第3讲_纳米技术的发展概况(1课时).ppt

纳米材料与纳米技术陈彩凤无机非金属材料教研室
第3讲
第一章纳米技术的发展概况
1 纳米科技的概念与发展
2 纳米科技的内涵
3 纳米科技的种类
4 纳米材料的特异性能
5 纳米材料的应用
第一章纳米技术的发展概况
纳米(nanometer)是一个长度单位,简写为nm。
1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m
在原子物理中还常用埃作单位( Å),1 Å =10-10m,所以1nm=10 Å 。氢原子的直径为1 ( Å) ,所以1nm等于10个紧挨成一条线的氢原子长度。纳米是一个极小达到尺寸,但它又代表人们认识上的一个新层次,从微米进入到纳米。

纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技,它的基本涵义是在纳米尺寸(10-10∽10-7m)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。∽100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
纳米科技主要包括:①纳米体系物理学;②纳米化学;③纳米材料学;④纳米生物学;⑤纳米电子学;⑥纳米加工学;⑦纳米力学。
1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造“产品”,这是关于纳米技术最早的梦想。七十年代,科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想。
原子排成的“原子”字样
1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年,科学家发明研究纳米的重要工具--扫描隧道显微镜,使人类首次在大气和常温下看见原子,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用。 1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生。
1991年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的10成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为,纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料,也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。
碳纳米管属碳材料家族中的新成员,为黑色粉末状,是由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物,它一般为多层,直径为几纳米至几十纳米,长度可达数微米甚至数毫米。
1993年,继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、 1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字,标志着我之地。
1997年,美国科学家首次成功地用单电子移动单电子,利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。 1999年,巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”,它能够称量十亿分之一克的物体,即相当于一个病毒的重量;此后不久,德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤,打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。