納米技術(shù)舉十個(gè)例子

近年來，隨著科技的進(jìn)步，納米技術(shù)的運(yùn)用變的越來越廣泛。在物理領(lǐng)域，納米半導(dǎo)體、納米磁性、納米非線性光學(xué)、納米鐵電體等都已經(jīng)成為非常重要的材料。其實(shí)納米技術(shù)早已融入我們的生活，只是大家還沒注意到它而已。

1、3D打印

3D打印最核心的是材料，打印的東西如果強(qiáng)度不夠，再?gòu)?fù)雜的結(jié)構(gòu)也沒有用。因此，添加金屬納米的材料可以保證核心構(gòu)件的強(qiáng)度和硬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2、車輛潤(rùn)滑油

車輛設(shè)備上用的潤(rùn)滑油，加入顆粒直徑為50—100nm的球形納米金屬粉后，這些金屬粉顆粒與固體表面相結(jié)合，形成超光滑的保護(hù)層，同時(shí)填塞微劃痕，可以大幅度降低摩擦和磨損。

3、電磁波吸收材料

還比如，納米鎳粉、鐵粉、鐵氧體粉以及鐵鎳合金粉等都是優(yōu)良的電磁波吸收材料，不僅能吸收雷達(dá)波，而且能很好地吸收可見光和紅外線。用其配制的吸波涂料和結(jié)構(gòu)吸波材料，可顯著改善飛機(jī)、坦克、艦船、導(dǎo)彈、魚雷等武器裝備的隱身性能。

4、吸入式納米噴霧

去年，天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院研發(fā)了一種可激發(fā)呼吸道黏膜免疫保護(hù)的吸入式納米噴霧技術(shù)，以阻斷病毒通過呼吸道途徑侵入機(jī)體。實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)顯示，這種可吸入納米噴霧接種方式與肌肉注射相比，能誘導(dǎo)相同水平的免疫球蛋白(IgG)抗體產(chǎn)生，更加重要的是能特異性激活呼吸道黏膜免疫，產(chǎn)生更高滴度的分泌型免疫球蛋白(SIgA)，使呼吸道黏膜具有更強(qiáng)的保護(hù)作用，有望為預(yù)防呼吸道病毒提供新的借鑒。

5、高分辨率顯示

牛津大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)明了一種制備像素的方法，只有數(shù)百納米大小。這種方法利用了一種叫做GST(熱管理產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的一種材料)的相變材料。實(shí)驗(yàn)過程中，科學(xué)家將7 nm厚的GST層夾在兩片透明電極之間。每一層(只有300*300 nm)作為一個(gè)像素，可通過電開閉控制。利用電流，科學(xué)家能夠產(chǎn)生具有良好質(zhì)量和對(duì)比度的圖像。

這種納米像素將用于各種用途，這些用途是對(duì)常規(guī)像素來說不切實(shí)際的。例如，其微小的尺寸和厚度使其具有很好的選擇，如智能眼鏡、曲面屏幕、合成視網(wǎng)膜。納米像素顯示器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能耗低。不同于當(dāng)前不斷刷新所有像素來形成圖像的顯示器，GST顯示器只刷新那些有變化的部分，從而降低能耗。

6、變色涂料

加州大學(xué)科學(xué)家在做金納米顆粒成串實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人吃驚的現(xiàn)象。他們注意到當(dāng)顆粒被拉伸或收縮時(shí)，金的顏色發(fā)生變化，按照科學(xué)家的描述就是由一個(gè)漂亮明亮的藍(lán)色變成了紫色，又變成了紅色。這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了科學(xué)家利用金納米顆粒制作傳感器的想法，對(duì)其施加壓力，顏色也會(huì)隨之改變。

要制得這樣的傳感器，金納米顆粒必須被添加到柔性的聚合物薄膜當(dāng)中。按下薄膜，薄膜被拉伸，使納米顆粒分開，從而改變顏色。較輕的按壓，傳感器顯示出紫色;而按壓力度較大時(shí)傳感器顯示出紅色?？茖W(xué)家們注意到這個(gè)有趣的特性不僅發(fā)生在金顆粒上，銀顆粒被拉伸時(shí)也發(fā)生顏色的變化，會(huì)變成黃色。

這種傳感器可以提供各種用途。比如說，可以將其置入家具(沙發(fā)或床)中，來評(píng)估坐或者睡覺的姿勢(shì)。雖然這種傳感器是有金制成的，但它足夠小，成本不成問題。

7、手機(jī)充電

不論是iPhone、三星還是其他什么款式的手機(jī)，每個(gè)手機(jī)在出廠時(shí)都帶著兩個(gè)臭名昭著的缺點(diǎn)：電池壽命和充電時(shí)間。雖然靠前個(gè)仍然是一個(gè)普遍的問題，但以色列拉馬特甘市的科學(xué)家已經(jīng)解決了第二個(gè)問題，他們制得了一個(gè)充電只需30秒的電池。

這一突破得益于一個(gè)與阿爾茨海默氏癥相關(guān)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目由特拉維夫大學(xué)研究人員所進(jìn)行。研究人員發(fā)現(xiàn)，縮短腦神經(jīng)元和引起疾病的肽分子具有很高的電容(即，保護(hù)電荷的能力)。這一發(fā)現(xiàn)有助于StoreDot，這是一家專注于納米技術(shù)的公司。在研究人員的幫助下，StoreDot開發(fā)納米點(diǎn)——利用肽的特性提高智能手機(jī)電池壽命。該公司展示了微軟ThinkNext事件中的電池原型。采用三星Galaxy S3手機(jī)，這款電池在不到1分鐘的時(shí)間內(nèi)就充滿電了。

8、分子通信

全球電信業(yè)的靈魂電磁波在某些情況下將完全無用。設(shè)想一下一個(gè)可以渲染通信衛(wèi)星的電磁脈沖，以及每一種依賴于其的技術(shù)無法使用。我們非常熟悉的末日電影中可怕場(chǎng)景。此外，英國(guó)華威大學(xué)和加拿大約克大學(xué)研究人員思考這個(gè)問題已經(jīng)很多年了，最終提出了一個(gè)意想不到的解決方案。

研究人員觀察了某些動(dòng)物，尤其是昆蟲利用信息素進(jìn)行跨距離交流的方式。收集到數(shù)據(jù)后，他們能夠開發(fā)出一種通信方法，這種方法中信息以蒸發(fā)乙醇分子的形式編碼。研究人員成功的展示了這一新技術(shù)，采用摩擦乙醇作為信號(hào)化學(xué)劑，“O Canada”是靠前條信息內(nèi)容。

這種方法需要兩個(gè)裝置，一個(gè)用以編碼和發(fā)送信息的發(fā)射機(jī)、一個(gè)解碼和顯示的接收器。這種方法采用帶有LCD顯示器和按鈕的Arduino Uno(開源的微控制器)輸入要發(fā)送的文本信息。然后控制器將輸入的文本轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制序列，通過含有乙醇的電子噴霧器讀取。一旦二進(jìn)制信息被讀取，噴霧器將其轉(zhuǎn)換金成一個(gè)噴霧控制組，其中“1”代表噴霧，“0”代表沒有噴霧。然后含有化學(xué)傳感器和微控制器的接收器檢測(cè)空氣中的乙醇。接收器讀取并將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為文本，然后再屏幕上顯示出來。

研究人員能夠在數(shù)英尺的開闊地上發(fā)送和接收“OCanada”信息。所以一些科學(xué)家對(duì)這種方法表示出了信心。他們認(rèn)為在地下隧道或管道等環(huán)境中，電磁波變得沒什么用，這種方法或許會(huì)有幫助。

9、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)

過去的幾十年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量都有了成倍的增長(zhǎng)。這個(gè)現(xiàn)象在大約50年前就已準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)到了，后來被稱作摩爾定律。然而，許多科學(xué)家，包括物理學(xué)家MichioKaku在內(nèi)，都認(rèn)為摩爾定律正在失效。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)電源無法跟上現(xiàn)有的以指數(shù)形式上升的制造技術(shù)。

雖然Kaku強(qiáng)調(diào)處理能力，但同樣的概念也適用于存儲(chǔ)容量。幸運(yùn)的是，這并不是盡頭。墨爾本RMIT大學(xué)的研究人員現(xiàn)在正在探索替代方案。該小組由SharathSriram博士領(lǐng)銜，模仿人類大腦儲(chǔ)存信息的方式開發(fā)存儲(chǔ)設(shè)備。研究人員邁出了靠前步，制得了一種保護(hù)開關(guān)狀態(tài)下保護(hù)電荷的納米薄膜。這種薄膜比人類頭發(fā)絲還要薄上10000倍，有望發(fā)展成記憶裝置，復(fù)制大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

10、開采石油

過去的十年間，全球石油勘探開支已成倍增長(zhǎng)。然而，石油開采效率仍然是個(gè)大問題。當(dāng)石油公司關(guān)閉油井時(shí)，通常只有不到一半的石油被提取。剩下的部分因被隱藏在巖石里，需要的花費(fèi)太高而未被開采。幸運(yùn)的是，得益于納米技術(shù)，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種解決途徑。

該方案是提高現(xiàn)有的鉆井技術(shù)。原來的技術(shù)需要將水注入到石油所在的巖石孔隙中。水占據(jù)石油所在的位置，并將其逼出。然而，這種方法顯示出了一定的局限性，那些能夠輕易到達(dá)位置的石油已經(jīng)被提取了。到那時(shí)，從油井里出來的就不是石油，而是水了。

為了防止這種情況發(fā)生，中國(guó)研究人員想出了一個(gè)方法，注入含有納米顆粒的水，其中納米顆?？梢圆迦氲綆r石的孔隙之間。這種方法的目的在于使水以更窄的路徑進(jìn)入含油的孔隙當(dāng)中，將其逼出。在中國(guó)進(jìn)行的實(shí)地研究非常成功，這種方法證明了非常高效(50%)的黑金開采。