走近纳米阀门：纳米科技有神奇

发布时间:2007-10-23

  人类在不断进化，不断认知新世界。20世纪90年代，纳米产品闯进世人生活，不断有大量信息向人们展示纳米技术给生活带来的奇妙变化。正如中国科学院纳米科技项目首席科学家白春礼院士所说，“一个崭新的纳米的世界提供给人类的将是不同于以往任何经验的东西”。 纳米技术是21世纪国内外关注的重大关键技术之一，也是信息技术、生命科学、分子生物学、新材料等研究的技术基础。在西方，美国人认为纳米科技会成为21世纪经济发展的发动机。而根据德国科技部的预期，到2010年纳米技术的市场会达到1.4万亿美元这么大的一个潜在市场。 其实，纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，1nm＝10－9m，约比化学键长大一个数量级。纳米科技是研究由尺寸在0.1 ～100 nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。纳米作为一种介观尺度，介于原子与分子之间。纳米科技进入到非常小的尺度，被认为在节约资源、减少生态环境压力、实现可持续发展方面有着巨大潜力。同时，纳米科技对实现我国传统产业的升级换代，也起着很重要的作用。 目前，科学家研究最多的是纳米材料，这也是可以和机械产品紧密结合的研究内容。纳米材料指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级（1～100nm）的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米材料包括纳米粉体、纳米线材料、纳米管、纳米建材、纳米薄膜与纳米块体材料等。由于纳米的这种介观尺度，纳米材料有着许多特殊性能，如一般纳米材料都具有巨大表面化介面，由小尺寸所产生的量子尺寸效应，产生特殊的光、电、热等。例如，纳米材料有着更强的力学性能（如强度和韧性等），对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 纳米材料应用装备制造的研究在中国起步较晚，但令人兴奋的是2003年中国科学院金属研究所卢柯所长领导的研究小组，利用金属材料的表面纳米化技术在解决金属材料表面氮化这一重大技术难题上取得突破性进展。卢柯领导的研究小组先对纯铁进行表面纳米化处理，在几十微米厚的表面层中获得纳米晶体组织。然后利用常规气体氮化处理在300℃保温9h后成功地实现了表面氮化，获得10微米厚的氮化物层，其性能测试结果表明形成的表面氮化层具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性