微纳米科学技术导论 教学课件 ppt 作者 贾宝贤 李文卓 编著6 纳米技术的应用.ppt

微细电解微电极 微细激光 在人的头发丝上用ArF激光微细加工的40μm的方孔 激光加工的微涡轮转子 激光加工的微齿轮 能做单向旋转的单分子马达 激光加工的微结构 微细电火花微细轴 微细电火花微细孔 微细超声微细孔 * * 第6章纳米技术的应用 6.1 纳米技术在军事领域中的应用 纳米技术正在开发的军事应用有： 改进武器装备的材料性能，特别是隐身性能； 增强武器平台的信息存储与获取能力； 提高武器推进剂和炸药的燃烧效率； 对付生化武器； 研制部署分布式航天器系统、超微型侦察与监视系统和军用机器入等。 这些应用目前尚处于试验阶段，但已展现出广阔的前景。 1. 纳米新材料在武器装备中的应用 纳米增强材料 纳米防护材料 纳米传感材料 纳米隐身材料 2.纳米技术支撑下武器装备的微型化和智能化 1) 戴着用纳米材料制成的头盔，由于其中装有超小型体积的巨型计算机，因此这种头盔将是一个高度集成化的综合“智能单元”，能与其他武器装备和作战指挥平台进行实时数据传输，而且结构轻便。纳米武器的优势，不仅使重量减轻，更重要的是强度提高，且耐高温、抗疲劳和抗腐蚀。 2) 纳米炸弹 纳米技术应用于武器装备，将大幅度减轻重量，使弹药的可靠性能和储存时间提高10倍以上，同时将增加子母弹的装药量。运用结晶硅制成的一体化纳米机器，能够抵抗强大的加速力和冲击力，适合做炮弹的信管。美军目前在研的一种“灵巧炸弹”引信上装有微型导航控制系统，控制器件的机械尺寸已达到微米级。 美国国防部高级研究项目局认为“灵巧炸弹”的命中精度将提高10倍。 美国和以色列目前正在联合研制针尖的1/5000大小的纳米炸弹，可以炸毁生化武器中含有致命炭痕孢子体的病毒。 3)纳米飞机 纳米飞机的机身尺度将在几毫米至十几毫米，其发动机体积仅为千分之五立方厘米。其发射方式可以有多种：手投掷、弹药发射升空和大型飞机携带升空投放等。由于能耗低，它可以连续飞行数天，通过机载摄像机、电脑、激励器、传感器、GPS定位装置、信息传输通道等，将战场信息传给作战指挥中心。纳米飞机一旦投入战场，将使战场敌对双方的较量更加扑朔迷离。预计在2020年纳米飞机和纳米导弹将进入实战。 4) 纳米卫星 20世纪80年代美国提出了纳米卫星的概念，目前研究已有重大突破。这种卫星体积有十几立方厘米，质量小于0.1~10kg，运用超大规模集成电路的设计思想，采用最先进的微机电一体化和高度多重集成技术整合，具有可重组性和可再生性。其发射机、接收机、制导、动力、导航、控制系统均由模块组件构成。纳米卫星由于体积很小，摧毁它的难度极大，因此其安全性和生存力大大提高。一枚小型运载火箭可发射数百颗纳米卫星，以局部星团或分布式星座的方式部置在太空中不同的轨道上。若在太阳同步轨道18个等间隔的轨道面上，沿每个轨道面间隔部署648颗纳米侦察卫星，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续不间断的照像侦察监视。纳米卫星可以直接向战区指挥中心提供宽频带的战场图像，用超高频的通信链路建立起一个太空因特网，与地球上的数据中转站实施通信，并提供超光谱图像。 5) 蚂蚁兵 2020年将开发出用纳米材料做成的、渗透性和破坏性极强的、可声控的纳米机器人士兵(蚂蚁兵)，其能量驱动来源于声能转换，有声音就能运动。微型机器人士兵的电子智能系统，使机器人能以各种方式运动。机器人喷出的腐蚀液或导电液，能毁伤武器，使之破坏失灵。装有微型探测器、微型发报机的微机电系统可做成昆虫形状，能飞行和爬行。在未来战场上，“蚂蚁兵”可被大量撤布，利用群起而攻之的战术、与纳米地雷、纳米炸弹配合使用，实行战略打击，破坏力极大。“蚂蚁兵”可携带音响传感器、摄像机、红外探测器、高能炸药以及生物病毒等，其动力源是它背上的太阳能电池。目前一些发达国家的武器专家正在全力研制“蚂蚁兵”，美国的一家大学己于1998年在实验室培育出了一种有特殊功能的微型机器虫。 6) 纳米间谍 美国军队计划在2015年采用纳米智能薄膜有源技术实现武器装备隐身。纳米技术将使袖珍式无人侦察机和用于作战毁伤效果评估的微型滑伞效能大增，便于市设的苍蝇针、间谍草、机器鱼将进入实战。在这些纳米武器中，生物和非生物的部件结合成交互作用的传感器和处理器，使其具有隐身、感知自我指令和对新信息处理作最佳晌应等性能。利用纳米技术研制的间谍草是一种微型情报装置，其底部装有纳米电子仪器、摄像机和传感器。它可连续地侦察和监视周围的景物，感知外界的振动和声音。在未来战场上，间谍草由飞机撤布，数万株间谍草能覆盖到战区纵深。 6.2 纳米技术在日常生活中的应用 随着纳米功能材料技术的不断发展，以及在各领域的全面推广应用，人们的生活