納米科技導(dǎo)論-第一講

納米科技導(dǎo)論

王麗電話-mail：wlwx2422@163.com開封市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室20072005開封大學(xué)功能材料中心河南省高校工程技術(shù)研究中心2009河南省先進(jìn)碳化硅重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2012新型復(fù)合材料院士工作站2013碳化硅制備河南省工程實(shí)驗(yàn)室2016

功能材料研究中心從2005年創(chuàng)建，發(fā)展到目前擁有省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、院士工作站、工程實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心、市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，并建成一支結(jié)構(gòu)合理素質(zhì)優(yōu)良的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)?？己朔绞骄砻娉煽?jī)60%平時(shí)成績(jī)40%（考勤、作業(yè)、調(diào)研討論）上課要求按時(shí)上課，不遲到，不早退認(rèn)真聽講，做好筆記不得在上課期間使用手機(jī)（看微信、發(fā)信息、玩游戲、看電影）嚴(yán)禁交頭接耳，影響他人考勤三次不到，取消考試資格授課主要方面：一、納米科學(xué)與技術(shù)概論二、納米科學(xué)與技術(shù)研究工具：掃描探針顯微鏡三、典型納米結(jié)構(gòu)材料四、典型納米粉體材料五、聚合物基納米復(fù)合材料六、無機(jī)基納米復(fù)合材料七、納米技術(shù)在生物學(xué)中的應(yīng)用八、納米技術(shù)在環(huán)保和能源領(lǐng)域的應(yīng)用九、納米技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用十、討論課參考教材教材（參考書）名稱出版社出版年份作者類別納米科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論化學(xué)工業(yè)出版社2006劉煥彬統(tǒng)編教材納米科技創(chuàng)新與知識(shí)圖譜科學(xué)出版社2013(美)陳炘鈞等著;吳樹仙,王琛

譯教學(xué)指導(dǎo)書納米科學(xué)普及出版社2013姜山教學(xué)指導(dǎo)書未來10年中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略.納米科學(xué)科學(xué)出版社2012國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)教學(xué)指導(dǎo)書教材（參考書）名稱出版社出版年份作者類別《納米材料前沿》叢書化學(xué)工業(yè)出版社201710位院士20位長(zhǎng)江學(xué)者杰出青年參考用書碳納米管科學(xué)出版社2013陳會(huì)明教學(xué)指導(dǎo)書參考教材7/中國(guó)納米網(wǎng)/國(guó)家納米科學(xué)中心/中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所納米科學(xué)與技術(shù)概論本部分學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握納米科學(xué)技術(shù)的基本概念，例如什么是納米，什么是納米科技等；3.了解當(dāng)前國(guó)際上納米科技發(fā)展水平及我國(guó)

在此方面所處的位置；2.了解納米科技的發(fā)展歷史；4.掌握納米科學(xué)與技術(shù)的主要研究領(lǐng)域，及其潛在應(yīng)用前景；5.理解學(xué)習(xí)納米科技的意義。一、納米科技的概念及發(fā)展過程未來科學(xué)的發(fā)展將是繼續(xù)向宏觀世界和微觀世界進(jìn)軍?。瓙垡蛩固购棋挠钪妫錆M神秘和誘惑...

2003年10月15日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心進(jìn)行首次載人航天飛行。9時(shí)整，“神舟”五號(hào)載人飛船發(fā)射升空。楊利偉出艙2005年北京時(shí)間十二日九時(shí)整，搭乘兩名航天員的中國(guó)第二艘載人飛船神舟六號(hào)，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心中國(guó)載人航天發(fā)射場(chǎng)由神箭--長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭發(fā)射升空。圖為火箭發(fā)射升空精彩瞬間費(fèi)俊龍聶海勝進(jìn)艙前

翟志剛太空揮舞國(guó)旗神七，北京時(shí)間2008年9月25日21時(shí)10分4秒988毫秒由長(zhǎng)征2F火箭發(fā)射升空。神七航天員平安出艙2012年6月16日18時(shí)37分24秒，火箭發(fā)射。神舟九號(hào)發(fā)射瞬間神舟九號(hào)載人飛船飛行員：劉旺、景海鵬、劉洋

神舟九號(hào)載人飛船是中國(guó)第4艘載人飛船。神舟九號(hào)載人飛船第一次將中國(guó)女航天員載入天空。2013首次開展中國(guó)航天員太空授課活動(dòng)。16天地通話2016年11月9日，習(xí)近平在中國(guó)載人航天工程指揮中心，與正在天宮二號(hào)執(zhí)行任務(wù)的神舟十一號(hào)航天員景海鵬、陳冬通話。神舟十一號(hào)飛船于2016年10月17日7時(shí)30分在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的神舟載人飛船，目的是為了更好地掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，開展地球觀測(cè)和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗(yàn)。風(fēng)云四號(hào)星云圖原圖中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（英文名稱：BeiDouNavigationSatelliteSystem，簡(jiǎn)稱BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是繼GPS、GLONASS之后的第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。

[1]20科學(xué)家們不僅要探索宏觀世界，還在解密微觀世界…深入物質(zhì)內(nèi)部的探險(xiǎn)，人類希望通過控制原子與分子，在微小的空間內(nèi)營(yíng)造一個(gè)嶄新的王國(guó)。這就是20世紀(jì)90年代開始興起的納米技術(shù)（nanotechnology）的王國(guó)。納米是人類加工精度的頂尖尺度，納米技術(shù)是人類制造技術(shù)的終極技術(shù)，它對(duì)人類的意義甚至要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于登上月球。納米技術(shù)的興起將帶來一場(chǎng)革命，未來世界將因?yàn)榧{米技術(shù)發(fā)生翻天覆地的變化。1、什么是納米？納米是一種長(zhǎng)度單位，即為10－9米。英文稱為nanometer，縮寫為nm。1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m

1nm大概是10個(gè)氫原子緊密排列的長(zhǎng)度，比頭發(fā)寬度要小8萬倍。納米冰箱納米化妝品納米遮陽傘納米洗衣機(jī)生活中的實(shí)物以納米為計(jì)量單位約10億光年可觀測(cè)到的宇宙大致范圍1025m1021m

約10萬光年可看到銀河系的全貌

1000億公里

可看到冥王星的完整軌道1014m

1萬公里可分辨地球的一部分107m

1公里可分辨城市居民區(qū)的建筑排列103m101m

10米可看清在足球場(chǎng)上的人

1厘米可分辨皮膚表面皺紋的局部10－2m10－4m

100微米可分辨人體細(xì)胞，大小約為17微米10－6m

1微米可看到染色體中聚集的染色質(zhì)

100納米

可分辨染色質(zhì)的兩部分10－7m

1納米可分辨DNA的分子結(jié)構(gòu)10－9m

100皮米

可看到電子云籠罩下的原子輪廓10－10m

100飛米

可以從整體上分辨出原子核10－13m10－14m

10飛米可看清原子核中的質(zhì)子和中子

1飛米

可分辨出組成質(zhì)子和中子的夸克10－15m首先，最大的物質(zhì)要用“光年”（光一年所走過的長(zhǎng)度）、“億光年”來度量，這個(gè)層次的東西已經(jīng)超出了“宏觀”的概念，科學(xué)家就提出了“宇觀”的概念來描述。物質(zhì)在由大到小的不斷變化過程，性質(zhì)也在發(fā)生著不斷的變化。其次，就是我們?nèi)粘Ｉ畹摹昂暧^”世界，這個(gè)層次的東西一般小到用“微米”去度量，大到用“米”、“千米”去度量。再次，就是分子、原子以及原子核的“微觀”世界，這個(gè)層次的物質(zhì)尺度小到0.1nm以下。最后，質(zhì)子、中子由夸克組成。當(dāng)物質(zhì)小到納米尺度時(shí)，傳統(tǒng)的力學(xué)就無法描述它的行為，要改用量子力學(xué)來描述。人們發(fā)現(xiàn)，在1～100nm的空間尺度內(nèi)，物質(zhì)存在許多奇異的性質(zhì)。由于這一層次介于微觀和宏觀之間，科學(xué)家就把這一尺度范圍稱為：“介觀”。宏觀世界微觀世界

納米世界

天體學(xué)地球物理地質(zhì)學(xué)量子力學(xué)分子生物學(xué)新現(xiàn)象新理論新規(guī)律

介觀世界2.什么是納米科學(xué)和技術(shù)？納米科學(xué)和技術(shù)是指在納米尺度（1～100nm）上研究物質(zhì)組成體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用，以及在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)特有功能和智能作用的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。

當(dāng)物質(zhì)小到1~100nm（10-9~10-7m）時(shí)，由于其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面反界面效應(yīng)，使物質(zhì)的很多性能發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，也不同于單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象。其基本含意是在納米尺寸（1～100nm）范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，通過直接操縱和安排原子、分子而達(dá)到創(chuàng)新的目的。納米科技就是研究介于宏觀和微觀之間，屬于介觀尺度更接近于微觀的部分。是人類非常陌生的領(lǐng)域，有大量的新現(xiàn)象、新規(guī)律有待發(fā)現(xiàn)，充滿了原始創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，是新技術(shù)發(fā)展的源頭。從嚴(yán)格意義上來說，“納米技術(shù)”（nanotechnology）翻譯為“納技術(shù)”更為準(zhǔn)確，它意味著在分子水平對(duì)物體加以控制。表現(xiàn)在長(zhǎng)度上是在納米水平，時(shí)間上在納秒水平，在質(zhì)量上是在納克水平?！凹{米技術(shù)”雖然只強(qiáng)調(diào)了“納米水平”的長(zhǎng)度概念，但也可以代表這種技術(shù)。3、納米科技的發(fā)展公元前5～前4世紀(jì)，古希臘的哲學(xué)家德饃克利特很早就提出了“原子”的概念。中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期哲學(xué)家莊子提出了“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”的命題。最早提出納米尺度上科學(xué)和技術(shù)問題的是著名物理學(xué)家，1965年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼（RichardFeynman）。納米科技概念的形成與相關(guān)的重要事件

1959年，他在一次著名的《ThereisPlentyofRoomattheBottom》（“《在底部還有多大空間》”）的演講中提出：“倘若我們能按意愿操縱一個(gè)個(gè)原子，將會(huì)出現(xiàn)什么奇跡？”①納米科學(xué)與技術(shù)的提出納米技術(shù)就起源于他的一個(gè)重要預(yù)言：用大工具制造出適合制造更小工具的小工具，直到得到正好能夠直接操縱原子和分子的工具，這可能意味著這樣一件事情——精確地按照你的安排去一個(gè)個(gè)地?cái)[放原子。石墨鉆石1974年Taniguchi（唐尼古奇）最早使用

nanotechnology一詞描述精細(xì)機(jī)械加工。他說微米、微米技術(shù)、微米加工精度不夠，應(yīng)用納米技術(shù)來加工。②納米加工技術(shù)③掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的發(fā)明

1982年，國(guó)際商業(yè)機(jī)器（IBM）公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的葛．賓尼（G．Binning）博士和海．羅雷爾（H．Rohrer）教授及其同事共同研制成功了世界上第一臺(tái)新型的表面分析儀器——掃描隧道顯微鏡（scanningtunnelingmicroscope，STM）。

STM使人類第一次能夠適時(shí)地觀察到單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)，在表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣闊的應(yīng)用前景，被國(guó)際科學(xué)界公認(rèn)為20世紀(jì)80年代世界十大科技成就之一。為了表彰STM的發(fā)明者對(duì)科學(xué)研究做出的杰出貢獻(xiàn)，1986年賓尼和羅雷爾被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1986年，葛．賓尼在美國(guó)斯坦福大學(xué)做訪問學(xué)者期間，與奎特（C.Quate）教授一起，發(fā)明了世界上第一臺(tái)原子力顯微鏡（atomicforcemicroscope，AFM）。AFM彌補(bǔ)了STM不能直接觀察非導(dǎo)電樣品的缺陷。1990.7第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議與第五屆國(guó)際STM顯微學(xué)會(huì)議同時(shí)在美國(guó)巴爾的摩行。標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。④原子級(jí)加工的實(shí)現(xiàn)1990年，美國(guó)IBM公司的埃格勒博士（D.Eigler）等在4k溫度和超真空環(huán)境中用STM將Ni表面吸附的Xe原子逐一搬遷，以35個(gè)Xe排列成IBM三個(gè)字母，每個(gè)字母高度僅5nm。世界上最小的IBM商標(biāo)用掃描隧道顯微鏡的針尖在銅表面上搬運(yùn)和操縱48個(gè)原子，使它們排成圓形。

用掃描隧道顯微鏡的針尖將原子一個(gè)個(gè)地排列成漢字，漢字的大小只有幾個(gè)納米。1991年，日本日立中心研究室的科技人員利用STM從MoS2晶體表面上把S原子有規(guī)律的轟擊出來，留下的空位組成了英文“PEACE91”的字樣，并附有日立中心實(shí)驗(yàn)室的字頭縮寫“HCRL”，每個(gè)字母高度僅為2nm。1992年，繼實(shí)現(xiàn)單原子操縱后，Eigler利用STM操縱小分子CO，將28個(gè)CO分子在鉑金的表面上排布成了世界上最小的“分子人”圖像，身高僅5nm，分子間的距離僅0.5nm。用STM實(shí)現(xiàn)原子和分子的搬遷、去除、添增，是人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)原子級(jí)加工。這些重大事件也驗(yàn)證了1959年費(fèi)曼博士的預(yù)言“化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問題”。這些成就也表明，人們?cè)谠?、分子水平上?duì)物質(zhì)控制的能力有了很大的提高，納米科技走向?qū)嵱没牟椒ビ窒蚯斑~進(jìn)了一步。⑤納米材料的發(fā)展

1984年，德國(guó)薩爾蘭大學(xué)首次制備了具有清潔表面的Fe、Cu等納米粉。

1985年，美國(guó)的R.Smalley與同事R.F.Curl和英國(guó)的H.Kroto獲得了富勒烯C60。

1991年，日本NEC公司的飯島在制備C60時(shí)意外地發(fā)現(xiàn)了碳納米管CNTs。1991年，美國(guó)IBM公司制造出第一個(gè)原子開關(guān)—氙原子開關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)為在原子尺度上生產(chǎn)電子器件奠定基礎(chǔ)。⑥納米電子學(xué)的出現(xiàn)

4.納米技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比分析①研發(fā)政策與資金投入納米科技領(lǐng)域的全球競(jìng)賽已經(jīng)開始，1997年該領(lǐng)域的全球公共研發(fā)投資約為5億歐元，到2004年已上升到38.5億歐元。從2000年起，幾乎所有的主要技術(shù)國(guó)家，特別是第三世界的，都增加了納米技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)投資。2001年，美國(guó)啟動(dòng)國(guó)家納米技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃，引發(fā)了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相開展納米技術(shù)研究計(jì)劃。在發(fā)展經(jīng)濟(jì)和解決社會(huì)挑戰(zhàn)方面，納米技術(shù)均被寄予厚望。歐洲、美國(guó)、日本和其他國(guó)家/地區(qū)的納米技術(shù)投資來源（單位：百萬歐元）①研發(fā)政策與資金投入2004年各國(guó)/地區(qū)在納米技術(shù)領(lǐng)域的公共研發(fā)投資情況（單位：億歐元）②研發(fā)能力與出版物各國(guó)/地區(qū)的納米科技研發(fā)機(jī)構(gòu)各國(guó)/地區(qū)納米技術(shù)出版物的世界份額美國(guó)是世界上納米技術(shù)專利注冊(cè)最為積極的地區(qū)，但值得注意的是相當(dāng)數(shù)量的發(fā)明人是在亞洲進(jìn)行研發(fā)的（例如美國(guó)公司的亞洲研發(fā)中心），但卻都是以美國(guó)公司注冊(cè)專利。各國(guó)家/地區(qū)納米技術(shù)專利申請(qǐng)情況③專利④三大主力外的新興國(guó)家各國(guó)家/地區(qū)納米技術(shù)投資情況④三大主力外的新興國(guó)家各國(guó)家/地區(qū)納米技術(shù)研發(fā)能力5.我國(guó)納米科技的發(fā)展概況

2000年11月成立了國(guó)家納米科技協(xié)調(diào)指導(dǎo)委員會(huì)，2001年7月科技部等5部委聯(lián)合下發(fā)了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要(2001-2010)》?！毒V要》中提出，今后5-10年我國(guó)納米科技發(fā)展的主要目標(biāo)是：在納米科學(xué)前沿取得重大進(jìn)展，奠定發(fā)展基礎(chǔ)；在納米技術(shù)開發(fā)及其應(yīng)用方面取得重大突破；逐步形成精干的、具有交叉綜合和持續(xù)創(chuàng)新能力的納米科技骨干隊(duì)伍。在“十五”期間，拿出10億元支持納米科技的發(fā)展，設(shè)立了納米專項(xiàng)辦公室。國(guó)家納米科學(xué)中心在北京成立，國(guó)家撥付資金2.1億元；國(guó)家納米技術(shù)及應(yīng)用工程中心在上海成立，國(guó)家撥付資金0.7億元。中科院將納米科技納入知識(shí)創(chuàng)新工程，啟動(dòng)了若干重大項(xiàng)目；教育部和國(guó)家自然基金委也對(duì)納米科技發(fā)展給予了重大支持。在2006年初國(guó)務(wù)院制定的《2006-2020年國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中將納米科學(xué)列入了這段時(shí)期內(nèi)基礎(chǔ)科學(xué)研究的主要方向之一，將納米材料和納米器件作為發(fā)展先進(jìn)材料的重點(diǎn)目標(biāo)。目前，我國(guó)擁有一支比較精干的納米科技研究隊(duì)伍，他們主要集中在中國(guó)科學(xué)院的有關(guān)研究所，北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等國(guó)內(nèi)一批知名高校。我國(guó)的納米科技研究，特別是在納米材料方面取得了重要的進(jìn)展，并引起了國(guó)際上的關(guān)注。1995年，德國(guó)科技部就對(duì)各國(guó)在納米技術(shù)方面的相對(duì)領(lǐng)先程度的分析中，我國(guó)在納米材料方面與法國(guó)同列第五等級(jí)，前四個(gè)等級(jí)為日本、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和北歐。從受資助的項(xiàng)目來看，我國(guó)的研究力量主要集中在納米材料的合成和制備、掃描探針顯微學(xué)、分子電子學(xué)以及極少數(shù)納米技術(shù)的應(yīng)用等方面。但由于條件所限，研究工作只能集中在硬件條件要求不太高的一些領(lǐng)域。雖然我國(guó)科學(xué)家在碳納米管、納米材料的若干領(lǐng)域已取得一些很出色的研究成果，但國(guó)家在納米科技領(lǐng)域的總體水平與美、日、歐之間的差距還很大，尤其是在納米器件方面差距更為明顯。許多人認(rèn)為納米科技僅僅是遙遠(yuǎn)的未來基礎(chǔ)科學(xué)的事情，而沒有什么實(shí)際意義，但我確信納米科技現(xiàn)在已具有與150年前微米科技所具有的希望和重要意義。150年前，微米成為新的精度標(biāo)準(zhǔn)，并成為工業(yè)革命的技術(shù)基礎(chǔ)，最早和最好學(xué)會(huì)并使用微米技術(shù)的國(guó)家，都在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)了巨大的優(yōu)勢(shì)，同樣，未來的技術(shù)，將屬于那些明智接受納米作為新標(biāo)準(zhǔn)、并首先學(xué)習(xí)和使用它的國(guó)家，我們應(yīng)當(dāng)記住，微米技術(shù)曾同樣被認(rèn)為對(duì)使用牛耕地的農(nóng)民無關(guān)緊要。的確微米與牛和耕犁毫無關(guān)系，但它卻改變了耕作方式，帶來了拖拉機(jī).因發(fā)明STM獲得諾貝爾獎(jiǎng)的Heniroler（羅雷爾）1993年參加了在北京組織的第七屆STM的國(guó)際會(huì)議，并受到江澤民總書記接見，他回國(guó)以后給江澤民主席寫了這樣一封信：1997年，全球共發(fā)表了約1.3萬篇與納米科學(xué)相關(guān)的論文。到2016年，已增至15.4萬篇，復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)14%，高于所有領(lǐng)域平均3.7%的論文復(fù)合年均增長(zhǎng)率，幾乎是其四倍。同期，中國(guó)納米方面的論文產(chǎn)出由1997年的820篇增至2016年的5.2萬余篇，復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)24%（圖1）。

中國(guó)納米白皮書：國(guó)之大器，始于毫末二、納米科技的研究領(lǐng)域

納米材料納米器件納米檢測(cè)與表征納米科學(xué)技術(shù)的功用性很強(qiáng)的三個(gè)研究方面：納米材料、納米器件、納米尺度的檢測(cè)與表征。其中納米材料是納米科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)；納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是我們是否進(jìn)入納米時(shí)代的重要標(biāo)志；納米尺度的檢測(cè)與表征是納米科學(xué)技術(shù)研究必不可少的手段，是實(shí)驗(yàn)與理論的重要基礎(chǔ)。三、納米科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的意義1.納米科技將促使人類認(rèn)知的革命。首先，納米科技的科學(xué)意義體現(xiàn)在：納米尺度下的物質(zhì)世界及其特性，是人類較為陌生的領(lǐng)域，也是一片新的研究疆土。其次，由于納米科技是對(duì)人類認(rèn)知領(lǐng)域新疆域的開拓，人類將承擔(dān)對(duì)新理論和新發(fā)現(xiàn)重新學(xué)習(xí)和理解的任務(wù)。再次，從人類未來發(fā)展的角度看，可持續(xù)發(fā)展將是人類社會(huì)進(jìn)步的唯一選擇。納米科技將引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命。摩爾定律：每18個(gè)月，計(jì)算機(jī)芯片集成的晶體管數(shù)量將會(huì)在原有的基礎(chǔ)上翻一番。為了突破信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，我們必須研究納米尺度中的理論問題和技術(shù)問題，建立適應(yīng)納米尺度的新的集成方法和新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于量子效應(yīng)，微電子器件的極限線寬一般認(rèn)為是70nm。2.納米科技的發(fā)展，是未來信息科技與生命科技進(jìn)一步發(fā)展的共同的基礎(chǔ)。納米科技不僅僅是一個(gè)未來高新技術(shù)的問題，它也可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造。信息科技生命科技納米科技3.納米科技影響人類的生活方式和思維方式納米科技將影響人類生活方式:納米電子學(xué)將使電子計(jì)算機(jī)的體積愈來愈小，功能愈來愈強(qiáng)大；超高密度海量信息存儲(chǔ)能將圖書館里的全部資料裝入上衣口袋里，提供隨時(shí)閱讀；加上全球網(wǎng)絡(luò)通信，學(xué)習(xí)不受時(shí)間、空間限制。全息電視使人有身臨其境的感覺，隨時(shí)可以虛擬旅游、看電影;醫(yī)生帶著流動(dòng)醫(yī)院和藥房上門服務(wù)。納米科技將影響人類思維方式:

要研究和了解納米世界，加工制造納米器件和機(jī)器，需要多學(xué)科知識(shí)，需要洞察力、想像力和欣賞、審美能力，需要形象思維和邏輯思維并重。四、納米科技應(yīng)用展望納米技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，它對(duì)信息、生物工程、醫(yī)學(xué)、光學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。1.日常生活納米技術(shù)離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，常見的化妝品、涂料、食品、衣物……都可能應(yīng)用納米技術(shù)。我們可以根據(jù)需要在各種產(chǎn)品中加入不同的納米微粒，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的性能。細(xì)微之處顯神奇的納米技術(shù)正悄然走進(jìn)尋常百姓的生活中。2.生物醫(yī)學(xué)從蛋白質(zhì)、DNA、RNA到病毒，都在1~100nm的尺度范圍，即納米結(jié)構(gòu)也是生命現(xiàn)象中基本的東西。細(xì)胞中的細(xì)胞器和其他的結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機(jī)械”，細(xì)胞就像一個(gè)個(gè)“納米車間”，植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。3.微電子領(lǐng)域納米技術(shù)在微電子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的目標(biāo)為：納米結(jié)構(gòu)的微處理器，效率將提高100萬倍，并實(shí)現(xiàn)兆兆比特的存儲(chǔ)器（提高1000倍）。4.航空航天納米技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，與其他領(lǐng)域相比，相對(duì)重要的應(yīng)用可能有低能耗、抗輻射的高性能計(jì)算機(jī)；用于小型太空船的納米儀器；通過使用納米結(jié)構(gòu)傳感器和納米電子器件，改進(jìn)航空電子器件，從而進(jìn)一步發(fā)展航空電子學(xué)；阻熱和耐用的納米結(jié)構(gòu)涂層。5.環(huán)保領(lǐng)域大氣污染一直是各國(guó)政府需要解決的難題，空氣中超標(biāo)的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體。而納米材料和納米技術(shù)有望從源頭上最終解決這一難題。含硫燃料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，所以石油提煉工業(yè)中有一道脫硫工藝。納米鈦酸鈷就是一種非常好的石油脫硫催化劑，經(jīng)其催化脫硫的石油硫含量小于0.01%。納米技術(shù)在污水處理中也有較