西安交通大学
材料
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与人类文明论文
纳米材料及其发展前景
姓名
袁云峰
班级
信息15
学号
2110502122
2014.05.16
纳米材料及其发展前景
摘要
纳米技术的发展和纳米材料的出现标志着人类认识自然达到了一个新的层次，人类的科学技术进入了一个崭新的时代——纳米科技时代。纳米技术在人类社会发展中日益显示的重要作用，对社会生产、生活都将产生深刻的影响。纳米技术的研究和广泛的应用，亦促进了人类认识领域的革命性飞跃。然而，纳米技术的发展也正如其他科技一样，必然同样受到人性的规约，这样才能保证现代科学技术发展的正确方向，才能为人类文明的进步服务。
前言
材料是人类赖以生存和发展的基础。一种新材料的诞生，可以引起人类文化和生活的巨大变化。近年出现的纳米材料，是纳米技术和材料科学的产物。
基本概念
1990年在美国巴尔的摩召开的第一届纳米科技会议上统一了概念，正式提出纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和纳米机械学的概念。纳米材料是指那些由尺寸小于100nm (0.1-100nm)的超精细颗粒构成的材料的总称。
基本特性
纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等纳米技术就是利用纳米材料的奇妙性能，制造具有特定功能的零部件和产品的技术。如今，纳米技术已向我们走来，并将得到广泛应用。
1、力学性质：高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。具有纳米结构的材料强 度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型。
2、热学性质：纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。
3、电学性质：由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点。
4、磁学性质：纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。
纳米材料的主要应用
1）纳米陶瓷——新型的组织
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
材料。
纳米陶瓷在人工骨、人工关节、人工牙齿及牙种植体、耳听骨修复体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。
2）纳米材料用于细胞分离和染色。
利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期从血液中检查出癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。
3）纳米材料可实现可控、靶向、缓释性给药。
伊利诺伊大学的Tajel Desai用可植入纳米技术发明了一种可以根据体内血糖水平分泌胰岛素的纳米植入物，将其植入糖尿病患者体内，可免除注射胰岛素的麻烦。
4）纳米材料成为新型抗菌材料。
目前已研制出纳米创口贴、纳米抗菌溃疡贴，具有护创作用，还能激活细胞，修复病变组织，加速伤口恢复，此外，还开发出具有抗菌功能的多种纺织品及广谱抗菌的新型医用棉。
5）纳米材料制造的医用超微型机器人。
未来的纳米机器人进入机体后可随血液流经全身，并借助其灵敏的传感器件和智能电脑系统对整个机体进行全天候实时监测，并能根据监测结果进行适时的改造和维护。
6）纳米技术将推动航空航天事业的发展。
纳米技术将使科学家和工程师设计并制造出用于飞机、火箭、空间站等的轻质、高强度、热稳定的材料，它们在航空航天领域的应用前景极为广阔。
7）纳米技术在能源和环境领域大显身手。
碳纳米管作为新型的贮氢材料、电化学贮能材料在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。
在环境保护方面，可以制造出具有高灵敏度、高选择、高稳定性和高重复性的应用于气体、化学和生物化学领域的纳米传感器，可以监视和检测环境。
纳米材料的发展前景展望
经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米 科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。
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