普及纳米知识推动科技进步2.ppt

普及纳米知识 推动科技进步,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。,以蒸汽机等机械发明为主要标志的第一次工业革命，将人类认知推向毫米层次。,天才相师 www.22mt.com,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？,1纳米=十亿分之一米,年，诺贝尔奖获得者、被认为继爱因斯坦之后最为睿智的理论物理学家理查得·费因曼教授在加州理工大学发表了题为在底部还有很大空间的演讲。在费因曼看来，人类社会目前的生产方式，总是“从上而下”的，他提出：为什么我们不可以从单个分子、甚至原子开始出发，进行组装，达到我们的要求？物理学的规律不排除一个原子一个原子制造物品的可能。”,国际上公认0.1100nm为纳米尺度空间。,铅表面的原子世界,年，德国科学家发明了纳米显微镜，即扫描隧道显微镜（）人类从此可以直观地观察到单个原子了。,看得见原子只是第一步！第二步就是要能够操纵它。 年，美国加州实验室，将个氙原子排布成“”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。,江苏省张家港高级中学倪洪祥,在扫描隧道显微镜下，科学家将48个铁原子排列在铜表面上，形成一个圆形围栏。,量子围栏,纳米齿轮,纳米铜具,纳米陶瓷,纳米轴承,世界上最小的键盘,1993年后，我国科学家先后操纵原子写出“XX”、“原子”、绘出XX国轮廓图。,纳米存储器,中国,我国纳米科技成果一览,1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“XX”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。,1998年，XX大学XX小组成功地制造出直径为350纳米、长度达微米量级的氮化镓半导体一维纳米棒，使我国在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶体。,1998年，XX国XX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。”,近年，XX国科学院物理研究所解思深研究员率领的科研小组，不仅合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管，创造了一项“3毫米的世界之最”，而且合成出世界上最细的碳纳米管。,1999年上半年，XXX大学电子学系教授XXX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。,1999年，中科院金属研究所成会明博士合成出高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。,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”。,先是纳米管，接着纳米线，现在留美的三位中国科学家又为纳米世界迎来一位新客人“纳米带”。这是世界上首次发现并合成出半导体氧化物的纳米级带状结构材料。,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。,利用金属氧化物制造出10至15纳米厚、30至300纳米宽的新材料。这种材料有可能制造出价格便宜的超微感应器和元件。 “这是纳米技术中非常重要的一个研究领域。如果我们能够成功地开发出其应用方法，将可能引发纳米级感应器和功能设备的巨大进步，制造出能耗低敏感度高的产品。”,纳米技术在医学领域内的发展前景,纳米器件有可能成为未来保卫人类健康的一支忠实可靠的“卫队”。,(1)纳米生物传感器：用于监测、收集、播送体内细胞的健康状态和病变信息；,(2)纳米药物存储器(药泵)：用于存储、运输指定存储的药物，并按指定的部位存放，即定点给药，其体积可达数个微米；,纳米生物导弹：直接用于治疗各种细胞水平的疾病，对病变组织有亲和力，对病变细胞有杀伤力，可特异性地杀灭肿瘤细胞；,(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；,(5)纳米细胞监督器：用于监视免疫细胞、白细胞等细胞正常功能的发挥；,(6)纳米细胞清扫器：帮助清除体内的代谢废物以及外界进入体内的有害物质；,(7)纳米细胞检疫器：巴西和美国科学家最近发明了世界上最小的“秤”，能够称量10 克的物体，即相当于一个病毒的重量。利用纳米“秤”可称出不同病毒的重量，可以发现新的病毒。可定点于口腔、咽喉、食道、气管等外界开放的部位，以充当“检疫”。,-9,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亿美元。有预测说，到年，纳米技术的市场容量将达亿美元。,纳米电子学将使量子元件代替微电子器件，巨型计算机就能装入口袋里；通过纳米化，易碎的陶瓷可以变成韧性的，成为一种重要材料；世界上还将出现微米以下的机器甚至机器人；纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径，对基因进行定点等。,XXX国纳米科技中心理事会理事长 XXX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”。,“如果仅仅将纳米看成一种时尚、潮流，那就太短浅了”。,它是一场认知的革命，会产生雷霆万钧的力量，彻底改变人类的整个生存状态、生产方式，它是一把双刃剑，只是更为锋利-纳米热全球 只是时间问题。,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。,现在人们的生产模式，是从大到小，从上到下的，比如造一个橱，要从粗木到木材到成品，造电脑，从半导体硅片，经过切、割、刻、蚀、渗杂等许多步骤，变成电子元器件，这个过程，原材料浪费大、能耗大。,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万至万倍的信息量。,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-,而今纳米时代正向我们走来,我们人类将开始梦一般的生活-,纳米技术将是21世纪的主导技术！,远景 美得像天方夜谭,努力吧，为了我们的梦！,欢迎订购思想前卫，全套倪洪祥高中地理多媒体教学1.0版.适合教师上好每一堂公开课,适合学生学好全部的新高一地理课程!,XXX国一家公司预测纳米技术发展将经历个阶段：第一阶段是要准确地控制原子数量在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的元件和装置。这家公司预计在未来年内，纳米技术可能发展到 “第三阶段”，超越“量子效应障碍”的技术，从而达到实用化水平。,诺贝尔奖获得者XXXX说，“未来将属于那些明智接受纳米，并且首先学习和使用它的国家。”,