場引導,使藥物集中到患病組織,藥物治療的效果就會大大提高。納米粒子還可以用來阻塞毛細血管,"餓死 "癌細胞。納米粒子還可以用來分離人體內的細胞,可以用來攜帶 DNA 治療基因缺陷。磁性納米粒子已成功用於分離動物體內的癌細胞和正常細胞,並已用於治療人類骨髓疾病的臨床試驗,前景廣闊。

衛星

將上天的納米衛星 在納米尺寸的世界裏,人們可以隨心所欲地切割和構建材料,這就是納米制造技術。納米制造技術能使不同的材料集成在壹起,它既具有芯片的功能,又能探測電磁波(包括可見光、紅外線和紫外線等)信號,還能完成計算機的指令,這就是納米集成器件。將這種集成器件應用於衛星,可以使衛星的重量和體積大大減輕,更易於發射,成本也更低。

機器人

"納米機器人 "的研制屬於分子仿生學的範疇,它是以分子生物學為設計原型,設計和制造出可在納米空間操作的 "功能分子器件"。納米生物學的近期願景是在納米尺度上應用生物學原理,發現新現象,開發可編程的分子機器人,也稱納米機器人。合成生物學重新設計了細胞信號和基因調控網絡,開發出 "體內 "或 "濕 "生物計算機或細胞機器人,從而產生了另壹種形式的納米機器人。我國著名學者周海中教授1990年在《論機器人技術》壹文中預言:到二十壹世紀,納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。

納米機器人

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