纳米世界有多神奇？

1、RTX插件网 i4k纳米世界有多神奇？ 当我们“俯瞰”这个世界的时候，看到的是，将树木制成纸张，将石头刻成雕像，将钢铁铸成铁轨。那么当我们站在“底部”仰望这个世界呢？是否可以从单个分子甚至原子出发，将它们按照自己的意愿组装成一片纸、一粒沙甚至一片森林？ 在纳米的世界里，回答是肯定的。这起初只是科学家的一个梦想，但如今这个梦慢慢开始融入现实生活。 纳米技术从上世纪90年代中后期开始被炒得红红火火，到21世纪初慢慢冷却，到现在又重新频繁出现在人们视线中，“纳米”的世界到底有何变化？ 在纳米尺度下看世界，景观将会天翻地覆 一根头发丝直径有8万纳米，物质尺寸小到一定程度就会引起质变 纳米是一个计量单位

2、，纳米尺度的物质其实并不稀有，我们日常每天都与它们亲密接触。 让人畏惧的PM2.5，其中就有许多纳米级的颗粒，凭借微小身躯可以侵入我们的肺部。高防晒指数的防晒霜中普遍都含有纳米二氧化钛、氧化锌微粒，因为这些纳米微粒对在300400纳米波段的紫外线有强吸收作用。 还有著名的中国国家大剧院的穹顶，如果北京的雨水多一些的话，它能看起来更光亮。因为它是由超亲水、光催化等性能的纳米自清洁玻璃和自清洁钛板组成，表面污垢易被雨水清洗掉。 纳米有多大？如果将一纳米和一米比较，就好像是高尔夫球和地球作比。一根发丝的直径就能有8万纳米。将10个世界上最小的原子氢原子排列成一条线，就是一个纳米的长度。 1到100纳

3、米这个微小的特定区域，被科学家们称为纳米尺度。虽然我们日常就能亲密接触纳米级物体，但是它们焕发的神奇特性却不平常。 在纳米尺度下看世界，景观将会天翻地覆。纳米级的金子还是金灿灿的么？事实上，所有的金属在纳米尺度下都呈现出与宏观尺度不同的色彩，尺寸越小，颜色愈黑。 石墨片容易分层，当石墨片被剥离到仅有一个碳原子的厚度成为石墨烯后，就具有了超出钢铁数十倍的强度。 原本导电的铜加工到某个纳米尺度就不导电。而绝缘的二氧化硅等，在某个纳米尺度时开始导电。 为什么会有这样的逆转？因为当球形颗粒的尺寸越来越小，它的表面积与体积的比就会越来越大，量变到一定程度就会引起颗粒性质的质变。比如当黄金被细分到小于光波

4、波长的尺寸时，就失去了反射原有富贵的光泽的能力而呈现出五颜六色。 “一些并不活泼的金属在纳米尺度时，会变得非常活泼，比如非常容易引起爆炸。”国家纳米科学中心科技管理部副主任任红轩告诉记者。 打个并不非常准确的比方帮助理解，在金属颗粒较大时，金属原子簇拥在一起，活动受限，“伸个懒腰”也很困难，而当到纳米尺度的时候，原先被束缚的化学键就能伸展开“胳膊”，金属原子活泼的天性就被释放出来。 这种物质在纳米尺度下产生的奇异的物理、化学特性就被称为纳米效应。而在纳米尺度范围里研究物质的特性和相互作用，包括那个对原子、分子的操纵来组合物体的梦想，如今已经形成一门新学科纳米科技。 科学家在纳米尺度下编织想象

5、纳米技术应用空间巨大，中国与发达国家几乎处在同一起跑线上 窥到了纳米的世界，人类就像挖到了无穷尽的宝矿一样。纳米尺度下这些奇异的物理、化学特性让科学家们开始编织想象。 就拿一辆汽车来说，从车身到车轮，纳米材料几乎能够引起每一个部件的变革。 纳米级的稀土材料能够大大提高汽车尾气及车内空气净化效率； 纳米材料制造的酒精传感器质量轻，并且能够极灵敏感受到车内酒精含量超标，将限制汽车发动； 纳米润滑油能够填充金属发动机或者齿轮的表面微孔，形成单分子有机膜，最大限度地减少金属表面摩擦，大大降低了能耗，并使机械寿命成倍增长； 引入纳米电极的电池系统让高效、低污染的电动汽车成为现实。 这还只是纳米应用的一个

6、方面。目前，纳米技术还在新能源、节能环保、生物医药、信息产业、新材料等产业都有用武之地。未来世界，我们或许可以用着几秒钟就能充满电的手机，有纳米机器人帮我们治病 “也正是因为纳米技术是一项应用空间还十分巨大的新兴技术，我们国家的纳米技术发展与发达国家几乎处在同一起跑线上。”任红轩说。 根据美国科学引文数据库”Web of Science”(SCIE)的统计，2009年我国发表的纳米科技论文总量排名世界第一，目前我国纳米科技专利授权数量已位居世界第二。 我国的一些纳米研究成果解决了重大科学问题，引起了国际上的极大关注。例如，我国首次“拍摄”到碳原子间单键和双键的分子图像；合成了碳材料“家族”的又

7、一个新成员石墨炔；合成出新型纳米抗肿瘤药物；碳纳米管器件研究进入国际半导体发展路线图等等。 同时，在产业化方面也已取得进展。为了加速纳米科技成果产业化进程，北京市启动了纳米科技产业园建设，目前29项国字头纳米项目落户产业园，形成了纳米绿色印刷、纳米能源、纳米膜材料、碳纳米材料等板块快速聚集态势。比如近期正式落户的超顺排碳纳米管阵列产业化项目，可通过精确排列获得碳纳米管薄膜，目前在全世界只有中国才能生产制作，在触摸屏、超细导线、瞬时加热器、超薄扬声器等多个领域具有广阔的应用空间。 纳米技术不仅仅代表了新兴技术，它的特种功能及结构材料还能够促进传统产业的升级换代，比如汽车、建筑、纺织、机械行业等。

8、“如果把总体经济比作一个盛水的木桶，那么纳米技术不仅能补上传统经济转型不足的短板，还能筑高与国际差距较小的新兴产业的长板，这样，木桶能存储更多的水。”任红轩用“木桶效应”来解释纳米技术对中国经济的意义。 钱学森先生也曾预言：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。” 对纳米科技的想象走在了成果前头 当前最需攻克技术成果转化问题，未来基础研究向应用研究及产业化转变 纳米技术的前景很光明，但是在任红轩看来，还得先按捺下激动的心情，“纳米技术成果转化及应用的周期比较长，真正实现产业化的成果仍然十分有限，比如迄今为止，世界范围内真正纳米

9、化且商业化的汽车零件仍然不多。” “目前想象远远走在了成果的前头。”任红轩认为纳米技术当前最需攻克的是技术成果产业化。 “纳米”一词从科学家的实验室中蹦出来，到为世人所熟知，这个过程其实是一个从默默无闻到大鸣大放、又重新遇冷的阶段。曾有一段时间“纳米”频现、鱼龙混杂，让许多人甚至有了反感的抵触情绪。 如今，经过一个阶段的大浪淘沙，纳米科技步入了一个冷静良性的发展阶段，意味着人们更清醒地看到纳米技术应用仍十分有限。 一种纳米银粉打印的地铁票和景区门票，目前已经在北京部分地区试用，对比以前的蚀刻工艺，这种票的制造流程简化，非感光、无污染，成本降低，回收效率和价值更高。 在研发这种绿色门票的北京中科

10、纳通电子技术有限公司总经理殷文钢看来，这只是公司纳米材料走向应用的一小步，“我对前景十分乐观，但是真正做起来才发现至少有三大难：技术转化周期长，工艺设备先天不足，产业链还需要进一步聚合打通。” 当前的困境也是未来发展趋势，任红轩认为，未来纳米技术投入会由基础研究向应用研究及产业化转变，纳米研发会由从单打独斗向合作发展，更加重视微纳米加工和检测仪器的研发，更加着重向生物和电子方面应用发展。 与此同时，科学家们还要回答这些问题：纳米级颗粒如此微小，能够穿透皮肤进入人体肺部甚至自由漫游，会不会成为体内“杀手”？如果有人通过纳米材料操控生物基因，会不会制造出什么“怪物”？纳米炸弹会不会带来更大灾难？

11、“一方面是大力发展纳米技术的应用，另一方面当务之急是要制定标准。”任红轩认为应该鼓励研究单位与产业界结合，共同制定纳米产品及检测标准。“这样既能够规范市场行为，将一些低质量无竞争力的企业洗牌出局，又能够约束纳米技术造成的潜在危害。” 正如科学家们所讲，不成熟的技术仍是幻想，纳米梦想的真正实现依然还有很长的路要走。以下是繁体版内容: 當我們“俯瞰”這個世界的時候，看到的是，將樹木制成紙張，將石頭刻成雕像，將鋼鐵鑄成鐵軌。那麼當我們站在“底部”仰望這個世界呢？是否可以從單個分子甚至原子出發，將它們按照自己的意願組裝成一片紙、一粒沙甚至一片森林？ 在納米的世界裡，回答是肯定的。這起初隻是科學傢的一個

12、夢想，但如今這個夢慢慢開始融入現實生活。 納米技術從上世紀90年代中後期開始被炒得紅紅火火，到21世紀初慢慢冷卻，到現在又重新頻繁出現在人們視線中，“納米”的世界到底有何變化？ 在納米尺度下看世界，景觀將會天翻地覆 一根頭發絲直徑有8萬納米，物質尺寸小到一定程度就會引起質變 納米是一個計量單位，納米尺度的物質其實並不稀有，我們日常每天都與它們親密接觸。 讓人畏懼的PM2.5，其中就有許多納米級的顆粒，憑借微小身軀可以侵入我們的肺部。高防曬指數的防曬霜中普遍都含有納米二氧化鈦、氧化鋅微粒，因為這些納米微粒對在300400納米波段的紫外線有強吸收作用。 還有著名的中國國傢大劇院的穹頂，如果北京的雨

13、水多一些的話，它能看起來更光亮。因為它是由超親水、光催化等性能的納米自清潔玻璃和自清潔鈦板組成，表面污垢易被雨水清洗掉。 納米有多大？如果將一納米和一米比較，就好像是高爾夫球和地球作比。一根發絲的直徑就能有8萬納米。將10個世界上最小的原子氫原子排列成一條線，就是一個納米的長度。 1到100納米這個微小的特定區域，被科學傢們稱為納米尺度。雖然我們日常就能親密接觸納米級物體，但是它們煥發的神奇特性卻不平常。 在納米尺度下看世界，景觀將會天翻地覆。納米級的金子還是金燦燦的麼？事實上，所有的金屬在納米尺度下都呈現出與宏觀尺度不同的色彩，尺寸越小，顏色愈黑。 石墨片容易分層，當石墨片被剝離到僅有一個碳

14、原子的厚度成為石墨烯後，就具有瞭超出鋼鐵數十倍的強度。 原本導電的銅加工到某個納米尺度就不導電。而絕緣的二氧化矽等，在某個納米尺度時開始導電。 為什麼會有這樣的逆轉？因為當球形顆粒的尺寸越來越小，它的表面積與體積的比就會越來越大，量變到一定程度就會引起顆粒性質的質變。比如當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，就失去瞭反射原有富貴的光澤的能力而呈現出五顏六色。 “一些並不活潑的金屬在納米尺度時，會變得非常活潑，比如非常容易引起爆炸。”國傢納米科學中心科技管理部副主任任紅軒告訴記者。 打個並不非常準確的比方幫助理解，在金屬顆粒較大時，金屬原子簇擁在一起，活動受限，“伸個懶腰”也很困難，而當到納米尺度

15、的時候，原先被束縛的化學鍵就能伸展開“胳膊”，金屬原子活潑的天性就被釋放出來。 這種物質在納米尺度下產生的奇異的物理、化學特性就被稱為納米效應。而在納米尺度范圍裡研究物質的特性和相互作用，包括那個對原子、分子的操縱來組合物體的夢想，如今已經形成一門新學科納米科技。 科學傢在納米尺度下編織想象 納米技術應用空間巨大，中國與發達國傢幾乎處在同一起跑線上 窺到瞭納米的世界，人類就像挖到瞭無窮盡的寶礦一樣。納米尺度下這些奇異的物理、化學特性讓科學傢們開始編織想象。 就拿一輛汽車來說，從車身到車輪，納米材料幾乎能夠引起每一個部件的變革。 納米級的稀土材料能夠大大提高汽車尾氣及車內空氣凈化效率； 納米材料

16、制造的酒精傳感器質量輕，並且能夠極靈敏感受到車內酒精含量超標，將限制汽車發動； 納米潤滑油能夠填充金屬發動機或者齒輪的表面微孔，形成單分子有機膜，最大限度地減少金屬表面摩擦，大大降低瞭能耗，並使機械壽命成倍增長； 引入納米電極的電池系統讓高效、低污染的電動汽車成為現實。 這還隻是納米應用的一個方面。目前，納米技術還在新能源、節能環保、生物醫藥、信息產業、新材料等產業都有用武之地。未來世界，我們或許可以用著幾秒鐘就能充滿電的手機，有納米機器人幫我們治病 “也正是因為納米技術是一項應用空間還十分巨大的新興技術，我們國傢的納米技術發展與發達國傢幾乎處在同一起跑線上。”任紅軒說。 根據美國科學引文數據

17、庫“Web of Science”(SCIE)的統計，2009年我國發表的納米科技論文總量排名世界第一，目前我國納米科技專利授權數量已位居世界第二。 我國的一些納米研究成果解決瞭重大科學問題，引起瞭國際上的極大關註。例如，我國首次“拍攝”到碳原子間單鍵和雙鍵的分子圖像；合成瞭碳材料“傢族”的又一個新成員石墨炔；合成出新型納米抗腫瘤藥物；碳納米管器件研究進入國際半導體發展路線圖等等。 同時，在產業化方面也已取得進展。為瞭加速納米科技成果產業化進程，北京市啟動瞭納米科技產業園建設，目前29項國字頭納米項目落戶產業園，形成瞭納米綠色印刷、納米能源、納米膜材料、碳納米材料等板塊快速聚集態勢。比如近期正

18、式落戶的超順排碳納米管陣列產業化項目，可通過精確排列獲得碳納米管薄膜，目前在全世界隻有中國才能生產制作，在觸摸屏、超細導線、瞬時加熱器、超薄揚聲器等多個領域具有廣闊的應用空間。 納米技術不僅僅代表瞭新興技術，它的特種功能及結構材料還能夠促進傳統產業的升級換代，比如汽車、建築、紡織、機械行業等。“如果把總體經濟比作一個盛水的木桶，那麼納米技術不僅能補上傳統經濟轉型不足的短板，還能築高與國際差距較小的新興產業的長板，這樣，木桶能存儲更多的水。”任紅軒用“木桶效應”來解釋納米技術對中國經濟的意義。 錢學森先生也曾預言：“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產業革命。” 對納米科技的想象走在瞭成果前頭 當前最需攻克技術成果轉化問題，未來基礎研究向應用研究及產業化轉變 納米技術的前景很光明，但是在任紅軒看來，還得先按捺下激動的心情，“納米技術成果轉化及應用的周期比較長，真正實現產業化的成果仍然十分有限，比如迄今為止，世界范圍內真正納米化且商業化的汽車零件仍然不多。” “目前想象遠遠走在瞭成果的前頭。”任紅軒認為納米技術當前最需攻克的是技術成果產業化。 “納米”一詞從科學傢的實驗室中蹦出來，到為世人所熟知，這個過程其實是一個從默默無聞到大鳴大放、又重新遇冷的階段。曾有一段時間“納米”頻