納米技術促進相關產業的發展
納米尺度
釋放物質的奇異性質
納米技術越來越受到科學研究和工業的重視。根據這項研究,自21世紀以來,世界上960個最突出的科學研究方向中有89%與納米技術有關。作為前沿、基礎和平臺科學,納米科學為物理學、材料、化學、能源科學、生命科學、藥理學和毒理學、工程學等七門基本學科提供了創新動力,并已成為轉型工業中最創新的科學研究領域之一和制造技術的重要來源。
什么是納米技術?首先,我們需要了解納米。納米是長度單位,一納米是原子大小的四倍,比單個細菌的長度小得多。科學家們發現,在納米尺度下,材料表現出與宏觀尺度完全不同的物理、化學和生物特性。例如,低強度或脆性合金將獲得高強度和高擴展性,化學活性低的化合物將成為強有力的催化劑,無法激發的半導體將成為有效的光源。總之,尺度的減小使納米材料表現出不同于宏物質和單個孤立原子的奇異特性,似乎它們具有"特殊的功能"。
在這一科學發現的基礎上,人類發展了納米科學和納米技術。納米科學以0.1nm到100 nm之間的物質為研究對象,探索其獨特的物理、化學和生物學特性和功能,而納米技術在這個空間尺度上操縱原子和分子,加工材料和制造具有特定功能的器件。科技革命提供了新的工具,深刻地改變了人與自然的關系。納米技術通過納米級的精確操作來控制材料的性能,賦予納米材料理想的機械、化學、電、磁、熱或光學性能,從而使這些新型納米材料在傳統和新興工業制造領域得到廣泛應用。
納米材料
提高生產生活質量
納米材料已廣泛應用于工業制造領域。在傳統的機械制造業中,納米材料被用作機器零件的表面涂層或潤滑劑,以減少磨損,延長機器的使用壽命。在航空航天制造業中,重量輕,強度高的納米結構合金是制造飛機機身和過濾器,振動和防火部件的理想材料。在電子信息產業中,納米技術的應用將有助于克服以強場效應,量子隧道效應為代表的物理限制和以功耗,散熱,傳輸延遲為代表的技術限制,并基于量子效應制作新型納米器件,這將推動高性能價格比制作工藝的發展。在輕工業領域,人們使用的防曬霜主要成分是納米二氧化鈦或氧化鋅,而納米纖維則用于制作防皺,防污,抗菌服裝,以及網球拍,自行車等各類體育用品。"。
在生態文明建設,推進節能減排和低碳發展中,納米技術作為一個交叉學科領域,可以顯著促進替代能源發展,提高能源使用效率。在石油化工中,金屬,氧化物,碳等化合物的納米顆粒是良好的催化劑,在石油煉制,生物燃料制造等領域具有重要應用,可顯著提高燃料燃燒效率,降低污染和能耗。在清潔能源領域,納米材料用于低成本固態太陽能電池,高性能可充電電池(包括超級電容器),溫差電池,燃料電池等的研究和制造。高效納米儲能材料,熱電轉換材料等,是新能源材料的主要發展方向,對解決日益突出的能源問題將發揮重要作用。"。
納米環境技術的應用可以大大減少現有的嚴重污染源對環境造成的破壞,改善人類生存的環境質量,實現材料、水和空氣的良性循環。例如,納米粒子可以通過化學反應有效地降解工業廢水中的污染物,如印染和電鍍。納米纖維可以有效吸附空氣中的污染物,減輕汽車尾氣、工業廢氣、家居裝飾等造成的空氣污染。二硫化鉬薄膜可以有效地實現鹽水淡化,多孔納米材料可以吸收諸如海綿等水中的重金屬和油污等有毒物質。