纳米常识概念和特点以及运用的途径

2018年6月20日10:08:16 发表评论 688 views

纳米(nm)和米、微米等单位一样,是一种长度单位,一纳米等于十的负九次方米,约比化学键长大一个数量级。纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米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。可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。

纳米常识概念和特点以及运用的途径

纳米是什么

纳米(nm),又称毫微米,是长度的度量单位,1纳米=10^-9米。纳米技术,指将材料加工成纳米级,即1毫米的1/1000,如果你是问电脑技术上的纳米技术,那么可以这么理解。 目前CPU的工艺已经达到32纳米级,也就是一块CPU上的元件最大制程是32纳米,元件之间仅仅0.2纳米的隔膜相隔。 目前民用领域,因特尔、AMD自然已经掌握此技术,另外在显卡领域,台积电已经掌握了32纳米的GPU制造技术。 纳米技术可以大大减少电子元件的芯片规模、耗电量,同时芯片制程的纳米级,成为各个芯片厂商比较技术先进度的重要指标。

纳米概念

第一种

从迄今为止的研究状况看,关于纳米技术分为三种概念。第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的 分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。

第二种

第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使 半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去,从理论上讲终将会达到限度。这是因为,如果把 电路的线幅变小,将使构成电路的 绝缘膜的为得极薄,这样将破坏 绝缘效果。此外,还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。

第三种

第三种膜内就存在纳米级的结构。

所谓纳米技术,是指在0.1~100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。

纳米常识概念和特点以及运用的途径

综合

纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、 纳米机械学、纳米化学等学科。从包括 微电子等在内的微米科技到纳米科技,人类正越来越向微观世界深入,人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家 钱学森也曾指出,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。

虽然距离应用阶段还有较长的距离要走,但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景, 美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视,纷纷制定研究计划,进行 相关研究。

纳米常识概念和特点以及运用的途径

纳米材料的特点

当粒子的尺寸减小到纳米量级,将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说:被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉,其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理,可以通过控制晶粒尺寸来得到不同能隙的硫化镉,这将大大丰富材料的研究内容和可望得到新的用途。我们知道物质的种类是有限的,微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的,但通过控制制备条件,可以得到带隙和发光性质不同的材料。也就是说,通过纳米技术得到了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积,每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千平方米,这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂,在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料,我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术,我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件,减小器件的体积,使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放,正是借助与微米级的半导体制造技术,才实现了其小型化,并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看,这种“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等),对纳米陶瓷来说,纳米化可望解决陶瓷的脆性问题,并可能表现出与金属等材料类似的塑性。

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