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作品相关 名词解释-纳米技术

  纳米技术(nanote)的材料、设计、制造,测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括:纳米级测量技术:纳米级表层物理力学性能的检测技术:纳米级加工技术;纳米粒子的制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。

  纳米技术包含下列四个主要方面:

  1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约是在0.1—100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。

  如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。

  过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此,像铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

  为什么磁畴变成单磁畴,磁性要比原来提高1000倍呢?这是因为,磁畴中的单个原子排列的并不是很规则,而单原子中间是一个原子核,外则是电子绕其旋转的电子,这是形成磁性的原因。但是,变成单磁畴后,单个原子排列的很规则,对外显示了强大磁性。

  这一特性,主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候,用于制造磁悬浮,可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。

  2、纳米动力学:主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(mems),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。

  理论上讲:可以使微电机和检测技术达到纳米数量级。

  3、纳米生物学和纳米药物学:如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,dna的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。

  纳米生物学发展到一定技术时,可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞,并可以吸收癌细胞的生物医药,注入人体内,可以用于定向杀癌细胞。(上面是老钱加注)

  4、纳米电子学:包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷,更小,是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的。

  纳米技术的灵感,来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始,人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术,都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。费曼质问道,为什么我们不可以从另外一个角度出发,从单个的分子甚至原子开始进行组装,以达到我们的要求?他说:“至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”

  70年代,科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想,1974年,科学家谷口纪男(noriotanigu,转速可以高达15r/min,可在1μs内进行右转或左转的相互切换。利用外部电场可实现加速或减速。转动的动力源,是细菌内支撑马达的薄膜内外的氮氧离子浓度差。实验证明。细菌体内外的电位差也可驱动鞭毛马达。现代人们正在探索设计一种能用电位差驭动的人工鞭毛马达驱动器。

  日本三菱公司已开发出一种能模拟人眼处理视觉形象功能的视网膜芯片。该芯片以砷化稼半导体作为片基。每个芯片内含4096个传感元。可望进一步用于机器人。

  有人提出制作类似环和杆那样的分子机械。把它们装配起来构成计算机的线路单元,单元尺寸仅inm,可组装成超小型计算机,仅有数微米大小,就能达到现代常用计算机的同等性能。

  在纳米结构自组装复杂徽型机电系统制造中,很大的难题是系统中各部件的组装。系统愈先进、愈复杂,组装的问题也愈难解决。自然界各种生物、生物体内的蛋白质、dna、细胞等都是极为复杂的结构。它们的生成、组装都是自动进行的。如能了解并控制生物大分子的自组装原理,人类对自然界的认识和改造必然会上升到一个全新的更高的水平。

  机器人

  纳米机器人是根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”,也称分子机器人;而纳米机器人的研发已成为当今科技的前沿热点。

  2005年,不少国家纷纷制定相关战略或者计划,投入巨资抢占纳米机器人这种新科技的战略高地。《机器人时代》月刊日前指出:纳米机器人潜在用途十分广泛,其中特别重要的就是应用于医疗和军事领域。

  每一种新科技的出现,似乎都包涵着无限可能。用不了多久,个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国著名学者周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中就预言:到21世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

  雨衣伞

  纳米雨衣伞是雨伞与雨衣的结合体,纳米雨伞收伞有三折伞和直杆伞的收伞形态(简单说,收伞时有长短两种选择)。纳米雨衣可由纳米雨伞转变而成,纳米雨衣又不同于一般的雨衣,因为纳米雨衣可以保证从头到脚绝对不湿。因为纳米材料,所以这雨伞可以一甩即干,雨伞转变为雨衣后,这雨衣也只需穿着时轻轻一跳也即可全干。

  防水材料

  2014年8月4日,澳大利亚运用新发明的布料,制成一款具有开创性的t恤衫,不管人们怎样尝试着浸湿它,此t恤都能保持良好的防水性能。

  这件叫做“骑士”(theilithography)与反应性离子蚀刻法(reaethlmethaission;eension)。

  根据预估,如欧盟计划能顺

  2.创新接继中心

  在公元1995年由欧盟委员会成立“创新接继中心”(innovationrelayinistryofeeti),预算由西元2003年的0.97亿美元提升到公元2004年的1.1亿美元。纳米科技与相关原料研究被指定为四个最高优先项目之一,其他领域包括资讯与通讯、生命科学与环境研究。

  日本的预算是经由日本大藏省(finanext)的纳米科技研发经费,则由2.3亿美元成长到2.4亿元,将着重在基础原料研究与新药物研究计划上。

  韩国

  1.韩国的纳米科技策略

  韩国政府已深切体认到纳米科技为本世纪科技发展的战略制高点,整合纳米技术与资讯、生物、材料、能源、环境、军事、航太领域之高新科技,并将创造出跨学门研究发新境界。韩国政府也理解到此新兴科技也将是创造新产业与高科技产品的驱动力,纳米科学与技术的突破性进展更将为人类能力、社会产出、国家生产力、经济成长与生命品质带来巨幅的改善。

  韩国已宣示在公元2001至2010年十年间投入韩币2,391兆元(约20亿美元)于纳米科技的研发,政府投入在纳米科技的经费,公元2002年与2000年比较,成长约400%。纳米国家计划的主要目标之一为在某些竞争性领域取得世界第一并发展产业成长的利基市场,韩国同时明确的把发展重点聚焦于诸如兆元级积体电子元件等核心关键技术。

  “2002年执行纳米技术发展计划”与“纳米结构材料技术发展”、“纳米微机电与制造技术发展”等两项新领域研究计划同步开始实施,再加上纳米科技领域研究计划在未来6~9年内每年将投入2千万美元,在众多政府研究机构林立的daejoen科学城。韩国高等科技研究院(kaist)于2001年设立纳米制造中心,在未来6~9年内投入1.65亿美元,政府调整“2003年纳米科技发展行动计划”,包括:纳米科技发展促进法案,其目的二:一为建构坚固的纳米科技核心研究基础,二为激励成熟纳米科技的产业化,韩国政府也将配置3.8亿美元(全国纳米科技经费的19%)于国家纳米产业化计划,其中包括产业研发基金与创投基金。

  根据公元2002年韩国专利局报道,纳米科技专利应用数目无论在国内或国外都呈现大幅成长,新兴纳米科技也在过去数年间呈现可观地成长,另外根据韩国商工能源部(mocie)的统计,西元2002年纳米科技新创公司也如雨后春笋纷纷抢搭纳米科技列车。

  2.韩国预测国际市场对纳米纺织品的需求将快速增加

  韩国产业资源部预测,今后9年国际市场对纳米纺织品的需求将会出现迅速增长的趋势,交易额可望达到近400亿美元。韩国产业资源部委托韩国纤维产业联合会从西元2004年八月份开始的三个月内,对国际市场对纳米纺织品的需求和贸易趋势进行研究分析。

  韩国产业资源部分析认为,国际市场对纳米纺织品的需求金额以150亿美元为基准,今后每年将递增10.7%,到公元2007年和2012年,国际市场对纳米纺织品的需求金额将分别达到240亿美元和397亿元。到西元2012年,国际市场对用于制药、电子和生命科学的超高效能过滤纳米纺织品的需求金额将达到96亿美元,对用于防生化武器和体育娱乐的纳米纺织品的需求金额将达到26亿美元,对用于储存能源的纳米纺织品的需求金额将达到205亿美元。

  韩国对纳米纺织品的需求金额为19亿美元,占国际市场需求总额的12.1%。到西元2012年,韩国对纳米纺织品的需求金额将达到72亿美元,占当时国际市场需求总额的18.1%。

  3.韩国在纳米科技的发展几乎完全集中在微电子产业

  透过由韩国科技部(ministryofscienceandtechnology)赞助的兆位水平纳米设备发展计划(tera-levelnanodevicesinitiatives),韩国的大学和产业都专注于发展下一世代微电子设备,包括具有兆位元(terabit)容量的内存设备和具有兆赫兹(terahertz)资料处理速度的元件。

  韩国最大企业财团之一的三星设有一个先进科技研究所(advancedinstituteoftechnology),从事微电子科技的研究和商业化发展。

  中国台湾

  台湾自公元1996年以来,国科会、经济部、教育部等部会已支持许多个别计划从事有关于纳米科技的研发,较九十年代的如教育部的卓越计划、国科会纳米材料尖端研究计划、经济部技术处纳米技术环境建构及其产业应用评估计划等等。为了有效地运用资源,并整合产官学研的智慧与力量,以提升国际竞争力;自西元2000年起,国科会即开始规划推动纳米科技计划。

  公元2000年12月“中华民国行政院科技顾问会议”与西元2001年一月第六次“全国科学技术会议”(全国科技会议)之结论,均指出纳米科技为台湾未来产业发展重点领域方向,国科会遂于西元2002年十一月廿一日成立工作小组办公室,负责国家型计划之规划,“纳米国家型科技计划工作小组”之成员由国科会、行政院科技顾问组、中研院、中华民国教育部、工研院、经济部、行政院原子能委员会及行政院环境保护署等单位共二十五位代表组成。

  国科会并于公元2002年一月十五日召开第一五五次委员会议,讨论“纳米国家型科技计划”构想;于西元2002年六月第一五七次委员会议中通过纳米国家型科技计划审议,自西元2003年一月正式开始推动,并决定自西元2003年至西元2008年间,投入经费新台币231.9亿元于纳米科技发展;并于同年九月一日正式成立纳米国家型计划办公室,执行整体计划之领导、策划与管考。

  中国

  1.“中国实验室国家认可委员会”是负责实验室和检查机构认可及相关工作的认可机构,为规范纳米产品市场、推动制定相关纳米材料及产品的标准,“国家纳米科学中心”和“中国实验室国家认可委员会”会商多次,联合成立“纳米技术专门委员会”,挂靠在“国家纳米科学中心”。

  2.中国政府透过中国科学院主导众多纳米科技研发计划,多数强调半导体制造技术和发展以纳米科技为基础的电子元件,另一是利用纳米材料保存考古文物。

  已成功发展出的产品包括新式冷气机,其特点为利用创新的纳米材质。另估计约有两百家企业积极从事纳米科技产品的商业化。

  加拿大

  滑铁卢大学是全世界第一所设立以纳米科技工程为主科的大学。在2005年开始收生并在2010年开设纳米科技工程硕士班。在2012年,将会有一座量子纳米中心。

  多伦多大学也拥有以纳米科技工程为副科的科学工程的大学。

  圭尔夫大学则已设立了纳米科学.。松语文学www.16sy.coM免费小说阅读