纳米材料学PPT

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1、走进纳米世界走进纳米世界 教师：马安博教师：马安博“未来科学的发未来科学的发展将是继续向宏展将是继续向宏观世界和微观世观世界和微观世界挺进界挺进”！20世纪最伟大世纪最伟大 的科学家爱因斯坦的科学家爱因斯坦宏观领域：宏观领域：指人的肉眼可见的物体为最小物体开指人的肉眼可见的物体为最小物体开 始为下限，上至无限大的宇宙天体。始为下限，上至无限大的宇宙天体。微观领域：微观领域：指以原子、分子为最大起点，下限是指以原子、分子为最大起点，下限是 无限。无限。介观领域：介观领域：介于宏观领域与微观领域之间的领域。介于宏观领域与微观领域之间的领域。“纳米和纳米以下的结纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发构

2、是下一阶段科技发展的一个重点，会是展的一个重点，会是一次技术革命，从而一次技术革命，从而将是将是2l2l世纪的又一次世纪的又一次产业革命。产业革命。”-钱学森钱学森 纳米材料这几年特别受人关注，我们经常在纳米材料这几年特别受人关注，我们经常在广告中能够看到，有什么纳米水，纳米洗衣机，广告中能够看到，有什么纳米水，纳米洗衣机，纳米冰箱，纳米住宅纳米冰箱，纳米住宅 。其实，纳米材料并不神。其实，纳米材料并不神密和新奇，自然界中广泛存在着天然形成的纳密和新奇，自然界中广泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石碎片、动物的牙齿、米材料，如蛋白石、陨石碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米微粒构成

3、的。人工海洋沉积物等就都是由纳米微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有制备纳米材料的实践也已有10001000年的历史，那年的历史，那就是中国的文房四宝之一：就是中国的文房四宝之一：墨墨。墨中重要成分。墨中重要成分是烟，实际上烟是由许多超微颗粒炭黑形成的。是烟，实际上烟是由许多超微颗粒炭黑形成的。烟那么轻，那么细，能在空气中袅袅升起，又烟那么轻，那么细，能在空气中袅袅升起，又可以在空气中消散。可以在空气中消散。古人就是用桐油或优质松油在密不透风的古人就是用桐油或优质松油在密不透风的情况下使其不完全燃烧而气化，然后冷却成烟，情况下使其不完全燃烧而气化，然后冷却成烟，再伴以牛皮胶等粘结剂和其他添

4、加物制成石墨。再伴以牛皮胶等粘结剂和其他添加物制成石墨。制造烟和墨的过程中就包含了所谓的纳米制造烟和墨的过程中就包含了所谓的纳米技术。另外，中国古代铜镜表面的防锈层经检技术。另外，中国古代铜镜表面的防锈层经检验也已证实为纳米验也已证实为纳米SnOSnO2 2颗粒构成的薄膜。它们颗粒构成的薄膜。它们虽然算不上现代所说的纳米材料，但的确开创虽然算不上现代所说的纳米材料，但的确开创了纳米材料的先河。现代纳米材料是近二三十了纳米材料的先河。现代纳米材料是近二三十年才发展起来的。年才发展起来的。那么那么,什么是什么是“纳米材料纳米材料”？什么又是什么又是“纳米科技纳米科技”？目录目录纳米材料学纳米材料学

5、一、一、纳米的概念纳米的概念二、二、纳米科技的概念纳米科技的概念三、三、自然界中的纳米材料自然界中的纳米材料四、四、人工制备纳米材料的历史人工制备纳米材料的历史五、五、纳米科技体系的构成纳米科技体系的构成六、六、纳米材料的分类纳米材料的分类七、七、各国对纳米技术的积极应对各国对纳米技术的积极应对八、八、纳米技术潜在应用纳米技术潜在应用九、九、纳米科技前景展望纳米科技前景展望一、纳米的概念一、纳米的概念纳米材料学纳米材料学基本概念：基本概念：纳米材料学纳米材料学二、纳米科技的概念二、纳米科技的概念纳米材料学纳米材料学(1)(1)纳米科技概念的提出与发展纳米科技概念的提出与发展 诺贝尔奖的获得者物

6、理学家理查德诺贝尔奖的获得者物理学家理查德费曼，美国加州费曼，美国加州理工学院的教授，他理工学院的教授，他19591959年做了一个很激动人心的演讲年做了一个很激动人心的演讲底部还有很大空间，底部还有很大空间，被公认为纳米技术思想的来源。被公认为纳米技术思想的来源。他说，我们现在加工材料，来制造装置，我们要从大到小，他说，我们现在加工材料，来制造装置，我们要从大到小，就是说，要加工一个桌子，那需要把木头不断地切，磨锯，就是说，要加工一个桌子，那需要把木头不断地切，磨锯，再刨光，如果说我们加工一个工具，那车磨铣刨都要来做，再刨光，如果说我们加工一个工具，那车磨铣刨都要来做，都是从大往小里做，那么

7、，车下来的东西浪费了很多。但都是从大往小里做，那么，车下来的东西浪费了很多。但我们知道目前世界上任何我们知道目前世界上任何东西都是由原子分子组成的，包括东西都是由原子分子组成的，包括我们人类自身，包括空气，大气，我们人类自身，包括空气，大气，海洋，桌子，麦克风等等都是由原子海洋，桌子，麦克风等等都是由原子分子组成分子组成的。纳米材料学纳米材料学 既然这样，我们能不能够把原子分子像砖盖房既然这样，我们能不能够把原子分子像砖盖房子一样，盖成任何我们想要的东西，由下至上，子一样，盖成任何我们想要的东西，由下至上，bottom upbottom up，来做成我们想要的东西。如果这样，来做成我们想要的东

8、西。如果这样的话，就没有污染了，因为你需要什么，就拿什的话，就没有污染了，因为你需要什么，就拿什么放，对不对？而且是高效率。么放，对不对？而且是高效率。理查德费曼设想：有一天如果能按自己的有一天如果能按自己的愿望任意摆布原子的排列，人类就将成为真正意愿望任意摆布原子的排列，人类就将成为真正意义上的义上的“造物主造物主”。这是关于纳米技术最早的梦。这是关于纳米技术最早的梦想。想。纳米材料学纳米材料学 纳米科技的迅速发展是在纳米科技的迅速发展是在8080年代末、年代末、9090年代初。年代初。8080年代初发明了费曼所期望的纳米科技研究的重年代初发明了费曼所期望的纳米科技研究的重要仪器要仪器扫描隧

9、道显微镜扫描隧道显微镜(STM)(STM)、原子力显微镜原子力显微镜(AFM)(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。发展起到了积极的促进作用。扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜(STM)(STM)的出现，标志着人类在的出现，标志着人类在对微观尺度的探索方面进入到一个全新的领域。对微观尺度的探索方面进入到一个全新的领域。作为纳米科技重要研究手段的作为纳米科技重要研究手段的STMSTM也被形象地称为也被形象地称为纳米科技的纳米科技的“眼眼”和和“手手”。所谓所谓“眼睛眼睛”，即可利用，即可利用STMSTM直接观察原子、直接观察原子

10、、分子以及纳米粒子的相互作用与特性。分子以及纳米粒子的相互作用与特性。所谓所谓“手手”，是指，是指STMSTM可用于移动原子、构造可用于移动原子、构造纳米结构，同时为科学家提供在纳米尺度下研究纳米结构，同时为科学家提供在纳米尺度下研究新现象、提出新理论的微小实验室。新现象、提出新理论的微小实验室。(2)纳米科技：纳米科技：纳米科技是指在纳米尺寸范围纳米科技是指在纳米尺寸范围（1nm100nm）内认识和改造自然，通过直接安排原子、分子来内认识和改造自然，通过直接安排原子、分子来制造新物质的科学技术。制造新物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基纳米科学技术是以许多现代先进科学技术

11、为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材料学、纳米加工学等。纳米科学技术被认为是世料学、纳米加工学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。纪之交出现的一项高科技。纳米材料学纳米材料学纳米科技的最终目标是：纳米科

12、技的最终目标是：直接以原子、分子及物质在纳米直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的和生物学特性制造出具有特定功能的产品。产品。纳米材料学纳米材料学纳米材料学纳米材料学 自然界中早就存在纳米微粒和纳米固体。如自然界中早就存在纳米微粒和纳米固体。如:1 1、天体的陨石碎片；、天体的陨石碎片；2 2、人体和兽类的牙齿；、人体和兽类的牙齿；（由磷酸钙等纳米材料构成的）3 3、“出淤泥而不染出淤泥而不染”的荷化；的荷化；（荷叶表面有着复杂的纳米结构，从而在其表面形成一成荷叶表面有着复杂的纳米结构，从而在其表面形成一成极

13、薄的空气层。灰尘、水珠的尺寸远大于这种结构，落到极薄的空气层。灰尘、水珠的尺寸远大于这种结构，落到叶面上，与叶面上，与叶面之间隔着一层空气。水在自身表面张力的叶面之间隔着一层空气。水在自身表面张力的作用下形成水珠，从叶面上滚落的过程把灰尘粘落，形成作用下形成水珠，从叶面上滚落的过程把灰尘粘落，形成“自清洁自清洁”现象。现象。）三、自然界中的纳米材料三、自然界中的纳米材料纳米材料学纳米材料学4 4、“蜜蜂、鸽子、蝴蝶蜜蜂、鸽子、蝴蝶”的罗盘的罗盘腹部的磁性纳米腹部的磁性纳米粒子；粒子；（蜜蜂外出时，将花草、树木等图像储存进纳米粒子；归来时，把所储蜜蜂外出时，将花草、树木等图像储存进纳米粒子；归来

14、时，把所储存的图像与自己看到的图像进行比较和移动，直到这两个图像完全一致，存的图像与自己看到的图像进行比较和移动，直到这两个图像完全一致，它们就可以找回家了）它们就可以找回家了）5 5、螃蟹的横行、螃蟹的横行磁性粒子指南针定位作用的紊乱；磁性粒子指南针定位作用的紊乱；（亿万年前，（亿万年前，螃蟹并非横行，其第一对触角里有几颗磁性纳米粒子，可螃蟹并非横行，其第一对触角里有几颗磁性纳米粒子，可以定向；后来由于地球的磁场发生多次剧烈倒转，螃蟹触角里的那几颗以定向；后来由于地球的磁场发生多次剧烈倒转，螃蟹触角里的那几颗磁性纳米粒子发生错乱，失去了正确指示方向的功能。）磁性纳米粒子发生错乱，失去了正确指

15、示方向的功能。）6 6、海龟在大海中的巡航、海龟在大海中的巡航头部磁性粒子的导航；头部磁性粒子的导航；（磁性纳米粒子导航的功能，被大海龟发挥得淋漓尽致。美国东海岸佛磁性纳米粒子导航的功能，被大海龟发挥得淋漓尽致。美国东海岸佛罗里达有一种海龟，在海边产卵，当小海龟孵化出来后，就不远万里长罗里达有一种海龟，在海边产卵，当小海龟孵化出来后，就不远万里长途跋涉到大西洋的另一侧途跋涉到大西洋的另一侧靠近英国附近的岛屿生活。成年的海龟还要靠近英国附近的岛屿生活。成年的海龟还要回到佛罗里达产卵。历时回到佛罗里达产卵。历时5-6年，悠哉游哉，环大西洋巡航几万公里。年，悠哉游哉，环大西洋巡航几万公里。）纳米材料

16、学纳米材料学7 7、鹅、鹅“白毛浮绿水白毛浮绿水”（骆宾王七岁）；（骆宾王七岁）；（鹅在在水中戏耍而毛不会湿，是由于鹅毛排列非常整齐，且毛与毛之鹅在在水中戏耍而毛不会湿，是由于鹅毛排列非常整齐，且毛与毛之间的间隙小到了纳米尺寸，水珠无法穿透。间的间隙小到了纳米尺寸，水珠无法穿透。8、美丽的蓝天上飘着朵朵白云，白云就是纳米尺度的小水、美丽的蓝天上飘着朵朵白云，白云就是纳米尺度的小水滴形成的；秋雨刚过，大雾弥漫，雾也是由于空气中分散了滴形成的；秋雨刚过，大雾弥漫，雾也是由于空气中分散了纳米尺度的水滴而形成的；烟、尘也是如此。纳米尺度的水滴而形成的；烟、尘也是如此。纳米技术并不遥远，纳米材料神奇但并

17、不神秘。纳米技术并不遥远，纳米材料神奇但并不神秘。人工制备纳米材料的历史至少应该追溯到人工制备纳米材料的历史至少应该追溯到1000多年前。多年前。1、中国古代利用燃烧的蜡烛的烟雾制成碳黑作为墨的、中国古代利用燃烧的蜡烛的烟雾制成碳黑作为墨的原料以及用于着色的染料就是最早的纳米材料。原料以及用于着色的染料就是最早的纳米材料。2、中国古代的铜镜表面的防锈层经检验证实为纳米、中国古代的铜镜表面的防锈层经检验证实为纳米SnO2颗粒构成的一层薄膜，但当时人们并不知道这是由人颗粒构成的一层薄膜，但当时人们并不知道这是由人的肉眼根本看不到的纳米尺度小颗粒构成。的肉眼根本看不到的纳米尺度小颗粒构成。3、约、约

18、1861年年,随着胶体化学随着胶体化学(colloid chemistry)的建立。科的建立。科学家们开始了对于直径为学家们开始了对于直径为1-100nm的粒子系统即所谓的粒子系统即所谓胶体的研究胶体的研究,但是当时的化学家们并没有意识到在这样一个但是当时的化学家们并没有意识到在这样一个尺寸范围是人们认识世界的一个新层次，而是从化学的角尺寸范围是人们认识世界的一个新层次，而是从化学的角度作为宏观体系中间环节进行研究。度作为宏观体系中间环节进行研究。纳米材料学纳米材料学四、人工制备纳米材料的历史四、人工制备纳米材料的历史 4、人们自觉地制备纳米材料、人们自觉地制备纳米材料 从上世纪从上世纪60年

19、代开始，人们开始把纳米微粒作为研究对年代开始，人们开始把纳米微粒作为研究对象来探索纳米体系的奥秘，从而用人工制造方法来获得象来探索纳米体系的奥秘，从而用人工制造方法来获得纳米粒子。纳米粒子。1963年，年，Ryozi Uyeda及其合作者发展了所谓的气体蒸及其合作者发展了所谓的气体蒸发法或称气体冷凝法。发法或称气体冷凝法。70年代末到年代末到80年代初，对纳米微粒年代初，对纳米微粒结构、形态和特性进行了比较系统的研究。描述金属微结构、形态和特性进行了比较系统的研究。描述金属微粒费米面附近电子能级状态的粒费米面附近电子能级状态的Kubo理论日臻完善。理论日臻完善。最早用纳米微粒制备三维块状试样是

20、原联邦德国萨尔蓝最早用纳米微粒制备三维块状试样是原联邦德国萨尔蓝大学大学Gleiter教授，教授，1984年他用惰性气体蒸发原位加压法制年他用惰性气体蒸发原位加压法制备了具有清洁界面纳米晶体备了具有清洁界面纳米晶体Pd、Cu、Fe等。等。1987年美国年美国Argon实验室实验室Siegel博士用同样方法制备了纳米相材博士用同样方法制备了纳米相材料料纳米纳米TiO2多晶体。多晶体。纳米材料学纳米材料学 纳米材料学纳米材料学原子团簇和超微粒子）原子团簇和超微粒子）(纳米管、线纳米管、线)(纳米薄膜、多层膜纳米薄膜、多层膜)(由原子团簇及超微粒子组成由原子团簇及超微粒子组成)纳米材料学纳米材料学五

21、、纳米材料的分类五、纳米材料的分类六、纳米结构单元六、纳米结构单元 团簇团簇 纳米微粒纳米微粒 人造原子人造原子 纳米管纳米管 纳米棒、纳米丝纳米棒、纳米丝 同轴纳米电缆同轴纳米电缆 纳米带纳米带纳米材料学纳米材料学 构成纳米结构块体、薄膜、多层膜及纳米结构的构成纳米结构块体、薄膜、多层膜及纳米结构的基本单元有以下几种：基本单元有以下几种：团簇的概念：团簇的概念：是一类新发现的化学物种，是在是一类新发现的化学物种，是在20世世纪纪80年代才出现的，指几个至几百个原子年代才出现的，指几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于的聚集体（粒径小于或等于 1nm），），称为称为“原子簇原子簇”或或“团簇

22、团簇”(cluster)(cluster)。它是介。它是介于单个原子和固态之间的原子集合体。于单个原子和固态之间的原子集合体。如如碳簇（碳簇（C60,C70和富勒烯等）等。和富勒烯等）等。绝大多数原子团簇的结构不清楚，但绝大多数原子团簇的结构不清楚，但已知有线状、层状、管状、洋葱状、骨架已知有线状、层状、管状、洋葱状、骨架状、球状等等状、球状等等 纳米材料学纳米材料学团簇团簇纳米微粒的概念：纳米微粒的概念：纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺度大于原子簇粒，它的尺度大于原子簇(Cluster)Cluster)，小于通常小于通常的微粒。其研究从的

23、微粒。其研究从7070年代中期开始。纳米微粒一年代中期开始。纳米微粒一般在般在1-1001-100nmnm之间，有人称它为之间，有人称它为超超微粒子微粒子(u1trau1tra-Fine particle)Fine particle)。纳米材料学纳米材料学纳米微粒纳米微粒纳米碳管纳米碳管 19911991年，日本年，日本NECNEC公司的饭岛公司的饭岛(Iijima)(Iijima)，为了为了观察电弧蒸发石墨得到的各种产物，在不断改变实观察电弧蒸发石墨得到的各种产物，在不断改变实验条件过程中，发现所得到的产物中除了制备验条件过程中，发现所得到的产物中除了制备C C6060时出现的灰状产物以外，

24、在电极上还有一些呈针状时出现的灰状产物以外，在电极上还有一些呈针状的产物，证明是同轴多层的的产物，证明是同轴多层的纳米碳管纳米碳管。纳米碳管的。纳米碳管的结构就象是把结构就象是把C60C60的结构拉长了，它的外径在的结构拉长了，它的外径在1-501-50纳米，管壁分为单层和多层。纳米，管壁分为单层和多层。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。纳米材料学纳米材料学单壁碳纳米管的类型单壁碳纳米管

25、的类型纳米材料学纳米材料学单臂碳纳米管单臂碳纳米管锯齿形碳纳米管锯齿形碳纳米管手性形纳米管手性形纳米管 C纳米索线纳米索线纳米多层管纳米多层管碳纳米管是一种非常奇特的材料，碳纳米管是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状卷曲而成的笼状纤维纤维，内部是，内部是空的，外部直径只有几到几十纳空的，外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的它的密度是钢的1/6，而强度却是，而强度却是钢的钢的100倍。用这样轻而柔软、又倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最非常结实的材料做防弹背心是最好

26、不过的了。如果用碳纳米管做好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球的绳索。如果用它做成地球-月球月球乘人的电梯，人们在月球定居就乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。很容易了。奇妙的碳纳米管奇妙的碳纳米管“太空电梯太空电梯”的绳的绳索索 碳纳米管是直径非常细的中空管状纳米材料，它能够大量地吸附氢气，成为许多个“纳米钢瓶”。研究表明，约2/3的氢气能够在常温常压下从碳纳米管中释放出来。据预测，到2012年，就可以生产出氢气汽车，只需携带1.5升左右的储氢纳米碳管，即可行驶5

27、00km。纳米材料学纳米材料学氢能汽车氢能汽车纳米材料学纳米材料学人工组装合成的纳米结构的体系人工组装合成的纳米结构的体系碳纳米管齿轮，直径碳纳米管齿轮，直径2nm2nm，轴为，轴为单壁纳米管，齿是键合在纳米单壁纳米管，齿是键合在纳米管上的酶分子。管上的酶分子。T形和形和Y形结形结纳米棒、纳米丝纳米棒、纳米丝纳米材料学纳米材料学单晶纳米SiC丝的透射电镜形貌氮化硅纳米丝纳米线纳米线纳米材料学纳米材料学同轴纳米电缆同轴纳米电缆纳米材料学纳米材料学纳米带纳米带ZnO和和SnO纳米带纳米带(nanobelts)SCIENCE VOL 291 MARCH 9 2001纳米材料学纳米材料学 各国政府和企

28、业都以未来的经济发展和国家的安各国政府和企业都以未来的经济发展和国家的安全需求为目标，纷纷投入大量人力、物力和财力进行全需求为目标，纷纷投入大量人力、物力和财力进行纳米科技的基础研究，应用研究和开发研究。纳米科技的基础研究，应用研究和开发研究。美国尽管是反恐课题现在列第一位，但是纳美国尽管是反恐课题现在列第一位，但是纳 米技术也是并列在四大重点支柱的学科中，米技术也是并列在四大重点支柱的学科中，一个反恐技术，一个是信息技术，再就是纳米技术，一个反恐技术，一个是信息技术，再就是纳米技术，还有个气候变化。美国已经投入将近还有个气候变化。美国已经投入将近5 5亿美元开始了一亿美元开始了一个国家级的纳

29、米科技的研究计划，并且已在纳米结构个国家级的纳米科技的研究计划，并且已在纳米结构组装体系、高比表面纳米颗粒制备与合成，以及纳米组装体系、高比表面纳米颗粒制备与合成，以及纳米生物学方面处于领先地位，在纳米器件、纳米仪器、生物学方面处于领先地位，在纳米器件、纳米仪器、超精度工程、陶瓷和其他结构材料方面略逊于欧共体。超精度工程、陶瓷和其他结构材料方面略逊于欧共体。七、各国对纳米技术的积极应对七、各国对纳米技术的积极应对 在纳米器件和复合纳米结构方面有优在纳米器件和复合纳米结构方面有优 势，在分子电子学技术领域也有很强势，在分子电子学技术领域也有很强 的实力，紧随德国之后。的实力，紧随德国之后。在纳米

30、材料、纳米测量技术、超在纳米材料、纳米测量技术、超 薄膜的研发领域具有很强的优势。薄膜的研发领域具有很强的优势。德国德国 我国的研究力量主要集中在纳米我国的研究力量主要集中在纳米 材料的合成和制备，扫描探针显微学，材料的合成和制备，扫描探针显微学，分子电子学以及极少数纳米技术的应用等方面。分子电子学以及极少数纳米技术的应用等方面。我国科学家在纳米碳管、纳米材料的若干领域已我国科学家在纳米碳管、纳米材料的若干领域已取得一些很出色的研究成果，但在纳米器件方面取得一些很出色的研究成果，但在纳米器件方面差距明显。差距明显。纳米论文数量在全世界咱们中国科学纳米论文数量在全世界咱们中国科学家是排在家是排在

31、第三位第三位，第一位是美国，第二位是日本，第一位是美国，第二位是日本，第三位就是中国，而且在全世界第三位就是中国，而且在全世界27712771家从事纳米家从事纳米技术研究的科研机构中，咱们中国前技术研究的科研机构中，咱们中国前5050名中中国名中中国就占了就占了8 8个个，其中中国科技大学是名列，其中中国科技大学是名列第二第二。19931993年年，中国科学院北京真空物理实验室，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出自如地操纵原子成功写出“中国中国”二字，标志二字，标志着我国处于国际纳米科技前沿。着我国处于国际纳米科技前沿。19981998年年，清华大学成功地制备出直径为，清华大学

32、成功地制备出直径为350350纳米，长度达微米量级的氮化镓半导体纳米，长度达微米量级的氮化镓半导体一维纳米棒，使我国在国际上首次把氮化镓制一维纳米棒，使我国在国际上首次把氮化镓制备成备成一维纳米晶体一维纳米晶体。19981998年年，我国科学家用非水热合成法，制，我国科学家用非水热合成法，制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为“稻草变稻草变黄金黄金从从四氯化碳制成金刚石四氯化碳制成金刚石。”19991999年，中国科学院物理研究所，不仅年，中国科学院物理研究所，不仅合成了世界上合成了世界上最长的最长的“超级纤维超级纤维”碳纳米碳纳米管管，创造了一项，创造了一项“3“

33、3毫米的世界之最毫米的世界之最”，而，而且合成出世界上最细的碳纳米管。且合成出世界上最细的碳纳米管。1999 1999年上半年，北京大学纳米技术研究年上半年，北京大学纳米技术研究取得重大突破，在世界上首次将取得重大突破，在世界上首次将单壁碳纳单壁碳纳米管米管组装竖立在金属表面，并组装在世界组装竖立在金属表面，并组装在世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。针。19991999年，中科院金属研究所成会明博年，中科院金属研究所成会明博士合成出高质量的碳纳米材料，使我国士合成出高质量的碳纳米材料，使我国新新型储氢材料型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。研究一举

34、跃上世界先进水平。1999 1999年，上海交通大学微纳米科学技年，上海交通大学微纳米科学技术研究院的科研人员，研制成功了当时世术研究院的科研人员，研制成功了当时世界上体积最小、重量最轻的界上体积最小、重量最轻的微型直升机微型直升机，这架双螺旋浆微型直升机，机身长仅这架双螺旋浆微型直升机，机身长仅1818毫毫米，机身高米，机身高5 5毫米，机重毫米，机重100100毫克。毫克。近年来，根据国际发展趋势，科学家还近年来，根据国际发展趋势，科学家还建立和发展了多种制备纳米结构组装体系的建立和发展了多种制备纳米结构组装体系的方法，成功地制备出多种准维纳米材料和纳方法，成功地制备出多种准维纳米材料和纳

35、米组装体系。米组装体系。不久前，我国科学家研制出迄今世界上不久前，我国科学家研制出迄今世界上信息存储密度最高的有机材料信息存储密度最高的有机材料，从而在超高，从而在超高密度信息存储研究上再创世界之最。密度信息存储研究上再创世界之最。最近中国科学院化学所利用插层复合技最近中国科学院化学所利用插层复合技术将天然粘土矿物均匀分散到聚合物中，制术将天然粘土矿物均匀分散到聚合物中，制出一系列出一系列“令人惊奇令人惊奇”的的纳米塑料纳米塑料，使纳米，使纳米产业化在我国成为可能。产业化在我国成为可能。总之，纳米技术正成为各国科学界和工程总之，纳米技术正成为各国科学界和工程技术界所关注的焦点技术界所关注的焦点

36、,正如钱学森院士所预正如钱学森院士所预言的那样：言的那样：“纳米左右和纳米以下的结构将是下纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是而将是21世纪的又一次产业革命。世纪的又一次产业革命。”“间谍草间谍草”“机器苍蝇机器苍蝇”“麻雀卫星麻雀卫星”质量不足质量不足1010千克，各千克，各种部件全部用纳米材料制种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭一次就造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗。若在太可以发射数百颗。若在太阳同步轨道上等间隔地部阳同步轨道上等间隔地部署署648648颗功能不同的颗功能不同的“麻麻雀卫星雀卫星”，就可以保证在，就可以保证在任何时刻对地球上任何一任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少点进行连续监视，即使少数失灵，整个卫星网络的数失灵，整个卫星网络的工作也不会受影响。工作也不会受影响。1 1材料和制备材料和制备2 2微电子和计算机技术微电子和计算机技术分子计算6 6航天和航空航天和航空7 7国家安全国家安全