1  什么是納米材料？

    要了解它，我們必須要從納米這個詞開始說。納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當于45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當于萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，并沒有物理內涵。

    而當物質到納米尺度以后，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。它與物理界中的許多專業長度相當，如隧穿勢壘厚度、超導相干長度、鐵磁性臨界尺寸和電子的德布羅意波長等。

    圖 1納米材料的微觀結構

    2  納米技術的應用的四大方向

    納米材料的應用對設計新產品、形成新產業和改善傳統產業提供新的機遇，調整了國民經濟支柱產業的布局，帶來了巨大的經濟效益。如制造晶體管技術的不斷納米化，為信息技術的發展帶來強有力的推力。諾貝爾物理獎獲得者費曼先生曾在1959年說過：“如果我們觀察原子的技術可以充分發展，這技術就可以大大地幫助解決化學與生物學的問題，而這種科技的發展我想是不能避免的。”

    目前，納米技術的應用大致在四個方面：

    （1）。納米材料學：新材料的開發，使之擁有理想的特性，是制造納米儀器的理想材料，在化工、仿生、國防等方面具有廣泛的應用；

    （2）。納米電子學：電子器件的納米技術不斷改善下，是它們擁有了高速度和低耗能的優點；

    （3）。納米醫學：研制的納米級的新藥物，為人類的健康帶來新福音；

    （4）。納米生物學：應用納米生物器件來解決研究生命科學上的問題。

    3  目前納米材料的應用趨勢

    而近些年來國際上火熱的戰略材料石墨烯也是納米材料，它是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料，厚度只有0.335納米，僅為頭發的20萬分之一。它具有極好的結晶性、力學性能和電學性能，使它的應用非常廣泛。石墨烯目前可以作為透明電極、電化學生物傳感器、超級電容器、能源存儲器或復合材料等。

    另外，國際力學界權威學者哥倫比亞大學教授陳曦先生所發明的逆勢納米材料（NEAS），可算是將能量轉換的功力發揮到極致： 當不潤濕的液體在外力作用下滲入納米孔時，外力機械功可以轉換為液固兩相間的盈余表面張力和摩擦力。由于納米多孔材料的單位質量的表面積是基體材料的幾十億倍，該納米多孔能量吸收系統材料的能量吸收密度可以達到 100J/g 以上，是任何當前市面上的能量吸收材料的幾十乃至數百倍以上。NEAS可方便地類似補丁地嵌入任何需要防護的區域，而不會改變現有產品的結構。

    僅需幾克納米多孔吸能系統材料，就能夠完全吸收沖擊產生激烈的動能，達到有效的全面的碰撞保護。而如此輕便的安全防護系統又可以間接地起到節能作用。該系統結構簡單，成本低廉，且性能在大范圍內可調。根據防護的對象和應用場合不同，可對于不同類型產品進行優化設計，使用于任何在吸能減震上有需求的領域。根據不同市場和實際需要，NEAS 可以被設計成能夠重復使用的，也可以被設計為一次性使用的。

    納米材料的應用，是21世紀的重要科學課題，它的巨大潛力將對未來經濟和社會發展帶來重大影響。

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責任編輯：殷鵬飛

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