纳米技术运用在哪些方面(中科大苏州纳米所就业认可程度)
专栏
2024-03-03 17:36
355
目录纳米技术运用在哪些方面,中科大苏州纳米所就业认可程度?
就业认可度很高
纳米研究所定位于纳米科技的应用基础研究,通过前沿学科交叉,把纳米科技与信息科学,生命科学和物理以及化学材料等学科结合起来,填补了苏州国家级研究机构的空白。自2016年起,苏州纳米所研究生教育作为中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院,在电子科学与技术、化学、生物学3个一级学科学位点进行博士和硕士招生,录取研究生取得中国科学技术大学学籍。硕士研究生课程学习在中国科大本部完成,论文工作在苏州纳米所完成。
纳米是一个什么概念?
答案是:纳米的概念,可以用具体的量化数据及纳米科技来对纳米的概念进行阐述:
首先,1纳米=10的负9次方米。比单个细菌的长度还要小的多,假设一根头发的直径是0.05毫米,把它轴向平均剖成5万根,每根的厚度大约就是1纳米。
其次,纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用,即10的负9次幂米到10的负7次幂米的尺度范围内的技术。
纳米材料的运用有哪些?
从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material),是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异的特性,即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产(超微粉、镀膜、纳米改性材料等),性能检测技术(化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能)。纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大,也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构,此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结,同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说,纳米粉末中由于每一粒子组成原子少,表面原子处于不安定状态,使其表面晶格震动的振幅较大,所以具有较高的表面能量,造成超微粒子特有的热性质,也就是造成熔点下降,同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结,而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体,当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时,即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时,将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径(10纳米~100纳米)小于光波的长,因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下,可得到易吸收光的黑色金属超微粒子,称为金属黑,这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色,可应用于红外线感测器材料。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段,美、日、德等少数国家,虽然已经初具基础,但是尚在研究之中,新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平,研究队伍也在日渐壮大。
纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末:又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于:高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
纳米纤维: 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于:微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。
纳米膜: 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
纳米块体: 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为:超高强度材料;智能金属材料等。
纳米材料的用途很广,主要用途有:
医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细,并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。
家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用,可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
电子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”。
环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能够对这些制剂进行过滤,从而消除污染。
纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,经抽丝、织布,可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装,可用于制造抗菌内衣、用品,可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理,可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
通常运用在哪些领域?
纳米技术是单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米技术已成功用于许多领域,包括:
1、纳米技术在陶瓷领域方面的应用
2、纳米技术在微 电子学上 的应用
3、纳米技术在生物工程上的应用
4、纳米技术在光 电领域的应用
5、纳米技术在化工领域 的应用
6、纳米技术在 医学上 的应用
科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一朝阳产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。
随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。纳米材料由于其特有的表面吸附特性, 使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。
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”。
世界三大先进技术?
回答:世界三大先进技术是纳米技术,基因工程,人工智能。
纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是动态科学(动态力学)和现代科学(混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。
基因工程(genetic engineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
纳米技术都应用在哪里了?
未来的纳米级工厂
在未来,我们几乎可以让任何东西变成其他东西。重要的是,随着自下而上纳米技术的广泛应用,所有的「污染物」和「废弃物」都将成为一堆等待被重新排列成有价值东西的原子。
纳米结构可以由单个原子或分子两种方式组成。第一种方式被称为「定位组装」,涉及使用更大的工具来移动单个原子或分子;第二种方式叫「自我组装」,是纳米级物体在纳米级上构建或操纵其他物体。
迄今为止,还没有人能创造出科幻小说里那样的自我复制的纳米机器人。然而,在所谓的「分子自我组装」方面已经有了一些成功的实验。
例如,纽约的 DNA 机器人已经在 8 种不同的模式中组装了黄金粒子。与此同时,哥伦比亚大学的研究团队已经为其 DNA 机器人设定了启动、停止、转弯和移动的程序。他们的「DNA 步行者」有三条或多条由一系列基因酶组成的腿。由于受到一系列生物化学物质的化学吸引,它的每条腿都能向前移动,这是一种化学控制手段。从理论上来看,利用这些和其他技术发展,将来我们会建造出分子工厂来制造化学化合物甚至纳米级计算机。
纳米电子学纳米技术目前被用于制造最先进的硅晶片,其组件尺寸只有 22 纳米。这种「互补金属氧化物半导体」(CMOS)芯片是由一层仅 0.9 纳米厚的金属氧化物制成的。因此,我们将很快达到互补金属氧化物半导体技术的小型化极限。
除了碳纳米管,另一种具有许多未来应用潜力的纳米材料是石墨烯。石墨烯是由一层排列成蜂窝状结构的单层碳原子组成的,具有相当惊人的强度、灵活性、透明度和导电性。虽然石墨烯是在 1962 年发现的,但直到最近,除了一些非常小的薄片,它仍无法量产。不过在 2010 年,韩国三星集团和成均馆大学的研究人员成功地在一种柔韧、透明、63 厘米宽的涤纶薄板上制造了一层连续的纯石墨烯。由于这一成就,未来的石墨烯很可能被用来生产高度灵活的显示器和触摸屏。石墨烯也可用于未来太阳能电池的生产。
纳米材料和纳米涂层纳米技术将越来越多地被用于改善许多材料的性能。具有防污防水功能的纳米涂层的纺织品已经相当普遍了。一些建筑也开始使用具有「自我清洁」功能的纳米涂层玻璃,可以防止灰尘粘在玻璃上。虽然这些发展看起来似乎还不成熟,但窗户清洁工和清洁剂制造商仍应予以严肃对待。
在某些传统材料中加入碳纳米管已经引发了一些相当新奇的发明。
在塑料工业中,将纳米级添加剂引入传统材料也将逐步促进新的纳米复合材料的开发。纳米级添加剂将使其强度和外观得到改进,而且成本更低。
而另一种潜在的纳米材料开发是按需结合。未来,这种材质的安全接头可以将金属和塑料牢牢地固定在一起,而且这种接头可能在几年后被原子「停用」,以便于回收。
纳米医学在医学上采用纳米技术也是非常合乎逻辑的。数百年来,医生一直在发展手术技术,这些技术使手术的精确度越来越高。因此,服用纳米药物可谓是一种自然进化,可能导致外科和药学的融合。
1999 年 6 月,诺贝尔化学奖得主、纳米技术先驱理查德·斯莫利(Richard Smalley)在美国众议院的一次听证会上论证了这一观点,正是这些听证会促成了美国纳米技术计划的出台。
斯莫利于 2005 年死于癌症。然而,如今有几个团队正在开发纳米机器人,以实现未来治疗癌症药物的定向投放。。
另一个与健康有关的开发是用纳米技术净化水质。作为南非希望工程的一部分,斯泰伦博斯大学水务学院的研究人员正在开发一个革命性的水过滤系统,并将其加入传统的过滤包。这种过滤包内含活性炭和纳米纤维,而这些纤维与杀菌薄膜结合在一起,预计成本约为半美分。用户只需在容器中放置这样一个过滤包,当脏水通过这个过滤包时,活性炭会去除不需要的化学物质和杂质,而纳米纤维上的生物化合物会破坏有害微生物。
五纳米都是什么?
5纳米将使用第五代FinFET电晶体技术,EUV极紫外光刻技术也提升到10多个光刻层,整体电晶体密度提升84%。换句话说,以7纳米是每平方公厘9,627万个电晶体计算,则5纳米就将是每平方公里有1.771亿个电晶体。
首先纳米,是指一种长度单位,1纳米就是10亿分之一米,也叫毫微米。纳米制程,习惯上,专指电子芯片中晶体管,极与极间距,电极本身宽度,从几十纳米到几纳米的长度距离,比如十纳米制程,那么晶体管本身电极最小处就是10纳米。
一般而言,芯片的纳米制程就是指晶体管栅极的线宽度,也就是晶体管源极和漏极所连接的半导体材料的距离。理论上,栅极的线宽越小越省电,电压也可以越低。
根据摩尔定律理论,每隔18个月,芯片内部晶体管数量就会翻一番,性能也将跟着翻倍。这样芯片性能不仅更加强大,而且功耗也会更低。随着芯片面积越来越小,集成电路内部晶体管数量急剧增加,在性能方面也会大大提升。举个例子,7纳米制程工艺的A13仿生芯片有85亿个晶体管,而5纳米制程的A14仿生芯片内部将拥有150亿个晶体管。
5纳米将使用第五代FinFET电晶体技术,EUV极紫外光刻技术也提升到10多个光刻层,整体电晶体密度提升84%。换句话说,以7纳米是每平方公厘9,627万个电晶体计算,则5纳米就将是每平方公里有1.771亿个电晶体
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纳米技术运用在哪些方面,中科大苏州纳米所就业认可程度?
就业认可度很高
纳米研究所定位于纳米科技的应用基础研究,通过前沿学科交叉,把纳米科技与信息科学,生命科学和物理以及化学材料等学科结合起来,填补了苏州国家级研究机构的空白。自2016年起,苏州纳米所研究生教育作为中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院,在电子科学与技术、化学、生物学3个一级学科学位点进行博士和硕士招生,录取研究生取得中国科学技术大学学籍。硕士研究生课程学习在中国科大本部完成,论文工作在苏州纳米所完成。
纳米是一个什么概念?
答案是:纳米的概念,可以用具体的量化数据及纳米科技来对纳米的概念进行阐述:
首先,1纳米=10的负9次方米。比单个细菌的长度还要小的多,假设一根头发的直径是0.05毫米,把它轴向平均剖成5万根,每根的厚度大约就是1纳米。
其次,纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用,即10的负9次幂米到10的负7次幂米的尺度范围内的技术。
纳米材料的运用有哪些?
从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米=100厘米,1厘米=10000微米,1微米=1000纳米,1纳米=10埃),即100纳米以下。因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material),是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异的特性,即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产(超微粉、镀膜、纳米改性材料等),性能检测技术(化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能)。纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大,也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构,此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结,同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说,纳米粉末中由于每一粒子组成原子少,表面原子处于不安定状态,使其表面晶格震动的振幅较大,所以具有较高的表面能量,造成超微粒子特有的热性质,也就是造成熔点下降,同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结,而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体,当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时,即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时,将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径(10纳米~100纳米)小于光波的长,因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下,可得到易吸收光的黑色金属超微粒子,称为金属黑,这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色,可应用于红外线感测器材料。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段,美、日、德等少数国家,虽然已经初具基础,但是尚在研究之中,新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平,研究队伍也在日渐壮大。
纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末:又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于:高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
纳米纤维: 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于:微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。
纳米膜: 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
纳米块体: 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为:超高强度材料;智能金属材料等。
纳米材料的用途很广,主要用途有:
医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细,并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。
家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料,具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用,可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
电子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”。
环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能够对这些制剂进行过滤,从而消除污染。
纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,经抽丝、织布,可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装,可用于制造抗菌内衣、用品,可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理,可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
通常运用在哪些领域?
纳米技术是单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米技术已成功用于许多领域,包括:
1、纳米技术在陶瓷领域方面的应用
2、纳米技术在微 电子学上 的应用
3、纳米技术在生物工程上的应用
4、纳米技术在光 电领域的应用
5、纳米技术在化工领域 的应用
6、纳米技术在 医学上 的应用
科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一朝阳产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。
随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。纳米材料由于其特有的表面吸附特性, 使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。
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”。
世界三大先进技术?
回答:世界三大先进技术是纳米技术,基因工程,人工智能。
纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是动态科学(动态力学)和现代科学(混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。
基因工程(genetic engineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
纳米技术都应用在哪里了?
未来的纳米级工厂
在未来,我们几乎可以让任何东西变成其他东西。重要的是,随着自下而上纳米技术的广泛应用,所有的「污染物」和「废弃物」都将成为一堆等待被重新排列成有价值东西的原子。
纳米结构可以由单个原子或分子两种方式组成。第一种方式被称为「定位组装」,涉及使用更大的工具来移动单个原子或分子;第二种方式叫「自我组装」,是纳米级物体在纳米级上构建或操纵其他物体。
迄今为止,还没有人能创造出科幻小说里那样的自我复制的纳米机器人。然而,在所谓的「分子自我组装」方面已经有了一些成功的实验。
例如,纽约的 DNA 机器人已经在 8 种不同的模式中组装了黄金粒子。与此同时,哥伦比亚大学的研究团队已经为其 DNA 机器人设定了启动、停止、转弯和移动的程序。他们的「DNA 步行者」有三条或多条由一系列基因酶组成的腿。由于受到一系列生物化学物质的化学吸引,它的每条腿都能向前移动,这是一种化学控制手段。从理论上来看,利用这些和其他技术发展,将来我们会建造出分子工厂来制造化学化合物甚至纳米级计算机。
纳米电子学
纳米技术目前被用于制造最先进的硅晶片,其组件尺寸只有 22 纳米。这种「互补金属氧化物半导体」(CMOS)芯片是由一层仅 0.9 纳米厚的金属氧化物制成的。因此,我们将很快达到互补金属氧化物半导体技术的小型化极限。
除了碳纳米管,另一种具有许多未来应用潜力的纳米材料是石墨烯。石墨烯是由一层排列成蜂窝状结构的单层碳原子组成的,具有相当惊人的强度、灵活性、透明度和导电性。虽然石墨烯是在 1962 年发现的,但直到最近,除了一些非常小的薄片,它仍无法量产。不过在 2010 年,韩国三星集团和成均馆大学的研究人员成功地在一种柔韧、透明、63 厘米宽的涤纶薄板上制造了一层连续的纯石墨烯。由于这一成就,未来的石墨烯很可能被用来生产高度灵活的显示器和触摸屏。石墨烯也可用于未来太阳能电池的生产。
纳米材料和纳米涂层
纳米技术将越来越多地被用于改善许多材料的性能。具有防污防水功能的纳米涂层的纺织品已经相当普遍了。一些建筑也开始使用具有「自我清洁」功能的纳米涂层玻璃,可以防止灰尘粘在玻璃上。虽然这些发展看起来似乎还不成熟,但窗户清洁工和清洁剂制造商仍应予以严肃对待。
在某些传统材料中加入碳纳米管已经引发了一些相当新奇的发明。
在塑料工业中,将纳米级添加剂引入传统材料也将逐步促进新的纳米复合材料的开发。纳米级添加剂将使其强度和外观得到改进,而且成本更低。
而另一种潜在的纳米材料开发是按需结合。未来,这种材质的安全接头可以将金属和塑料牢牢地固定在一起,而且这种接头可能在几年后被原子「停用」,以便于回收。
纳米医学
在医学上采用纳米技术也是非常合乎逻辑的。数百年来,医生一直在发展手术技术,这些技术使手术的精确度越来越高。因此,服用纳米药物可谓是一种自然进化,可能导致外科和药学的融合。
1999 年 6 月,诺贝尔化学奖得主、纳米技术先驱理查德·斯莫利(Richard Smalley)在美国众议院的一次听证会上论证了这一观点,正是这些听证会促成了美国纳米技术计划的出台。
斯莫利于 2005 年死于癌症。然而,如今有几个团队正在开发纳米机器人,以实现未来治疗癌症药物的定向投放。。
另一个与健康有关的开发是用纳米技术净化水质。作为南非希望工程的一部分,斯泰伦博斯大学水务学院的研究人员正在开发一个革命性的水过滤系统,并将其加入传统的过滤包。这种过滤包内含活性炭和纳米纤维,而这些纤维与杀菌薄膜结合在一起,预计成本约为半美分。用户只需在容器中放置这样一个过滤包,当脏水通过这个过滤包时,活性炭会去除不需要的化学物质和杂质,而纳米纤维上的生物化合物会破坏有害微生物。
五纳米都是什么?
5纳米将使用第五代FinFET电晶体技术,EUV极紫外光刻技术也提升到10多个光刻层,整体电晶体密度提升84%。换句话说,以7纳米是每平方公厘9,627万个电晶体计算,则5纳米就将是每平方公里有1.771亿个电晶体。
首先纳米,是指一种长度单位,1纳米就是10亿分之一米,也叫毫微米。纳米制程,习惯上,专指电子芯片中晶体管,极与极间距,电极本身宽度,从几十纳米到几纳米的长度距离,比如十纳米制程,那么晶体管本身电极最小处就是10纳米。
一般而言,芯片的纳米制程就是指晶体管栅极的线宽度,也就是晶体管源极和漏极所连接的半导体材料的距离。理论上,栅极的线宽越小越省电,电压也可以越低。
根据摩尔定律理论,每隔18个月,芯片内部晶体管数量就会翻一番,性能也将跟着翻倍。这样芯片性能不仅更加强大,而且功耗也会更低。随着芯片面积越来越小,集成电路内部晶体管数量急剧增加,在性能方面也会大大提升。举个例子,7纳米制程工艺的A13仿生芯片有85亿个晶体管,而5纳米制程的A14仿生芯片内部将拥有150亿个晶体管。
5纳米将使用第五代FinFET电晶体技术,EUV极紫外光刻技术也提升到10多个光刻层,整体电晶体密度提升84%。换句话说,以7纳米是每平方公厘9,627万个电晶体计算,则5纳米就将是每平方公里有1.771亿个电晶体
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