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物理学告诉我们:物质是由原子构成的,原子排列形式的改变将改变物质的性质。
如果我们拿一块煤,将它的原子重新排列,就能得到钻石;如果抓一把沙子,再向其中加入一些微量元素,就能制成电脑芯片;如果我们将土壤、水和空气的原子“混合”并“搅拌”,就能生产出土豆……在纳米世界,这些都不是魔术,而是真实的科技。
迷你之后
如果说20世纪是微米(micro)世界,那么在21世纪继承了micro、继续辉煌的就一定是纳米(Nano)。我们现在的生活,仿佛快要被纳米所包围:纳米保温杯、纳米收音机、纳米面霜、纳米服装、纳米机器人……纳米就像是一个万能胶,跟什么都能粘到一块儿。那么,纳米到底是什么?
从科学意义上讲,纳米与厘米一样,只是一个长度单位,是比微米还要小的长度单位,1纳米等于1×10-9米。形象地说,直径为1纳米的物体放在乒乓球上,就像1个乒乓球放在地球上一样。一个身高1米的同学,假如身高缩小千分之一(即高1毫米),那么他就只能与一个句号比高矮了;再缩小千分之一,成为1微米,还没有头发丝粗(一根头发丝约有50微米-70微米);再缩小千分之一,那么这个同学就小得用电子显微镜都看不见了,此时儿童的身高就是十亿分之一米——1纳米。1纳米相当于十个氢原子一个挨一个排起来的长度,20纳米约相当于1根头发丝的三千分之一。
时下最流行的纳米技术,用通俗的话来解释,就是在纳米级别内对物质进行研究或加工的技术。因为纳米已经接近原子的大小,所以在纳米级别内对物质进行加工后,会使原本普通的东西产生意想不到的特性,比如以前让人觉得易碎的陶瓷,纳米化后居然可以用来加工制造发动机零件。
神奇的碳纳米管
1991年,碳纳米管被人类发现以后,立即成为全世界科学家致力研究的一种新型纳米材料。这是一种非常奇特的材料,它是由碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有不到几十纳米。它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索,是唯一可以从月球挂到地球表面,而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球——月球乘人的电梯,人们到月球定居的交通问题就很容易解决了。
纳米的应用
在信息技术方面,一些研究机构的研究人员已经提出了大胆的目标,利用纳米技术可以让我们的电脑达到人脑的记忆水平。
如今已经研制成功的免洗衣服,则是利用了纳米材料疏水疏油的特性,使水或油无法与材料的表面直接接触,衣服上的污渍只要轻轻擦拭就能去除。
我国在纳米技术方面的研究也在紧追世界步伐。1993年,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“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。
刚刚落成的中国国家大剧院,其穹顶的自洁玻璃就是采用了纳米材料。
纳米不是“万能胶”
不过,再先进的技术也不是万能的,就像电也会引发火灾一样,纳米技术背后也有暗藏的危机。比如,利用纳米技术生产的化妆品,由于其分子小到纳米级,从而使营养成分能够更好地被皮肤吸收,然而,一些专家指出,如果其中不慎参有含有毒素的纳米颗粒,则比同种物质的大颗粒毒性更加严重。正如瑞士诺贝尔物理奖获得者海因里希·罗勒教授所说:“没有任何事物是只有好的或者坏的一方面的,我们有能力为所欲为,问题是,我们想做什么。”
如果我们拿一块煤,将它的原子重新排列,就能得到钻石;如果抓一把沙子,再向其中加入一些微量元素,就能制成电脑芯片;如果我们将土壤、水和空气的原子“混合”并“搅拌”,就能生产出土豆……在纳米世界,这些都不是魔术,而是真实的科技。
迷你之后
如果说20世纪是微米(micro)世界,那么在21世纪继承了micro、继续辉煌的就一定是纳米(Nano)。我们现在的生活,仿佛快要被纳米所包围:纳米保温杯、纳米收音机、纳米面霜、纳米服装、纳米机器人……纳米就像是一个万能胶,跟什么都能粘到一块儿。那么,纳米到底是什么?
从科学意义上讲,纳米与厘米一样,只是一个长度单位,是比微米还要小的长度单位,1纳米等于1×10-9米。形象地说,直径为1纳米的物体放在乒乓球上,就像1个乒乓球放在地球上一样。一个身高1米的同学,假如身高缩小千分之一(即高1毫米),那么他就只能与一个句号比高矮了;再缩小千分之一,成为1微米,还没有头发丝粗(一根头发丝约有50微米-70微米);再缩小千分之一,那么这个同学就小得用电子显微镜都看不见了,此时儿童的身高就是十亿分之一米——1纳米。1纳米相当于十个氢原子一个挨一个排起来的长度,20纳米约相当于1根头发丝的三千分之一。
时下最流行的纳米技术,用通俗的话来解释,就是在纳米级别内对物质进行研究或加工的技术。因为纳米已经接近原子的大小,所以在纳米级别内对物质进行加工后,会使原本普通的东西产生意想不到的特性,比如以前让人觉得易碎的陶瓷,纳米化后居然可以用来加工制造发动机零件。
神奇的碳纳米管
1991年,碳纳米管被人类发现以后,立即成为全世界科学家致力研究的一种新型纳米材料。这是一种非常奇特的材料,它是由碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有不到几十纳米。它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索,是唯一可以从月球挂到地球表面,而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球——月球乘人的电梯,人们到月球定居的交通问题就很容易解决了。
纳米的应用
在信息技术方面,一些研究机构的研究人员已经提出了大胆的目标,利用纳米技术可以让我们的电脑达到人脑的记忆水平。
如今已经研制成功的免洗衣服,则是利用了纳米材料疏水疏油的特性,使水或油无法与材料的表面直接接触,衣服上的污渍只要轻轻擦拭就能去除。
我国在纳米技术方面的研究也在紧追世界步伐。1993年,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“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。
刚刚落成的中国国家大剧院,其穹顶的自洁玻璃就是采用了纳米材料。
纳米不是“万能胶”
不过,再先进的技术也不是万能的,就像电也会引发火灾一样,纳米技术背后也有暗藏的危机。比如,利用纳米技术生产的化妆品,由于其分子小到纳米级,从而使营养成分能够更好地被皮肤吸收,然而,一些专家指出,如果其中不慎参有含有毒素的纳米颗粒,则比同种物质的大颗粒毒性更加严重。正如瑞士诺贝尔物理奖获得者海因里希·罗勒教授所说:“没有任何事物是只有好的或者坏的一方面的,我们有能力为所欲为,问题是,我们想做什么。”