选修课：纳米科技科普解析.ppt

5、军事 “麻雀”卫星 美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大，重量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳米卫星，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少数卫星失灵，整个卫星网络的工作也不会受影响。 “蚊子”导弹 由于纳米器件比半导体器件工作速度快得多，可以制造出全新原理的智能化微型导航系统。利用纳米技术制造的形如蚊子的微型导弹，可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控，可以神不知鬼不觉地潜入目标内部，其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、飞机、指挥部和弹药库。 这是一种微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小，但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中，长期潜伏下来。一旦启用，这些“纳米士兵”就会各显神通：有的专门破坏敌方电子设备，使其短路、毁坏；有的充当爆破手，用特种炸药引爆目标；有的施放各种化学制剂，使敌方金属变脆、油料凝结或使敌方人员神经麻痹、失去战斗力。 “蚂蚁士兵” 纳米科技目前取得的成果举例 量子计算机—运算速度提高一亿倍 纳米电缆—高密度集成器的连接导线 纳米镊子—纳米机械的得力工具 纳米医学—攻克疑难杂症的曙光 1、物理方法：真空冷凝法，物理粉碎法，机械球磨法 2、化学合成方法：气相沉积法，沉淀法，水热合成法，溶胶凝胶法，微乳液法 五 纳米材料的制备方法 纳米科技的内涵 真正的纳米技术必须具备两个条件,二者缺一不可： 一是纳米尺寸； 二是自然界里所没有的新物性。 六、纳米科技的地位和发展现状 人们公认影响21世纪的三大科技是：信息技术、生物技术和纳米技术。其中纳米技术又以其突出的交叉性和集成性，影响到信息技术和生物技术的发展，它们三者的交叉、综合将诞生集大成的纳米生物技术或纳米生物信息技术。 在人们极大地提高了获取和处理社会信息的能力之后，便会转向对生命信息的探索。图7中交叉领域即纳米电子学、纳米生物技术等将是今后影响人类社会的制高点，因为它们关系到国家安全、公共卫生和人类的健康和长寿。 图7 三大高科技及其交叉领域 美国： “70年代重视微米技术的国家如今都成为发达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为新世纪的先进国家” 从20世纪80年代开始，美国、日本每年斥资几亿美元于纳米科技的研发，我国每年投入近千万美元 1995年，各国纳米科技的领先程度排名：日本、德国、美国、英国和北欧、中国和法国 由于研究条件的限制，我国的研究工作只能集中在一些硬件条件要求不太高的领域，属世界首创的具有独立知识产权的成果还很少，在纳米产业方面，国内还处于起步阶段。 国内外纳米科技的发展现状 我们身边的纳米现象 荷叶荷花为什么出污泥而不染？ 最近，科学家们揭开了奥秘：荷叶的表面上有许多微小的突起(图2)，突起的平均大小约为10微米，平均间距约12微米。而每个突起是由许多直径为200纳米左右的突起组成的。原来在“微米结构”上再迭加上“纳米结构”，就在荷叶的表面形成了密密麻麻分布的无数“小山”，“小山”与“小山”之间的“山谷”非常窄，小的水滴只能在“山头”间跑来跑去，却休想钻到荷叶内部。于是荷花便有了疏水的性能。 荷叶的表面微观结构（标尺：100微米） 1.3用徽墨写出的毛笔字为什么光泽好？ 同学，你练习过写毛笔字吧？ 我国的汉字是至今通行的世界上最古老的文字。从甲骨文经过金文、大篆(zhuan)、小篆、草书、隶(li)书、楷书、行书发展到今天的汉字，已有3000多年的历史，在全世界还找不出第二种。汉字的优点之一是本身具有巨大的美感，是世界上能成为书法艺术品的最主要文字。用毛笔和黑墨创造书法艺术是我中华文化的一绝。 电视剧《乾隆王朝》中，和珅让管家刘全用后写的假信换回了几年前向山东巡抚国泰通风报信的真书函，弄得国泰面对假信，虽有隐情却无法申辩，只好被砍头。乾隆暗示十格格，自已已从假信笔墨的新色彩识破了和珅的调包计。 在这剧中，导演借乾隆之口向观众传送了一个知识：我国安徽省出产的著名徽墨能保持毛笔字有光泽且较长时间不褪色。制作墨汁或黑墨的主要原料是烟炱（注：音tai）。烟炱是什么？它就是烟凝结成的黑灰。制墨时所用的黑灰越细，墨的保色时间越长。徽墨用纳米级大小的松烟炱（即所谓‘精烟徽墨’）（见图4徽墨及图5墨字）和树胶及少量香料及水分制成，所以很名贵。 图5 王羲之《夜乱贴》（局部） 图4 徽墨―精烟墨 从使用火开始，我们的祖先就同黑灰打交道了。从距今180万年前的山西芮城，170万年前的云南元谋，80万年前的陕西蓝田，60万年前的北京周口店山洞里，都发现了碳灰，而碳灰的尺度大大小小，其中就有纳米级大小的颗粒，甚至