纳米制造技术

纳米制造技术

唐图良

（北部湾大学，广西壮族自治区钦州市535000）

摘要：纳米技术在许多方面运用都能较好的解决问题，运用也十分广泛。本文对与纳米技术进行了一定的介绍并简单介绍了纳米技术的具体合成以及纳米技术的三个发展阶段，并且对其发展前途以及国家对他的重视程度进行了预测。和其在:陶瓷领域中，微电子学上和生物工程上、在医学上等的应用，并在这些领域所获得的巨大贡献。

一、纳米以及纳米技术的概念

1、纳米

纳米是一种长度单位，其单位是um，大约等于十亿分之一米的长度，相当于五万份之一根头发。这是十分渺小的一个数据。

2、纳米技术

纳米技术就是在纳米单位下进行的研究，其研究的主要对象是电子，原子与分子的运动规律的一直微型技术。人类在漫长的研究过程中，物质的构成一直在研究，从而得出了纳米单位下隔离出来的原子或分子。明显的表现出不同的特性，并且运用这些特性研究特定功能设备的新技术，我们就把他叫做纳米技术。

纳米技术和微电子技术有不同特征：纳米技术是以控制单个原子、分子的研究来实现设备特定的功能，用电子的特性来工作的；微电子技术主要通过控制电子群体来实现其功能，用电子的粒子特性来工作的。人们是为了实现对整个微观世界的有效控制，而研究和开发纳米技术的。

二、纳米技术的前途

1、国家预测

我国对纳米技术的研究是十分注重的，近些年来，我国相继出台一些政策和国家支出的投入，使得我国的纳米技术有了一定的发展，而我国对纳米技术的需求也是特别高。在这种情形下，我国的纳米技术将会得到一个巨大的发展空间。保守估计的情况下，到2017年我国纳米材料的市场规模将会是70亿元以上。中国研究院也从《中国纳米材料行业发展前景与投资预测分析报告》预测了我国纳米技术的发展规律

2、纳米材料

纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nanoparticle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的稀土纳米材料。

三、纳米技术的运用方面

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,纳米技术是从根本上改变材料的结构，这个技术不仅仅是在中国是研究的热点，在全世界上也是一个人们津津乐道的一个热门。而纳米技术一旦发展起来，在世界上的影响更加是无疑十分巨大的。也是被认为世纪最具有前途的科研领域。目前纳米技术主要运用在:陶瓷领域、微电子学上、生物工程上、在化工领域、在医学上。

1.陶瓷领域

（1）防护材料

陶瓷我们都知道，也都听说过碰瓷这一个说法，显而易见陶瓷是十分易碎的，收到重力的挤压与撞击时，便会瞬间垮晶，碎裂，更不用说作为防护材料来用了，而用纳米技术制造出来的纳米陶瓷，其韧性和抗疲劳性发生了翻天覆地的变化。因为其具有高强度的抗性，我们甚至可以用来制造坦克的复式装甲，而防弹陶瓷我们也可以用来制造防弹衣，大大改变了陶瓷容易破，容易碎的特性。

（2）高温材料

纳米陶瓷具有高耐热性、高温抗氧化性、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性和耐磨性，在某些领域，我们可以也必须使用到纳米陶瓷的这些特性。航天飞机在穿越大气层时，会发生高温。一般的材料会急速融化，从而导致机毁人亡的惨剧，纳米陶瓷的抗高温特性会很容易的解决这个问题。还有汽车的刹车片由于下长坡汽车一直处于刹车的状态，刹车片十分容易出现故障，纳米陶瓷也可以解决这一问题。还有轮船要长期接触海水，这导致船体容易发生氧化而导致漏水，而抗高温坑氧化的纳米陶瓷也可以较为完美的解决这问题。

（3）吸收材料

陶瓷吸收材料的本质与木炭吸收水分，杂质的原理差不多，纳米陶瓷就过高温可以分解为疏松的物质，再经过加工研磨就可以得到黑色粉末状的物品。这种材料拥有很好的吸波吸热的特性，可以作为许多特定的场合。这些十分受到科研人员的喜爱，人们通过研究得到许多有用的的复合型吸收材料。

2、微电子学上的应用

微电子学上的应用是纳米电子学的重要组成部分，其主要是运用纳米技术运用到微电子学上，运用各种纳米技术，将我们平时不易发现的东西解析出来，让我们比较直观的得出结果。比如，利用纳米技术研制出纳米器械。利用这些器械，我们可以研究波的传导，从波的传导我们可以探测我们未能到达的领域。而纳米技术的一些超导效果是非常棒的，这就能让我们在微电子运用纳米技术，一些比较精密的仪器所要的精度数据，但是由于导体的原因，许多需要精密的仪器却不能拥有好的导体，而当我们将纳米技术运用到这些仪器上，其超导效果十分好。在一定的距离内产生的电阻可以忽略不计。

3、生物工程上的应用

基因工程，生物技术等是关于人类与大自然能否和谐发展下去的重要技术，通过纳米研究等技术，可以更加细致的研究人类基因遗传定律。了解生物的机理，保留人们的优良系统。也可以培育出有利于我们的新型品种，很久之前人们就在叶绿体方面做研究。如果可以研究成功，那么只要有阳光，我能就可以源源不断的制造能量，困扰我们很久的能源危机也许就能迎刃而解了。

纳米生物工程的问世，将会引起全世界的轰动，信息化时代也会快速发展。会突破我们的极限。使得单位体积物质的存储以及信息处理发生质量的飞跃。

4、在化工领域的应用

纳米技术在化工运用上是非常重要，在一些精密的领域，往往需要纳米技术才能实现。在一些高分子合成材料中，纳米技术往往有着出其不意的效果。比如在航天上，就运用了纳米技术。因为宇航员要在太空中作业，衣服也不是一般的材料能代替的，必须使用高分子聚合的材料。就好比我国的第一位飞天宇航员杨利伟穿的宇航服，就超过上千万人民币。还有一些聚合导体，防爆服等都运用到纳米材料，可以说纳米材料在化工领域是十分广泛，也是十分重要的。

5、在医药学的应用

说起医药，可以说与我们是息息相关的了。是人总是会生病的，生病就必须得治疗，我们现在都会听到说现在的医疗技术越来越发达了，那么究竟是发达在哪里呢？不得不说纳米技术对我们医学做出的不可磨灭的贡献。我们人体许多器官是非常小的，很多时候做手术单独的依靠人力是无法完成的，而纳米技术可以帮助我们一些人类无法完成的手术。在药物方面也是一个杰出的贡献，纳米制药，纳米人造骨骼等为人类的健康也是做出了巨大的贡献，包括纳米化妆品也是为爱美之人提供了巨大的帮助。纳米技术对医学、生物工程和药学的渗透与影响是显而易见的。在美国已经有了治疗白血病、黑色素瘤的药物，通过这种技术可以让患者生存期达到5年。

结束语

本文是对于纳米技术的一些了解以及对于在如今纳米技术运用的一些分析，随着纳米技术的越来越广泛的运用，纳米技术对我们的影响也越来越大。在未来，也许纳米技术会进入到我们生活的方方面面。而纳米技术，将会有无限的发展空间，未来也将会是纳米技术的时代。

参考文献

[1]张崇才，赵志伟《材料导报》

[2]张立德，解思深-《纳米材料和纳米结构》，《国家重大基础研究项目进展》

[3]朱信民，朱建华《铁电纳米材料和纳米结构研究的进展》.