纳米技术的广阔应用前景

本文介绍纳米技术在工业、医学、军事诸方面的广阔应用前景。展望纳米技术的进展将为21世纪的科学技术带来新的飞跃。     

21世纪纳米技术及其应用展望

 异军突起的纳米技术“纳米”是英文namometer的译名,是一种长度单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米,约相当于45个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,明显表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。从迄今为止的研究状况看,纳米技术分为三种。     

纳米技术的进展及军用前景

 近来科学家们纷纷预测：“纳米技术将是２１世纪科技革命的生力军”、“纳米技术将像微电子技术引发科技革命一样,成为对世纪信息时代的核心”。 ２０００年１月,美国政府发布了《国家纳米技术计划》,此计划被认为是面向未来的重大战略举措。克林顿总统于２０００年１月２１日在加利福尼亚大学理工学院演讲中提到：“我的２００１年预算案支持一个价值５亿美元全新的国家纳米技术启动计划……使人类有能在原子和分子水平上操纵物质的能力。……”显然,美国政府已把崭露头角的纳米科学和纳米工程放在科学发展的优先考虑地位。     

纳米技术与我们的生活

 近年以来,“纳米技术”这一词汇不断见诸于媒体,“纳米概念”也被炒得火热。随着“纳米”这个概念逐渐被越来越多的人所认识,纳米产品也已经不再是可望而不可及了。纳米,这个小而又小的尺度永远不可能用肉眼看见,但纳米技术的应用正在改变和即将改变我们的生活。一、纳米与纳米技术“纳米”是一种几何尺寸的度量单位,1纳米为百万分之一毫米,也就是十亿分之一米,约相当于45个原子串在一起的长度,更直观地讲,头发丝的直径就有七八万纳米,因此,纳米世界是一个肉眼看不到的相当微观的世界。     

神奇的纳米技术与军事革命

 20世纪80年代末,一门新颖、独特、颇具神奇色彩的科学技术---纳米技术悄然兴起,并立即引起世界各国的广泛关注和重视。短短十几年中,纳米技术在世界范围内的研究和应用得到了卓有成效的发展,并已成为21世纪的前沿战略科技。一、神奇的纳米技术1nm=10-9m。所谓纳米技术,是在0.1～100nm的尺度空间内研究电子、原子和分子的运动规律及特性,通过微观环境下操作单个原子、分子或原子团、分子团,以制造具有特定功能的材料或器件为最终目的的一门崭新技术。它包括纳米电子技术、纳米材料技术、纳米机械制造技术、纳米显微技术及纳米物理学和纳米生物学等不同的学科和领域。     

神奇的纳米技术

 一、科学巨匠遭冷遇,柳暗花明又一村著名物理学家,诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼在1959年12月29日召开的美国物理年会上满怀激情地发表了《底层大有可为》的报告,大胆提出“用原子搭积木”的设想。他说:“当我们深入并游荡在原子周围,我们将按照不同的定律活动,会遇到许许多多新奇的事情,能以全新的方式生产,完成异乎寻常的工作。”并提出“我们为什么不可以从单个分子甚至原子开始进行组装,达到我们的要求?”当时连分子、原子是什么样都看不着,谈何对原子进行操纵组装呢?简直是痴人说梦。     

纳米技术在未来军事领域中的应用

 纳米技术不仅在材料、生物医学、半导体器件和微机电系统等领域中有着广泛的应用,而且这些领域中的应用又都能不同程度地用于军事领域,所以纳米技术在军事领域中也有着广阔的应用前景。利用纳米技术,科技工作者正在研制纳米武器和纳米武器系统。纳米武器和纳米武器系统具有超微型化、智能化和高性能等优点,必将引起未来武器系统的深刻变革和未来战争模式、作战指挥等一系列重大的变革。一、纳米武器和纳米武器系统的特点1.武器系统超微型化纳米技术用量子器件取代大规模的集成电路,使武器控制系统的重量和功耗成千分之一地减小,从而大大减小了武器的体积和重量。     

纳米材料和技术在可再生能源方面的应用

纳米光子学,产生于纳米技术和光子学的交界处,处理光和物质在纳米尺度的相互作用,可以被用来产生新的效果和发展纳米尺度的器件。世界在迎接未来能源需求方面正面临巨大挑战。纳米光子学为太阳能转换提供了新的进展。在太阳能转换领域,我们正加速开展新的基于纳米光子学让太阳光子在整个光谱范围从紫外到红外有效率地被吸收和转换,并且有效率地转换为电能方面的研究（比如直接或者电化学的转换）。纳米技术也为热电和能量储存方面的研究提供了新的途径,我们正追求把它们和太阳能获取整合在一起从而提供广泛的能源解决方案。     

传感器技术在汽车上的应用

 不同用途的传感器装置在汽车的相关部位上,可有效监测车辆各个部位的工作状况。它们能够发现车辆的异常情况,以电信号方式向计算机报告,以便及时排除车辆故障,确保行车安全。目前传感器在汽车上的应用主要在以下几个方面。一、空气温度传感器(ACT)空气温度传感器(ACT)感测进入发动机进气歧管的空气温度。这种装置有一个热感电阻的触头,装置在空气滤清器或汽缸进气歧管的进气口。其电阻值随周围空气温度的变化而变化,从而发出不同电流值信号。如果进入发动机的空气温度低(或高)时,空气密度,即重量,会相应变大(或变小),传感器的这个信号将帮助电子计算机控制燃油喷射量,把空气-燃油混合的混合比调控到理想值。     

物理知识在汽车上的应用

生活、学习、工作处处离不开物理知识,随着社会的发展,有车族不断壮大,汽车上的物理知识非常多,这里介绍几项,供大家参考。一、“防抱死”讲安全防抱死系统是现代中高档轿车必不可少的装备,很多汽车广告都会把防抱死刹车系统(ABS)作为“卖点”,其实,ABS是antilock braking syst     

纳米科学技术及纳米材料科学的发展趋势

 在当代,随着高新技术的发展,材料和器件的微型化成为一个重要的发展方向。这样在从宏观走向微观的过程中,出现了介于宏观与微观之间的纳米学。一、纳米科学技术的含义和包含范围纳米是物理学中一个长度计量单位,即1纳米(ｎｍ)=10-9米(ｍ)。纳米尺度(0.1～100纳米)比原子尺寸略大(约为十几个原子排列起来那么长),大约相当于一根头发丝直径的万分之一。纳米世界是相当微观的世界。纳米科技包括:纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米显微学、纳米机械学、纳米加工和纳米测量等多种学科。     

癌症、肿瘤抑制基因及纳米技术在癌症预防和治疗的应用

一、什么是癌症
癌症（cancer）是发生于各个年龄段、多种器官和组织、导致严重后果的疾病。根据世界卫生组织的统计,2007 年全世界有790 万人死于癌症,占所有死亡人数的13%,据估计到2030 年该数字将上升至1200 万。每年花在癌症病人治疗和护理的费用超过2000 亿美元,给社会和家庭带来了巨大的经济负担。根据细胞类型,癌症可以分为四类,内外表层细胞发生癌变形成的肺癌、乳腺癌和结肠癌等（Carcinoma）;支持组织和连接组织,如骨、软骨、脂肪和肌肉等形成的肉瘤（Sarcoma）;淋巴和免疫系统形成的淋巴瘤（Lymphoma）;以及循环系统形成的白血病（Leukemia）。     

物理学在现代汽车ABS上的应用

随着汽车行驶速度的提高,道路行车密度的增大,对于汽车行驶安全性能的要求也越来越高.汽车的防抱死制动系统(ABS)应运而生,它是以传统制动系统为基础,采用电子控制技术,在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统.其中应用了许多力学、电学、磁学、液压等物理学理论,通过对ABS的讨论了解物理学在现代技术中的应用.     

二维纳米材料在生物医学领域的应用

二维纳米材料具有高的电导率、良好的生物相容性、独特的纳米片结构、大表面积,以及优异的热性能、光性能和机械性能,在药物递送、生物传感、多模式成像、抗菌剂和组织工程方面具有较大的用途,在生物医学领域具有极大的潜力。文章总结了几种二维纳米材料包括磷酸锆、层状双金属氢氧化物、黑磷、硼纳米片和碲化锡的特性以及在药物递送、肾透析、癌症治疗和多模式成像中的应用进展,最后展望二维纳米材料的发展前景和挑战。     

数字全息周期像的产生机理及在抑制零级衍射上的应用

在数字全息成像中, 利用CCD的RGB模式采样全息图时, 全息重构像会出现特定的周期性分布. 本文从理论和实验上详细研究了这种周期像产生的机理、分布特性和应用. 研究结果显示, 由于CCD的光谱滤镜会使全息图的RGB三个单色采样阵列出现部分像素信号的缺失, 因此, 需要通过特定的demosaicing数学算法对缺失的像素信号进行重建以形成完整的单色采样阵列, 这是数字全息再现像周期分布产生的根源. 而基于demosaicing算法的采样阵列重建会在全息图频谱中引入调制函数, 导致物体再现像和零级衍射斑的周期分布差异. 本文揭示了全息图的RGB采样、demosaicing算法与全息重构像周期性之间的内在关联. 最后, 讨论了结合空间移位和图像形态学技术, 利用重构像的周期性抑制零级衍射斑的应用. 所有理论与实验研究结果完全一致. 关键词： 数字全息 图像周期性 零级斑抑制     

ACMS客户化编程技术在发动机故障诊断上的应用

发动机系统由于其内部结构复杂,工作环境恶劣,极易发生故障,而发动机在设计之初又无法实现对所有故障的准确探测和隔离。为了解决飞机投入运营后对发动机复杂故障的探测问题,本文以B737-700飞机的液压机械组件故障探测为例,提出利用机载的ACMS客户化编程技术,通过自定义相应的故障诊断报文来提高发动机的健康监控水平。实践证明,客户化ACMS编程技术能够极大地提高航空公司对发动机以及飞机的故障诊断水平,方便航空公司日常的运营和维护工作,最终提高飞机的利用率。     

近红外光谱分析技术及其在牧草种子质量监督检验上的应用前景

近红外光谱(NIRS)的分析技术是一项高效、快捷检测样品中某种物质成分的分析新方法,近年来在农业、食品、医药、化工、纺织、环保等领域得到了广泛的应用。 文章简要介绍了NIRS技术产生和探测的基本原理、方法和技术特点,回顾了其在植物种子研究方面的应用情况,然后从种子品种鉴定、种子纯净度鉴定、种子发芽率测定、种子水分含量和生活力测定等四个方面阐述了NIRS分析技术应用于牧草种子质量监督检验的意义和潜在价值。 最后得出结论应用NIRS技术能降低种子检验成本、提高检验效率,还有助于扩大常规种子检验的范围和用途,因此NIRS应用于牧草种子质量检验有着重要的理论和实际意义。     

基于近场激发与增强的新型多层纳米薄膜结构在非线性光学器件上的应用与发展前景

传统光学引入了远场衍射的尺度极限。自从提出了近场光学技术以来 ,由于近场扫描光学显微镜 (NSOM)系统的复杂性而使得近扬的引入和利用变得困难。具有多层纳米薄膜结构的超分辨近场结构 (Super RENS)的提出改变了这种局面 ,并在诸如超高密度光学数据存储、近场光刻技术、纳米光子学晶体管等领域获得了重要的应用。围绕Su per RENS技术 ,通过综述它的基本原理、物理机制以及各项应用 ,指出了基于近场激发与增强原理的新型多层纳米薄膜结构在未来非线性光学器件上的应用与发展前景