纳米技术正潜移默化地改变着我们的生活,从防污面料到自清洁涂料,再到更高效的发动机,纳米技术无处不在。
纳米技术在布料中的应用
纳米材料的物理特征使其能够在布料表面形成一层均匀、超薄、低间隙的保护层,从而赋予布料防油、防尘、防污、抗菌等功能。同时,运用纳米技术的布料质地极薄,几乎不会改变原布料的颜色、舒适度和透气性等物理性质。
纳米技术在涂料中的应用
纳米技术和纳米材料可使墙面涂料的耐洗刷性提高十倍左右。纳米薄层具有保护作用,可以将常温下大于 100nm 的水滴、油滴等污渍阻隔在外,起到保护墙壁的作用。玻璃和瓷砖涂上纳米薄层后,其表面不会附着灰尘、水滴、油滴等污渍,省去了经常擦洗玻璃和瓷砖的麻烦。
纳米技术在交通工具中的应用
如今,大多数交通工具都离不开发动机,如汽车、轮船和飞机。纳米材料可以大幅提高发动机的效率、使用寿命和可靠性,进而提升和改进交通工具的性能指标。
纳米技术的起源
纳米技术概念最早由著名物理学家理查德·费曼在 1959 年的演讲中提出。他描述了通过直接操纵原子进行合成的可能性。纳米技术一词最初由诺里欧·谷口于 1974 年使用。埃里克·德雷克斯勒在他 1986 年的著作《创造的引擎:纳米技术的未来时代》中也使用了纳米技术一词,提出了纳米级组装器的想法,这种组装器能够利用原子控制来制造自身和其他任意复杂事物的副本。
纳米技术在 20 世纪 80 年代作为一项领域出现,是通过德雷克斯勒的理论和公共工作的融合,这一融合发展和普及了纳米技术的概念框架。同时,备受瞩目的实验进展吸引了人们对原子控制前景的更广泛关注。
纳米技术的现代发展
自 20 世纪 80 年代流行高峰以来,大多数纳米技术都涉及到用少量原子制造机械设备的几种方法的研究。20 世纪 80 年代,两大突破引发了纳米技术在现代的发展。
- 扫描隧道显微镜的发明:1981 年,扫描隧道显微镜的发明实现了以前无法实现的单个原子和键的可视化,并于 1989 年成功用于操纵单个原子。该显微镜的开发者格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔在 1986 年获得了诺贝尔物理学奖。
- 富勒烯的发现:1985 年,哈里·克罗托、理查德·斯马利和罗伯特·柯尔发现富勒烯,他们一起获得了 1996 年诺贝尔化学奖。富勒烯最初并未被描述为纳米技术;该术语用于相关石墨烯管(称为碳纳米管,有时称为巴克管)的后续工作,这暗示了纳米电子和器件的潜在应用。碳纳米管的发现很大程度上归功于 1991 年在日本电气公司的饭岛澄男。
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