搜索
物质世界是一个非常有趣的世界，我们人类的发展也正是随着我们人类认识物质世界的过程而发展的。随着科技的进步，人类对物质性质的认识和应用正向更深层次进军，而21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。1nm=10-9m,也就是说1nm是1m的十亿分之一，相当于万分之一头发粗细。纳米是nanometer的译名。nano一词源自拉丁文，意思是“矮小”，纳米是一个长度单位。纳米材料被称为“21世纪最有前途的材料”，纳米材料又称超微颗粒材料，其颗粒的大小范围为0.1～100纳米，约为原子半径的1～103倍。目前纳米材料的某些应用已进入工业化生产阶段，但真正的全面应用的黄金时期将是21世纪，因此纳米材料被称为跨世纪的新材料。我国也已将纳米材料科学列入国家重点基础研究项目。纳米科学是研究纳米尺度范畴的原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学，而在同样范围尺度内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则为纳米技术。它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子水平。1990年，美国国际商用机器公司的科学家利用隧道扫描显微镜上的探针，在镍表面用36个氙原子排出“IBM”三个字母。科学家们从这种能操纵单个原子的纳米技术中,看到了设计和制造分子大小的器件的希望。1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。世界最小汽车仅4纳米纳米磁性材料是纳米材料中最早进入工业化生产，应用十分广泛的一类功能材料。纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如，磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1～100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学与电学性质。利用这些新特性，已涌现出一系列新材料与众多应用。利用磁纳米线的存储特性，记录密度预计可达400Gb／in2，相当于每平方英寸可存储20万部《红楼梦》。在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应；使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）诊断出各种疾病。纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；纳米材料在航空方面的应用：将一些纳米粉末添加到火箭的固体燃料推进剂中，燃烧速度加快数十倍。纳米级陶瓷复合材料的力学性能，特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提高。纳米陶瓷在高于500℃时就可以很好致密化，烧结温度比普通陶瓷低400～600℃。且烧结不需要任何的添加剂。如图两条黑细线是由碳纳米管制成的高强度线，利用这两根线穿插于高强度普通布料中，可以起到使其既强度高又伸缩性好。（比例尺1厘米）纳米技术打造超薄显示屏纳米牛仔裤纳米零件纳米薄膜合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地回到原来地形状，人们把有这种特殊功能的合金称为记忆合金。据科学家推测，金属的结晶状态，在被加热时和冷却时是不同的，虽然外表没有变化，然而在一定温度下，金属原子的排列方式会发生突变，这称为相变。能引起记忆合金形状改变的条件是温度。分析表明，这类合金存在着一对可逆转变的晶体结构原理：阿波罗”Ⅱ号的宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线，用以向地球发送和接受信息。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放到月面上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线又“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形金属和合金在一定的低温下会失去电阻的特性。有人曾在超导材料做成的环中把电流维持两年半之久而豪无衰减。由此可以电阻率的上限为10－23欧姆/厘米，还不到最纯的铜的剩余电阻率的百万亿分之一。零电阻效应是超导态的两个基本性质之一超导态的另一个基本性质是抗磁性，又称迈斯纳(Meissner)效应。简单的说就是，磁力线完全被排斥在超导体外面，如图所示：利用超导体的抗磁性可以实现磁悬浮。把一块磁铁放在超导盘上，由于超导盘跟磁铁之间有排斥力，结果磁铁悬浮在超导盘的上方。这种超导悬浮在工程技术中是可以大大利用的，超导悬浮列车就是一例。磁悬浮列车太阳能电池：单晶硅（silicon)是一种灰色晶体，有光泽，能与多种元素结合。太阳能飞行器太阳能汽车太阳能的利用新一代太阳能电池柔软如布太阳能路灯