2025年高考納米技術離我們有多遠

　　1990年的一天，在美國麻省理工學院舉辦的科技展覽會開幕之前，當與會的科學家們進入展覽大廳時，忽然間被一個小東西所吸引——只見這個僅有跳蚤般大小的東西從眼前光滑的地板上一溜滑過去，科學家們在展覽會工作人員的協(xié)助下，才捉住這個不速之客——納米機器人。令人驚奇的是，就是這么個小不點兒，竟然五臟俱全：其“身體”是由許多齒輪等零件、渦輪機和微型電腦組成，其齒輪或零件小得竟如空氣中飄浮的塵埃，需要借助電子顯微鏡方可看清其真面目。就在這一年，美國成功地舉行了首屆納米科學技術大會，正式創(chuàng)辦《納米技術》雜志。這一切向全世界宣告——納米科技、納米機械誕生了!

　　下面就這幾種產(chǎn)品的基本情況作一簡單評析。

　　納米金屬材料包括納米金屬粉末和納米金屬結構材料，包括納米鋁、鎳、銅、鐵粉等，目前主要用作潤滑劑、助燃劑、活化燒結材料等領域。如在潤滑油中添加少量的納米金屬粉后，可大大降低摩擦系數(shù)，起到抗磨減摩作用；在火箭燃料推進劑中只要添加不到1％的納米鋁粉或鎳粉，可使其燃燒熱提高兩倍多；在鎢粉中加入少量納米鎳粉，可使燒結溫度從3000℃降至1200℃，加速燒結進程。

　　碳納米管是日本學者飯島（Iifima）在1991年首先發(fā)現(xiàn)的碳異構體家族中的一個新成員，可以看成是由層狀結構的石墨片卷成的納米尺寸的空心管。單層石墨片卷成的稱為單壁碳納米管，多層石墨片卷成的稱為多壁碳納米管。單壁碳納米管可能是納米世界中最典型、最基本的材料。人們對碳納米管的初步研究發(fā)現(xiàn)它有很多驚人的特性——很高的機械強度、良好的電學性能和有趣的毛細性質，如它的強度比鋼大100倍，有很好的柔性，室外溫下可無電阻地輸運電流，可構造納米電子器件等等，特別是碳納米管具有中空的結構，可以作為“儲氫”材料。雖然已研究出了多種制備碳納米管的方法，但是，到目前為止尚沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，碳納米管基本上還處于實驗室的研究階段。

　　納米材料的研究發(fā)展階段大致分為三個階段

　　第一階段（1977—1990年），以在美國巴爾的摩召開的第一屆國際納米科學技術會議（NTS—1）為標志，正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支。

　　第二階段（1990—1994年），以第二屆國際納米材料學術會議為標志，會議認為對納米材料微結構的研究應著眼于對不同類型材料的具體描述。

　　第三階段（1994—至今），納米材料的研究特點在于按人們的意愿設計、組裝和創(chuàng)造新的體系，即以納米顆粒、納米絲和納米管為基本單元在一維、二維、三維空間組裝納米結構體系。

　　納米技術在國內的研究進展情況

　　納米材料一問世就引起了我國科學家的關注，自80年代中期以來，我國科學家開始跟蹤研究，將納米材料的開發(fā)及時地編入了國家科技部“863”計劃和“攻關計劃”。經(jīng)過近10年的努力到90年代中期，我國納米材料研究獲得了突破，取得了相當?shù)难芯砍晒�。為了加快這些成果的產(chǎn)業(yè)化和應用，國家科技部“火炬計劃”給予了重點支持�，F(xiàn)在，我國有30多個單位約3000名研究人員正致力于這一領域的研究工作。中國科學院資助相對較大的研究團體；中國國家自然科學基金會主要為個人研究計劃提供支持；中國物理學會和中國粒子學會致力于納米技術傳播。

　　我國研究的主要內容包括制備工藝、產(chǎn)品測試、材料性能、應用開發(fā)等范圍，較有實力的領域是納米探針和運用納米管的生產(chǎn)工藝的開發(fā)。我國業(yè)已裝備了一批較先進的設備，一些研究成果已達到世界水平，并建成多條納米材料生產(chǎn)線。其中金屬納米材料的生產(chǎn)能力達到3—5噸/年，SiO2、TiO2等生產(chǎn)能力超過300噸/年，CaCO3納米材料生產(chǎn)能力超過1000噸/年。從品種上講已能生產(chǎn)鐵、鎳、鋅、銀、銅、鋁、鈷等金屬納米粉；SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO氧化物粉末以及SiC等陶瓷粉末共30多種。

　　我國納米材料起步晚，發(fā)展速度快，應用研究滯后于制粉發(fā)展，技術上還存在不完備的問題，現(xiàn)在突出的矛盾是少數(shù)低端產(chǎn)品供大于求，而有些品種仍需進口。另一方面，國際上納米材料的市場正在形成之中，所以我國納米材料一出現(xiàn)就要對國內外市場進行開拓。納米材料技術能否穩(wěn)步發(fā)展最終取決于技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進展程度。

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