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納米技術終將引起全球科技的革新

作者: 時間:2018-08-13 來源:OFweek工控網 收藏

  納米技術的發(fā)展將會給人類帶來翻天覆地的變化,是技術的革新,也是材料的革新。

本文引用地址:http://www.2s4d.com/article/201808/390402.htm

  1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后,誕生了一門研究1~100nm長度內材料的性質和應用的技術,這就是納米技術,也稱毫微技術。它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。

  納米技術的性能被發(fā)現是在20世界70年代,被一群日本科學家發(fā)現。他們用蒸發(fā)法制備超微離子,并通過研究它的性能發(fā)現:一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后,它就失去原來的性質,既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此,將鐵鈷合金做成大約20~30nm大小之后,磁疇就變成單磁疇,磁性是原來的1000倍。80年代中期,人們就正式把這類材料命名為納米材料。

  納米技術的靈感來源于已故物理學家理查德·費曼,1959年,這位物理學家在一次演講中提出了他的想法,從石器時代開始,人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術,都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態(tài)有關。那為什么我們不可以從另外一個角度出發(fā),從單個的分子甚至原子開始進行組裝,以達到我們的要求?他說:“至少在現在看來,物理學的規(guī)律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性?!奔{米技術的想法由此產生。

  1990年,IBM公司研究中心取得了一項關鍵技術的突破。他們的科學家成功的將單個的原子進行了重新排列,按照自己的意愿將原子排列成了IBM字母。這標志著人類關于納米技術最早的夢想被實現。在1993年,中國科學院北京真空物理實驗室也自如地操縱原子成功寫出“ 中國”二字,標志著中國在國際納米科技領域占有一席之地;

  隨后,科學家將技術在操縱原子的基礎上提升到圖噴原子,可以每次造出一層極薄的分子,與制造極薄的特殊晶體薄膜的方法類似?,F在制造計算機硬盤讀寫頭就是使用的這項技術。

  1991年,人類成功制造出新材料碳納米管。相同體積的碳納米管的質量只有鋼的六分之一,而強度卻是鋼的十倍。

  到1999年,納米技術逐步走向市場,全年基于納米產品的營業(yè)額達到500億美元;

  而后,一些國家紛紛出臺相關政策希望能搶占納米技術戰(zhàn)略高地。

  納米技術典型的應用是芯片,而芯片引起了風暴般的數據革命。然而這僅僅是納米技術引發(fā)的一個技術革新而已。納米技術能和其他的許多方面相聯系。聯系最大的七個方面是:納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。納米技術發(fā)展到終極,可以直接用原子組裝出任何東西,而這些被組裝出來的東西都是真實的。

  納米技術在生物學和醫(yī)學方面得到廣泛的應用,利用某些材料特性可以疾病檢測的靈敏度。如量子點的熒光效應、磁性納米材料的磁效應、納米材料的吸附作用等。

  而納米顆粒作為藥品的載體,則具有高度的控制性和精確的指向性,同時也能提高藥品的溶解度,大幅提高藥品的利用效率。而一些納米材料被證明本身即是高效的全新藥物。

  納米機器人同樣是納米生物學中具有誘惑力的一個方向。納米機器人還可以用來進行人體器官的修復工作、指向性地改變DNA結構等等。這樣就可以針對性地修復一些難點疾病。醫(yī)用納米機器人目前還處在試驗階段,大到幾毫米,小到直徑幾微米。但可以肯定的是,納米機器人被研制成功的時候,將會帶來一場醫(yī)學革命。

  而在提高材料效率方面,科學家預測在不久的將來,一個指甲蓋大小的存儲器將可以存下100個美國國會圖書館的紙本信息。

  如上文提到的改變材料磁性強度的技術,若發(fā)展成熟,則可用于制造磁懸浮,可以制造出速度更快、更穩(wěn)定、更節(jié)約能源的高速度列車。

  基于量子效應的納米電子器件、納米電子材料的原子操縱及原子組裝等技術統(tǒng)稱納米電子學。當前電子技術的趨勢要求器件和系統(tǒng)在體積更小從基礎上效率更高。并且單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術是建設者的最后疆界,它的影響將是巨大的。

  如果在衛(wèi)星上用納米集成器件,衛(wèi)星將更小,更容易發(fā)射。

  納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況,可讓醫(yī)生對癥下藥。

  凡此種種,不勝枚舉。

  納米技術是多科學綜合的,有些目標需要長時間的努力才會實現。但納米技術會帶來技術革命這是毋庸置疑的。

  納米技術和人工智能、生命科學技術是當前的科學發(fā)展主流,它們的發(fā)展將使人類社會、生存環(huán)境和科學技術本身變得更美好。納米技術前景廣闊。



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