走近納米閥門：納米科技有神奇
發(fā)布時(shí)間：2016-05-16 08:55
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人類在不斷進(jìn)化，不斷認(rèn)知新世界。20世紀(jì)90年代，納米產(chǎn)品闖進(jìn)世人生活，不斷有大量信息向人們展示納米技術(shù)給生活帶來的奇妙變化。正如中國科學(xué)院納米科技項(xiàng)目首席科學(xué)家白春禮院士所說，“一個(gè)嶄新的納米的世界提供給人類的將是不同于以往任何經(jīng)驗(yàn)的東西”。
納米技術(shù)是21世紀(jì)國內(nèi)外關(guān)注的重大關(guān)鍵技術(shù)之一，也是信息技術(shù)、生命科學(xué)、分子生物學(xué)、新材料等研究的技術(shù)基礎(chǔ)。在西方，美國人認(rèn)為納米科技會(huì)成為21世 紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)。而根據(jù)德國科技部的預(yù)期，到2010年納米技術(shù)的市場會(huì)達(dá)到1.4萬億美元這么大的一個(gè)潛在市場。
其實(shí)， 納米(nm)和米、微米等單位一樣，是一種長度單位，1nm＝10－9m，約比化學(xué)鍵長大一個(gè)數(shù)量級(jí)。納米科技是研究由尺寸在0.1 ～100 nm之間 的物質(zhì)組成的體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。可衍生出納米電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)加工學(xué)等。納米作為一種介 觀尺度，介于原子與分子之間。納米科技進(jìn)入到非常小的尺度，被認(rèn)為在節(jié)約資源、減少生態(tài)環(huán)境壓力、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面有著巨大潛力。同時(shí)，納米科技對(duì)實(shí)現(xiàn) 我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，也起著很重要的作用。
目前，科學(xué)家研究最多的是納米材料，這也是可以和機(jī)械產(chǎn)品緊密結(jié)合的研究內(nèi)容。 納米材料指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(jí)（1～100nm）的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。由于其 組成單元的尺度小，界面占用相當(dāng)大的成分。因此，納米材料具有多種特點(diǎn)，這就導(dǎo)致由納米微粒構(gòu)成的體系出現(xiàn)了不同于通常的大塊宏觀材料體系的許多特殊性 質(zhì)。納米材料包括納米粉體、納米線材料、納米管、納米建材、納米薄膜與納米塊體材料等。由于納米的這種介觀尺度，納米材料有著許多特殊性能，如一般納米材 料都具有巨大表面化介面，由小尺寸所產(chǎn)生的量子尺寸效應(yīng)，產(chǎn)生特殊的光、電、熱等。例如，納米材料有著更強(qiáng)的力學(xué)性能（如強(qiáng)度和韌性等），對(duì)納米陶瓷來 說，納米化可望解決陶瓷的脆性問題，并可能表現(xiàn)出與金屬等材料類似的塑性。
納米材料應(yīng)用裝備制造的研究在中國起步較晚，但令人 興奮的是2003年中國科學(xué)院金屬研究所盧柯所長領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用金屬材料的表面納米化技術(shù)在解決金屬材料表面氮化這一重大技術(shù)難題上取得突破性進(jìn) 展。盧柯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組先對(duì)純鐵進(jìn)行表面納米化處理，在幾十微米厚的表面層中獲得納米晶體組織。然后利用常規(guī)氣體氮化處理在300℃保溫9h后成功地實(shí)現(xiàn) 了表面氮化，獲得10微米厚的氮化物層，其性能測試結(jié)果表明形成的表面氮化層具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。
