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纳米技术与应用.pdf

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纳米技术与应用纳米技术与应用 内容提要 •纳米技术简介 •纳米技术在世界各国 •纳米技术与经济 •纳米技术与当代中国 •本研究小组的工作与展望 wWw.zuaNshiBaijiale.com 1.1空间尺度的划分 •宇观(Cosmoscopic) •遥观(Remotesensoscopic) •宏观(Macroscopic) •显微观(Optico-microscopic) •介观(Mesoscopic) 或纳米观(Nanoscopic):1~100nm 1.2空间尺度的划分 •微观(Microscopic) •皮米观(Picosopic) •飞米观(Fentoscopic) •亚飞米观(Subfentoscopic) 1.3纳米？ •1纳米(nm):1毫米(mm)的百万分之一 •头发的直径 1.4纳米技术 •在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理的技术被称为 纳米技术 1.5纳米材料 •纳米材料:在纳米量级(1~100nm)内调控物质结构制成的 具有特异性能的新材料 •四大特点:尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比 例大 •四大效应:小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效 应、表面效应 •纳米材料特性取决于制备方法 1.6进一步认识纳米 •蛋白质、DNA、RNA、病毒，都在1~100nm的范围 •光合作用在“纳米车间”进行 •细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”， 细胞象一个“纳米工厂” •莲花荷叶出污泥而不染:“荷叶效应” •纳米结构是生命现象中基本的东西 1.7媒体中的纳米怪象 •纳米冰箱 •纳米洗衣机 1.8纳米技术前景展望 •钱学森(1991)：“我认为，纳米左右和纳米以下的结构是下 一阶段科技发展的重点，会是一次技术革命，从而将在21 世纪又是一次产业革命。” •纳米技术将改变生产方式，导致生活方式变革，带领我们 进入崭新的21世纪。 2.1国外纳米技术进展 •1990年，IBM公司用原子排出“IBM” •1991年，NEC实验室观察到碳纳米管 •合成了其它纳米管材料 2.1国外纳米技术进展 •实心的纳米棒、纳米线、量子线 2.1国外纳米技术进展 •朗讯公司和牛津大学:纳米镊子 •碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 •称量单个原子重量的“纳米秤” 2.1国外纳米技术进展 •DNA开关 2.2纳米技术在美国 •2010年:80万纳米科技人才,GDP1万亿美元,200万个就业 机会 •能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 •本世纪前10年几个关键领域之一 •制定了“国家纳米技术倡议”(NNI): •纳米材料 •纳米电子学、光电子学和磁学 •纳米医学和生物学 2.2纳米技术在美国 •军工:隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 •美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪纳米技术研究开 发法案》，批准联邦政府在从2005财政年度开始的4年中 共投入约37亿美元，用于促进纳米技术的研究开发 2.3纳米技术在日本 •1962年,久保(Kubo):久保理论 •国会:21世纪前20年的立国之本 •著名大企业:纳米实用化技术的计划 –三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线 –自洁净玻璃、光催化净化水或空气 2.4纳米技术在其它国家 •韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 •印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 •德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全面带动 纳米技术在各个领域的发展 •法国：国家纳米科技中心、纳米产业基金 •世界都在迎接纳米时代的到来 2.5纳米技术在中国 •1993年，中科院操纵原子写字 2.5中国纳米技术进展 •中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵列;合成了当时最 长的纤维级碳纳米管 •中国科技大学:氮化镓粉体 •清华大学:氮化镓纳米棒 •中国科技大学:从四氯化碳制备出金刚石纳米粉，被誉为 “稻草变黄金” 2.5中国纳米技术应用 •中科院化冶所 –“七五攻关”:纳米碳化硅 –“八五863”:纳米阻燃剂 •中科院化学所 –纳米领带 •超双疏性界面材料 •防水、防油、防污、防褪色 –纳米聚丙烯管材 •高强度、抑菌功能 2.5纳米技术应用 •全国范围 –三百多家纳米企业 –以“纳米”注册的企业近百家 –数十条纳米材料生产线 –资金约百亿元 3.1纳米技术与经济 •材料人类文明的四大技术支柱之一 •材料是人类物质文明的基础 •材料支撑着其它新技术的前进 •纳米材料是纳米技术的基础 •纳米材料是材料家族中的重要新成 员 3.2纳米技术与经济 •科学 –发现新材料、提出新方法 •知识创新 •将“钱”转化为“知识” •技术 –工业化制备纳米材料 •清洁生产工艺 •商品化技术 •将“知识”转化为“钱”