材料科学与工程前沿论文(7)

纳米科技

的照射，都会在纳米涂料的催化作用下，变成可以蒸发的气体或者容易被擦掉的物质，建筑物不再总是脏乎乎的，家庭里的卫浴设备也不必每天清洗了。将这种纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服不会沾上灰尘，省去不少洗衣服的麻烦。氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色。平常人们戴的变色镜的变色速度较慢，用纳米材料做成的变色镜就不一样了，变色速度很快，用它做士兵的防护激光镜是再好不过了。

新型纳米光源和太阳能转换器

用纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下，会变得更加绚丽多彩。半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光，可以做成超小型激光光源，它还可以吸收太阳光中的光能，把它们直接变成电能。这种技术一旦实现，太阳能汽车、太阳能住宅就会成为现实，到那时，人们居住的环境将更加美丽，空气更加清新。

纳米传感器

半导体纳米材料做成的各种传感器可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米传感系统能进行病症的早期诊断，利用纳米材料还能制作耐用且人体友好的人工组织和器官、复明和复聪器件，提高病人的生活质量。

纳米导向药物和皮肤护理保健品

如果在人体外部加以导向，可利用纳米药物阻断毛细血管来饿死癌细胞，药物治疗的效果会大大提高。纳米颗粒还可以用于人体的细胞分离或细胞染色，也可以用来携带DNA进行基因缺陷治疗。如果把纳米药物做成膏药贴在患处，药物可以通过皮肤直接被吸收，而无须针管注射，少去了注射的感染。把不容易被人体吸收的药物或食品，如维生素等做成纳米粉或纳米粉的悬浮液，这种就极易被人体吸收。

纳米加工技术

为了纳米科学研究及其成果的应用，首先要能按照人们的意愿在纳米尺度上对材料进行自由地剪裁和安排，这一技术被称为纳米加工技术。实际上，一方面纳米加工技术是纳米材料应用的重要基础，另一方面纳米加工技术中也包含了许多人们尚未认识清楚的纳米科学问题。比如说，在一个粗细为几纳米的孔或线里，原子的扩散就与宏观世界里的扩散大不一样。一般而言，原子运动的自由程为几个微米。在这个长度上，原子发生碰撞、进行热扩散的作用可忽略不计。可是在纳米孔或线内，原子的扩散主要是靠与孔壁的碰撞来完成的。再举一个例子，一般认为物体之间相互运动时的摩擦力主要来源于物体表面的不平整性，即物体表面越光滑，它们之间的摩擦力越小。在纳米世界里，材料表面很小，相互之间距离很近，以至于两块材料表面上的原子会发生化学键合而产生对相互运动的阻力。因此，在纳米世界内，所有的加工技术都必须在原子尺寸的层面上考虑。

纳米电子元器件

纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起，它具有芯片的功能，又可以探测到电磁波、光波（包括可见光、红外线和紫外线等）信号，同时还能执行电脑的指令。如果将这一集成器件安装在卫星上，可以使卫星的重量大大减小。当前人们已经在考虑用“小鸟”卫星部分地代替现有的卫星系统。如果在卫星上用纳米集成器件，“小鸟”卫星将更小，更容易发射，成本也更低。 纳米碳管的应用