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炙手可热的纳米材料

    材料是一切事物的物质基础。从科学技术发展的历史看,一种崭新技术的实现,往往需要崭新材料的支持。如果没有1970年制成的使光强度几乎不衰减的光导纤维,也不会有现代的光通信;如果不制成高纯度大直径的硅单晶,就不会有高度发展的集成电路,也不会有今天如此先进的计算机和电子设备。

  从结构上分,现有固体材料可分为晶态和非晶态两大类。玻璃等属于非晶态材料。而金属则是晶态材料,它们由许多晶粒组成,在晶粒内部,原子按严格规则成点阵排列,就像列成方阵的整齐队伍一样,而在晶粒间界面处的原子则排列无序。

  在各种材料中,金属材料是人类进入工业社会以后,用得最早也最多的材料。作为结构材料,金属材料主要包括铁合金、铝合金、钛合金,它们的品种层出不穷,性能也远非昔日可比。

  材料技术的发展趋势之一是尺度向越来越小的方向发展,以前组成材料的颗粒,其尺寸都在微米(百万分之一米)量级,而现在出现了向纳米(十亿分之一米)尺度发展的材料。由于颗粒极度细化,晶界所占体积百分数增加,使得材料的某些性能发生截然不同的变化,例如,以前给人极脆印象的陶瓷,纳米化后居然可以用来加工制造发动机零件;尽管各种块状金属有不同颜色,但当其细化到纳米级的颗粒时,所有金属都呈现出黑色;纳米材料的另一特点是熔点低,金的熔点通常是1000多摄氏度,而晶粒尺度为3纳米的金微粒,其熔点仅为普通金的一半。

  纳米材料是近几年来最受关注的新材料之一,其重要意义越来越为人所认识。已有人预言“本世纪五十年代重视微米技术的国家,现在都取得了很大的发展,同样,现在重视纳米科技的国家,将在二十一世纪获得高速发展。”IBM的首席科学家Amotrong也曾十分肯定的指出:“正像七十年代微电子技术引发了信息革命一样,纳米科学技术将成为下世纪信息时代的核心。”

 

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