《纳米材料与技术》第1章概论.ppt

* 1、随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。 2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5~10年有望商业化。 虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术未来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。 日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。 在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日 本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。 在制造方法上，日 本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。 细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1/10，两三年内即可进入批量生产阶段。 日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。 日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段。 3、欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。 4、中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。 * 在人类科技发展的历史长河中，始终有两个目标：一个是向着越来越大、越远的宏观世界进军，发明了望远镜向着世界的广度进军，探索宇宙的起源和进化；另一个是向着越来越小、越深的微观世界发展，发明了各种显微镜、粒子加速器，向着分子、原子、原子核、基本粒子的微观层次不断地探索物质起源和结构。 在向着这两个极端目标无尽的征途中，人们蓦然回首，发现我们对在这两端中间的介观层次，即原子分子层次、纳米层次，却不甚了解。而这个层次才是对人类自身关系最密切的物质层次，于是人们又回过头“重整旧山河”，集中精力开展介观层次的纳米科技的研究。 * 1、经纳米颗粒表面涂料处理过的大楼表面或窗玻璃、塑料上，大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明，塑料表面具有抗摩擦。将这种纳米颗粒放到织物纤维中，做成的衣服不沾尘，省去不少洗衣的麻烦。精细的纳米涂层一般是由三种成分构成的复合物组成，即最底一层是粘着层，中间是结合粘着成分和顶端表面成份的纳米颗粒，而最上层（红伞表示的）是功能成份。例如经含二氧化钛纳米颗粒表面涂层处理过的物体表面则具有自清毒的功能，因为二氧化钛纳米颗粒经紫处光照后能有光催化反应，可杀菌，分解甲醛等有害气体，是绿色环保技术，在厨房、卫生间、食品工厂、医院等处均有广泛应用价值和市场。倘若最顶层（红伞层）换成铟锡氧化物纳米晶粒（ITO）则该表面涂层具有透明、导电（防静电）和热吸收（防红外）的特性，在电视显示屏幕、计算机显示屏、大屏玻璃幕墙等方面均有