纳米改变世界精品课件

1、纳米改变世界第1页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二 因发明STM而获得诺贝尔奖的科学家罗雷尔博士曾在写信给江泽民的信中指出：“许多人认为纳米科技仅仅是遥远的未来基础科学的事情，而没有什么实际意义。但我确信纳米科技已经具有与150年前微米科技所具有的希望和重要意义。150年前，微米成为新的精度标准，并成为工业革命的技术基础，最早和最好学会并使用微米技术的国家都在工业发展中占据了巨大的优势。同样，未来的技术将属于那些明智地接受纳米作为新标准、并首先学习和使用它的国家。”第2页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二场景一： 电影院里，蜘蛛侠正在上映。 “妈妈，我

2、长大了也要像蜘蛛侠那样在墙上走，去消灭那些大坏蛋！”一个孩子对旁边的妈妈说。 “真是个傻孩子，人怎么能在墙上走呢？那只是电影而已。” 壁虎飞檐走壁、倒挂金钟的能力让人类叹为观止。如今，美国戴顿大学教授戴黎明和佐治亚理工学院教授王中林、曲良体博士等合作，用纳米材料研制出一种仿生壁虎脚，它们既能在垂直的表面上轻松吸附重物，也能从不同角度轻松取下。这一最新成果发表在10月10日出版的科学杂志上。尊重孩子的梦想，纳米把不可能变成可能！第3页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二 碳纳米管是由纯碳原子组成的管状结构材料，管径大小约为头发直径的万分之一，因此具有尺寸小、重量轻、柔软灵活、机

3、械强度高、电学和热学性能优异等特点。利用低压化学气相沉积方法，曲良体等将碳纳米管有机组成高密度、垂直取向的阵列膜，同时在其表面分布有任意取向的碳纳米管。每平方厘米的阵列面积可包含100亿个以上的直立碳纳米管，这种密度远远高于壁虎脚绒毛末梢的纳米分枝密度。更重要的是，这些在水平方向上任意取向的碳纳米管可通过与物体表面的相互作用而取向。因此，一方面，当与物体表面接触时，在平行于表面的方向有更多接近线状接触的作用“面”，从而在沿接触表面的方向上产生更强的相互作用力，单位面积的吸附力几乎是壁虎脚所能产生力的10倍；另一方面，在垂直于物体表面的方向上，与表面接触的碳纳米管在外力的作用下可逐点脱离表面，吸

4、附力因此大大减少，从而实现轻松脱吸附。 （b）碳纳米管阵列的电子显微镜放大照片 第4页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二 更有趣的是，这些碳纳米管阵列仿生壁虎脚对接触物表面没有什么特殊要求，不仅能在玻璃等光滑的物体表面产生强吸附力，而且在其他粗糙或疏水物体的表面也一样适用。 这种新型的碳纳米管阵列仿生壁虎脚必将在许多领域具有巨大的应用前景，包括航空航天技术、电子封装和高温黏接等。可以预见，好莱坞大片蜘蛛侠中飞檐走壁的绝世本领，有望成为未来一般人都能掌握的基本技能。高空作业的工人也将无需依赖升降机就可以在高层建筑物的墙壁上自由行走。 （c）一个（44）平方毫米的碳纳米管阵列自

5、吸附在垂直玻璃的表面上悬挂一瓶约650克的瓶装可乐饮料；（d）一个（44）平方毫米的碳纳米管阵列自吸附在垂直的砂纸表面上悬挂一个金属钢圈。 第5页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二场景二： 医院里。病床前。 “爸爸，你能不能别走？你走了，我和妈妈怎么办？”小女孩哭着求爸爸。 “小颖乖，爸爸也不想走。可是爸爸的病晚了小颖要帮爸爸照顾好妈妈做个乖女儿” “爸爸！” 纳米技术在医学上的应用十分广泛。 单举抗癌的例子。 最近，美国加州大学圣地亚哥分校和圣巴巴拉分校以及麻省理工大学的科学家们联合开发出一种可在血管中自由游动的纳米虫，它能像导弹一样寻找并直击肿瘤细胞而不会短时间就被身体

6、免疫系统驱逐出血液。纳米给生命希望，让家庭完整！第6页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二 科学家们将球形纳米级氧化铁颗粒连接在一起，形成一个长30纳米、“蠕虫”形状的“纳米虫”，它比真正的蠕虫小300万倍。利用纳米虫，医生不仅可以寻找到已经成形的肿瘤甚至可以定位正在形成的肿瘤。由于没有成形的肿瘤很微小，传统的方法很难检测出来。而纳米虫中的氧化铁成分有超顺磁性，它能在核磁共振成像仪中发亮，多个氧化铁分子联合在一起，就能够提供更强的磁性使信号更明亮，从而帮助医生更精确地诊断肿瘤。第7页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二大多数纳米级颗粒能够被机体的免疫系统识别

7、、捕获并移除，但纳米虫却不会。科学家们将纳米虫注射进患癌鼠的血液中发现，纳米虫和与其大小相当的球形纳米颗粒不同，并不会被免疫系统驱逐出血液而是保留了数小时，而且它们可以找到肿瘤位点并聚合在肿瘤表面。小组带头人加州大学圣迭戈分校化学与生物化学教授麦克塞乐说，这些纳米虫可以借助自身的形状及其表面聚合物的优势躲避机体对外来异物的清除机制，实验证明，纳米虫在老鼠体内循环了多个小时。纳米虫因其纤长的体型可以长时间的保留在生物体血液中，这一重要特性使其有更多的机会攻击其作用目标肿瘤。除了右旋糖苷的聚合外衣之外，科学家还给纳米虫安装了一个肿瘤识别分子，这种被称为F3的多肽能够寻找到肿瘤并引导纳米虫直达肿瘤细

8、胞，类似导弹上的定位系统。由于纳米虫的纤长形状，它可以同时携带多个F3分子，这些分子合力作用极大地提高了纳米虫到达肿瘤的能力。 目前，研究人员正在研究将药物与纳米虫绑定在一起，并通过化学方法在其外部添加一些特异性密码，使其可以精确到达特定的肿瘤细胞、器官或者身体的其他部位。 第8页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二场景三： 美国：要么你把石油交给我，要么你就等着打仗吧！ 伊拉克：你休想威胁我！ 于是，美伊战争爆发了。 纳米带来能源新动力，化解能源之争！ 研究发现一种光动能、含细菌酶的纳米粒子（nanoparticles）可以从水中释放氢气。新科学家杂志称该纳米粒子将把人们引

9、向生成高能量气体（氢气）的新策略道路。 缺乏低成本生成氢气的方法很大程度上阻碍了人们实现经济型氢燃料替代石油的梦想。现有铂催化剂生氢的方法非常昂贵。英国牛津大学（Oxford University）化学家欧文莱斯纳（Erwin Reisner）解释说，含金属酶所起的作用在不同程度上都被氧气削弱了，而且也会受到其生成氢气的损坏；这就使含金属酶在工业规模上使用困难且价格昂贵。 第9页，共11页，2022年，5月20日，10点3分，星期二 法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫傅立叶大学（University of Joseph Fourier）的胡安冯特西亚-坎普斯（Juan Fontecill

10、a-Camps）最先分离出了镍、铁和硒含量丰富的酶。这类酶由一种能导致硫酸盐减少的细菌（sulphate-reducing bacterium）生成。 通常，氢气的存在就会阻止氢化酶的活动，而这类细菌生成的氢化酶的功效却能相对不受影响； 莱斯纳和他的同事弗雷泽阿姆斯特朗（Fraser Armstrong）经过研究发现，一种细菌性氢化酶对氢气和氧气都更有抵制力。 即使在周围空气中氧气含量达1%，该细菌酶也能继续工作。这种新的细菌性氢化酶还能与二氧化钛（Titanium dioxide）纳米粒子紧紧结合在一起，因而使其更易生成一种光动能、可生成氢气的粉末。 细菌性氢化酶的氢气转换率能与铂催化剂生氢率媲美。因此，对于新型氢化酶的研究也许能够赋予“设计”更简单的催化剂以灵感，新“设计”的催