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当今科技界关注的热点——纳米科技

不黑的仔 2021-08-16 阅读 41
说明文
【阅读导航】在长度计量单位里,米、分米、厘米、毫米,你一定很熟悉,但你听说过纳米吗?听说过纳米技术吗?如果还不知道,或者说不清楚,你一定要仔细看看这篇文章,因为说不定在你以后的工作中要与它打交道呢!

什么是纳米材料呢?纳米是一个长度计量单位,1米等于1000毫米,1毫米则等于1000微米,而1微米又等于1000纳米,可见纳米是极为微小的计量单位。大部分固态粉末的颗粒大小在微米级以上,一个微米级颗粒可包含几亿个原子和分子,这时,材料所显示的是大量分子的宏观性质。若把颗粒加工到纳米级大小,其所含的原子或分子数就会成亿倍地减少,用这么微小的颗粒做成的材料,就被称为纳米材料。所以,纳米材料又有超微粒材料之称。
纳米材料由于微粒数骤增,其整个表面积变得极大,从而使处于粒子界面上的原子比例也变得非常高,通常可达到总原子数的一半左右。因此,纳米材料常会具有奇特的光、电、磁、热、力和化学等方面的性质,和宏观材料显得迥然不同。例如,金的熔点为1063°C,如将金制成纳米粉末后,熔点可降低到330°C ;银的熔点为961°C,制成纳米银粉后熔点可降至100°C。再如有些催化剂制成纳米材料后,由于表面积变大,活性成倍提高,催化反应的温度也可下降好几百度。
纳米技术出现于20世纪80年代中期,以具有很多奇异性质的纳米材料为基础,是一项崭新的局科技。
首先从颜色上看,无论是金属还是陶瓷,制得的纳米粉末都呈黑色。其次,用金属制成的纳米材料硬度会提高数倍,而且竟会变成不导电的绝缘体;而纳米陶瓷则克服了原有的脆性,变得很有韧性,可以重击而不碎。另外,纳米材料的熔点,会随着粉末颗粒直径的缩小而大大地下降。还有纳米材料的导电性、磁性、内应力等也会发生很大的变化。例如纳米铁的抗断裂的应力,要比普通铁提高12倍。纳米材料的这些特性使它在实际应用上得以大显身手。例如用纳米磁性材料,可制作出高密度的记录带;纳米药物可直接作血液注射,它能顺利通过直径最细小的微血管;把纳米催化剂溶解在汽油中,可大大提高内燃机的效率……
不过,纳米材料在生产技术上还存在不少困难,因为用研磨的方法是不可能获得超细粒粉末的。目前一般选用较为特殊的物理或化学的加工方法,来获得细微的纳米粉末。例如,科学家将金属置于一个充满惰性气体氦的密封室内, 然后对金属加热使之变成蒸汽,金属原子在氦气中冷凝成金属烟雾,这些细小如炭黑一样的烟雾,就成了纳米金属粉末。收集这些超细粒粉末,再作模压、烧结等处理,就能得到由纳米金属制成的零件了。另外,科学家们还用激光蒸发凝固法,来制取陶瓷超微粒粉末,得到的微粒直径仅几纳米。不过,这些制作方法不仅成本很高,且生产规模也极有限。因而在生产技术和应用领域方面,还有不少难关需要攻克。
纳米材料的出现已经引起了人们浓厚的兴趣和关注。科学家相信,21世纪 中,纳米材料将会有日新月异的发展。

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