纳米尺度

释放物质的奇异性质

纳米技术越来越受到科学研究和工业的重视。根据这项研究，自21世纪以来，世界上960个最突出的科学研究方向中有89%与纳米技术有关。作为前沿、基础和平台科学，纳米科学为物理学、材料、化学、能源科学、生命科学、药理学和毒理学、工程学等七门基本学科提供了创新动力，并已成为转型工业中最创新的科学研究领域之一和制造技术的重要来源。

什么是纳米技术？首先，我们需要了解纳米。纳米是长度单位，一纳米是原子大小的四倍，比单个细菌的长度小得多。科学家们发现，在纳米尺度下，材料表现出与宏观尺度完全不同的物理、化学和生物特性。例如，低强度或脆性合金将获得高强度和高扩展性，化学活性低的化合物将成为强有力的催化剂，无法激发的半导体将成为有效的光源。总之，尺度的减小使纳米材料表现出不同于宏物质和单个孤立原子的奇异特性，似乎它们具有"特殊的功能"。

在这一科学发现的基础上，人类发展了纳米科学和纳米技术。纳米科学以0.1nm到100 nm之间的物质为研究对象，探索其独特的物理、化学和生物学特性和功能，而纳米技术在这个空间尺度上操纵原子和分子，加工材料和制造具有特定功能的器件。科技革命提供了新的工具，深刻地改变了人与自然的关系。纳米技术通过纳米级的精确操作来控制材料的性能，赋予纳米材料理想的机械、化学、电、磁、热或光学性能，从而使这些新型纳米材料在传统和新兴工业制造领域得到广泛应用。

纳米材料

提高生产生活质量

纳米材料已广泛应用于工业制造领域。在传统的机械制造业中，纳米材料被用作机器零件的表面涂层或润滑剂，以减少磨损，延长机器的使用寿命。在航空航天制造业中，重量轻，强度高的纳米结构合金是制造飞机机身和过滤器，振动和防火部件的理想材料。在电子信息产业中，纳米技术的应用将有助于克服以强场效应，量子隧道效应为代表的物理限制和以功耗，散热，传输延迟为代表的技术限制，并基于量子效应制作新型纳米器件，这将推动高性能价格比制作工艺的发展。在轻工业领域，人们使用的防晒霜主要成分是纳米二氧化钛或氧化锌，而纳米纤维则用于制作防皱，防污，抗菌服装，以及网球拍，自行车等各类体育用品。"。

在生态文明建设，推进节能减排和低碳发展中，纳米技术作为一个交叉学科领域，可以显著促进替代能源发展，提高能源使用效率。在石油化工中，金属，氧化物，碳等化合物的纳米颗粒是良好的催化剂，在石油炼制，生物燃料制造等领域具有重要应用，可显著提高燃料燃烧效率，降低污染和能耗。在清洁能源领域，纳米材料用于低成本固态太阳能电池，高性能可充电电池（包括超级电容器），温差电池，燃料电池等的研究和制造。高效纳米储能材料，热电转换材料等，是新能源材料的主要发展方向，对解决日益突出的能源问题将发挥重要作用。"。

纳米环境技术的应用可以大大减少现有的严重污染源对环境造成的破坏，改善人类生存的环境质量，实现材料、水和空气的良性循环。例如，纳米粒子可以通过化学反应有效地降解工业废水中的污染物，如印染和电镀。纳米纤维可以有效吸附空气中的污染物，减轻汽车尾气、工业废气、家居装饰等造成的空气污染。二硫化钼薄膜可以有效地实现盐水淡化，多孔纳米材料可以吸收诸如海绵等水中的重金属和油污等有毒物质。