在古代，人們常用“芥子之微”、“秋毫之末”來形容東西很小。古文《核舟記》里也曾描述了一艘用橄欖核雕刻的舟，窗子可以開合，上面居然還寫著“山高月小，水落石出”八個字，令人嘆為觀止。這艘船的最小部件只有0.1毫米。再比如，人們往往用“細如發(fā)絲”來形容東西纖細。其實，人的頭發(fā)直徑一般為20~50微米，可見并不細小。單個細菌雖然用肉眼看不見，但用顯微鏡測出它的直徑約為5微米，也不算是最小的。?

　　就拿世界上最先進的集成電路來說，線寬已經(jīng)減小到0.13微米。但據(jù)科學(xué)家們預(yù)測，隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的大小還將繼續(xù)減小至0.1微米，也就是100納米以下。而且，在這種納米尺度上制造出的計算機性能將比微米技術(shù)下的計算機性能呈指數(shù)倍提高，這就是由納米材料為當(dāng)今世界帶來的巨大變革。?

　　回顧歷史，我們就會發(fā)現(xiàn)納米材料其實并不神秘和稀奇，它的使用在古代或許就已經(jīng)存在了。比如，中國古代字畫歷經(jīng)千年而不褪色，就有可能是因為所用的墨是由納米級的碳黑組成的；再如中國古代銅鏡表面的防銹層也被證明是由納米氧化錫顆粒構(gòu)成的薄膜，只是當(dāng)時的人們沒有清楚的了解而已。?

　　其實，自然界中同樣廣泛存在著很多天然形成的納米材料，像動物的牙齒、海洋沉淀物等都是由納米微粒構(gòu)成的。而科學(xué)家們對納米材料的探索，最初是在19世紀(jì)60年代對膠體微粒的研究。到了20世紀(jì)60年代后，科學(xué)家開始有意識得通過對金屬納米微粒的制備和研究來探索納米體系的奧秘。到了1984年，德國薩爾布呂肯的格萊特教授把粒徑為6納米的金屬鐵粉原位，加壓制成世界上第一塊納米材料，首次提出“納米材料”這一概念，從此開創(chuàng)了納米材料學(xué)的先河。?

　　目前，納米材料已經(jīng)成為了世界各國納米科技發(fā)展的熱點，納米科技也得到廣泛應(yīng)用，滲透到人們的衣食住行中，尤其是一些納米材料的問世，使人們的生活方式和工作方式發(fā)生了巨大變化。?

　　在最近幾年里，我們在生活中會經(jīng)常聽到各種納米材料的應(yīng)用，比如什么納米水、納米洗衣機、納米衣服等等。而在中國科學(xué)院王恩哥院士看來，納米材料雖然已經(jīng)進入到了我們的生活，但還是有很多問題需要研究探索：納米它是一個概念，它實際上標(biāo)的名是當(dāng)一個物體或者是某種材料他在尺寸上小到只有幾十個納米這樣一個范圍內(nèi)。這個有這么一個范圍吧。尺度上的范圍。在這樣一個范圍說我們可以研究很多不同的對象，包括生命體，包括物理上的一些新的現(xiàn)象。實際上納米是一個新的世界，在這個世界里頭，起到主導(dǎo)作用的理論是叫做量子力學(xué)，納米科學(xué)實際上已經(jīng)進入到了我們現(xiàn)在的生活中，只是有一些地方我們并不太了解。需要提醒的事情就是這個概念仍然是處于一種科學(xué)研究向技術(shù)轉(zhuǎn)化的過程，很多的問題，還有待解決。?

　　經(jīng)過最近二三十年的快速發(fā)展，一些具有新奇特性的納米材料，如導(dǎo)電性能類似金屬銅的石墨烯；通過改變尺寸就可以控制發(fā)射光譜的量子點等不斷被發(fā)現(xiàn)，繼而在能源、醫(yī)學(xué)、服裝及信息等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。?

　　在能源領(lǐng)域，納米技術(shù)為鋰電池的發(fā)展帶來了新機遇。目前針對鋰電池的納米材料的研究已經(jīng)完善并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，鋰電池動力汽車的續(xù)航里程可達470公里左右，隨著納米材料的進一步發(fā)展，鋰電池性能將會繼續(xù)優(yōu)化，有望實現(xiàn)800公里的續(xù)航目標(biāo)。?

　　另外，由于超級電容器具有充電速度快，功率密度高等優(yōu)勢，逐漸成為了新能源汽車的“新寵”，而納米材料的應(yīng)用可以幫助超級電容器減重，同時進一步提升充電速度。?

　　有研究者預(yù)測，用碳納米管制備的超級電容器，充放電速度是傳統(tǒng)電池的1000倍，能夠在短短數(shù)秒中完成汽車充電，甚至比傳統(tǒng)汽車加油要快3倍，充電周期可以高達100萬次。?

　　在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米科技為藥物的傳輸和疾病的治療提供了新的方式和途徑。目前部分針對癌癥的納米藥物已經(jīng)面市。比如，借助納米載體，藥物可以克服人體的生物屏障，通過人為操控直接到達病灶區(qū)，在提高局部藥物濃度，增強治療效果的同時減少了對其他組織的損害，這在癌癥治療中會有比較明顯的效果。?

　　此外，各種具有特定癌癥治療功能的納米機器人也相繼被成功研發(fā)出來。例如能夠在60秒內(nèi)殺死癌細胞的納米機器人；或者可以鎖定癌細胞并投遞藥物的納米機器人等等，這些納米科技的使用，為非侵入性癌癥治療提供了一個良好的發(fā)展契機，提高了患者的生存率。?

　　在化纖紡織領(lǐng)域，曾有研究人員開發(fā)出一種據(jù)說可以預(yù)防感冒的“神奇外套”。這款衣服看上去是由普通的棉料制成的，但在它的布料里添加了一種納米微粒，能夠偵測并且“抓住”漂浮在空氣中的病毒和病菌。衣服的兜帽、衣袖和口袋里還添加有獨特的鈀微粒，它的功能與微型的排氣凈化器類似，能夠分解有害的空氣污染成分。因此在一定程度上可以達到隔絕病毒、預(yù)防感冒的神奇效果。?

　　另外，納米材料還可用來制造防水衣服。這是研究人員從自然界中荷葉的疏水表面得到靈感，在織物表面附著一層納米材料，這個納米材料表面形成一層永久性的空氣層，從而達到疏水效果。這種疏水衣物與傳統(tǒng)衣服相比，不沾水、易于清洗，但是如果表面納米層受到磨損，會導(dǎo)致防水功能下降。?

　　除了這些領(lǐng)域之外，納米材料還被廣泛運用在信息、生物、能源、環(huán)境、宇航等方面，因此掌握納米科技和研發(fā)納米材料非常重要。對此，中國科學(xué)院王恩哥院士告訴我們：我一直認為，誰掌握了材料誰就掌握了未來，我國納米材料的研究起步很早，整體水平處于國際的前列，比如我們發(fā)表的論文和專利已經(jīng)都在世界上排在第一了，我們一定要把握住機會，既要大膽創(chuàng)新，又要腳踏實地，一步一個腳印的去做。?

　　總的來說，隨著科研工作者的不斷探索，我國納米科技方面的研究正在向工業(yè)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變，相信在不久的將來，生活中衣食住行各個方面都會有納米材料的參與，我們也將充分享受納米科技給人類帶來的便捷、智能和健康。?



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識