纳米技术在生活中的应用
论文摘要：本文介绍了纳米技术、纳米材料的基本概念、原理、特征和各种纳米材料在涂料领域的应用；阐述了纳米材料在应用中所存在的技术问题，以及纳米技术在涂料领域的发展前景。
论文关键词：纳米技术 纳米材料 涂料
1纳米简介
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。
纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，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。
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。
纳米是一个微小的长度单位，1纳米等于10亿分之一米。根头发丝有7万到8万纳米。纳米技术这个词汇出现在1974年。纳米科学、纳米技术是在 0。10到100纳米尺度的空间内研究电子、原子和分子运动规律及特性。纳米材料是纳米技术的重要的组成部分，也是国际上竞争的热点和难点。碳纳米管自从
1991年被发现以来，就一直被誉为未来的材料。碳纳米管在强度上大约比钢强100倍，其传热性能优于所有已知的其它材料。碳纳米管具有良好的导电性，在常温下导电时，几乎不产生电阻。纳米陶瓷材料在1600摄氏度高温下能像橡皮泥那样柔软，在室温下也能自由弯曲。从1998年世界上第一只纳米晶体管制成，到1999年100纳米芯片问世，使20世纪最后10年世界上出现的“纳米热”进一步升温。
小论文 仪11 陆超（012086）
- 1 - 纳米技术与未来生活
“正像七十年代微电子技术引发了信息革命一样，纳米科学技术将成为下世纪信息时代的核心。”
——IBM的首席科学家Amotro
纳米技术的起源与发展
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后甚至可以根据人类的意愿，逐个排列原子或分子，制造超晶态产品，这是关于纳米技术最早的梦想。
七十年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术（Nano-technology）一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明观察纳米结构的重要工具－－扫描隧道显微镜（STM），揭示了一个可直接探测的原子、分子世界，对当时称为“介观物理”（Mesoscopic Physics）的研究和发展产生了积极的促进作用。并且，只有在介观体系中才显得那么重要的表面和界面问题也开始发展成为科学。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
纳米与纳米技术
所谓纳米，它仅仅是一个长度单位，一个纳米相当于十亿分之一米，是人类毛发直径的一万分之一，是可见光最短波长的四百分之一。如果做一个纳米的小球，把它放在一个乒乓球上，就好像把乒乓球放在地球上。纳米一个比微观尺度（原子大小为0.1纳米）大，又比宏观尺度（光学显微镜分辨极限的微米尺度）小的世界。这个世界里的研究工作是从基础物理学对这个尺度上的结构（纳米结构——Nano-structure）所表现出的奇异特性开始的。如果考察电子通过纳米圆环所组成电路，它的行为将不遵守欧姆定律，而表现出彼此之间的关联性（AB效应）。在这个尺度上的物质，表面原子或分子占了相当大的比例，已经无法区分它们是长程有序（晶态）、短程有序（液态），还是完全无序（气态）了，而成为物质的一种新的状态——纳米态。并且，人们很早就注意到这种纳米态的性质不主要取决于其体内的原子或分子，而是主要取决于表面或界面上分子排列的状态。由于它们具有量子力学上的强关联性而表现出完全不同于宏观和微观世界的介观性质，这就是纳米材料。
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纳米技术走进生活
作者：成昀
来源：《科学之谜》2018年第11期
1959年12月，物理学家理查德·费曼发表了名为“底部充足的空间”的演讲，他的主题是“在微小等级操纵和控制事物的问题”。在这次演讲中，费曼不满足于在针头上刻字母的技术（这在当时已经是非常前沿的技术了），他问：“我们为什么不能把整本的百科全书写在针头上？”
他给出了解决这个问题的答案：我们并不是尽量将字母变小去刻字，而是操纵针头的原子本身去形成字母，纳米技术被正式提出。1990年，首次出现了操纵原子“写出”的字母，一共用了35个原子的英文字母“IBM”，实现了费曼的设想。
纳米技术的设想出现以来，一直被定义为“明天的世界”，已经有上百部科幻小说描述过它。但其实，纳米技术的工业革命已经悄悄兴起，在一些领域已经开始大显身手了。那么，纳米技术究竟有何不同，它将如何改变我们的世界？
什么是纳米技术？
纳米是长度单位，但是这个单位非常的小，只有一米的十亿分之一。我们很难感受到1纳米到底有多小，想象一下，一根头发是75000纳米，一条DNA双链差不多是2纳米宽。
所谓纳米技术，就是在可控制的条件下，改变原子的连接结构以创造一种新的分子。纳米技术生产不同种类的纳米级材料（由纳米粒子组成），纳米粒子结构尺寸在1～100纳米之间。
20世纪初人们已开始用蒸发法制备金属及其氧化物的纳米粒子。20世纪中期人们探索机械粉碎法使物质粒子细化，现在制备纳米粒子的方法主要分为化学方法和物理方法两大类。
物理方法一般是“自上而下”的，即通过物理的方法将比较大的物质破坏成纳米级，再将这些纳米级的小单元转化成适宜的纳米粒子。物理法分为粉碎法和构筑法，其中，粉碎法主要是采用研磨、压碎等方式；构筑法包括气体蒸发法，混合等离子体法等。
纳米技术与现代生活
继互联网、基因之后，纳米现象成为世人关注的又一个“焦点”， 80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。纳米技术看似神秘，其实，它已经离走进了我们的生活。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给日常生活、医药、能源、交通、环保、医药和化工等领域的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。在日常生活方面，有了防水防油的纳米材料做成的衣服，人们就不用洗衣服了，而且这种衣服穿着很舒服，不是像雨衣那样；用这种材料做成的红旗，即使下雨在室外也依然会高高飘扬。戴上涂有纳米涂料的眼镜，在寒冷的冬季，人们从室外进入室内，就能避免眼镜上蒙上一层水气。用纳米材料制成的茶杯等餐饮具将不易摔碎。若将抗菌物质进行纳米处理，在生产过程中加进去就能制成抗菌的日常用品，如现在市场上已出现的抗菌内衣和抗菌茶杯等。把纳米技术应用到化妆品中，护肤、美容的效果就会更佳，如何制成抗掉色的口红，可开发出防灼的高级化妆品等。另外，在医疗方面，纳米级粒子将使药物在人体内传输更加方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应；使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和dna诊断出各种疾病；有了通过血管进入人体的纳米级医疗机器人，将大大减轻病人手术的痛苦。纳米技术得到应用，纳米经济炙手可热，有专家大声疾呼：谁能在这场遍及全球的“纳米决战”中抢占一席之地，纳米技术就能为谁带来滚滚财源。
纳米人类又一个“神话”
人类社会是在不断征服自然和不断攀登科技顶峰而前进的，纳米技术也是如此。20世纪50年代末，物理学家开始认识到“物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性”。经过几十年的艰苦探索，纳米技术取得了关键性的突破，1990年IBM公司使用扫描探针移动35个原子，组成了IBM三个字母，创造了人类最“微乎其微”的伟大奇迹，纳米神话令世界震惊。随后，从大西洋到太平洋，各个发达国家纷纷制定发展战略，投入巨资抢占纳米科技战略高地。
