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科普小課堂:你知道納米是什么嗎?用途是什么?

返回列表 編輯:德普 瀏覽:208 發布日期:2018-09-01【

納米(nm)和米、微米等單位一樣,是一種長度單位,一納米等于十的負九次方米,約比化學鍵長大一個數量級。納米科技是研究由尺寸在0.1至100納米之間的物質組成的體系的運動規律和相互作用以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術。可衍生出納米電子學、機械學、生物學、材料學加工學等。


納米常識概念和特點以及運用的途徑


納米是什么

納米(nm),又稱毫微米,是長度的度量單位,1納米=10^-9米。納米技術,指將材料加工成納米級,即1毫米的1/1000,如果你是問電腦技術上的納米技術,那么可以這么理解。目前CPU的工藝已經達到32納米級,也就是一塊CPU上的元件最大制程是32納米,元件之間僅僅0.2納米的隔膜相隔。目前民用領域,因特爾、AMD自然已經掌握此技術,另外在顯卡領域,臺積電已經掌握了32納米的GPU制造技術。納米技術可以大大減少電子元件的芯片規模、耗電量,同時芯片制程的納米級,成為各個芯片廠商比較技術先進度的重要指標。


納米概念

第一種

從迄今為止的研究狀況看,關于納米技術分為三種概念。第一種,是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以制造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術未取得重大進展。

第二種

第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即便發展下去,從理論上講終將會達到限度。這是因為,如果把電路的線幅變小,將使構成電路的絕緣膜的為得極薄,這樣將破壞絕緣效果。此外,還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的納米技術。

第三種

第三種膜內就存在納米級的結構。

所謂納米技術,是指在0.1~100納米的尺度里,研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中,發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子,顯著地表現出許多新的特性,而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術,就稱為納米技術。


納米常識概念和特點以及運用的途徑


綜合

納米科技現在已經包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。從包括微電子等在內的微米科技到納米科技,人類正越來越向微觀世界深入,人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出,納米左右和納米以下的結構是下一階段科技發展的一個重點,會是一次技術革命,從而將引起21世紀又一次產業革命。

雖然距離應用階段還有較長的距離要走,但是由于納米科技所孕育的極為廣闊的應用前景,美國、日本、英國等發達國家都對納米科技給予高度重視,紛紛制定研究計劃,進行相關研究。


納米常識概念和特點以及運用的途徑


納米材料的特點

當粒子的尺寸減小到納米量級,將導致聲、光、電、磁、熱性能呈現新的特性。比方說:被廣泛研究的II-VI族半導體硫化鎘,其吸收帶邊界和發光光譜的峰的位置會隨著晶粒尺寸減小而顯著藍移。按照這一原理,可以通過控制晶粒尺寸來得到不同能隙的硫化鎘,這將大大豐富材料的研究內容和可望得到新的用途。我們知道物質的種類是有限的,微米和納米的硫化鎘都是由硫和鎘元素組成的,但通過控制制備條件,可以得到帶隙和發光性質不同的材料。也就是說,通過納米技術得到了全新的材料。納米顆粒往往具有很大的比表面積,每克這種固體的比表面積能達到幾百甚至上千平方米,這使得它們可作為高活性的吸附劑和催化劑,在氫氣貯存、有機合成和環境保護等領域有著重要的應用前景。對納米體材料,我們可以用“更輕、更高、更強”這六個字來概括。“更輕”是指借助于納米材料和技術,我們可以制備體積更小性能不變甚至更好的器件,減小器件的體積,使其更輕盈。第一臺計算機需要三間房子來存放,正是借助與微米級的半導體制造技術,才實現了其小型化,并普及了計算機。無論從能量和資源利用來看,這種“小型化”的效益都是十分驚人的。“更高”是指納米材料可望有著更高的光、電、磁、熱性能。“更強”是指納米材料有著更強的力學性能(如強度和韌性等),對納米陶瓷來說,納米化可望解決陶瓷的脆性問題,并可能表現出與金屬等材料類似的塑性。


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