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纳米材料是纳米科技的基础。一个纳米只有一米的10亿分之一,用肉眼根本看不到。由于特别小,纳米就产生了两种效应,即表面效应和量子效应。因此,利用纳米材料制造出来的新材料,可以开发出许多功能。例如,应用在医学上,纳米机器人能够进入血管进行手术;应用在航天器上,燃料中加入纳米材料,其燃烧效率成倍增长;日常生活中,人们可以在三九寒天里只穿一件“纳米”毛衣。总之,神奇的纳米材料将使各个领域都出现突破性的发展,让人类生活发生重大变化。赶快行动,让我们也来制造纳米材料。
纸杯、滴管、蜡烛、金属汤匙、杯子。
1.在一个纸杯里倒入约1厘米高或半杯的水。
2.将纸杯底部放置于蜡烛火焰上(纸杯有水,纸杯底部不会燃烧。但是边缘凸出部分有可能烧起来,因此要避免烧烤到纸杯边缘)。
3.不停地移动纸杯,使纸杯底部均匀附着黑色的碳微粒。通常需要1—2分钟。请注意:纸杯底部必须置于蜡烛火焰之中,不可高于火焰,这样,才容易附着上燃烧不完全的碳微粒。
4.将纸杯放在桌上,杯底朝上。取滴管(或吸管)沾少许水,滴在杯底,轻轻摇晃纸杯,观察水滴的移动方向,你会发现,水滴不会吸附在纸杯上,并且能自由滚动。再滴几滴水,水滴同样不会吸附在纸杯上。
自然界中的荷叶具有所谓的“荷叶效应”,是由于荷叶表面有纳米级的结构,使水滴不会附着在荷叶上,因此荷叶具有了“自我净洁”的功能。纸杯在蜡烛火焰上烧烤后,会吸附一层很微小、达到纳米级的黑色碳微粒,于是如同荷叶一样显现出疏水性,水滴无法附着在纸杯上。
利用纳米级碳微粒的疏水性,我们还可以进行另一项实验。取一个金属汤匙,将汤匙背面用蜡烛火焰熏黑,使汤匙背面均匀附着碳微粒,冷却后,把汤匙插入水中,并在水面上方观察汤匙。可以发现黑色的湯匙变得亮亮的,好像又变回原来的汤匙,黑色的碳微粒层也消失不见了!这是因为汤匙附着了纳米级结构的碳微粒,具有疏水性,因此插入水中之后,水与微粒碳之间有一层很细微的空气层。当水中四面八方的光线射入到汤匙时,入射角比较小的光线可以折射进入空气层,再照射到黑色碳层被吸收(黑色物体不反射光线),而入射角比较大的光则发生全反射(即没有折射),反射至水面再折射进入空气,因此在水面上方可以看到光线,看起来就亮亮的。其实,在地球漫长的演化过程中,纳米材料和它的形成过程早已存在于自然界中。与荷叶类似,一些有翅昆虫(如蜻蜓、蜜蜂、蛾、蝴蝶、蝉、甲虫、蚊、蝇等)的翅膀表面也具有“自我净洁”的功能,避免了空气中的水和灰尘等污染物的附着而影响飞行。
纸杯、滴管、蜡烛、金属汤匙、杯子。
1.在一个纸杯里倒入约1厘米高或半杯的水。
2.将纸杯底部放置于蜡烛火焰上(纸杯有水,纸杯底部不会燃烧。但是边缘凸出部分有可能烧起来,因此要避免烧烤到纸杯边缘)。
3.不停地移动纸杯,使纸杯底部均匀附着黑色的碳微粒。通常需要1—2分钟。请注意:纸杯底部必须置于蜡烛火焰之中,不可高于火焰,这样,才容易附着上燃烧不完全的碳微粒。
4.将纸杯放在桌上,杯底朝上。取滴管(或吸管)沾少许水,滴在杯底,轻轻摇晃纸杯,观察水滴的移动方向,你会发现,水滴不会吸附在纸杯上,并且能自由滚动。再滴几滴水,水滴同样不会吸附在纸杯上。
自然界中的荷叶具有所谓的“荷叶效应”,是由于荷叶表面有纳米级的结构,使水滴不会附着在荷叶上,因此荷叶具有了“自我净洁”的功能。纸杯在蜡烛火焰上烧烤后,会吸附一层很微小、达到纳米级的黑色碳微粒,于是如同荷叶一样显现出疏水性,水滴无法附着在纸杯上。
利用纳米级碳微粒的疏水性,我们还可以进行另一项实验。取一个金属汤匙,将汤匙背面用蜡烛火焰熏黑,使汤匙背面均匀附着碳微粒,冷却后,把汤匙插入水中,并在水面上方观察汤匙。可以发现黑色的湯匙变得亮亮的,好像又变回原来的汤匙,黑色的碳微粒层也消失不见了!这是因为汤匙附着了纳米级结构的碳微粒,具有疏水性,因此插入水中之后,水与微粒碳之间有一层很细微的空气层。当水中四面八方的光线射入到汤匙时,入射角比较小的光线可以折射进入空气层,再照射到黑色碳层被吸收(黑色物体不反射光线),而入射角比较大的光则发生全反射(即没有折射),反射至水面再折射进入空气,因此在水面上方可以看到光线,看起来就亮亮的。其实,在地球漫长的演化过程中,纳米材料和它的形成过程早已存在于自然界中。与荷叶类似,一些有翅昆虫(如蜻蜓、蜜蜂、蛾、蝴蝶、蝉、甲虫、蚊、蝇等)的翅膀表面也具有“自我净洁”的功能,避免了空气中的水和灰尘等污染物的附着而影响飞行。