纳米技术与应用.ppt
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1、纳米技术与应用,化学化工学院 化学工程与环境工程系 应用化学专业 2004.3.4,多伦多大学 化学工程与应用化学系,内容提要,纳米技术简介 纳米技术在世界各国 纳米技术与经济 纳米技术与当代中国 本研究小组的工作与展望,1.1 空间尺度的划分,宇观(Cosmoscopic) 遥观(Remote sensoscopic) 宏观(Macroscopic) 显微观(Optico-microscopic) 介观(Mesoscopic) 或纳米观(Nanoscopic): 1100nm,1.2 空间尺度的划分,微观(Microscopic) 皮米观(Picosopic) 飞米观(Fentoscopic
2、) 亚飞米观(Subfentoscopic),1.3 纳米?,1纳米(nm): 1毫米(mm)的百万分之一 头发的直径,1.4 纳米技术,在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理的技术被称为纳米技术,1.5 纳米材料,纳米材料: 在纳米量级(1100nm)内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料 四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大 四大效应: 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应 纳米材料特性取决于制备方法,1.6 进一步认识纳米,蛋白质、DNA、RNA、病毒,都在1100nm的范围 光合作用在“纳米车间” 进行 细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的“纳米
3、机械”,细胞象一个“纳米工厂” 莲花荷叶出污泥而不染:“荷叶效应” 纳米结构是生命现象中基本的东西,1.7 媒体中的纳米怪象,纳米冰箱 纳米洗衣机,1.8 纳米技术前景展望,钱学森(1991):“我认为,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的重点,会是一次技术革命,从而将在21世纪又是一次产业革命。” 纳米技术将改变生产方式,导致生活方式变革,带领我们进入崭新的21世纪。,2.1 国外纳米技术进展,1990年,IBM公司用原子排出“IBM” 1991年,NEC实验室观察到碳纳米管 合成了其它纳米管材料,2.1 国外纳米技术进展,实心的纳米棒、纳米线、量子线,2.1 国外纳米技术进展,朗讯
4、公司和牛津大学: 纳米镊子 碳纳米管“秤”,称量一个病毒的重量 称量单个原子重量的“纳米秤”,2.1 国外纳米技术进展,DNA开关,2.2 纳米技术在美国,2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会 能源部的8项优先研究中,6项有关纳米材料 本世纪前10年几个关键领域之一 制定了“国家纳米技术倡议”(NNI): 纳米材料 纳米电子学、光电子学和磁学 纳米医学和生物学,2.2 纳米技术在美国,军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 美国总统布什2003.12.3日签署了21世纪纳米技术研究开发法案,批准联邦政府在从2005财政年度开始的4年中共投入约37亿美元,
5、用于促进纳米技术的研究开发,2.3 纳米技术在日本,1962年, 久保(Kubo): 久保理论 国会: 21世纪前20年的立国之本 著名大企业: 纳米实用化技术的计划 三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线 自洁净玻璃、光催化净化水或空气,2.4 纳米技术在其它国家,韩国:全国纳米技术研究院、纳米显示技术 印度:像抓软件产业那样抓纳米科技 德国:把发展纳米技术定位在新能源、新环境,全面带动纳米技术在各个领域的发展 法国:国家纳米科技中心、纳米产业基金 世界都在迎接纳米时代的到来,2.5 纳米技术在中国,1993年,中科院操纵原子写字,2.5 中国纳米技术进展,中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵
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