1、內(nèi)容提要納米技術(shù)簡介納米技術(shù)在世界各國納米技術(shù)與經(jīng)濟納米技術(shù)與當(dāng)代中國本研究小組的工作與展望第1頁/共42頁1.1 空間尺度的劃分宇觀(Cosmoscopic)遙觀(Remote sensoscopic)宏觀(Macroscopic)顯微觀(Optico-microscopic)介觀(Mesoscopic) 或納米觀(Nanoscopic): 1100nm第2頁/共42頁1.2 空間尺度的劃分微觀(Microscopic)皮米觀(Picosopic) 飛米觀(Fentoscopic) 亞飛米觀(Subfentoscopic)第3頁/共42頁1.3 納米？ 1納米(nm): 1毫米(mm)的百萬

2、分之一 頭發(fā)的直徑第4頁/共42頁1.4 納米技術(shù) 在納米尺度上對物質(zhì)和材料進行研究和處理的技術(shù)被稱為納米技術(shù)第5頁/共42頁1.5 1.5 納米材料 納米材料: 在納米量級(1100nm)內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的具有特異性能的新材料 四大特點: 尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子比例大 四大效應(yīng): 小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、表面效應(yīng) 納米材料特性取決于制備方法第6頁/共42頁1.6 進一步認(rèn)識納米 蛋白質(zhì)、DNA、RNA、病毒，都在1100nm的范圍 光合作用在“納米車間” 進行 細(xì)胞中的一些結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機械”，細(xì)胞象一個“納米工廠” 蓮花荷葉出污泥而不

3、染:“荷葉效應(yīng)” 納米結(jié)構(gòu)是生命現(xiàn)象中基本的東西第7頁/共42頁1.7 媒體中的納米怪象 納米冰箱 納米洗衣機第8頁/共42頁1.8 1.8 納米技術(shù)前景展望 錢學(xué)森(1991)：“我認(rèn)為，納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下一階段科技發(fā)展的重點，會是一次技術(shù)革命，從而將在21世紀(jì)又是一次產(chǎn)業(yè)革命?！?納米技術(shù)將改變生產(chǎn)方式，導(dǎo)致生活方式變革，帶領(lǐng)我們進入嶄新的21世紀(jì)。第9頁/共42頁2.1 2.1 國外納米技術(shù)進展 1990年，IBM公司用原子排出“IBM” 1991年，NEC實驗室觀察到碳納米管 合成了其它納米管材料第10頁/共42頁2.1 2.1 國外納米技術(shù)進展 實心的納米棒、納米線、量子線

4、第11頁/共42頁2.1 2.1 國外納米技術(shù)進展 朗訊公司和牛津大學(xué): 納米鑷子 碳納米管“秤”，稱量一個病毒的重量 稱量單個原子重量的“納米秤”第12頁/共42頁2.1 2.1 國外納米技術(shù)進展 DNA開關(guān)第13頁/共42頁2.2 2.2 納米技術(shù)在美國 2010年: 80萬納米科技人才,GDP1萬億美元, 200萬個就業(yè)機會 能源部的8項優(yōu)先研究中，6項有關(guān)納米材料 本世紀(jì)前10年幾個關(guān)鍵領(lǐng)域之一 制定了“國家納米技術(shù)倡議”(NNI): 納米材料 納米電子學(xué)、光電子學(xué)和磁學(xué) 納米醫(yī)學(xué)和生物學(xué) 第14頁/共42頁2.2 2.2 納米技術(shù)在美國 軍工: 隱形飛機表面涂料、艦船表面納米涂料 美

5、國總統(tǒng)布什2003.12.3日簽署了21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案，批準(zhǔn)聯(lián)邦政府在從2005財政年度開始的4年中共投入約37億美元，用于促進納米技術(shù)的研究開發(fā)第15頁/共42頁2.3 2.3 納米技術(shù)在日本 1962年, 久保(Kubo): 久保理論 國會: 21世紀(jì)前20年的立國之本 著名大企業(yè): 納米實用化技術(shù)的計劃 三菱化工建立了(富勒烯)納米碳管生產(chǎn)線 自潔凈玻璃、光催化凈化水或空氣第16頁/共42頁2.4 2.4 納米技術(shù)在其它國家 韓國：全國納米技術(shù)研究院、納米顯示技術(shù) 印度：像抓軟件產(chǎn)業(yè)那樣抓納米科技 德國：把發(fā)展納米技術(shù)定位在新能源、新環(huán)境，全面帶動納米技術(shù)在各個領(lǐng)域的發(fā)展 法國

6、：國家納米科技中心、納米產(chǎn)業(yè)基金 世界都在迎接納米時代的到來第17頁/共42頁2.5 2.5 納米技術(shù)在中國 1993年，中科院操縱原子寫字第18頁/共42頁2.5 2.5 中國納米技術(shù)進展 中科院物理所制備出大面積碳納米管陣列;合成了當(dāng)時最長的纖維級碳納米管 中國科技大學(xué):氮化鎵粉體 清華大學(xué):氮化鎵納米棒 中國科技大學(xué):從四氯化碳制備出金剛石納米粉，被譽為“稻草變黃金”第19頁/共42頁2.5 2.5 中國納米技術(shù)應(yīng)用中科院化冶所 “七五攻關(guān)”: 納米碳化硅 “八五863”: 納米阻燃劑中科院化學(xué)所 納米領(lǐng)帶 超雙疏性界面材料 防水、防油、防污、防褪色 納米聚丙烯管材 高強度、抑菌功能第2

7、0頁/共42頁2.5 2.5 納米技術(shù)應(yīng)用 全國范圍 三百多家納米企業(yè) 以“納米”注冊的企業(yè)近百家 數(shù)十條納米材料生產(chǎn)線 資金約百億元第21頁/共42頁3.1 3.1 納米技術(shù)與經(jīng)濟材料人類文明的四大技術(shù)支柱之一材料是人類物質(zhì)文明的基礎(chǔ)材料支撐著其它新技術(shù)的前進納米材料是納米技術(shù)的基礎(chǔ)納米材料是材料家族中的重要新成員第22頁/共42頁3.2 3.2 納米技術(shù)與經(jīng)濟 科學(xué) 發(fā)現(xiàn)新材料、提出新方法 知識創(chuàng)新 將“錢”轉(zhuǎn)化為“知識” 技術(shù) 工業(yè)化制備納米材料 清潔生產(chǎn)工藝 商品化技術(shù) 將“知識”轉(zhuǎn)化為“錢”第23頁/共42頁3.3 納米材料制備綜述 對納米材料的要求 尺寸可控(小于 100 nm)

8、成分可控 形貌可控 晶型可控 表面物理和化學(xué)特性可控(表面改性和表面包覆)第24頁/共42頁3.4 3.4 納米材料制備綜述 化學(xué)法 物理法第25頁/共42頁3.4.1 化學(xué)方法制備納米材料 氣相法 氣溶膠法 激光法 等離子法 裂解法 氧化法 水解法 燃燒法第26頁/共42頁3.4.1 化學(xué)方法制備納米材料 液相法 化學(xué)沉淀法(均勻沉淀法, 共沉淀法) 水解法(醇鹽,鹵化物) 溶膠-凝膠法 水熱法第27頁/共42頁3.4.2 物理方法制備納米材料 氣相法 惰性氣體冷凝法 固相法 高能球磨法 攪拌磨法 震動磨法第28頁/共42頁3.5 某納米顆粒的制備第29頁/共42頁3.6 納米粉體表面改性

9、納米材料實用化的關(guān)鍵 表面物理控制 化學(xué)特性控制 粉體松散、不團聚 表面改性和表面包覆 化學(xué)法為主第30頁/共42頁3.6.1 表面包覆 第31頁/共42頁3.6.2 表面改性 第32頁/共42頁3.6.3 表面改性 第33頁/共42頁4 納米科技與當(dāng)代中國 近代中國的機遇與挑戰(zhàn) 二百年回顧 蒸汽機技術(shù)、電氣化技術(shù)、微電子技術(shù)的高潮都錯過 IT產(chǎn)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)通訊與西方差距不大 納米技術(shù)使大家都面臨著重新變革，相當(dāng)于5千米賽跑，都才跑出500米，我們落后得不是很多，有的還不落后第34頁/共42頁4.1 4.1 納米技術(shù)對競爭力的提升 能源領(lǐng)域 石油、煤等不可再生資源 環(huán)保領(lǐng)域 解決水污染的問題 解決

10、空氣污染的問題 微電子 納米電子器件、納米線、納米傳感器 信息領(lǐng)域 光纖、發(fā)光器件第35頁/共42頁4.2 4.2 納米技術(shù)對競爭力的提升 功能性涂料、薄膜 防靜電涂料 特殊視覺涂料 紫外線吸收涂層 耐磨、防腐、耐高溫、耐沖刷涂層 機械 納米結(jié)構(gòu)單元和納米機械 結(jié)構(gòu)陶瓷 增強、增韌、助燒結(jié)第36頁/共42頁4.3 4.3 納米技術(shù)對競爭力的提升 化學(xué)化工 催化劑、助催化劑、阻燃劑 鎳催化氧化丙醛，當(dāng)鎳的粒徑在5nm以下，反應(yīng)選擇性發(fā)生急劇變化，生成酒精的轉(zhuǎn)化率迅速增大 塑料和橡膠 制品成型劑、補強劑、抗老化劑 OA領(lǐng)域 復(fù)印機和激光打印機的墨粉 噴墨打印機墨水、高級墨水第37頁/共42頁4.4 4.4 納米技術(shù)對競爭力的提升 納米藥物 磁性納米粒子藥物 衛(wèi)生保健品 防曬霜 紡織品 反射紅外線型化纖 殺菌滅菌除臭型化纖第38頁/共42頁4.5 4.5 提升國防科技 納米探測系統(tǒng) 納米材料提高武器打擊 納米材料提高防護能力 納米機械系統(tǒng)制造的小型機器人 雷達(dá)隱身技術(shù) 美國:“超黑粉”,對雷達(dá)波的吸收率達(dá)99 法國:Co-Ni納米顆粒包覆絕緣層第39頁/共42頁5.