普及纳米知识推动科技进步.ppt
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在工业革命以前,大部分人类生产、科研不需要用到毫米,“毛估估”的做法说明了我们对这个世界认知的粗浅。第二次工业革命,发明了电,从机械时代进入微电子时代,毫米不够用了,毫米的千分之一———微米诞生了。随着科学技术的发展,微米层次的局限越来越明显,例如,电脑芯片虽然已越做越小,但即将达到材料的物理极限,只有进入另一个层次———纳米层次,才会有更大的突破,比如将现在的笔记本电脑变得像手表一样小,或更小,可以把它固定在纺织品面料上。正如牛顿力学只适用于低速的宏观物体,而高速运动,只能用相对论来解释;在纳米层次,许多原来在宏观尺度上使用的规律、定理、方式、方法,都将不再适用,世界将从此是另一个模样。我们现在所熟悉的“原材料”将是小至纳米级的原子、分子。那么什么是纳米呢?德国人跨出第一步铅表面的原子世界看得见原子只是第一步!第二步就是要能够操纵它。1990年,美国加州IBM实验室,将35个氙原子排布成“IBM”3个字母,总面积只有几个平方纳米,人类第一次实现了操纵单个原子,纳米科技的序幕拉开了。纳米齿轮世界上最小的键盘中国1998年,美国《科学》杂志上刊登了我国科学家的论文。我国科学家用非水热合成法,制备出金刚石纳米粉,被国际刊物誉为“稻草变黄金———从四氯化碳制成金刚石。”1999年上半年,北京大学电子学系教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面,并组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。不久前,中科院金属研究所卢柯博士率领的小组,在世界上首次直接发现纳米金属的“奇异”性能—超塑延展性,纳米铜在室温下竟可延伸50多倍而“不折不挠”,被誉为“本领域的一次突破”。研究人员现在已经成功开发出氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化镉和氧化镓的“纳米带”。并预测整个半导体金属氧化物都可能制造出“纳米带”。这项成果刊登在2001年4月8日出版的美国《科学》杂志上。纳米技术在医学领域内的发展前景(4)纳米细胞修复器:用于修复细胞内的各种病变,如线粒体、细胞核的病变;目前,纳米技术已广泛应用于光学、医药、半导体、信息通讯,一年的营业额已经达到500亿美元。有预测说,到2010年,纳米技术的市场容量将达14400亿美元。中国纳米科技中心理事会理事长白春礼院士说,目前,我国纳米科技的研究工作主要集中在纳米材料的合成和制备、扫描探针显微学、纳米电子学以及少量纳米技术的应用等方面。在纳米科技中心的实验室里,防水防油的领带、吸水性强的化纤织物、具有自洁功能的空调和冰箱、性能超常的纳米粉体材料等研究成果,已引起了各界人士极大兴趣。所以说:“如果仅仅将纳米技术等同于纳米材料,那就太狭隘了”。纳米科技的终极目标,是按人的意愿,操纵单个原子、分子,构建纳米级的具有一定功能的器件或产品。而纳米技术,就是要做到,从小到大,从下到上。要什么东西,将分子、原子搭起来,就是什么东西,原材料浪费为零,能耗降到极低,彻底从技术上解决了环保问题。纳米技术将极大地提高人类储存、处理信息的能力。相对于同等体积、重量的微电子芯片,按纳米结构做成的纳电子芯片可储存100万至1000万倍的信息量。如果我们将因特网技术和纳米技术结合起来,将来我们从因特网上不仅能下载软件,而且能下载具有特定功能的硬件——例如纳米传感器。比如我需要一个手机,通过因特网告诉企业我的需求,对方根据我的需求设计出相应软件,通过因特网指挥一个“纳米盒”(比如类似于打印机大小的个性化工厂,如纳米操纵器)工作,我们所要做的,就是将需要的原子、分子“原料”放进去,就可能进行因特网生产。那么,企业的生产成本就大大降低,仅仅是脑力劳动成本,同时产品又可大量复制!到时候,从事直接物质生产的工人大大减少,人类就主要从事科学研究,以及艺术活动了.“这是我们人类的梦想!”世界范围内已经兴起了纳米技术的热潮,美国、日本、德国都把纳米技术视作21世纪的主导技术之一,并作为国家的战略发展项目。我国在这一领域有领先的优势,如何把技术优势转化为产业优势,各级政府部门都有义不容辞的责任。迄今为止,由于认识上的差距,我国目前仅有10多条纳米材料和技术的生产线,以纳米材料和纳米技术注册的公司近100个,但都是刚起步且规模小。我们能否以非凡的魄力来发展纳米产业,为经济的可持续发展打下扎实的基础。从古文明到工业革命;从蒸汽机到微电子技术的普遍应用;从蔡伦造纸到今天的无纸化办公--------我们人类经历了一场又一场思想的革命,生产和生活方式的巨大变革----纳米技术将是21世纪的主导技术!美国一家公司预测纳米技术发展将经历5个阶段:第一阶段是要准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构物质;第二阶段是生产纳米结构物质;第三阶段是大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能;第四阶段是纳米计算机的出现;第五阶段是研制出能够制造动力源与程序自动化