21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)科技新時(shí)代,高新技術(shù)是又“高”又“新”,其科學(xué)原理似乎非常高深精奧,而信息技術(shù)、生物技術(shù)更是日新月異,不斷給人驚奇。其實(shí),高新技術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn),已經(jīng)深入滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,正從形式到觀念改變著我們?nèi)粘I畹囊率匙⌒?、生老病死等方方面面?br/> 納米,如今大家已不陌生,在家電、醫(yī)藥、美容、冰箱、洗衣機(jī)的廣告中,經(jīng)常可見到應(yīng)用“納米材料”防腐、防霉、保鮮、抗污染、高滲透性、高效、高強(qiáng)……諸多美譽(yù)。但是,很多人對(duì)這具有“神功奇效”的納米材科、納米技術(shù),還是有點(diǎn)說不清楚、講不明白。
納米本意是一長(zhǎng)度單位,表示十億分之一米(10-9米),相當(dāng)于三四個(gè)原子的寬度,用“nm”來表示。一根直徑0.1毫米的頭發(fā),用納米來量度就是10萬納米(100000nm)。這樣的尺寸度量單位,顯然在我們的日常生活中是難以量度的,沒有什么實(shí)用意義。如果你要買2米衣料,對(duì)售貨員說扯20億納米……人家一定認(rèn)為你“有病”。但是,在化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)上恰是意義重大。研究決定物質(zhì)性能的物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí),在原子、分子范疇,就用得上納米來計(jì)量。因?yàn)椋蟛糠值脑?、分子就是幾納米到幾百納米大小。
當(dāng)我們把物質(zhì)越磨越細(xì)后,物質(zhì)開始表現(xiàn)出一些新的性能。如一般的鋁粉是燒不起來的,而超細(xì)的鋁粉,可以成為“固體燃料”;咖啡磨細(xì)到一定程度后,可以完全“溶于水”而不再有渣。從科學(xué)上來講,這些新的性能與原來的性能是有聯(lián)系的,只是原來沒有充分表達(dá)出來。鋁本來就是容易氧化的物質(zhì),但形成的三氧化二鋁薄膜會(huì)保護(hù)鋁不再氧化,所以氧化反應(yīng)不會(huì)連續(xù)而很劇烈。但超細(xì)鋁粉表面積大,同時(shí)反應(yīng)就會(huì)形成高溫積聚,高溫又破壞了氧化層使反應(yīng)連續(xù)下去,形成劇烈的放熱氧化反應(yīng)。劇烈的氧化反應(yīng)就是燃燒,可以用來熔化金屬進(jìn)行焊接,也可以用作火箭的固體燃料。而咖啡磨細(xì)后,可以在水中懸浮不沉下去,就沒有“渣”了。國(guó)外的“速溶咖啡”,包括用中國(guó)云南、海南的咖啡豆作原料,靠這“磨細(xì)”的技術(shù)大大賺錢。而我們?yōu)槭裁茨ゲ患?xì)呢?原來靠機(jī)械物理方法磨到一定細(xì)度后,很難再細(xì)下去了,這當(dāng)中涉及很多物理、化學(xué)原因。長(zhǎng)期以來,把物質(zhì)分離成超細(xì)顆粒的努力,一直沒有重大突破。直到20世紀(jì)80年代,科學(xué)家利用氣相沉淀等物理、化學(xué)方法,終于制取成功不多的1-100nm大小的“納米級(jí)”顆粒材料,就是這不多的納米材料,使我們真正開始研究“分子尺寸”的物質(zhì),并掀起了席卷天下的“納米熱潮”。研究發(fā)現(xiàn),納米材料的性能大大不同于原來的物質(zhì),如本來化學(xué)性“穩(wěn)定”的變成非?!盎顫姟?;本來“絕緣”不導(dǎo)電的變成導(dǎo)電體或“半導(dǎo)體”;本來強(qiáng)度不大、硬度不高變得堅(jiān)韌無比,硬度甚至超過金剛鉆;納米“金屬”材料居然可以燃燒、爆炸……同樣的材料成為“納米材料”后,似乎有了新的物理、化學(xué)性能,確實(shí)令人大吃一驚。
但是,納米材料的制取,并非想象中那么容易。一般的機(jī)械粉碎、研磨,根本得不到“納米級(jí)”超細(xì)微顆粒,必須有針對(duì)性的、專門特殊的高技術(shù)物理、化學(xué)設(shè)施,才能制取“納米材料”。目前,納米材料還沒有成熟的規(guī)模生產(chǎn)手段,不同材料的納米級(jí)超微粒的制取仍是一道難關(guān)。目前的納米材料制造成本相當(dāng)高,人稱“一1b797af227452f34fd8ccdf11e4b576ccd1962bbb3b0d8162d9be40ebcae76b5克千金”并不夸張。而要進(jìn)一步推動(dòng)納米科學(xué)和納米技術(shù)的研發(fā)深化,必須有充足的納米材料作基礎(chǔ)。所以,世界各國(guó)都把“高效制取納米材料”作為納米科技研發(fā)的重要先導(dǎo)基礎(chǔ)項(xiàng)目。
納米材料在陶瓷材料、生物工程、微電子技術(shù)、化工、醫(yī)藥等方面的研究開發(fā),最近已有了可喜的進(jìn)展,不同的納米材料,確實(shí)有許多意想不到的“神奇”性能。
如“納米陶瓷”,既保持了陶瓷的耐高溫、抗腐蝕、堅(jiān)硬耐磨和化學(xué)穩(wěn)定等“傳統(tǒng)”優(yōu)點(diǎn),又具有金屬般的柔韌性和可加工性;“納米電子材料”的超強(qiáng)信息儲(chǔ)存和處理能力,使科學(xué)家對(duì)新一代電子計(jì)算機(jī)速度和“能力”提高上百萬倍,充滿了信心:“納米光電材料”又使科學(xué)家對(duì)大功率高效激光器以及“超距雷達(dá)”和“監(jiān)測(cè)、通信衛(wèi)星”信心百倍;用于超大規(guī)模集成電路芯片與電子元件連接,只有頭發(fā)絲五萬分之一粗細(xì)的納米級(jí)“同軸電纜”已研制成功;而“納米導(dǎo)電涂料”“納米防紫外、防靜電材料”將對(duì)紡織、造紙、印刷、輕化工等領(lǐng)域引發(fā)深刻的“產(chǎn)品革命”創(chuàng)新;醫(yī)學(xué)上,用金“納米粒子”進(jìn)行“定位病變”治療,利用“納米粒子”進(jìn)行“細(xì)胞分離”和“病毒誘導(dǎo)”,都已取得了突破性的進(jìn)展;“納米人工骨”,已成功地幫助病人“斷骨再生”。
科學(xué)家預(yù)言,納米科技將引發(fā)一次新的技術(shù)革命,并將在21世紀(jì)成為一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。但是,真正的廣泛應(yīng)用納米材料,并非指日可待,可能還得“奮斗”三五年。而目前的“納米產(chǎn)品”廣告宣傳,可以講,大多是在打“概念牌”,有言過其實(shí)、嘩眾取寵之嫌。試想,一帖“膏藥”號(hào)稱使用了“納米材料”,且不說功能效用如何,其“一克千金”的制作成本如何“消化