《2008年高考文科数学试题及参考答案(全国卷Ⅰ).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2008年高考文科数学试题及参考答案(全国卷Ⅰ).doc（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、纳米技术及其应用 学院：公共管理学院 班级：行政091班 学号：20090630 姓名：王侠 【摘要】 纳米技术是自从扫描隧道显微镜发明后 ,20世纪90年代出现的一门新兴技术。作为一种尺度计量单位，一纳米等于十亿分之一米。纳米技术是在 0.10100纳米尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品，使人类能够按照自己的意志操纵单个原子和分子，实现对微观世界的有效控制。【关键字】纳米 纳米技术 材料 应用纳米级纳米技术纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微米，就是1
2、0-9米（10亿分之一米），即10-6毫米（100万分之一毫米）。如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。所谓纳米技术，是指在0.1100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性的技术，就称为纳米技术。 技术内容纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。 这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同
3、于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。 、纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造
4、的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。理论上讲：可以使微电机和检测技术达到纳米数量级。 3、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不
5、溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。（上面是老钱加注） 4、 纳米电子学，包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。 纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。纳米技术的应用 由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、
6、光、电、敏感等方面呈现出常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。一、 陶瓷增韧 纳米微粒颗粒小，比表面大并有高的扩散速率，因而用纳米粉体进行烧结，致密化的速度快，还可以降低烧结温度。近两年来，科学工作者为了扩大纳米粉体在陶瓷综合性中的应用，提出了纳米添加使常规陶瓷综合性能得到改善的想法。例如，把纳米A12O3粉体加入粗晶粉体中提高氧化铝的致密度和耐热疲劳性能；英国把纳米氧化铝与二氧化锆进行混合，在实验室已获得高韧性的陶瓷材料，烧结温度可降低100C；日本正在试验用纳米氧化铝与亚微米的二氧化硅合成制成莫来石
7、，这可能是一种非常好的电子封装材料；我国科技工作者已成功地用多种方法制备了纳米陶瓷粉体材料，其中氧化铝、碳化硅、氧化铝、氧化铁、氧化硅、氮化硅都已完成了实验室的工作，制备工艺稳定，生产量大，已为规模生产提供了良好的条件。氧化铝的基板材料是微电子工业重要的材料之一，长期以来我国的基板材料基本靠国外进口，最近用流延法初步制备了添加纳米氧化铝的基板材料，光洁度大大提高，冷热疲劳、断裂韧性提高将近1倍，热导系数比常规氧化铝的基板材料提高了20，显微组织均匀。纳米氧化铝粉体添加到常规85瓷、95瓷中，观察到强度和韧性均提高扣以上。 二、应用比重不同进行矿物分离。例如，使高密度的金与低密度的砂石分离，亦可
8、用于城市废料中金属与非金属的分离。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。 用作磁记录材料。磁性纳米微粒由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。磁性纳米微粒除了上还应用外，还可作光快门、光调节器（改变外磁场，控制透光量）、激光磁艾滋病毒检测仪等仪器仪表，抗癌药物磁性载体，细胞磁分离介质材料，复印机墨粉材料以及磁墨水和磁印刷等。例如，用铁基纳米晶巨磁阻抗材料研制的磁敏开关具有灵敏度高、体积小、响应快等优点，可广泛用于自动控制、速度和位置测定、防盗报警系统和汽车导航、点火装置等。三、
9、半导体纳米粒子的光催化应用 常用的光催化半导体纳米粒子有Tio2（税铁矿相）等。主要用处：将这类材料做成空心小球，浮在含有有机物的废水表面，利用太阳光可进行有机物的降解，美国、日本利用这种方法对海上石油泄露造成的污染进行处理。采用这种方法还可以将粉体添加到陶瓷釉料中，使其具有保洁杀菌的功能，也可以添加到人造纤维中制成杀菌纤维。 四、光学应用 纳米微粒由于小尺寸效应使它具有常现大块材料不具备的光学特性，利用这种光学特性制备成的各种光学材料将在日常生活和高技术领域得到广泛的应用。目前关于这方面研究还处在实验室阶段。下面简要介绍一下各种纳米微粒在光学方面的应用。 五、红外反射材料 纳米微粒用于红外反
10、射材料上主要是制成薄膜和多层膜来使用。 高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明，但是电能的69转化为红外线，这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明。同时，灯管发热也会影响灯具的寿命。纳米微粒的诞生为解决这个问题提供了一个新的途径。人们用纳米SiO2和纳米TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在有灯丝的灯泡罩的内壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力。有人估计这种灯泡亮度与传统的卤素灯相同时，可节省约15的电。六、优异的光吸收材料 纳米微粒的量子尺寸效应等使它对某种波长的光吸收带有蓝移现象，纳米微粒粉体对各种波长光的吸收带有宽化现象
11、。纳米微粒的紫外吸收材料就是利用这两个特性。 最近发现，纳米A12O3粉体对250nm以下的紫外光有很强的吸收能力，这一特性可用于提高日光灯管使用寿命上。这方面的试验工作正在进行。 目前，用纳米微粒与树脂结合用于紫外吸收的例子是很多的。例如，防晒油、化妆品中普遍加入纳米微粒。需要强调一下，纳米添加时颗粒的粒径不能太小，否则会将汗毛孔堵死，不利于身体健康；而粒径太大，紫外吸收又会偏离这个波段。汽车、舰船的表面上都需涂上油漆，特别是底漆主要是由氯丁橡胶、双酚树脂或者环氧树脂为主要原料，这些树脂和橡胶类的高聚合物在阳光的紫外线照射下很容易老化变脆，致使油漆脱落，如果在面漆中加入能强烈吸收紫外线的纳米
12、微粒就可起到保护底漆的作用。因此研究添加纳米微粒使之具有紫外吸收功能的油漆是十分重要的。红外吸收材料在日常生活和国防上都有重要的应用前景。一些经济比较发达的国家已经开始用具有红外吸收功能的纤维制成军服供部队使用，这种纤维对人体释放的红外线有很好的屏蔽作用。如果不对这个频段的红外线进行屏蔽，很容易被非常灵敏的中红外探测器所发现，尤其是在夜间士兵的人身安全将受到威胁，从这个意义上来说，研制具有对人体红外线进行屏蔽的衣服是很有必要的。此外纳米添加的纤维还有一个特性，就是对人体红外线有强吸收作用，这就可以增加保暖作用。七、隐身材料 当前，世界各国为了适应现代化战争的需要，提高在军事对抗中的实力，都将隐
13、身技术作为一个重要研究对象，其中隐身材料在隐身技术中占有重要地位。美国F117A型飞机蒙皮就含有多种超微粒子的隐身材料，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力。为什么超微粒子，特别是纳米粒子对红外和电磁波有隐身作用呢？主要原因有两点：一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粗大34个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。八、其他应用 纳米材料在其他方面也有广阔的应用前景。美国、英国等国家已制备成功纳米抛光液，并有商品出售。 纳米静电屏蔽材料用于家用电器和其他电器的静电屏蔽具有良好的作用，除能起到静电屏蔽作用外，颜色还有白色、绿色、褐色多种选择，克服了碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的不足，纳米微粒也可用作印刷油墨。
