在科技常識的考察中,對於高新技術的考察的習題大多離我們較遠,但是又需要大家對於高新技術名詞具備辨析能力,所以在平時備考中大家需要注意這一部分的積累。現將高新技術的新材料技術中的納米相關的名詞介紹給大家以便大家的學習與備考。
1. 納米
納米其實和我們熟知的米、釐米一樣,是長度的度量單位,也叫毫微米。其中換算關係為1納米=10-9米,即十萬分之一米。這麼小的單位哪裡能用到呢?其實在微觀世界裡大有用處。1納米相當於4倍原子大小,比單個細菌的長度還要小得多。單個細菌用肉眼是根本看不到的,用顯微鏡測直徑大約是五微米。假設一根頭髮的直徑是0.05毫米,把它軸向平均剖成5萬根,每根的厚度大約就是1納米。也就是說,1納米就是0.000001毫米。
2. 納米級結構材料
在上面我們知道了納米這個單位以後,那麼在應用的時候就不難發現「納米級結構材料」。那什麼是納米級結構材料呢?納米級結構材料,簡稱為納米材料,是指其結構單元的尺寸介於1納米~100納米範圍之間。由於它的尺寸已經接近電子的相干長度(在物理學中,相干長度表示的是相干波(例如電磁波)保持一定的相干度進行傳播的距離。),它的性質因為強相干所帶來的自組織使得性質發生很大變化。並且,其尺度已接近光的波長,加上其具有大表面的特殊效應,因此其所表現的特性,例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等,往往不同於該物質在整體狀態時所表現的性質。
那麼納米材料有什麼特性呢?
(1)表面與界面效應
主要原因就在於直徑減少,表面原子數量增多。再例如,粒子直徑為10納米和5納米時,比表面積(比表面積是指單位質量物料所具有的總面積。單位是m2/g。)分別為90m2/g和180m2/g。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象,如金屬納米粒子在空中會燃燒,無機納米粒子會吸附氣體等等。
(2)小尺寸效應
當納米微粒尺寸與光波波長,傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時,它的周期性邊界被破壞,從而使其聲、光、電、磁,熱力學等性能呈現出「新奇」的現象。例如,銅顆粒達到納米尺寸時就變得不能導電;絕緣的二氧化矽顆粒在20納米時卻開始導電。再譬如,高分子材料加納米材料製成的刀具比金剛石製品還要堅硬。利用這些特性,可以高效率的將太陽能轉變為熱能、電能,此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。
3. 納米技術
另外,習題中我們也不難發現還有一個叫「納米科學與技術」,簡稱為納米技術,也稱毫微技術,是指研究結構尺寸在1納米至100納米範圍內材料的性質和應用的一種技術。1981年掃描隧道顯微鏡發明後,誕生了一門以1到100納米長度為研究分子世界,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品 。因此,納米技術其實就是一種用單個原子、分子製造物質的技術。
當前納米技術的研究和應用主要在材料和製備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方面。用納米材料製作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以製作出特定性質的材料或自然界不存在的材料,製作出生物材料和仿生材料
上述是我們常見的關於納米的名詞,在相關的題目中做好辨析,以便我們能判斷選項的正誤。