納米技術(shù)的應(yīng)用與前景展望

【摘 要】納米技術(shù)是二十一世紀(jì)最具潛力的學(xué)科分支，有可能成為下一世紀(jì)前二十年的主導(dǎo)技術(shù)。本文概述了納米技術(shù)在陶瓷、電器、醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用，并對納米技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展前景

0.引言

納米技術(shù)是上世紀(jì)末出現(xiàn)的高技術(shù)，有科學(xué)家預(yù)言，在21世紀(jì)納米材料將是“最有前途的材料”，納米技術(shù)甚至?xí)^計(jì)算機(jī)和基因?qū)W，成為“決定性技術(shù)”.1990年，第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議在美國巴爾的摩召開，《納米技術(shù)》與《納米生物學(xué)》這兩種國際性專業(yè)期刊也相繼問世.從此一個嶄新的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域—納米科技開始得到科技界的廣泛關(guān)注。[1]

1.納米技術(shù)

1.1納米技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

二十世紀(jì)90年代以后，納米技術(shù)飛速發(fā)展。自首屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議召開以后，世界各國的納米技術(shù)研究風(fēng)起云涌，各種形式的研究機(jī)構(gòu)像雨后春筍遍布世界各地，納米技術(shù)研究所涉及的科學(xué)領(lǐng)域及應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，各個領(lǐng)域都取得了可喜的進(jìn)展，納米技術(shù)研究獲得了空前的快速發(fā)展。納米材料是納米技術(shù)的重要組成部分，在納米材料領(lǐng)域，人們研究出了納米金屬、合金、陶瓷和有機(jī)高分子等復(fù)合型材料并在實(shí)際中應(yīng)用，取得了明顯的效果。[2]

1.2發(fā)展納米技術(shù)的重要性

納米技術(shù)的研究開發(fā)可能在精密機(jī)械工程、材料科學(xué)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)、化工、生物和生命技術(shù)以及生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面產(chǎn)生新的突破。世界各國都給予極大的重視，美國國家關(guān)鍵技術(shù)委員會將納米技術(shù)列為政府重點(diǎn)支持的22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，制定了投資2億美元進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)納米技術(shù)的10年計(jì)劃。英國成立了納米技術(shù)戰(zhàn)略委員會，國家納米技術(shù)計(jì)劃已開始實(shí)施?？茖W(xué)家們認(rèn)為，納米技術(shù)的深遠(yuǎn)意義可與18世紀(jì)的工業(yè)革命相媲美，它的重要性非常大，表現(xiàn)在技術(shù)和科學(xué)方面，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）納米技術(shù)是一項(xiàng)交叉領(lǐng)域?qū)W科，對它的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究是能否擁有國際競爭力的先決條件。

（2）由于它的交叉學(xué)科性能，決定了它不僅應(yīng)用于一種技術(shù)領(lǐng)域，它為許多學(xué)科的發(fā)展奠定基礎(chǔ)并起到推動的作用。

（3）實(shí)踐證明，為了在經(jīng)濟(jì)方面取得相對的成功，必須在納米技術(shù)的研究和開發(fā)方面制定長期的發(fā)展計(jì)劃。[3]

2.納米技術(shù)的發(fā)展

2.1納米技術(shù)促進(jìn)配套技術(shù)的發(fā)展

電子元件越來越小，對其它電子部件也提出了新的要求，例如電線。電線傳輸信息，在納米級基礎(chǔ)上進(jìn)行線路加工是納米技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵?，F(xiàn)已制出寬度為20納米的線，今后可能用此法制出4納米或低于4納米的線。此項(xiàng)發(fā)明可能在半導(dǎo)體元件上獲得多種應(yīng)用，也可能用此技術(shù)突破磁性儲存的極限。

另一種非金屬線是用C-C共軛鍵聯(lián)結(jié)分子制成，研究工作者對這些分子制成的線的性能進(jìn)行了測定和研究，下一步將設(shè)計(jì)先進(jìn)構(gòu)型分子，制造分子級電子元件，使之具有晶體管和開關(guān)器的性能。這些材料雖已合成出來，但實(shí)際應(yīng)用尚有許多問題。[4]

2.2納米技術(shù)要在應(yīng)用中求得發(fā)展

美國某一技術(shù)公司僅成立8年，正在生產(chǎn)納米晶體粉并進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，納米級材料有較高的化學(xué)活性，分子組成比較均勻一致，并且更易加工。因?yàn)椴牧辖诜肿蛹壦?，量子效?yīng)明顯。該公司的目的是能供應(yīng)大量納米材料，使研究工作能進(jìn)行下一階段的元件制造。納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)要通過納米級粉末和薄膜的制造和應(yīng)用，將精密制造技術(shù)擴(kuò)展到其它產(chǎn)業(yè)中去。一些納米材料研究開發(fā)單位和人員還重視在催化劑、傳感器和磨料方面應(yīng)用納米級材料，使它們能進(jìn)一步小型化和更為有效。[5]

2.3應(yīng)用與展望

如前所述，納米技術(shù)的應(yīng)用除了傳統(tǒng)的應(yīng)用外，還應(yīng)用于醫(yī)藥和信息傳輸。隨著信息時代的到來，多媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特別是局域網(wǎng)，光纖接入網(wǎng)的大力發(fā)展和擴(kuò)容聯(lián)網(wǎng)，及光纖到戶的實(shí)現(xiàn)，納米技術(shù)在信息傳輸中的應(yīng)用范圍會越來越廣，需要解決的技術(shù)課題也會不斷增加。國外在這一領(lǐng)域已取得了巨大成果。我國也應(yīng)該積極開展這一領(lǐng)域的研究和推廣應(yīng)用工作。首先人材料研究入手，逐步展開，技術(shù)推廣應(yīng)用，結(jié)合我國情況開展應(yīng)用技術(shù)研究。吸收石英光纖研究的教訓(xùn)，重視納米材料的制造技術(shù)的研究，使我國的光通信技術(shù)，跟上世界科技的發(fā)展水平，迎接信息時代的到來。[6]

3.未來展望

納米技術(shù)作為一門新興的多學(xué)科交叉科學(xué)，它的發(fā)展將會帶動許多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。納米材料科學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，是原子物理、凝聚態(tài)物理、固體化學(xué)、膠體化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力和表面、界面科學(xué)等多相關(guān)學(xué)科交叉匯合而出現(xiàn)的新學(xué)科生長點(diǎn)，納米材料研究的進(jìn)展勢必把許多學(xué)科推向一個新層次。

根據(jù)對世界各國在納米技術(shù)方面領(lǐng)先程度的等級分析，目前，我國在納米技術(shù)的研究和應(yīng)用與美國、日本等發(fā)達(dá)國家還有較大的差距，還存在嚴(yán)重的財力不足及質(zhì)量問題。我國的納米技術(shù)發(fā)展應(yīng)該根據(jù)國情，有所趕超，有所不超，集中有限的財力，重點(diǎn)突破。首先應(yīng)把微型機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）作為發(fā)展的重點(diǎn)，其優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域?yàn)閲李I(lǐng)域與生物領(lǐng)域。其次，發(fā)展納米技術(shù)基礎(chǔ)研究，應(yīng)重點(diǎn)開展納米材料、納米加工、納米測量與控制技術(shù)與設(shè)備的研究，同時亦應(yīng)重視開展納米尺度上的新物質(zhì)現(xiàn)象、新效應(yīng)的科學(xué)理論研究，并加強(qiáng)開發(fā)研究基地的建設(shè)和科技與產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)，以加快我國納米技術(shù)的研究和應(yīng)用。[7]

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙麗娜，王平.納米材料和納米技術(shù)的應(yīng)用研究，自然科學(xué)報，2006，11.

[2]楊蕓，劉渝，張改蓮.納米材料與納米技術(shù)的應(yīng)用，化學(xué)教育，2001（03）.

[3]趙青梅.納米技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，內(nèi)蒙古石油化工（第30卷）.

[4]馬玉寶.納米技術(shù)的發(fā)展與展望，勝利油田職工大學(xué)學(xué)報，2003，9（第17卷）（03）.

[5]汪一佛.納米技術(shù)的進(jìn)展.

[6]佟鵬，高建強(qiáng)，王兵樹，曹文亮.納米技術(shù)的研究與應(yīng)用，能源研究與信息，2002（第18卷）（03）.

[7]張莉芹，袁澤喜.納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展及其應(yīng)用，武漢科技大學(xué)學(xué)報，2003.9（第26卷）（03）.