纳米技术及其应用作业_纳米技术及其应用

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纳米技术及其应用的结课作业

学院：理工学院班级：机械L126班姓名：韩东学号：12L0551192

一、简述纳米技术的两种特性（表面效应与小尺寸效应），并且举例子（至少500字）

1、表面效应：

球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于 0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于 0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。

超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金属超微颗粒（直径为 2*10^-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。

例子：高效催化剂

2小尺寸效应：

随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。

例子：电脑的cpu

二、纳米技术在现实生活中的应用（至少500字）

1、超双疏纳米防污剂

超双疏纳米防污剂 型号：VK-F01 超双疏纳米防污剂 “二元协同纳米界面技术”理论是引入仿生学原理。研究荷叶“出淤泥而不染”“滴水成珠、拒水防污”的表面微观结构，对纺织面料的纤维表面在纳米尺度进行界面修饰、聚合和改性，使其表现出超常的纳米界面物性，并形成纳米 结构特有的四大效应。棉、毛、麻、丝、化纤等各种材质的纺织面料经过纳米防水防油防污剂界面技术处理，可赋于防水透气、拒污易洗新功能。如同荷叶效果，同时仍保持原面料的质地、手感、风格和牢度。精纺毛织面料经过纳米防水防油防污剂界面技术处理，可解决头疼的缩率； 处理后的棉、毛、蛋丝产品抗皱性能大幅提高，机可洗的实现解除您的洗衣愁。超双疏技术的纳米防水防油防污剂面料同时具有防油、防水、防尘、柔软、透气、环保、快干等功能； 纳米防水防油防污剂具有防水、防油、防污、抗菌、增强纤维的功能。经其整理后的织物可保持原有的手感、透气性、色泽、穿着舒适性等特点，并具有一般烃类及有机硅类、整理剂所不具备的防油性。此外，含还具有用量小、功效高、耐久性强且符合环保要求的优点，因此得到了迅速的普及和推广。纳米界面超双疏技术处理以后，由于其超双疏特性，使织物更具快干功能。面料具有环保无污染、无毒的特性。防水最高达到6级以上，防油最高达到6级（国家毛纺检测中心）。使用方法： 1.施涂前应使被涂面清洁、干燥。应清除灰尘，并用水冲洗干净，干燥备用。如为玻璃、瓷砖、金属表面，应用玻璃清洗剂或洗涤剂水溶液清洗干净。塑料表面可用洗涤剂清洗，必要时用有机溶剂（如醇类、酮类 等）清洗。2.建议使用高性能雾化良好之高品质喷头，喷涂距离30~40cm为宜，这样可喷涂均匀，并节省涂料，耗量约为50-100m2/L以上。3.一般喷涂一遍即可，如要提高效能可喷两遍，但间隔时间应在50min以上。4.喷涂后晾干即可。在150-180℃热处理30-50秒大大有利于提高涂层强度和效果。小型物品可用热吹风机。虽然本品无毒，但还是建议施工时穿戴好防护用品

2、在生物工程上的应用

虽然分子计算机目前只是处于理想阶段，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性，并且，其奇特的光学循环特性可用于储存信息，从而起到代替当今计算机信息处理和信息存储的作用，它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍。在光电领域的应用纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。最近，麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器中，每个原子发射一个有用的光子，其效率之高，令人惊讶。在化工领域的应用将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用。利用纳米微粒构成的海绵体状的轻烧结体，可用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的分离和浓缩。纳米微粒还可用作导电涂料，用作印刷油墨，制作固体润滑剂等。研究人员还发现，可以利用纳米碳管其独特的孔状结构，大的比表面（每克纳米碳管的表面积高达几百平方米）、较高的机械强度做成纳米反应器，该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。

三、谈谈你对纳米技术或者纳米材料的认识（至少300字）

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。

纳米级结构材料简称为纳米材料，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。