纳米材料的应用ppt

纳米科技及其新应用纳米科技的科学意义（1）纳米科技将促使人类认知的革命首先，纳米科技的科学意义体现在：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土。其次，由于纳米科技是对人类认知领域新疆域的开拓，人类将面临对新理论和新发现重新学习和理解的任务。2.碳纳米管多种优异性能碳纳米管是由碳原子按一定规则排列形成的空心笼状管式结构，其直径不超过几十纳米（一纳米为十亿分之一米）。导电性强、场发射性能优良、强度是钢的100倍、韧度高等，是一种用途广泛的新材料。纳米管做成的“纳米秤”更令人惊奇的是，最近美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时，发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化，从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。三、纳米技术潜在应用•纳米科技将对信息和生物技术产业产生革命性的影响•促使传统产业的“旧貌换新颜”比如通过纳米材料的研究，我们在化纤制品中加入纳米微粒，可以除味、杀菌。通过纳米技术的运用，使建筑物外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间也延长了两倍多。纳米技术在军事上的运用提高武器装备的隐身性能•技术原理：某些纳米固体在较宽的频谱范围对电磁波有均匀的吸收性能，几十纳米厚的固体薄膜的吸收效果与比它厚1000倍的现有吸波材料相同，美国研制的纳米隐身涂料超黑粉对雷达波的吸收率达99%。•目前国内外研究的纳米雷达波吸收剂有几种类型，其中主要的一种类型是用纳米氧化物吸收剂，包括Fe3O4、ZnO、NiO、MoO2等单一氧化物和LaFeO3等复合氧化物纳米微粉，它们不仅吸波性能优异，而且还建有抑制红外辐射等数种功能。另外Al2O3、Fe2O3、SiO2和TiO2的复合粉体与高分子纤维结合对中红外波段有很强的吸收性能。第一代隐身飞机F-117•纳米粒子对红外和电磁波屏蔽的机理主要有两方面：•（1）由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多。这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用。•（2）纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉体大很多，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到屏蔽作用。B-2通体乌黑，无机身、无前翼、无尾翼，又喜欢在若暗不明的夜空出没，象“黑色幽灵”。该机长约21米，翼展52.4米，高5.18米，是目前世界上最居代表性的隐身兵器。•应用：用纳米吸波材料涂在战略轰炸机、导弹等攻击性飞行器的表面，能有效地吸收敌方防空雷达的电磁波（B-2隐身轰炸机表面的涂层中就含有纳米材料)；•将纳米粒子添加于发烟剂中，能对阵地起到很好的屏蔽作用，与土壤混合可遮蔽地下指挥所等重要军事设施。F-22已经成为美国空军在21世纪的主力制空战斗机，能携载8枚空对空导弹，并具先进航空电子传感系统，大大提高了飞行员对周边环境的认知能力以及在被敌方发现之前跟踪、攻击敌机的能力。这种战机还具有较强的地面攻击能力，可在超音速飞行的情况下精确投掷卫星制导炸弹，其速度更胜其他战斗机。“机器苍蝇”它既能被飞机、火炮和步兵武器投放，也可以人工放置在敌军信息系统和武器系统附近，大批“机器苍蝇”可在某地区形成高效侦察监视网，大大提高战场信息获取量。如果再在它们身上安装某种极小的弹头，“苍蝇”无疑会变成“马蜂”。“蚊子导弹”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。“蚂蚁士兵”这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小，但具有惊人的破坏力。Teleoperatedorautonomous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。“麻雀卫星”质量不足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。若在太阳同步轨道上等间隔地部署648颗功能不同的“麻雀卫星”，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少数失灵，整个卫星网络的工作也不会受影响。四、纳米科技前景的展望1．材料和制备2．微电子和计算机技术3．环境和能源4．医学与健康5．生物技术6．航天和航空7．国家安全1．材料和制备在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分来合成材料单元，制备更轻、更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。2．微电子和计算机技术纳米结构微处理器的效率提高1兆倍，并实现太比特的存储器(提高1000倍)；研制集成纳米传感器系统。分子计算3．环境和能源发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境；制备孔径lnm的纳孔材料作为催化剂的载体，有序纳米孔材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)用来消除水和空气中的污染；成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。4．医学与健康纳米技术将给医学带来变革：纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应；研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统。5．生物技术在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等；在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能；生物仿生化学药品和生物可降解材料；动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等。6．航天和航空纳米器件在航空航天领域的应用，不仅是增加有效载荷，更重要的是使耗能指标成指数倍的降低。这方面的研究内容还包括：研制低能耗、抗辐照、高性能计算机；微型航天器用纳米集成的测试、控制电子设备；抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料。间谍卫星7．国家安全拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家，将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位。•先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用；•通过纳米机械学，微小机器人的应用将提高部队的灵活性和增加战斗的有效性；•用纳米和微米机械设备控制，国家核防卫系统的性能将大幅度提高；•通过纳米材料技术的应用，可使武器装备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高，可用于舰船、潜艇和战斗机等。