纳米材料简介及其应用 ppt课件

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纳米存储器，存储密度可达 每平方厘米10万亿字节。
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基于利用 STM 对分子、原子进行搬迁的事实，人们产生了利用该技术 制造分子存储器甚至原子存储器的梦想。物体的表面有原子的位置为“1”， 没原子为“0”，这不就可以表示二进制吗？这不就是存储器吗？一个分子存 储器能够存储的信息，相当于100万张光盘的存储量；而一张同样大小的原子 存储器的容量，将能够存入人类有史以来的全部知识！
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。 第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机 器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合 分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以 制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大 进展。
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第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是 通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。 这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现 有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为， 如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄， 这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解 决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
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纳米科技的科学意义
（1）纳米科技将促使人类认 知的革命
首先，纳米科技的科学意义 体现在：纳米尺度下的物质世 界及其特性，是人类较为陌生 的领域， 也是一片新的研究疆 土。
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
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再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
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纳米材料的三种概念
纳米材料简介及其应用
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纳米定义：
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），即 10^-6毫米（100万分之一毫米）。如同厘 米、分米和米一样，是长度的度量单位。相 当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要 小。
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纳米技术与微电子技术的主要区别米技术是一门交叉性很强的综合学科，研 究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子 学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。 从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人 类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微 观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名 科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的 结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次 技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。
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纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这
种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
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科学研究发现，当材料的颗粒缩小到只有几纳米 到几十纳米时，由于颗粒表面相对活跃的原子数量 与颗粒内部结构稳定的原子数量的比例大大增加， 使得材料的性质发生了意想不到的变化。
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陶瓷材料具有坚硬、耐高温等优良特性 ，工业界一直认为陶瓷是未来汽车、飞 机发动机的理想材料。陶瓷材料在通常 情况下呈脆性； 由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料有很 好的韧性。因为纳米材料具有较大的界 面，界面的原子排列是相当混乱的，原 子在外力变形的条件下很容易迁移，因 此表现出甚佳的韧性与延展性。使发动 机工作在更高的温度下，汽车会跑得更 快，飞机会飞得更高。
术研究的是以控制单个原子、分子来实现特定的 功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子 技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是 利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳 米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有 效控制。
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纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内
容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指 导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、 纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6 个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术 的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
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纳米科技是90年代初 迅速发展起来的新兴科技， 其最终目标是人类按照自 己的意识直接操纵单个原 子、分子，制造出具有特 定功能的产品。纳米科技 以空前的分辨率为我们揭 示了一个可见的原子、分 子世界。这表明，人类正 越来越向微观世界深入， 人们认识、改造微观世界 的水平提高了前所未有的 高度。有资料显示，2010 年，纳米技术将成为仅次 于芯片制造的第二大产业
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第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在 细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、 原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在 研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、 几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用 这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。
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当今的时代，大规模集成电路的制造已经进入 了微米和亚微米的量级, 电子器件的集成度越来越 高，已经接近了它的理论极限。在纳米尺度上，由 于电子的波动性质而呈现各种量子效应，使得电子 器件已无法按照通常的要求进行工作。纳米电子学 正是面对这种挑战而诞生的。在纳米电子学这个天 地里，新的发现，新的成果不断涌现。