纳米技术和微型机PPT课件.ppt

纳米技术和微型机 (应用与未来发展） 庞皓文 2 纳米技术：纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。 纳米技术含义 3 纳米技术的沿革 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。 70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想。 1981年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜。 1990年，IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳米技术取得一项关键突破。 1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量； 2001年，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。 4 纳米技术的应用领域 纳米级加工技术 微电子与计算机技术 光电材料 生物医学领域 纳米陶瓷 5 纳米级加工技术 纳米级加工的含意是达到纳米级精度的加工技术。 实质是切断原子间的结合，实现原子或分子的去除。 量块，金刚石压头尖端这些精密部件的制造公差带少于5-50纳米。 为了提高计算机存储盘存储容量，加工精度也在不断的提高，现在正在实现3纳米的表面光洁度加工。 6 微电子与计算机技术 2008年2月1日，亚利桑那州立大学David K. Ferry提出利用纳米线连接电路建立三维堆砌芯片的构想，将大大提高计算机的运行速度。 9 光电材料 纳米激光器是一根弯曲成极薄面包圈形状的光子导线，其大小和形状能有效控制它发射出的光子的量子行为，从而影响激光器工作。 纳米激光器工作时只需约100mA电流。 10 生物医学领域 纳米泵人造红细胞 它比体内血液中的红细胞要多携带200多倍的氧气。 11 纳米陶瓷 传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差，因而应用受较大限制。 纳米陶瓷是在陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等，使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平，使材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。 12 纳米陶瓷 纳 米 陶 瓷 节 能 灯 纳 米 陶 瓷 刀 纳米陶瓷刀优点： 高硬度，高耐磨 永不生锈 抗腐蚀 无毒，环保 不留异味 13 纳米技术的未来发展 纳米科技在众多领域的应用前景 1、能源与环境领域 发展绿色能源和环境处理技术，减少污染或恢复被破坏的环境。 利用孔径10到100纳米的有序纳米材料和纳米薄膜材料，可去除水中小于200纳米和空气中小于20纳米的污染物； 在能源领域，纳米技术将会对能源的功率、能量的存储以及能量的增长产生显著影响。 利用纳米的合成和组合方法，制造高强度轻质材料，提高运输效率，节省能耗； 14 纳米技术的未来发展 2、医学与健康领域 用纳米传感器作疾病的早期诊断，如纳米氧化物，造影技能在肝癌诊断中的应用等。 3 、航天和航空技术领域 把航天器件、航空器件做成纳米器件，可极大地减少体积、重量和降低能耗，极大地增加航天器的有效载荷。 4、国家安全领域 纳米科技给未来战争将带来巨大的影响，包括数据图像的实时传递、作战指挥、导弹预警、核武器防护、微型侦察装置等。 15 纳米技术的未来发展 美国专家预测纳米科技发展的五个阶段 1、第一阶段能准确地控制原子数目100个以下的纳 米结构物质。 2、第二阶段生产纳米结构物质阶段。纳米结构的 物质和复合材料的制造达到实用化水平。 3、第三阶段大量制造复杂纳米结构物质成为可能。 4、第四阶段制造纳米计算机成为现实。 5、第五阶段将研制出能够制造动力源与程序的自 立化的原件装置。