幼儿园劝退:纳米技术有什么用？

纳米是一个微小的长度单位，1纳米等于10亿分之一米。根头发丝有7万到8万纳米。纳米技术这个词汇出现在1974年。纳米科学、纳米技术是在0。10到 100纳米尺度的空间内研究电子、原子和分子运动规律及特性。纳米材料是纳米技术的重要的组成部分，也是国际上竞争的热点和难点。碳纳米管自从1991年被发现以来，就一直被誉为未来的材料。碳纳米管在强度上大约比钢强100倍，其传热性能优于所有已知的其它材料。碳纳米管具有良好的导电性，在常温下导电时，几乎不产生电阻。纳米陶瓷材料在1600摄氏度高温下能像橡皮泥那样柔软，在室温下也能自由弯曲。从1998年世界上第一只纳米晶体管制成，到 1999年100纳米芯片问世，使20世纪最后10年世界上出现的“纳米热”进一步升温。
我国在纳米技术领域占有一度之地，处于国际先进行列。已成功制备出包括金属、合金、氧经化物、氢化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料，合成出多种同轴纳米电缆，掌握了制备纯净碳纳米管技术，能大批量制备长度为2至3毫米的超长纳米管。合成的最细的碳纳米管的直径只有0。33纳米，这不但打破了我国科学家自已不久前创造的直径只为0。5纳米的世界纪录，而且突破了日本科学家1992年所提出的0。4纳米的理论极限值。《稻草变黄金 ——从四氯化碳制成金刚石》的文章高度评价。最近又研制成功新型纳米材料——超双疏性界面材料。这种材料具有超疏水性及超疏油性，制成纺织品，不染油污，不用洗染。
纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威机构预测，2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10 多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产，象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷性提高了十几倍，而且无毒无害无异味。一张纳米光盘上能存几百部，上千部电影，而一张普通光盘只能存两部电影。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。

什么是纳米技术？既然纳米是一个非常小的长度单位，那么我想大家顾名思义立刻就想到纳米技术，当然就是跟这个非常非常小的尺度和微观世界打交道的这么一种科学技术。它所涉及的最小的尺寸，严格地讲就是单元的尺寸，一般是在1～100个纳米这么一个数量级。纳米科技基本上是对待这么一个数量级的这么一个微观世界的这么一种科学技术。我想引用一下美国前总统克林顿在去年年初美国加州理工学院的一个讲话当中的三句话，这三句话非常形象地介绍了纳米是什么东西和它的前景。他说通过在原子分子水平上操纵、操控物质，去制造出强度是钢的十倍、重量只有钢的一个零头这么一个材料。还有，利用纳米技术，你可以把美国国会图书馆的资料放在一个方糖大小的一个小盒子内。那如果变成中国版去说的话，就相当于把一部红楼梦放在一个针头大小的小区域内。他提到的第三句话是什么东西呢？他说癌细胞，现在治疗癌症一般都是很大的才能知道，如果是在三四个细胞的时候，你就能发现自然有利于治疗，这些实际上就是典型的纳米技术。将来利用纳米技术有可能做到这一点。我们刚才引用的是一个美国人给纳米技术做的定义，似乎是有一点崇洋媚外。美国人在国家纳米技术启动计划中，讲到纳米技术的精髓就是从原子分子的精确操纵出发构建具有全新分子、排列形式的人造结构。换句话说纳米技术希望能够从一个一个原子，一个一个分子的操纵，摆弄一个原子、一个分子，并用这种办法来做成一些材料、做成一些器件。大家注意，如果能够实现这一点的话，那可是件非常了不起的事情。为什么呢？我们大家在中学课本里就学到，物质是由原子、分子构成的，如果说我们真正能自如地摆弄原子、操纵原子、操纵分子的话。

大家可以想象一下，我们有可能做出一种万能制造机，一面放上各种各样的分子、原子，另一面想出来什么东西，就出来什么东西，比方说出来牛排、出来面包。就像小时候听说过的聚宝盆，一敲它就出来。这个有没有可能呢？在将来的某一天，利用纳米技术或许可以实现这一点。因为从原理上讲是有可能的。实际上这方面的设想在1959年一个加州理工学院的教授就提出过一种设想。他说将来说不定有一天能实现这么一点。

作为纳米技术，本身它并不神秘，实际上从微米科技到纳米科技，应该说它是科学发展一个自然的结果。我们现在生活在微米时代。在微米时代我们用计算机，还有录像机。大家看到的电视这些实际上都是微米科技的结晶。那么微米技术已经做到什么程度？微电子加工技术已经做到0.17～0.18微米这么一个数量级，这个东西就是那个奔腾芯片。实际上实验室里已经做到0.1个微米以下，也就是100个纳米左右。也就是说，从尺度上来讲，微米技术已经逐渐进入到纳米尺度。所以从某种定 义上讲，从微米科技到纳米科技是科学发展的必然结果。或许我们可以畅想将来的某一天出现更新的科技——皮米科技，也完全有可能的。

当然如果说这个纳米技术仅仅是微米技术的简单延伸的话，我想不会引起人们这么大的关注。实际上纳米技术是建立在人们对纳米世界的新认识的基础之上的高科技。什么样的新认识？经过近二三十年来的研究，大家发现当物质的尺寸变得非常非常小的时候，比方说到几十个纳米、十几个纳米，甚至到几个纳米，它会发生并表现出一系列奇特的性质。举两个简单的例子。比方说我们把一块铜，红铜或黄铜逐渐切成一厘米的铜，逐渐去切取，切成一个微米、切成零点一几的微米，这个时候，你看它还会有金属光泽，变化不是非常大。但是你再进一步往下粉碎，往下切的话，比方说到十几个纳米的时候，你会发现它的性质完全不一样了，变成了一团黑糊糊的东西，金属光泽也会没有了。如果你再把它压制起来形成一个纳米材料的话，它的强度要比一般的传统的铜要高十几倍、要强十几倍，而且可以像塑料高分那样弯曲，这特别好。

还有大家都知道陶瓷，陶瓷材料比较容易碎，碗掉到地上通常都会摔碎。但你用纳米材料做成陶瓷的话，它自然摔不碎，同时它又特别耐高温。当然这个东西我们去做碗没必要，你的碗永远摔不碎的话那就麻烦了，做碗的人很可能就会失业，而且女性的购买欲自然也就无法得到满足，这是很重要的。又比如说汽车的发动机，如果采用纳米材料，就可以减轻重量、省油，还可以减轻环境污染问题。为什么纳米技术会有这么一种奇特的性质？简言之有几个大效应。比方说表面效应、表面镜面效应，还有量子效应、小子粒效应等等。由于这些现象、这些效应的存在导致纳米材料、纳米尺寸的结构具有一些特别的性质。

我想需要特别指出的是，纳米科技可以使人们传统思维方法有较为深刻的变化。比方说我们传统的制造过程和制造材料，它都是从大到小的过程。大家可以想象一下，比如我面前的这个讲台，你要做它的话，你是把一棵树砍倒了以后破成板，然后做成小块以后再对起来是吧，桌子从大到小，当然这属于低科技。高科技比方说像集成电路的芯片，先展成5英寸、8英寸的芯片，然后在上面划道道，划成一个个小晶体管、一个个小电阻电容。那么这样的话最后变成集成电路，可以做成计算机，典型的从大到小的过程。但是纳米科技不一样，纳米科技追求的是什么东西？追求的是从原子从分子开始一个一个地去把它组织起来，然后形成材料、形成器件。从这个意义上来讲，它的过程刚好相反，从小到大而不是从大到小。那么还有一个，比方说我们通常做材料的时候常常是追求一个极端、追求完美。做芯片，比方说集成电路的芯片，做5英寸的、做8英寸的、做12英寸的，这个东西越完美越好，代表了一个国家的水平。因此能不能拉至12英寸、20英寸的芯片就变得非常重要了。而纳米技术从某种意义上讲它不是这个样子。比方说它希望缺陷越多越好，一个一个的小纳米粒子给它组织起来，它们之间的各种空隙就相当于一个缺陷，越多的话越能体现它的材料性质，纳米粒子性质。

总之纳米技术它的许多的思维方法也完全不同于微米，而且也不同于现在传统的大家的一些思维方法。

我们再来看一下，纳米科技对国家安全的影响，我想大家都记得科索沃战争F117，因为它是用隐身材料做出来的，表面上涂了层隐身材料，雷达看不到它，只有它打你你没法打它，这说明什么问题呢？纳米技术在新武器的隐身研制方面也是非常重要的。现在不光是隐身飞机还有隐身导弹、隐身坦克，还有隐身军舰等等，纳米技术在高科技武器的研制方面可以讲几乎是无所不用。另外，现在的战争已经不是简单的枪对枪、炮对炮的战争，电子信息战非常重要，你掌握不了信息的至高点你可能就要被动挨打。而先进的纳米电子学可以取得未来信息战的优势。客观地说，纳米技术已经逐渐走入人们的生活，但是如果像微电子技术那样产生广泛的深刻的影响的话，将是十几年或者30年以后的事情。它会逐渐进入人们的生活，可以讲21世纪是纳米科技的世纪。

最近科学研究,利用纳米技术减肥....