现代科技概论-材料科技.ppt

人工制备纳米材料至少追溯到1000多年前。 中国古代利用蜡烛来燃烧收集碳黑作为墨的原料（中国古代字画历经千年而不褪色），是最早的纳米材料。 中国古代铜镜表面的防锈层经检验为纳米氧化锡颗粒构成的一层薄膜。 古代的宝剑等微晶化增强已经得到科学证实。 但当时人们并不知道这其中的原因，不知道是纳米技术的作用，因为人的肉眼根本就看不到纳米尺度小颗粒。他们只知道这样的工艺所做的工件好。 纳米技术是80年代初迅速发展起来的前沿学科，它使人们认识、改造微观世界的水平提高到了一个新的高度。纳米技术将用于下一代的微电子器件即纳米电子器件，使未来的电脑、电视机、卫星、机器人等的体积变得越来越小. 1）可以制造一种材料，其强度为钢的几倍，而重量仅为钢的几分之一。碳管 2）可以将国会图书馆的信息都存储在一块方糖大小的存储器上。 3）可以检测出几个癌细胞。 ----克林顿 纳米粒子的制备 纳米粒子的制备可分为物理方法和化学方法。 物理方法有：真空冷凝法、机械粉碎、电火花爆炸 、机械球磨法等。 化学方法有：气相沉积法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法等。 此外，还有微乳液法，即两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。 奇异特性 纳米相铜强度比普通铜高5倍；纳米金属铜有超延展性。 刚柔并济的纳米陶瓷 陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的纳米陶瓷，则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。 碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子而卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。比重只有钢的六分之一，而强度却是钢的100部。轻而柔软又非常结实的材料最好是作防弹背心。 奇妙的碳纳米管 碳纳米管制造人造卫星的拖绳 在航天事业中，利用碳纳米管制造人造卫星的拖绳，不仅可以为卫星供电，还可以耐受很高的温度而不会烧毁。 用碳纳米管做绳索，是惟一可以从月球上挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球——月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了 。 微机械 　 下图是用光刻技术做成的微米尺寸的微机械。纳米机械极其微小，它的运动幅度更为微小。必需要有非常微小的传感器，这样才能解决纳米系统中的控制和反馈问题。信息传递问题是纳米系统中需要解决的一个具有普遍性的核心问题。 医学与健康 美容美发护理剂：纳米氧化锌粉末无毒、无味、对皮肤无刺激性、分解、不变质、热稳定性好，本身为白色，可以简单地以着色。它还具有很强的吸收紫外线的功能，避免皮肤的伤害。 疾病检测指示剂：纳米粒子微细结构使其对环境中的化学或物指标的变化极为敏感，因此可对人体内的病原体作出早预测。 抗菌剂：纳米氧化锌粉末在阳光下，在水和空气中能自行分解出电子（e-）和空穴（h+）。这种空穴可以激活空气中的氧变为活性氧，能与多种有机物发生氧化反应，从而把大多数病菌和病毒杀死。 纳米矿物中药：研究表明，矿物中药制成纳米粉末后，药效大幅度提高，并具有高吸收率、剂量小的特点；还可利用纳米粉末的强渗透性将矿物中药制成贴剂或含服剂，避开胃肠吸收时体液环境与药物反应引起不良反应或造成吸收不稳定；也可将难溶矿物中药制成针剂，提高吸收率。 纳米导弹：将以纳米磁性颗粒为载体的药物注入人体后，药物在外磁场的作用下会聚集于体内的局部，从而可在对人体的整体副作用很小的情况下对病理位置进行高浓度的药物治疗。 纳米武器 “麻雀”卫星比麻雀略大，重量不足10千克，具有可重组性和再生性，成本低，质量好，可靠性强。 “蚊子”导弹纳米导弹直接受电波遥控，其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、飞机、指挥部和弹药库。 “纳米士兵”这是一种通过声波控制的微型机器人。专门破坏敌方电子设备；用特种炸药引爆目标；施放各种化学制剂。 纳米武器的出现和使用，使人们重新认识军事领域数量与质量的关系，进一步向质量智能的方向发展，从而彻底变革未来战争的面貌。 三、高技术与新材料high technology and new materials 材料是基础 新技术是推动材料发展的动力 高技术与新材料相互促进 三、高技术与新材料high technology and new materials 我们知道，1957年11月，原苏联人造卫星被送入太空，它对当时美国朝野的震动可与二战时期日本偷袭珍珠港事件相比。美国政府的调查表明，当时主要的问题在于金属材料的研究落后于原苏联。此后，以美国为代表的西方先进工业国家十分重视材料的研究与开发。美国关键技术委员会早在1991年确定的22项关键技术中，材料占了