纳米技术-军事隐形要点69页PPT

纳米材料制成的燃油添加剂，可节省燃油，降低 尾气排放。
2、提高常规武器的打击与防护能力。 运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料或在 产品表面形成一层特殊的材料，能产生出新的性能。 可以使易碎的陶瓷变得具有韧性，达到类似于铁的 耐弯曲性，或具有特殊的刚性。 把纳米技术用于武器制造，可大大提高武器弹头对 目标的穿透力和破坏力，也可提高武器装备的防护 能力，未来防弹装甲车可能产生使导弹滑落或弹回 去的奇迹。
纳米技术在军事中的应用
一、纳米技术应用于军事领域的科学依据 纳米技术的出现，标志着人类从微米层次深入到 原子、分子级的纳米层次，使人类最终能够按照自己 的意愿操纵单个原子和分子，以实现对介观世界的有 效控制。 纳米技术将开发物质潜在的信息和结构潜力, 使 单位体积物质储存和处理信息的能力实现一次飞跃, 在信息、材料、生物、医疗等方面导致人类认识和改 造世界能力的重大突破,从而给国民经济和军事能力 带来深远的影响。
铁氧体是一种粉末材料，成本低，吸波性能好，它主要依靠 自身自由电子的重排来消耗雷达波的能量，是隐身飞机上使用最 多的吸波涂层。 F-1l7、B-2、F-22 隐身飞机主要采用了铁氧体 吸波涂层。
涂覆型 雷达吸波材料 结构型
涂料（如铁氧体） 贴片（塑料、橡胶和陶瓷）
可用在飞机蒙皮，雷达天线罩等结构。碳纤维是最常用的结 结构型吸波材料具有承载和吸波的双重功能，这种复合材料 密度低，力学性能好，耐高温，比强度高，既能吸收红外信号又 构型吸波材料，它由碳纤维骨架和碳基体（碳粒、碳化硅粉等） 能吸收雷达波信号，具有隐身功能。 组成。 F-117的V形垂尾、F-22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波材 料。
(2) 隐身材料
隐身材料是隐身技术最重要的一个方面，是实 现武器隐身的物质基础。 隐身材料隐身材料按波谱范围可分为声、红外 、可见光、激光、雷达隐身材料。

纳米技术的应用
• 贴近生活的例子
纳米技术的应用
• 目前美国对纳米技术的兴趣甚广，并且一般散布到小团体中。最受重视的研 究课题有：具有工程性能的金属与陶瓷纳米结构材料；聚合物大分子的分子 操纵；软纳米结构的化学自组装技术；纳米结构涂料的热喷工艺和以化学为 基础的技术；电子产品和传感器的纳米制作；用于与能量相关工艺的纳米结 构材料，如催化剂、软磁体；纳米机加工；航天器系统的小型化。 另外，正在进行用于生化的神经通信与芯片技术研究；开发了计量学在纳米 结构的热力学性能、磁性、微磁模拟以及热动力学方面的应用；原子级的模 拟已被确立为一种计算工具；建造了纳米探针，用于以纳米级精度和皮秒时 间分辨率研究材料结构和器件。尽管在受控条件下由原子和分子构建纳米结 构是最有希望的方法，但是材料结构重组和尺寸缩减法仍将继续存在。探索 性的研究包括量子操纵和原子控制手段，等级结构材料的计算机设计、人造 结构分子，有机与无机纳米结构的结合、生物拟态、纳米级机器人学、生物 结构对信息的编码与应用、DNA计算、相互作用的组织以及化学与生物试剂 探测器。 在商业上可行的技术在美国已被应用于陶瓷、金属和聚合物的纳米粒子、纳 米结构合金、着色剂和化妆品、电子元件等。从科学发现到技术应用的时间 间隔长短悬殊。目前纳米技术在其它方面的应用有硬涂料、化学和生物探测 器、通过纳米粒子进行的药物传送系统、起的作用。 电子工业中利用纳米粒子浆进行的化学-机械抛光以及先进的激光技术。有几 种纳米粒子合成工艺几十年前就奠定了其科学基础，但大部分工艺的科学基 础还正在研究。大部分纳米粒子研究的技术基础开发工作还处于初级阶段， 单靠产业界不能支撑建立科技基础设施而需进行的研究工作。这是政府和私 立机构支持基础研究所
纳米技术
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纳米材料可分为人工制备与天然
天然：
•天体的陨石碎片，人体和兽类的牙齿
•蜜蜂：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子， 具有“罗盘”的导航作用，并利用这种 “罗盘”来确定其周围环境在自己头脑里 的图像而判明方向。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.5 纳米结构和纳米材料的应用
一、纳米结构的应用 1、量子磁盘与高密度磁存储 2、高密度记忆存储元件 3、高效能量转化纳米结构 (1) 高效再生锂电池： (2)太阳能电池： (3)热电转化
纳米材料——凝聚态物理 纳米材料——半导体材料 纳米材料——化学 纳米材料——复合材料 纳米材料——医学药物
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§6.6.4 纳米材料在高科技中的地位
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法， 对单个的金属超微颗粒的形貌和晶体结构进 行了透射电子显微镜研究。
1970年，江崎与朱兆祥首先提出了半导体 超晶格的概念，张立纲和江崎等在实验中实 现了量子阱和超晶格，观察到了极其丰富的 物理效应。
四、光学应用

纳米技术
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纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。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，被称为介观世界。
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纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)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、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
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科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
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虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
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纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
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超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。

纳米科技
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
引入了正交电磁
场，使气体分子
被电离的速率提
高了10倍，达到
了真空蒸发法的
成膜速率。
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纳米科技
分子束外延镀膜法
分子束外延（MBE）是一种特殊的真空镀膜工艺。
它是在超Байду номын сангаас真空条件下， 将薄膜的诸组分元素的 分子束流，直接喷到衬 底（半导体材料的单晶 片）表面上，沿着单晶 片的结晶轴方向生长成 一层结晶结构完整的新 的单晶层薄膜。
纳米科技
LB膜的制备
将一个亲水性（或 亲油性）固体表面垂 直而缓慢地插入浮有 单分子层的水中，将 该固体表面垂直上提 时，浮着的单分子膜 就会附着在表面上， 随沉积过程不同，所 形成的膜的结构分X、 Y、Z三型。
纳米科技
LB膜的制备
如果这个固 体基片反复进 出水面，可形 成多层膜（最 多 可 达 到 500 层），一个分 子的纵向长度 为 2-3nm ， 因 此 单分子层的厚 度亦为2-3nm。
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纳米科技
纳米薄膜的应用——磁性薄膜
纳米磁性薄膜可以削弱传统磁记录介质中信息 存储密度受到其自退磁效应的限制，并具有巨磁 电阻效应，在信息存储领域有巨大的应用前景。
巨磁阻效应：所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改 变的现象，巨磁阻就是指在一定磁场下电阻急剧变 化的现象。磁场导致电阻增加，称之为正磁致电阻； 若导致电阻降低，称之为负磁致电阻。
❖ SAMS的稳定性好，在各种含氧，不含氧的环境 条件下，热稳定温度能达到400℃。
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纳米科技
LB膜技术及其应用
LB膜是Langmuir-Blodgett（朗谬尔—布罗杰 特）在20世纪二、三十年代首先研究的，但在纳 米科技发展中，LB膜因其特有的性能受到人们的 重视。

隐身技术的主要技术领域
(1)特征信号分析
分析目标的可探测性特征，包括无线电、 红外、光学、声学等，考查其在各种条件 下的可观测水平，为设计过程提供评估和 优化的基础
(2)低可探测技术
即目标特征信号控制技术，针对与武器系 统面临的威胁环境来有效地控制自身的目 标特征信号，使被敌方探测到的概率降到 很低水平
雷达方向上产生强反射的外形； 2. 使用非金属材料； 3. 采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料； 4. 遮掩或消除剩余的反射。
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角度
RCS随角度的变化
可能的RCS
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降低红外线信号特征
• 产生：发动机尾喷管、武器系统表 面气动加热/阳光辐射或地球辐射的 反射及其相关设备的红外辐射
• 途径：非常规喷管外形技术、隔热 与屏蔽技术、混合/冷却技术、改变 燃烧效果等
与一只小鸟相当。轰炸机的所有燃料和武器系统
全部设计在机体内，因此外形异常“干净”。机
体使用了隐身材料，有些地方还涂有吸波材料。
这些都有效地实现了良好的隐身性能。
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诺斯普罗公司B-2
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其他机种
• 在发展F-117A和B-2两种隐身军用飞机的 同时，美国还把隐身技术用于其他的机种， 甚至用于导弹武器。
(3) 隐身措施都是采用最先进的技术
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隐身技术的发展
• 一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难以发现它们
• 雷达发明以后——1945年美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为 MX-40，据说使用效果很好
• 1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷 达波散射程度的“铁漆”涂料

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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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。
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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。

其结构和性能需要根据目标所面临的探测环境和频段进行优化设计。
光学变换技术
总结词
利用光学变换的原理，改变目标的散射场分布，使其在特定频段内难以被探测和识别。
详细描述
光学变换技术是另一种实现隐身的关键技术。它通过在目标表面设置适当的变换光学器件，可以改变目标的散射 场分布，使其在特定频段内难以被探测和识别。这种技术通常需要借助计算机模拟和优化设计，以实现最佳的隐 身效果。
国际法与公约挑战
人道主义关切
隐身技术可能加剧冲突和战争的残酷 性，引发人道主义关切。
隐身技术可能违反国际法或相关公约 ，引发国际争端和法律责任问题。
未来发展趋势
技术创新与突破
随着材料科学、电子工程等领域的不断发展，未来隐身技术有望 实现更多突破和创新。
多领域应用拓展
除了军事领域外，隐身技术还可能在民用领域得到广泛应用，如无 人机、交通工具等。
隐身绝招的起源与发展
隐身绝招的起源可以追溯到古代 的魔术和幻术，但真正的科学研 究和应用则是在20世纪才开始
。
随着光学、材料科学和电子技术 的不断发展，隐身绝招的应用范 围和效果也在不断拓展和提升。
目前，隐身绝招已经在军事、商 业、科研等领域得到了广泛应用
。
隐身绝招的应用场景
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军事应用
实现方式
通过设计特殊的材料和结构，控制电磁波的传播和散射，从而达到隐身效果。 例如，利用电磁波的反射和折射原理，设计特殊的隐身涂层或隐身斗篷，实现 物体的隐身效果。
材料科学原理
材料科学原理
利用特殊的材料和结构，实现对光、电、热等物理量的调控，从而达到隐身效果 。
实现方式
通过研究和发展新型材料和结构，实现对光、电、热等物理量的调控，从而达到 隐身效果。例如，利用特殊的导电材料和结构，实现对电磁波的调控，从而实现 电磁隐身效果。

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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳

40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
纳米技术及隐身衣
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯

魔高一尺，道高一丈 隐身技术的迅猛发展，对战略和战术防御系统提出了严峻 的挑战，迫使人们考虑如何摧毁隐身兵器并研究反隐身技 术。隐身技术与反隐身技术的发展，相互制约、相互促进， 无论哪一方有新的突破，都必将引起另方的重大变革。
结语: 纳米材料在军事中大显身手，已经充分说明它可以在现代生活中 扮
演更加重要的角色。 我们更加期待它为我们带来更多生活上的便利，而非战争！
解放军歼-14隐身战机
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隐形的外衣——纳米吸波材料
纳米吸波材料 纳米复合隐形材料 空中幽灵——隐形飞机
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纳米吸波材料
纳米吸波材料具有极好的吸波特性，同时具备吸波频带宽、兼容性好、 质量轻和厚度薄等特点。纳米粒子对红外和电磁波有强烈的吸收能力 主要原因有两点，
一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米粒子材 料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少了波的反射 率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到 隐身的目的。
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F-22腹腔曝光,腹腔打开时隐形 性能降低,是F-22最虚弱的时候
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起飞重量24000kg，最大速度2400 km/h，升限17000m，航程4000km。 采用1门30mm机炮，可以携带5000 kg武器 。
俄罗斯最新型米格-35战
机也具有较好的隐身能 力
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隐身技术-外形隐身
B-1B
海盗旗
以美国B-1B和俄罗斯海盗旗为例，前者正面雷达散射面积为0.75， 后者为15，所以B-1B被探测距离为海盗旗的1/2左右。
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46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
纳米技术-军事隐形要点
人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。

• 2010年现在的微电子器件芯片的线宽将达到0.1～0.07nm， 小于此尺寸，器件应按新原理设计。其性能将大大提高， 这将是对信息产业和其它相关产业的一场深刻的革命。
• 生Hale Waihona Puke 科技也面临在纳米技术影响下的变革。
纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动 机，它将使微电子学在20世纪后半叶对世界的影 响相形见绌。
材料和制备 在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分
来合成材料单元，制备更轻、更强和可设计的材 料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；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。 实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
在陶瓷领域的应用 随着纳米技术的广泛应用， 纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的 脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工 性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧 结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有 高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。
免得我们分散在全地上 • 高塔直插云霄，似乎要与天公一比高低 • 上帝深为人类的虚荣和傲慢而震怒，不能容忍人类冒犯他
的尊严，决定惩罚这些狂妄的人们，就像惩罚偷吃了禁果 的亚当和夏娃一样 • 如果人类真的修成宏伟的通天塔，那以后还有什么事干不 成呢？
天梯
• 从地面修造一架金属天梯达到几万千米高 的卫星，底部必须是直径358千米粗的柱子， 才能支撑得住，才不会被自己的重量压弯
常用单位
十亿光年 十万光年 一千亿公里 一万公里
一公里 十米
一厘米 一百微米
一微米 一百纳米
一纳米 一百皮米 一百飞米
十飞米 一飞米 一百阿米 0.1 阿米
相应大小
宇宙大致的范围 银河系的全貌

具有类胡萝卜素和紫精特征的甲基紫精的 联乙烯衍生物就代表了一根分子导线。分子导 线有组装成超小型电路的可能。
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分子自组装技术
分子自组装是在平衡的条件下，通过化学键 或非化学键相互作用，自发地缔合形成性能稳定 的、结构完整的二维和三维超分子的过程。
❖ 基于化学吸附的自组装膜技术（SA） ❖ 基于物理吸附的离子自组装膜技术（ISAM） ❖ 基于分子识别的超分子合成技术
富勒烯-C60的发现和命名
❖ 著名的建筑学家巴基敏斯 特·富勒所证明的最牢固的薄 壳拱形结构就是这样的，因 此将C60命名为巴基敏斯特富 勒烯，简称富勒烯。
❖ 1990年克拉兹摩尔和霍夫 曼在实验室中制备出了宏观 数量的C60和C70，并用红外光 谱、X射线衍射，扫描隧道显 微镜（STM）等仪器证实了 C60的笼形结构。
➢ 与基于化学吸附法制备有机复合膜相比，试验结 果具有很好的重复性。
基于物理吸附的离子自组装技术及应用
举例：吉林 大学沈家骢 院士领导的 课题组组装 卟啉/酞菁 交替膜，称 为“分子沉 积膜”，简 称MD膜。
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基于分子识别的超分子合成技术及其应用
超分子合成技术：在平衡条件下，分子间通过 弱的、可逆的非共价相互作用（主要是疏水亲 水作用力、范德华力、静电引力、氢键）自发 组合形成的一类结构明确、稳定、具有某种特 定功能或性能的超分子聚集体的技术，是超分 子化学的重要组成部分。
离子自组装技术是1991年由美国密歇根州立 大学的戴彻尔等人首先提出来的。
离子自组装技术：将表面带负电荷的基片浸入阳 离子聚电解质溶液中，由于静电吸引，阳离子聚 电解质吸附到基片表面，使基片表面带正电，然 后将表面带正电荷的基片再浸入阴离子聚电解质 溶液中，如此重复进行，即成多层聚电解质自组 装膜。