2025年高考納米技術(shù)離我們有多遠

　　1990年的一天，在美國麻省理工學(xué)院舉辦的科技展覽會開幕之前，當(dāng)與會的科學(xué)家們進入展覽大廳時，忽然間被一個小東西所吸引——只見這個僅有跳蚤般大小的東西從眼前光滑的地板上一溜滑過去，科學(xué)家們在展覽會工作人員的協(xié)助下，才捉住這個不速之客——納米機器人。令人驚奇的是，就是這么個小不點兒，竟然五臟俱全：其“身體”是由許多齒輪等零件、渦輪機和微型電腦組成，其齒輪或零件小得竟如空氣中飄浮的塵埃，需要借助電子顯微鏡方可看清其真面目。就在這一年，美國成功地舉行了首屆納米科學(xué)技術(shù)大會，正式創(chuàng)辦《納米技術(shù)》雜志。這一切向全世界宣告——納米科技、納米機械誕生了!

　　下面就這幾種產(chǎn)品的基本情況作一簡單評析。

　　納米金屬材料包括納米金屬粉末和納米金屬結(jié)構(gòu)材料，包括納米鋁、鎳、銅、鐵粉等，目前主要用作潤滑劑、助燃劑、活化燒結(jié)材料等領(lǐng)域。如在潤滑油中添加少量的納米金屬粉后，可大大降低摩擦系數(shù)，起到抗磨減摩作用；在火箭燃料推進劑中只要添加不到1％的納米鋁粉或鎳粉，可使其燃燒熱提高兩倍多；在鎢粉中加入少量納米鎳粉，可使燒結(jié)溫度從3000℃降至1200℃，加速燒結(jié)進程。

　　碳納米管是日本學(xué)者飯島（Iifima）在1991年首先發(fā)現(xiàn)的碳異構(gòu)體家族中的一個新成員，可以看成是由層狀結(jié)構(gòu)的石墨片卷成的納米尺寸的空心管。單層石墨片卷成的稱為單壁碳納米管，多層石墨片卷成的稱為多壁碳納米管。單壁碳納米管可能是納米世界中最典型、最基本的材料。人們對碳納米管的初步研究發(fā)現(xiàn)它有很多驚人的特性——很高的機械強度、良好的電學(xué)性能和有趣的毛細性質(zhì)，如它的強度比鋼大100倍，有很好的柔性，室外溫下可無電阻地輸運電流，可構(gòu)造納米電子器件等等，特別是碳納米管具有中空的結(jié)構(gòu)，可以作為“儲氫”材料。雖然已研究出了多種制備碳納米管的方法，但是，到目前為止尚沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，碳納米管基本上還處于實驗室的研究階段。

　　納米材料的研究發(fā)展階段大致分為三個階段

　　第一階段（1977—1990年），以在美國巴爾的摩召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議（NTS—1）為標(biāo)志，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個新分支。

　　第二階段（1990—1994年），以第二屆國際納米材料學(xué)術(shù)會議為標(biāo)志，會議認(rèn)為對納米材料微結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)著眼于對不同類型材料的具體描述。

　　第三階段（1994—至今），納米材料的研究特點在于按人們的意愿設(shè)計、組裝和創(chuàng)造新的體系，即以納米顆粒、納米絲和納米管為基本單元在一維、二維、三維空間組裝納米結(jié)構(gòu)體系。

　　納米技術(shù)在國內(nèi)的研究進展情況

　　納米材料一問世就引起了我國科學(xué)家的關(guān)注，自80年代中期以來，我國科學(xué)家開始跟蹤研究，將納米材料的開發(fā)及時地編入了國家科技部“863”計劃和“攻關(guān)計劃”。經(jīng)過近10年的努力到90年代中期，我國納米材料研究獲得了突破，取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒�。為了加快這些成果的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，國家科技部“火炬計劃”給予了重點支持。現(xiàn)在，我國有30多個單位約3000名研究人員正致力于這一領(lǐng)域的研究工作。中國科學(xué)院資助相對較大的研究團體；中國國家自然科學(xué)基金會主要為個人研究計劃提供支持；中國物理學(xué)會和中國粒子學(xué)會致力于納米技術(shù)傳播。

　　我國研究的主要內(nèi)容包括制備工藝、產(chǎn)品測試、材料性能、應(yīng)用開發(fā)等范圍，較有實力的領(lǐng)域是納米探針和運用納米管的生產(chǎn)工藝的開發(fā)。我國業(yè)已裝備了一批較先進的設(shè)備，一些研究成果已達到世界水平，并建成多條納米材料生產(chǎn)線。其中金屬納米材料的生產(chǎn)能力達到3—5噸/年，SiO2、TiO2等生產(chǎn)能力超過300噸/年，CaCO3納米材料生產(chǎn)能力超過1000噸/年。從品種上講已能生產(chǎn)鐵、鎳、鋅、銀、銅、鋁、鈷等金屬納米粉；SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO氧化物粉末以及SiC等陶瓷粉末共30多種。

　　我國納米材料起步晚，發(fā)展速度快，應(yīng)用研究滯后于制粉發(fā)展，技術(shù)上還存在不完備的問題，現(xiàn)在突出的矛盾是少數(shù)低端產(chǎn)品供大于求，而有些品種仍需進口。另一方面，國際上納米材料的市場正在形成之中，所以我國納米材料一出現(xiàn)就要對國內(nèi)外市場進行開拓。納米材料技術(shù)能否穩(wěn)步發(fā)展最終取決于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進展程度。

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