非金属纳米材料.pdf

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1、第 7卷第 l期 加0 1 年 2月 中 国粉体技术 Ch i n a Pm$i e n e e a n d Te dmo l o 7No 1 F e h,r u 2 O O1 编者按语：什幺是纳米材料?目 前概惫上比较混乱。按我们的理解，纳米材料在国内指的是纳米颗粒和纳 j 米晶材料：纳米颗粒应该是具有量子尺寸效应的颗粒，它导致物质光、电、磁、热、声等物理性质发展巨变。但 是，量 子 尺 寸 效 应 和 物 质中 许多 特 征长 度有关，如德布 洛 意坡 长、量 子(电 子 坡)相干 长度、隧穿 势叠离 j 度、磁畴尺寸等，这些尺寸卫各不相同，因此很难给出超微粉与纳米颗粒问的严格界限定义。目

2、前国际上，大 致认为2 l 0 唧1 为纳米颗 粒范围。j 把纳米材料归为纳米科技是没有错的。介观物理上纳米器件制作是通过操作原子按一定规律排列，或是把宏观尺度物质细分到介观尺度(即零 维、一堆、二 维材料)。纳米颗粒刺备 可看成是前 一种制备 方法 的补充，如 纳米碳管、巨磁 电阻颗 粒膜、磁 墒变钙扶 矿纳米颗粒、超顺磁铁、镍 纳米颗粒、光催化 q 纳米 颗粒、气敏 O 2纳米颗粒等都是典型的纳米颗粒(膜、丝)+刘伯元，黄锐，赵安赤(1冶金部华东地勘局矿研所。安徽 台肥 2 3 0 0 2 2 2四川大学，四川 成都 6 1 0 0 6 5；3清华大学，北京 1 0 0 0 8 4 摘要：

3、纳米科学是 2 1 世纪最前沿的科学技术=文 中第一 次 系统地综述 了纳米 科学从理 论研 究到制 备 方法厦 重要应 用领域的有 关文献，第一次正式提 出“非金属纳 米材料 概念 和理论，并提 出了相 关的一 些新颖观点和思路。关键词：纳术科学；纳 米材 料；非金属材料 中图分类 号：T D 9 8 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 8 5 5 4 8(2 0 0 1)0 l 一0 0 1 2 0 7 1 纳米材料 1 1 纳米材料的定义“纳米”是长度计量单位，1纳米(r l r lT 1)是 1 米 的 十亿分之 一(1 0 m)。纳 米粒 子是指 粒 径为 1 1 0 0 ri

4、 m 的粒子。纳米粒子是处在原子簇和宏观物体 交界的过渡区域，是一种典型的介观系统。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于 它开辟 了人们认识 自然的新层 次，是知识创新的源 泉。由于纳米结构 的单元 尺度(1 1 0 0 ra n)与物质 收稿 日期：2 0 0 0 0 8一【1 2 上的许多特征长度，如 电子的德布洛意波长、超导相 干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性 临界尺寸相 当 从 而 导致纳米材料和纳米结构 的物理、化学特性既不同 于微观结构的原子、分子，也不同于宏观物体，从而 把人们探索 自然、创造知识 的能力延伸到介于宏观 和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现 象，认识新规律

5、，提 出新概念，建立新理论，为构筑纳 米科学 体系框架奠定基础，也将极 大丰 富纳米科技 研究 内涵。在充满生机的 2 1世纪，信息、生物工程、能源、环境、先进制造技术、国防的迅速发展对材料提出新 的要求，材料的尺寸越来 越小。而纳米材料和纳米 结构是 当今新材料 的研究领域 中最 富有活力、对未 来经济和社会发展有着十分重要 的影响一类，也是 纳米科技 中最为活跃、最接近应用 的一类。它 的应 用将会调整国民经济产业结构，正如美国科学家所 说：“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很 可能给 予各个领域带来一场革命”1 2 纳米粒子的特性 纳米粒子是 由数目较少的原子或分子组成 的原 子群或分子

6、群，其表面原 子是既无 长程有序又无 短?一囊 。一 t n 一 一 一 0l_ l1 l一，誓誓 0 。0 j-。一 l l|I。一 l-一 一统 一 毫 一 -，一 r一 一、_ 0。垒 一 1_ 0 。一 非0 一 一，一 。维普资讯 http:/ 中国粉体技 术 2 0 0 0年第 5期 尊 米 来 纳 米 科 j t1 3 程有序的非晶层，而在粒子心部，存在着结 晶完好，周期性排布 的原子，正是 由于纳米粒子的这种特殊 结构类型，导致 了纳米粒子特殊 的表面效应和量子 体积效应等特性，并 由此 产生许多与宏现块状样品 不同的理化性质。(1)表面效应 表面与界面效应是指纳米粒子表面原子

7、与总原 子数之 比，随粒径的减小而急剧增大后引起性质上 的变化。纳米 粒子尺寸小、表面能高、比表 面积大 位于表面的原子 占有相当大的比例，如表 l 所示 寰 1 纳米粒子尺寸与囊面原子救的美系 纳米粒子尺寸 r a n 表面原子所 占比例 2 0 4 0 8 0 9 9 随着粒径减小，粒子 的比表面 积急剧 变大。高 的 比表面积使处于表 面的原子数增 多 导致 表面能 和表面结台能的迅速增加 同时由于表 而原 子周围 歃少相邻原子，存在许多悬空键，容易 与其他原 子相 结合而稳定下来，故具有很 高的化 学活性。并且表 面原子的话性也会引起表面电子 自旋构象和电子能 谱的变化，从而给予纳米粒

8、子低密度、低流动 速率、高吸气体 高混合性等特点。(2)小 尺 寸效应 当微粉尺寸减小到纳米 粒子尺寸时，这时 它与 光波波长、德 布洛意波长 以及超导 的相干长度歧透 射深度等特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边 界条件将被破坏，非晶态纳米粒子 的颗粒 表面层 附 近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热 及一些 化学 特性会发生变化，呈现出新的小尺寸效应。例如：光 吸收显著增加，并且产生吸收峰的等离子共振频移：磁有序 向磁无序态转变；超导相 向正常相 的转变；声 子谱发生改变等 这些小尺寸效应为实用技术开拓 了很 多新领域，如纳米尺寸的强磁性颗粒，当颗粒 为 单磁畴临界尺寸时，具有很高的矫视

9、力，可制成磁性 信用卡、磁性 钥匙、磁性车票 等。通过 改变颗 粒尺 寸，控制吸收边的位移，还可制造具有一定频宽 的微 波吸收纳米材料 可用 于磁波屏蔽、隐性飞机等。(3)量子尺寸效应 量子尺寸效应是指粒子尺寸减小 时，体积缩小 粒子内的原子数减少而造成的效应。日本科学家久 保(Ku b o)给量子尺寸下 了以下定义：当粒子尺寸 降 刊最小值时，出现费米能级附近的电子能级由准连 续变为离散能级的现象。此时处于离散能的电子将 给纳米粒子带来一 系列特殊性质，如高的光学非线 性、超导电性和光催化特性。上述 3个效应是纳米粒子与纳米材料的基本特 性。它使纳米粒子和纳米材料出现了许多奇异 的物 理、化

10、学性质。2 纳米粒子与纳米材料的制备 从现有技术看来，通过机械加工 细分方法可 以 制备出粒径达 l m 的粒子，直接 加工成纳米粒 子机 械磨碎的方法还不行。制备纳米粒子和纳米材料主要是合成法。它分 两大类。(1)气相 法 气相法制 备纳米粒子与纳米材料 的方法有：真 空蒸发法、气相化学反应法、等离子体法等。其 中气 相化 学合成法是传统 方法，如 纳 米材料 的制 备，其气相合成反应应为：T i C h十O，：Ti +2 c 1 2，(2)液相 法 通过液相制备纳米粒子和纳米材料的方法主要 有：沉淀法、氧化加氧法、还原法、水热法 溶液 一溶 胶法(s o l g e 1)、喷雾干燥法、冷冻

11、干燥法等。如 Mg(N 0 b)2+Mn(N O 3)2+4 F e(N O3 j 2的乙 醇水溶液喷雾热分解时，可得到 Mg 0 5 F 0 3 纳米粒 子；又如 A g q O3 溶液在 1 0 0 0 温度下喷雾热分解，可得到球状 A g纳米粒子。(3)中国近 1 0年的进展 在 1 9 9 0-2 0 0 0年 1 0年 中，中国打破 资本主义 国家对 中国的封锁，已建立 了多种物理 和化学方法 制备纳米材料 研制 了气体蒸发、磁控溅射、激 光诱 导 C VD、等离子加热气相合成的等 1 0多台制备纳米 材料的装 置，发展了化学共沉淀、溶液 一凝胶、微乳 液水 热、非水溶剂合成和超临界

12、液相合成制备包括 金属、台金、氧化物、氮化物、碳化物、离子 晶体和半 导体等多种纳米材料的方法 对于制备纳米材料的有重要历史意义或里程碑 的方法我们将做以下重点介绍。2，l 气相合成法 关于气相合成法，这里主要介绍气相法 白炭黑 和气相法氧化物 1 9 4 1年德国迪高沙公司开发出气相四氯化硅氧 焰水解法制造白炭黑的新技术 商品名 为“A e r o s i l”。8 0年代 以来，国外一些大公司对这种工艺稍有改进，维普资讯 http:/ 生产纳米级氧化物，如纳米级二氧化钛、二氧化错、三氧化二铝及其改性产品，此 方法简称“Ae r o s i l”法，是全世界主要生产纳米材料的方法。目前全世界

13、气 相法白炭黑的总生产能力超过“万 t 年，而年需求 量达 9 7万 t 年。国际上 长期 对 中国封 锁这一 技 术，到 1 9 9 6年我国才打破封锁，9 0年代中国已在 沈 阳兴建 5 0 0 0 t 的工厂，此外还有上海、白贡两家。(1)生 产原理 气相法 白炭黑(二氧 化硅)、二 氧化钛、二氧化 钴、三氧化二铝是由相应的氯化物蒸气在氢氧火焰 中水躲而制得。其反应式为：2 M+,7 一 2 MC【(M=S i，T i，A I，Z r)S i C I4(g)+2 H,+0 2 S i 0 2(s)+4 HC 1(g)(反应温度1 8 0 0 )(g)+2 H2+o 2 一(s)+4 H

14、C I(g)(反应温度1 O 0 0)A I C I 3(g)+6 82+3 oz-2 A o3(s)+1 2 HC I(g)(反应温度 l O 0 0)z r C b+2 H2+0 2 +z r(s)+4 HC I(g)(反应温度 l o o 0 )2 S i C h(g)+4 A I C 1 3(g)+8 H2+5 0 2 +2 S i O 2 Ab o3(s)+8 HC|(g)(反应温度 1 0 0 0(2)(2)生产工艺流程 经精制的氢气、空气 和氯化物 蒸气 以一定 的配 比进人水躲炉进行高温水解，生成气溶胶。经聚集 器变为较大颗粒，然后经旋风分离出大粒子，再经脱 酸而得产品 其工艺

15、流程方框图见图 l。圈 一国 一 国 一国 一匿 卜+一图 一 同 气 函 一 图 国 一 国 朋 1 A e r o s tl 法蚺来级蕾化袖生产工艺流程围 与沉淀法(p r e c i p i t a t e d)、碳化法(f u s e d)、凝胶法 相比，Ae r o s i 法有以下优点：四氯化硅等 氯化 物易得，具有挥 发性，易水 懈，易提纯，生成的产 品不需要再粉碎，生产过程连 续，易 自动化控制；气相法的物质浓度小，生成粒子的凝聚少 一 次颗粒粒径为 7-2 0 n m；通 过调节、控制反应条件，容易掌握粒径，且 粒度分布集 中，还可以得 出不同比表 面积的系列产 品，最大 比

16、表面积可达 4 0 0 n 1 2 g；气相反应生成 物表面整 洁，产品纯度 高，达 9 9 8 以上：产品作为补强填料使用性能卓越，颗粒表 面 具有氢键网络。(3)质量指标 气相法纳米 级氧化物产品质量指标，以 D C F：,S L I t 公司产品为例，见表 2、表 3 (4)产品功能 Ae r o s i|法气相氧化物的基本功能见表 4、表 5。(5)应用领域 发达 国家气相 白炭黑应用领域十分广阔。受其 发达的有 机硅工 业的影 响，年消 费增 长率 为 5。美国在 1 9 9 3年年消费 2 4 5万 t，消费结构见表 6。气相法的应用领域有 1 0个方 面：涂料中的应用：气相法 白

17、炭黑已广泛用 于各 种涂料，可以防结块、防流挂，还可 以提供乳化剂、流 化性、消光、支持性、悬浮、增稠、触变剂等功能。在粘台剂和密封剂 中的应用。主要提供以下 功能：增稠、触变和流动性控制，增加粘台强度，提高 耐温性，保证 自由流动，防止结块，保持透明度，防下 垂，补强、抗剪切等。在橡胶 中作补强剂。在塑料中的应用。由于白炭黑在液态中具有 增稠、触变、悬浮的特殊功能，因而加人聚酯树脂、环 氧树脂、乙烯基树脂，可显著提高产品质量，方便成 型加工。一 一 圉 罔 维普资讯 http:/ 矗 中国粉体技术)2 0 0 0年第 5 期。抽 来 材 料 与 抽 来 科 技 1 5 维普资讯 http:/

18、 1 6 N t e Ma t e r i a n d a n 0 衄 h D e l 0 g y 裹 4 A e ms i l 法白炭黑的基本功艟 牌 号 基奉功能 A 哪 l A 啪 1 3 o 0 A e 1 5 0 A l 2 m I 3 8 0 口(1x 舶 Ae I 嗌订 A d M A Hl 瞄 4 【R 2 0 2 A X l 5 A R 8 l2 A 删 f 2 l g 9 7 4 ,a e m l 在 硅橡胶密封剂中起补强和 结构化怍用 在室墨固化 密封割中 起增稠 补螽 锗构化怍用 章乱 疏化硅橡 的标准补强剂 增强透明 性 提供增稠、强 融变和丹散作用 岛比 表面，有更

19、的艘变 性、增稠性 嚣高主 表面 为高融变悼彖设计 粒径 不易箍檗，适于抵增稠场音 喜显著的聚焦结构，特g 幢 于 光作甩 害【，0 1 为求井 散悼系和 特殊 用速设计 为硅、铝蔓音氧化暂 特 憾 于 术丹散体系 为环氧树脂体系挺供增鞲 结构化作用 为环氧村指悼系提 供增稠、结构化作用 增稠 岳变性 具有醢承性 特别适于改善粉末 藏动性及增 加疏求 性的 场音 与 7 2 比 挺供更好的 增稠、触童蛙 果和连明性 特别适于水分散悼 系 衰5 A e m s it 法 A b q C基本功能和用选 基奉功能 应用领域 原料 光滑、填充 降低附着力 提高绝缘能 力 流变、抗凝荆 流变、补强性 流

20、变性 防热及辐射保护 增打 热稳定性 促进流动和附着力 增加调理性 能 抗凝性 毹变性 氟化铅的生产 喷墨纸 热传导印刷 电缆绝缘 高压绝缘体 透明涂料 焊接保护层 钢板诸层 绝热混台物 粉末诸料 香被 含颜料的丙稀 酸酯悬浮液 集成电路 产品光保护层 寰 6 1 9 9 3 年美国气相法白炭黑消费结构 在轻工产品中的应用。在食品方面，主要提 供增稠、悬浮、防结块、啤酒保鲜功能；在化妆 品应用方面，如面霜、香粉、爽身粉、洗发 香 波、染发 剂等。在医药、农 药方面 的应用。自炭黑 可用于各 种药剂填料、起增稠、悬浮、载体作用。在润滑剂 中的应用。用于生产高纯度硅酸盐原料。用于特种催化剂载体。用

21、于农业种子处理剂，可以缩短成熟期和提 高产量。由于气相法自炭黑达到纳米级，故有 以上种种 优异性能 2 2 水 热法(1)承热法发展过程：水 热法又叫热液法，是指 在密闭容器 中以水或其他流体为介质在高温(1 0 0-3 7 4)、高压(l 5 MP a)下制备材料 的一种方法。水热法一直用于地球科学研究，最早是在 1 8 4 5 年 s c h a t h a u t 以硅酸为原料在水热条件下制备石英 晶体。以后一 直由地质 学家采用该法制得 许多矿 物 到 1 9 0 0年已制备 出 8 O种矿物。1 9 0 0年 以后，Mo r e y和他的同事在美 国华盛顿地球物理实验室开 始相平衡研

22、究，建立了承热台成理论。现在的单晶 生长和陶瓷粉的水热合成都在 此基 础上 建立起 来 的。现在用水 热法 制备水晶 已经 实现 了工业化生 产，并成为单晶生长的主要方法之。目前，这一古 老的方法不仅用于单晶生长，还用于制备无机薄膜、微孔材料，还成为制备 纳米材料如 纳米陶瓷粉 的一种重要方法。(2)水热法制备纳米材料技术。水热法制备纳 米材料属液相化学法，其工艺流程见图 2。反应物 生长控 制荆 一 囹 l 醴，喊 批敬或连续的氧化或 还原环境 温度【1 0 03 5 0 G)雎 力(1 5 0 MP a l 滞留时间 f 5 6 0 i n 1 过 滤 洗 绦 F燥 单晶粉 圈 2 水热法

23、制鲁冉瓷粉工艺洼程 圈 囵 回 维普资讯 http:/ 中国粉体技术 2 0 o O年第 5 期 纳 米 材 与 纳 米 申 t1 7 根据水热条件下反应过程的不 同，水热法制备 的纳米材料可分为：水热氧化、水热晶化、水热分解、水热沉淀、水热合成、水热脱水、水热机械化学反应、水热电化学反应、微波水热法、超声水热法等方法。(3)各种方法简介 水热氧化法 水热氧化法是采用金属单质为前驱物，经水热 反应，得到相应的金属氧化物粉体。例如，以金属锆 粉为前驱物，以水或 C a、Mg、Y的硝 酸盐或氯化 物 为 反 应 介 质，在 一定 的 水 热 条 件 下(温 度 高 于 4 5 0 ，压力 1 0

24、0 MP a)可制得 Z r()粉 水热晶化法 水热晶化法是指无定形前驱物经水热反应后形 成结 晶完好 的晶粒。例如，以 Z k水 溶液 中加沉 淀剂(氨水、尿素)得 到 Z r(OH)胶体为前驱物，在 温度为 3 0 0，压力 为 1 0 0 MP fl的条件 下，以 KF或 a 0 H为矿 化 剂进 行 水热 反 应 制得 粒 度为 2 0 4 0 ri m 的单斜相 Z r()2 晶体。以 O，L i C I 和 K B r 为 矿化剂进行水热 反应制得粒度为 2 0 n m 以下的单斜 相和四方体 Z r 混合晶体。水热分解法 一些复杂化合物在一定的水热条件下能够分解 出预定的粉体。例

25、 如：天然钛铁 矿的主要成分为：(1 )=5 3 6 1，(F 幻)=0 8 7，(F b Q1)=2 0 6 2 (Mn O)=0 6 5，在 1 0 mo l L KO H 溶液 中，温度为 5 0 0 、压力 2 5 3 5 MP a 下 经过 6 3 h水 热处理，天然钛铁矿可 以完 全分解，产物 是磁铁矿 F e 3 一 0 3 和 K 2 q O 。检测表 明在此条件下得到 的磁铁矿晶胞参数(口=0 8 4 6 7 n m)大 于符合化学 计量比的纯磁 铁矿 的晶胞 参数(口：0 8 3 9 6 n m)，这是由于 在品格中以替位离子形式存在 形成 F e 3 一 O3 F 宅 q

26、固 溶 体。在 温 度 8 0 0 0C、压 力 3 o MP a 下，水热处理 2 4 h，则可得符合化学计量比的 纯磁铁矿粉体。水热沉淀法 该法是在水热条件下进行沉淀反应制备粉体。如采用 Z O C h和 C O(N )，混合 水溶液为 反应前 驱物，经水热 反应 沉淀后 可制得 立方 相和单 斜相 z b 晶粒混合粉体。我 国现在制备纳米硅酸锆 就是使水热合成法。具体方法是：采用 2 5 0 mL筒式高压釜，配有精密 的 温度、压力测量和控制装 置。以 Z r O l 2 溶液和 Na S i q 溶液混合后得到的溶胶或沉淀，经水洗、过滤、干燥后的粉末为前驱物。水热反应 用 Na F作矿

27、化 剂 以去离子水为反应介质。影响因素 由主到次 的 顺序 为：前驱物配 比、反应温 度、反应 时间、升温速 率。使用前驱物 m(Z r)：(S i)=1 2：1 0，反应 温度为 3 3 5，升温速率为 1 6 1 2 ml n，反应时间为 3 h时，可得到结晶完好、晶粒规整、分散性好、粒度 在 1 0 0 n m以下的 Z r S i q 粉体。水热合成法 水热合成法可理解成以一元金属氧化物或盐在 水热条件下反应合成二元甚至多元化合物。如选用 T i O 2 粉体和 B a(o H)2 8 1 4 2 O粉体为前驱物，经水热 反应 即 可得 到 钙 钛 矿 C a Ti O 3晶体 以 B

28、 i 和 G 粉体为前 驱物，水热反应可制得 g a G e 3 O 2 晶 体。其他方法 水热机械化学反应、水热电化学反应、微波水热 法以及超声水热法是最近新开发的水热粉体制备方 法，它们的机理分别是在机械力、电场、微波、超声波 的作用下进行水热反应，从而达到提高成核生长速 率，控制产品粒度等 目的。(4)水热法与 其他方法比较 粉体制备方法有 3大类：固相法、液相法和气相 法。固相法不易制得纳米粒子；气相法成本较高，但 具有颗粒 比表 面积大、粒度 分布均匀、低温下易烧 结、表面光洁度高等优点；但从原料来源、操作条件、生产成本等方面来看，湿化学法是制备纳 米材料的 好方法。表 9对常用的氧

29、化物粉体制备方法进行了 比较 在湿化学法中，沉淀法是 目前应 用最广泛 的粉 体制备方法 用该方法制备的粉体粒径小，粒度分布 均匀并可得多组分粉体 但该法需要经过煅烧才能 得到最终产品 工艺复杂，能耗较高。溶液 一凝胶法 可以使煅烧温度 降低 2 0 0 左右，是最近几 年研究 比较活跃的方法，但 由于价格高限制了使用。水热 法优点很多，最近在制备纳米陶瓷粉方面发展很快，特别是不用煅烧和球磨，优点非常突出，具有很强的 发展势头。维普资讯 http:/ l 8 N t e r Ma t e r i a l s a n d N a n o t e c h n e l o l C h i n a P

30、 o w d e r S c i e n c e a n d T e d mo l o l 2 O 0 0 N o 5 (未完待续)一 II _!-一I 1 II _ _ 一一 一一H 一一一 什么是纳米?纳米是足寸或大小 的度量单位：千米一 米一 厘米一 毫 米一 微 米一 纳米(1 0 I 9 来)，它是 4倍原子大小，万分之一头发粗细。什么是纳米科技?纳米科 学技 术 是研 究在 千万分之 一 米(1 O 米)到亿分之一米(1 0 I 9 米)内，原子、分子和其他类 型物质的运动和 变化的学问；同时在这 一足度 范围 内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。纳米科技研究什么问题?宏

31、观世界上经典 物理、化学、力 学的 巨大成就：计算机和网络、宇宙飞船、飞机、汽车、机器人等改变 了人们 的生活方式。生物科学技术、信息科学技术、纳米科 学技术是 下一世纪 内科学技术发展的主流。生物科学技术中 对基因的认识，产生了转基 因生物技术 可以治疗顽 压，也可以创造 出自然界不存在的生物；信息科学技 武使人们可以坐在家中便知天下大事 因特网几乎 以改变人们的生活方式。纳米科学是研 究在千万 分之 一米(1 0 米)到 亿分之一米(1 0 米)内，原 子、分子和其 它类型物 贡均运动和变化的学问；同时在这 一尺度 范围内对 原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。科学技术有认识上 的盲

32、区或人类知识大厦上的 裂缝。裂缝 的一边是 以原子、分子为主体 的微 观世 界，另一岸是人 类活动 的宏观世界。两个世界 之间 不是直接而简单的联结，存在一个过菠区纳来 世界。研究目标和可能的应用 材料和制备：更轻、更强和 可设计；长寿命弄 口 低 维修费；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定 性质的材料或 自然界不存在 的材料；生物材料和仿 生材料；材料破坏过程 中纳米级损伤 的诊断和修复；微 电子 和 计 算 机 技 术：2 0 1 0年 实 现 线条 为 1 0 0 ri m 的芯片，纳米技术的目标为：纳米结构的微 处理器，效率提高 一百万倍；1 0倍 带宽的高频 网络 系统，兆兆比特

33、的存储器(提高 1 0 o O倍)；集成纳米 传感器系统；医学与健康：快速、高效的基 因团测序和基 因诊 断和基 因治疗技术；用 药的新方法和药物 导弹 技 术；耐用 的人体友好 的人工组织和器 官；复明和复聪 器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统 航天和航空：低能耗、抗辐照、高性能计算机；微 型航天器用纳米测试、控制和电子设备；抗 热障、耐 磨损的纳米结构涂层材料。环境和能源：发展绿色能源和环境处理技术，减 少污染和恢复被破坏的环境；孔径 为 l n m 的纳孔材 料作 为催 化剂 的载体；MC M一4 1有序纳孔材料(孔径 l 0 1 0 0 n m)用来祛 腺污物；纳米颗粒修饰的高分子材料。生物技术和农业：在纳米尺度上，按照预定的大 小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋 白质、桉 糖、核酸等。在纳米材料和器件中植入生物材料产 生具有生物功能和其他功 能的综台性能。生物仿生 化学药品和生物 可降解材 料，动植物 的基 因改善和 治疗，测定 D NA的基 因芯片等。维普资讯 http:/