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1、纳米科技与未来世界,新生研讨课,课程内容安排,专题1：纳米科技发展态势与未来展望专题2：自然界的纳米现象与仿真、纳米生活专题3：纳米科技在军事、航空航天领域应用专题4：纳米科技在医学、生物、制药领域应用专题5：纳米科技在建筑、环保领域应用专题6：纳米科技在电子元器件、微机电系统制造应用专题7：纳米科技在新能源、交通领域应用研讨课：5次,专题一:纳米科技发展态势与未来展望,3,基本概念,3,1,国外纳米技术发展态势,2,纳米科技重大事件,中国纳米技术发展态势,4,5,5,6,纳米材料的现状与发展前景,7,纳米技术引发的思考,3,纳米技术的可能危害,一、基本概念,纳 米： 一种长度单位，1纳米等于
2、十亿分之一米（10-9米）,nm=10-9m，它约为头发丝的万分之一，原子大小的倍，红血球的几千分之一，细菌的几百分之一，和病毒大小相当或略小些。,20亿 纳米,100万 纳米,针头,红血球,分子及DNA,1千 纳米,1 纳米,0.1 纳米,氢原子,纳米科学：研究纳米尺度范围内的物质所具有的 特异现象和特异功能的科学。纳米技术：在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理的技术被称为纳米技术。纳米结构和纳米材料 纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm）的微小结构。具有纳米结构的材料称为纳米材料,纳米就在我们身边,墨汁-中国古代燃烧蜡烛成炭黑作成墨的原料宝剑-削铁如泥，经过表面处理。莲花
3、-自清洁效应，莲叶表面的纳米微凸体。蜜蜂-蜜蜂身体内存在磁性纳米粒子，具有罗盘 的导航功能。牙齿-含钙的羟基磷灰石(HAP)纳米结构。坚硬无比，能承受极大、不断咀嚼的磨耗和压力。,蛋白质、DNA、RNA、病毒，都在1100nm的范围光合作用在“纳米车间” 进行细胞中的一些结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”，细胞象一个“纳米工厂”纳米结构是生命现象中基本的结构,珍珠贝壳中的纳米结构图,生物体中的纳米结构,纳米技术研究的主要内容,纳米技术,表面效应,纳米粒子：指尺寸在0.1100nm之间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。,纳米粒子的性质,体积效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应,性质
4、：,表面效应,粒子直径减少到纳米级，引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的比表面积、表面能都会迅速增加表面原子周围缺少相邻原子，有许多空虚键，不饱和，易与其他原子相结合而稳定下来，表现出很高的化学活性。,纳米颗粒表面活性高金属的纳米颗粒在空气中会燃烧无机的纳米颗粒暴露在空气中会吸附气体并与之反应,体积效应,当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将会破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通晶粒相比都有很大变化，这就是纳米材料的体积效应（小尺寸效应）物质本身的性质不变，只是与体积相关的性质发生改变如：半导体电子自由程变小，磁体的磁区变小物质本
5、身性质发生变化，因为纳米粒子是由有限个原子或分子组成，改变了原来由许多原子或分子组成的集体性质纳米材料的主要的特殊性质 特殊的光学、磁学、力学、热学、化学性能,1）特殊的光学性质,金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。 在如此小的尺度下，经典理论已不适用，量子效应（Quantum effect）已成为不可忽视的因素，再加上表面积所占的比例大增，物质会呈现出不同于宏观尺度下的物理、化学和生物性质。以黄金为例，当它被制成金纳米粒子(Nanoparticle)时，颜色不再是金黄
6、色而呈红色，说明了光学性质因尺度的不同而有所变化。,体积效应,大块金、银的熔点分别为1063度和960度，但是直径为2nm的金和银纳米颗粒，其熔点分别降为330度和100度!,应用：利用纳米材料熔点低，烧结温度也降低，为粉末冶金提供新工艺利用等离子共振频移随晶粒尺寸变化，制造具有一定频移的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机,2） 特殊的热学性质,3） 特殊的磁学性质,磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。,新型纳米材料硬盘，磁化颗粒更小，且排列均匀容量增加100多
7、倍,4） 特殊的力学性质,陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的韧性。,纳米韧性陶瓷,5）特殊的化学性能,纳米材料的比表面积体积很大，因此它具有相当高的化学活性，在催化、敏感和响应等性能方面显得尤为突出。,薄膜表面纳米Tio2催化剂,量子尺寸效应,纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应,为能级间距为费米能级为总原子数,宏观物质包含无限个原子，能级间距趋
8、向于0纳米材料原子数有限，即N值很小，导致能级间距有值，即能级间距发生分裂，能级平均间距与纳米粒子中自由电子的总数成反比量子尺寸效应最直接的影响是纳米材料吸收光谱的别界蓝移,宏观量子隧道效应,微观粒子具有贯穿势垒能力的效应称为隧道效应近年来，人们发现，一些宏观量，如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观体系而发生变化，称之为宏观的量子隧道效应,是指由纳米结构单元构成的任何类型的材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、玻璃和复合材料,纳米级的结构单元，纳米粒子（零维结构体系）碳纳米管（一维结构体系） 石墨烯（二维结构体系） 又是由原子和分子组成,纳米材料,目的：通过
9、改变纳米结构单元的大小，控制内部和表面的化学性质，控制它们的组合，设计材料的特性和功能。,准一维纳米材料,指在两维方向上为纳米尺度，长度为微米级、毫米级的新型纳米材料,碳纤维,碳纤维布,碳纤维手套,1970，法国科学家首次研制7nm的碳纤维,近10年，多种准一维纳米材料被合成，如纳米棒、纳米线、半导体纳米量子线、纳米线阵列,碳纳米管,碳纳米管是直径一般为0.4-30nm的圆筒形碳材料，它的平面分子结构类似六角形金属丝网上布满了碳原子。,碳纳米管具有良好的热传导性、导电性以及强度，质地轻巧，富有弹性。粗细只有头发丝的万分之一，是一种在电子器件、超薄显示器、燃料电池、储氢材料等领域具有广泛应用前景
10、的材料。,碳纳米管光谱图,双层碳纳米管,阵列碳纳米管膜上成功构筑三维规则图案,不同的碳纳米管吸收和散发的光的不同波长，碳纳米管光谱可以快速确定纳米管样品的构成。,名古屋大学开发出 “脉冲电弧放电法” 新型碳纳米管制造工艺，并成功地以超过95%的高纯度制造出双层碳纳米管。解思深等成功合成世界上最长的碳纳米管。,用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧,莫斯科大学的研究人员为了弄清纳米管的受压强度，将少量纳米管置于29Kpa的水压下（相当于水下18000千米深的压力）做实验。不料未加到预定压力的1/3，纳米管就被压扁了。他们马上卸去压力，它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。应用：科学家得到启发，发明了用碳纳米
11、管制成像纸一样薄的弹簧，用作汽车或火车的减震装置，可大大减轻车辆的重量。,利用碳纳米管线的记忆效应制备碳纳米管弹簧,碳纳米管场发射显示器,1999年韩国，2000年日本制成显示器样管,纳米管做成的“纳米秤”,更令人惊奇的是，最近美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时，发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化，从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。,石墨烯 一种二维纳米材料，是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片
12、。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫发现 石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，最薄、最坚硬的物质。有望在现代电子科技领域引发一轮革命。,石墨烯,获得2010年度诺贝尔物理学奖,半导体压电型纳米环,美国亚特兰大佐治亚理工学院王中林教授领导的研究小组在世界上首次得到具有压电效应的半导体纳米环结构.单晶体,具有压电效应的封闭半导体纳米环，直径,宽度和厚度分别为3um,300nm和15nm这种新型纳米带可以应用于微/纳米机电系统，纳米级传感器,生物细胞探测,是实现纳米尺度上机电耦合的关键结构
13、,30,二.纳米科技历史重大事件,1959年，著名物理学家理查德费曼（Richard Phillips Feynman ）设想：有一天如果能按自己的愿望任意摆布原子的排列，人类就将成为真正意义上的“造物主”。这是关于纳米技术最早的梦想。,Richard Phillips Feynman,1982 年，国际商业机器公司（IBM)苏黎世实验室的葛宾尼（Gerd Binnig）博士和海罗雷尔（Heinrich Rohrer）博士共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器 扫描隧道显微镜（ Scanning tunneling microscope，简称STM）。,STM被国际科学界公认为20世纪80
14、年代世界十大科技成就之一，并于1986年获得Nobel物理学奖,平行方向达0.04nm垂直方向达0.01nm,极高的分辨率：,STM能以原子级空间分辨率来观察测试物质的表面原子或分子的几何分布和密度分布，确定物理局域光、电、磁、热和机械特性。直接观察到材料表面的单个原子和原子在表面上的三维结构图像。在观察材料表面原子结构的同时得到材料表面的扫描隧道谱，从而研究材料表面化学结构和电子状态。在多种环境中进行工作，温度可以从绝对零度到上千摄氏度。,STM特点：,33,1990年美国国际商业机器公司（IBM）的艾格勒在镍金属（110）表面用35个氙原子排出“IBM”字样。,低温（4.2K）条件下用ST
15、M移动吸附在Ni（110）表面上的Xe原子,1993年中国科学院北京真空物理实验室操纵原子写出“中国”二字，石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。,1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。,1991年，日本科学家饭岛澄男发现碳纳米管，它的质量只有同体积钢的16，强度却是钢的100倍。用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球上挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索 。,用纳米碳管建成的地月载人电梯构想图,纳米神算子 分子算盘,1991年，IBM公司的“拼字”科研小组用STM针尖移动吸附在金属表面的一氧化碳分子，拼成了一个大脑袋小人的
16、形象。图中每个白团是单个一氧化碳分子竖在铂表面上的图象，顶端为氧分子，各个分子的间距约0.5nm。这个分子人从头到脚只有5nm高，堪称世界上最小的人形图案。,科学家把碳60分子每十个一组放在铜的表面组成了世界上最小的算盘。与普通算盘不同的是，算珠不是用细杆穿起来，而是沿着铜表面的原子台阶排列的 。,1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。 1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的 “秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单
17、个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。,2000年4月，美国能源部桑地亚国家实验室运用激光微细加工技术研制出智能手术刀，该手术刀可以每秒扫描10万个癌细胞，并将细胞所包含的蛋白质信息输入计算机进行分析判断。2001年纽约斯隆-凯特林癌症研究中心的戴维. 沙因贝格尔博士报道了把放射性同位素锕-225的一些原子装入一个形状像圆环的微型药丸中，制造了一种消灭癌细胞的靶向药物。,三、国外纳米技术发展态势,一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划 (一) 发达国家和地区雄心勃勃 美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI)，其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度
18、的科学、工程和技术开发工作方面的协调。 2003年11月，美国国会又通过了21世纪纳米技术研究开发法案，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。 日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。,欧盟在20022007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新
19、生产工艺和设备等方面的研究。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。(二) 新兴工业化经济体瞄准先机 韩国政府2001年制定了促进纳米技术10年计划。 2002年颁布了新的促进纳米技术开发法。 2003年又颁布了纳米技术开发实施规则。 韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平。 中国台湾自1999年开始，相继制定了纳米材料尖端研究计划、纳米科技研究计划，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。,三、国外纳
20、米技术发展态势,二、纳米科技研发投入一路攀升 美国的公共纳米技术投资最多。从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。在20052008财年联邦政府对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。 日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年增长20%。 在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和
21、欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。 韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。 就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。,三、世界各国纳米科技发展各有千秋在纳米科技论文方面日、德、美三国不相上下 20002002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10 000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本(12.76%)、德国(11.28%) 和法国(7.89%)。在申请纳米技术发明专利方面美国独占
22、鳌头 据统计，美国专利商标局20002002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国(1454项)，其次是日本(368项)和德国(118项)研究领域各有所长 美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域。 日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。在制造方法上，改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。,三、国外纳米技术发展态势,日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫
23、描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。 欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。,三、国外纳米技术发展态势,三、国外纳米技术发展态势,四、纳米技术产业化步伐加快,美国建立一个“纳米科技成果转化中心”，使最新基础研究成果尽快实现产业化
24、。其研究领域涉及纳米计算、纳米通信、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。 日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合
25、进各自从事的产业中。 欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出，建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，,三、国外纳米技术发展态势,五、典型纳米技术成就 实心的纳米棒、纳米线、量子线,朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子，能够钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械。科学家在近日报告说，他们用DNA(脱氧核糖核酸)制造出了一种纳米级的镊子。碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量称量单个原子重量的“纳米秤”,纳米秤示意图,碳纳米管秤示意图,纳米
26、存储器与DNA开关,碳纳米管用作转子轴的纳米马达,直径为100m的微型马达,纳米轴承,纳米齿轮,纳米机器,纳米机械,世界上最小的汽车,4纳米大小汽车,美国赖斯大学利用纳米技术制造世界上最小汽车，拥有能够转动的轮子(对角线长度仅3至4纳米，两万辆纳米车并列行驶在一根头发上也不会发生交通拥堵),四、中国纳米技术发展态势,一、政策倾斜 中国政府在2001年7月就发布了国家纳米科技发展纲要，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。 发布了国家纳米科技发展纲要2001-2010和国家纳米科技发展指南框架。二、科研投入 中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到
27、2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿3.6亿美元。三、科研论文 20002002年SCI 收录纳米相关论文 ，中国(10.64%)与日本接近。四、研究重点 中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。,四、中国纳米技术发展态势,典型纳米技术进展,中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵列;合成了当时最长的纤维级碳纳米管解思深准一维纳米丝和纳米电缆 张立德(固体物理所)清华大学:氮化镓纳米棒范守善中国科技大学:从
28、四氯化碳制备出金刚石纳米粉，被誉为“稻草变黄金”钱逸泰 纳米技术使大家都面临着重新变革，相当于5千米赛跑，都才跑出500米，我们落后得不是很多，有的还不落后,52,48个铁原子在铜表面排列成直径为14.2 纳米的圆形量子栅栏,用扫描隧道显微镜的针尖将原子一个个地排列成汉字，汉字的大小只有几个纳米,四、中国纳米技术发展态势,“对细胞、染色体进行”手术“，像摆弄棋子一样移动原子，在发丝横截面大小的面积上任意写字，工作人员通过纳米微操作技术，一会儿利用合金的探针在一块12 m（微米的单位）面积的硅基片上刻出清晰的“”字样这些精细得只能想象的”活儿“，如今人类可以亲手来做了。中国科学院沈阳自动化研究所
29、最近研制成功一台纳米操作机器人样机，使我国纳米微操作技术达到世界先进水平。,我国成功研制出纳米操作机器人,四、中国纳米技术发展态势,54,中科院化冶所“七五攻关”: 纳米碳化硅“八五863”: 纳米阻燃剂中科院化学所纳米领带超双疏性界面材料 防水、防油、防污、防褪色 纳米聚丙烯管材高强度、抑菌功能,四、中国纳米技术发展态势,55,产业化三百多家纳米企业数十条纳米材料生产线资金约百亿元,四、中国纳米技术发展态势,东北超微粉制造公司、浙江舟山市普陀升兴纳米材料开发公司、山东正元纳米材料有限公司、江苏河海疏浚工程集团公司、长春迪瑞检验制品公司,五、纳米材料的现状与发展前景,纳米材料在污水处理中的应用
30、 传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。最新处理技术：,纳米滤膜过滤技术,高分子纳米滤膜,“筛”出海洋中的淡水 ！,纳米纺织品,将纳米紫外线隔离因子引入纤维中，紫外线遇到布料纤维中的隔离因子，即会转化为无毒、无辐射的物质消失。更为奇妙的是，隔离因子引入纤维后，不挥发，不溶于水，可长久保持防晒降温的功能。,防紫外线化纤,59,如果在分散的纳米分子材料上经过特殊处理，再运用到纤维物体上，那么衣服就可以不粘油、不粘水，由于纳米分子非常非常小，它不会影响纤维物体的透气性和清洗效果。,不粘油、不粘水化纤,60,纳米化妆
31、品,有效成分变成纳米的水颗粒的水颗粒可以直接进入皮肤去治疗。同样是擦护肤用品，现在要擦上一两个月才开始见效了，到那个时候就有可能擦上10分钟，就会有明显的感觉。,纳米生物技术的成果也会为制造人造器官和人造皮肤提供便利。如今科学家们已经能够利用烧伤患者未被破坏部分的皮肤细胞制成被烧伤部位的人造皮肤，并使其具有正常的代谢作用。将来纳米生物技术的进一步发展还会为医生有效治疗脑血栓提供可能。纳米微粒也将会在摧毁脑肿瘤方面起到重要作用。,纳米医药,纳米材料制成的人工眼球,人造髋骨,药品生产工艺采用纳米技术，可以帮助人们提高肠胃吸收功能；采用纳米技术可以制造出体积在1微米以下肉眼看不到的微型机器人，把它输
32、入到人体的任何部位为人类动手术，切除病灶；也可以制成靶向药物控释纳米微粒载体（俗称“生物导弹”）,纳米医药,利用纳米技术可以把传感器、电动机和数字智能装备集中在一块芯片上，制造出几厘米甚至更小的微型装置。在未来战场上，将出现能像士兵那样执行军事任务的超微型智能武器装备。据报道，美国研制的小型智能机器人，大的像鞋盒子那么大，小的如硬币，它们会爬行、跳跃甚至可飞过雷区、穿过沙漠或海滩，为部队或数千公里外的总部收集信息。微型机电武器还可用于敌我识别、探测核污染和化学毒剂、无人侦察机等。,微型武器,-跳蚤侦查机器人,蚂蚁侦查机器人,美军MAARS机器人,六、纳米技术可能带来的危害,纳米技术引发安全问题
33、 纳米技术生产的产品由于构成微粒的尺寸太小，也可能直接对人体产生威胁。一般的物品拿在手上，由于构成的微粒大小是微米或以上量级的尺寸，不会渗透到人的皮肤细胞内，以致进入血液。但是纳米技术生产的产品，由于构成微粒在纳米量级，完全有可能通过皮肤接触进入人体。如果这种物质有毒的话，人体与之接触将是十分危险的，所以，生产和处理这种纳米产品，其生产厂房、放置措施都将有极其严格的规定。,美科学家发现纳米材料有害新证据 科学家先模拟出肠道中的液体，并在其中铺上一层克隆细胞。接着在这层细胞上涂抹二氧化钛（TiO2）-一种通常被用作白色涂料的纳米材料。结果发现，由于与二氧化钛的亲密接触，这一细胞层变得支离破碎-这
34、暗示着要么是该纳米材料杀死了细胞，要么就是它弱化了细胞之间的连接。 （1） 在人体的上皮或者表皮细胞是抵抗纳米材料的 第一道防线。 （2）细胞层的肢解可能会使纳米材料“透”过上皮细胞，直接进入人体器官系统。,66,纳米技术需要政府管理 纳米打假，可能被一些人认为是小题大做，其实不然，现在只要留心大城市的市场上，打着“纳米家用电器”、“纳米防辐射衣服”、“纳米防紫外线化妆品”、“纳米太阳伞”等新奇广告招牌随处可见，就如同“绿色食品”、“基因食品”、“数字电视”等一样，“前卫”商品堂而皇之地摆在商场的柜台上，纳米技术的用途相当广泛这点不错，但还没有到广泛地应用阶段，因此，一些企业借纳米造势，趁老百
35、姓对纳米技术的内涵还不太清楚，或把一点点皮毛的加工谎称为纳米技术，或以“微米技术”“降格”充当，甚至置纳米材料不会释放微波这一普通常识不顾，声称自己产品能释放保健微波来欺骗消费者。,假冒纳米技术,“纳米水” 广州一家公司用所谓的“纳米水”把老百姓搞得晕头转向 ：这家公司把“纳米水”说得神乎其神：抗疲劳、耐缺氧、抵抗细菌、降火排毒，长期饮用可“水到病除”，甚至还可以“增强女士防匪徒强暴的能力”。据称，“纳米水”将缔造一个水的“神话”，引起一次“饮用水革命”。据介绍，该公司还有“纳米口红”、“纳米衣服”、“纳米牙膏、牙刷”等，不过目前尚未上市。 这种“纳米水”的关键在于所谓的“纳米珠”。在这家公司
36、的现场演示中，一位所谓的“经理”拿出一把大小不一、颜色各异的椭圆形小珠，称这就是麦饭石与纳米特殊材料制作而成的“纳米珠”。他往两杯清水里加入纯蓝墨水，然后抓起一把“纳米珠”放到其中一个杯子里，几分钟后，这杯水颜色变淡，而另一杯没有“纳米珠”的水则还是老样子。这位经理得意地说，看，这就是纳米珠的厉害，多脏的水都不怕。回到家里，只要往自来水里放几颗，直接就可饮用啦，而且水中含有18种有益人体的微量元素，可以增强免疫力等。,假冒纳米技术,68,针对以上“纳米水”现象，华南理工大学教授、博士生导师龚克成说：“这纯属骗局。”首先，要实现“化蓝为清”的表演效果，有许多种简单的化学反应都可以做到，与“纳米”
37、技术没有任何关系。其次，纳米材料的确有一些普通材料无法达到的功能，但是，就目前纳米技术的研究进度以及纳米材料的较高成本等因素综合来看，纳米技术要大规模走入民用阶段需要相当长的时间，而且即使到了那个时候，也决不能替代药品，达到所谓的“水到病除”。,纳米技术需要科普引导,纳米冰箱、纳米洗衣机： 所谓纳米冰箱，只不过是添加了氧化钛的纳米无机物，产生了一定的抗菌性能； 所谓纳米洗衣机，也只能说是添加了纳米材料的洗衣机，而且纳米材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上，而对于最容易产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。,一种物质被“打碎”成纳米材料后，其性能可能发生意想不到的变化，甚至违背人们的常识。
38、 磁性纳米液体如果沾染到人体上，再遇上强磁场，后果是没法预计的。如果一滴这种液体沾在人的手背上，刚好手掌下有块磁铁，那么它的颗粒便会受磁场吸引，钻到人的手掌里去。后果怎样？谁也说不清。 纳米材料的生产过程中也可能有隐患：生产纳米材料，可能产生纳米尺度的粉尘，它们是否会造成对肺部的污染？是否会透过人的肺泡、毛细血管壁进入血液使人生病？,纳米材料是否导致“纳米病”？,一要看这种材料是否在纳米尺度内，即纳米到纳米之间；二是看这种材料是否具有宏观材料不具备的特性。比如说纳米领带，就应该不沾油不沾水。纳米物品的价值：纳米材料身价高于黄金。,如何鉴别纳米材料的真伪,七、纳米技术引发的思考,“灰色粘质”的出
39、现 一种能够自我复制的纳米尺度机器人会把所接触到的一切物质都变成自己的同类这当然意味着世界末日的来临。-美国未来学家德雷克斯勒(ErichDrexler)。一个总部设在加拿大的激进环保组织ETC发表了一份长达80多页的报告。这份名为The Big Down的报告把纳米技术描述成一种可能毁灭世界的知识，因为它会导致“灰色粘质”的出现。ETC通过这份报告号召在全世界范围内暂停所有纳米技术的研究。英国查尔斯王子在读了ETC的报告之后，也表示对“灰色粘质”的关注查尔斯王子的“担忧”很快就出现在了ETC的宣传材料上。,纳米技术将拯救世界还是毁灭世界？,对于从事纳米技术的科学家而言，这样或者那样的“粘质”
40、毫无意义。麻省理工学院(MIT)纳米结构实验室的史密斯(H.I.Smith)教授认为灰色粘质的想法没有任何基础，当然没有理由终止纳米技术的研究。,纳米技术将拯救世界还是毁灭世界？,纽约罗切斯特大学的研究者发现，让实验大鼠暴露在含有直径20纳米的“特氟龙”塑胶(聚四氟乙烯)颗粒的空气中15分钟，它们大多数在4小时内死亡了。而暴露在直径120纳米颗粒中的对照组则安然无恙。 另外一种前景广阔的纳米材料单层碳纳米管也有可能造成健康问题。杜邦公司和NASA约翰逊宇航中心的科学家发现，单层碳纳米管可能导致实验动物肺部产生肉芽肿研究者认为那是中毒的标志。尽管现在单层碳纳米管仅局限于实验室研究，有科学家预测，
41、一旦大规模生産，单层碳纳米管的産量可达数吨之多，这就大大增加了人们接触到它的可能性。,纳米技术潜在危害不可忽略,自然杂志发表社论，用了一整页的篇幅讨论纳米技术研究面临的挑战。这篇题为不要相信夸大其词的社论警告说：像ETC这样的组织的主张常显得没有理智，但这并不意味着他们不会在公众中产生共鸣。,自然杂志的社论用了“夸大其词”一词，这种“夸大其词”不仅指像ETC这样关于纳米技术的胡说，也包括纳米技术研究领域本身的华而不实。来自纳米尺度科学领域的新成果几乎每天都会在媒体的聚光灯下炫耀地登场，每一项成果都自称能治疗疾病、清洁环境或者拓展和平与繁荣。如果这项技术能够创造如此的奇迹，人们可能会思考，它同样也可能做坏事。,纳米技术面临挑战,谢谢！,
