试论纳米技术——（注：感谢高东升高级工程师为本文的写作提供了基础性研究资料。），本文主要内容关键词为：纳米技术论文,基础性论文,高级工程师论文,试论论文,本文论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
纳米尺度研究作为一门技术，是八十年代刚刚兴起的，它所研究的对象是人们很少涉列的既非宏观又非微观的中间领域，也有人称之为介观研究领域。(1)这一领域是一个相对独立的物质层次，对这一物质层次进行研究，必将为人类全面、系统地认识世界展现新的视野和内涵。随着科学进步的日益加快和对纳米技术广泛而又深入的研究，使纳米技术得到了迅速发展和广泛应用，并越来越深入地影响和改变着人们的生产、生活及思想，而对经济、政治、社会的影响则更多地体现在各国间对纳米技术研究及应用的激烈竞争上。本文拟从技术论的角度对纳米技术进行初步的分析研究，希望能起到抛砖引玉的作用。
一 纳米材料与纳米技术
纳米技术的兴起和发展是与纳米材料的研究、开发与应用密切相关的。因此，要研究纳米技术，就必须首先从对纳米材料的研究与开发分析入手。纳米材料可划分为两个层次：一是纳米微粒，即就是指尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粒。通常把仅包含几个到数百个原子或尺度小于1nm的粒子称为簇，它是介于单个原子与固态之间的原子集合体。纳米微粒一般在1～100nm之间，有人称之为超微粒子，这些微粒是肉眼和一般显微镜看不见的微小粒子，只能用高倍的电子显微镜才能观察到。因此，有的科学家为纳米微粒下了一个定义，即：用电子显微镜(TEM)能看到的微粒才称为纳米微粒。二是纳米固体（包括薄膜）。纳米固体又称纳米结构材料，它是由尺寸为1～100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。纳米结构材料的结构具有三种形式：一是晶态；二是准晶态；三是非晶态。与此相对应，纳米结构材料又可分为纳米晶体材料（也称纳米微晶材料）、纳米准晶态材料和纳米非晶态材料。按照纳米颗粒键的形式，又可以把纳米结构材料划分为纳米金属材料、纳米离子晶体材料、纳米半导体材料以及纳米陶瓷材料。从纳米粒子的相态来看，又可将由单相微粒构成的固体称为纳米相材料，由两相构成（一种纳米相弥散于另一种纳米相材料中）的纳米材料称为复相材料，与此相对应，而把纳米粒子分散到不同成份、不同相或者不同种类的纳米粒子、常规三维固体及二维薄膜材料中所形成的结构材料称为复合材料。纳米材料大部分是用人工制备的，属人工材料。但在自然界也存在纳米材料，如天体陨石碎片、人体和兽类的牙齿，以及十分珍贵的蛋白石等都是纳米微粒构成的。
从物质的科学性上来讲，纳米技术是缘于物质的超细化而引起的超细化颗粒（也就是纳米颗粒）的表面结构与晶体结构发生了独特改变，从而导致产生了量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应等，也就是说，纳米颗粒的性能产生了变化，这种变化使纳米材料在力学性能、磁学性能、热学性能、光学性能、电学性能、催化性能、生物活性等方面发生了变化，从而使纳米技术广泛地应用在结构陶瓷、超塑性纳米陶瓷、粉末增强复合材料（陶瓷、橡胶、塑料），超硬材料、磁记录介质、磁流体、永久磁铁、吸波材料，热交换材料、低维烧结材料、耐热材料，吸光材料（太阳能吸收器、红外线传感器）、光过滤材料、光导电体、感光材料、有机颜料，压电材料、介电材料、导电材料，电子浆料、传感器，催化剂材料、洗涤材料助剂、化妆品，人造骨、人造牙齿，以及固体火箭材料、记忆与显示材料、液体燃料等方面。(4)纳米技术的这种迅速而广泛的应用，均是在物质超细化至纳米尺度下进行研究、开发和应用的结果。
从纳米材料到纳米技术发展的历史来看，人们早在1861年在建立所谓胶体化学时即开始了对纳米胶体的研究。但真正对纳米进行独立的研究，则是1959年著名美国物理学家Richard Feynman在美国物理学会召开的一次会议上，第一个公开提出和预言，通过控制凝聚物质微小颗粒的大小可能会产生不同的结果。他预言说：“我不怀疑，如果我们对物质微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物质得到大量的可能的特性。”这一设想提出不久，便有人在60年代初对这一设想给予了不同侧面的理论支持，主要的分为二个方面：一是在60年代初东京大学的久保良吾(Ryogo Kubo)提出的一个模式，指出金属超微粒中电子数较少，因而不遵守Fermi统计，预示微小原子团在原子数量有限时会具有的量子力学上的特性，从而证实了：当这些材料的结构单元大小变得比与其特性有关的临界长度还小的时候，其特性就会发生相应的变化，并且还可以通过控制结构单元的大小而获得所需的相应特征。80年代初德国物理学家赫伯特·格莱特提出，通过合并超微粒子获得的材料本身就会有非常不同的特性。70年代末80年代初，随着干净的超微粒的制取及其研究，久保(Kubo)理论日趋完善，在用量子尺寸效应解释超细微粒的有些特性获得了进展，为日后纳米技术理论研究打下了基础。另一方面，人们自觉地将纳米微粒作为对象来研究和探索纳米技术。1963年，Ryozi vyeda及合作者通过在纯净惰性气体中蒸发和冷凝获得较干净的纳米微粒，并对其进行了研究。70年代康奈大学C.G.Grangvist和R.A.Buhrman小组利用气相沉淀法生产纳米微粒。通过纳米微粒的研制成功和相关纳米理论研究的进行，一种用“单个原子制造美好世界”的设想出笼，倡导者是一位70年代中期的麻省理工大学名叫德雷克斯勒的一名大学生，他受生物学家在研究如何控制构成DNA链的启发，提出要用原子建造机器，并进行复制。这被当时主流科学家视为一派胡言的设想，在1989年被一个惊人的消息所鼓舞，那就是国际商用机器公司(IBM)的科学家利用扫描隧道显微镜和类似小镊子的工具移动氙原子，最后拼成IBM这个著名商标，而日本科学家则实现了将硅原子堆成一个“金字塔”，首次实现了原子三维空间的立体搬迁。(5)这些成果的不断取得，使得纳米技术在80年代末90年代初获得了长足的发展，并逐步成为一个纳米技术体系。从纳米技术发展的历史可以看出，从对纳米胶体研究中不自觉地对纳米微粒进行研究，到对纳米微粒性能的预测，再进而到人们自觉地把纳米微粒作为一个独立的研究对象，经历了一个由不自觉到自觉，由预测到实际研究，由分散研究到有系统地整体研究的转变，这种转变反映出了纳米技术体系从形成到进一步发展的系统框架。
综上所述，所谓纳米技术就是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。
二 纳米技术研究方向
纳米技术作为一门日臻完善和发展的技术体系，已走出随机和零散的研究现状，逐步走上了分类集中研究的格局。纳米技术的研究从目前来看主要有以下四个方面：
1.纳米技术科学理论的研究。从目前来看，要系统地对纳米技术进行理论研究，首先就是要系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规则，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论，发展完善纳米材料科学体系；(6)其次，要进一步探索和总结纳米材料制备技术的理论研究，结合对纳米材料理论研究的有关成果和工程学的有关理论，探索出高效、廉价的工业化制备技术，这也是纳米技术发展的重要的前提条件之一；再次，对纳米技术工程化的理论研究将形成一个高潮。在纳米技术的发展中，人们越来越感到系统化研究和开发的重要意义和重大的经济效益，也就是说，人们不仅需要纳米材料学，也需要或者是更迫切的需要纳米工程学。
2.纳米技术材料及产品技术的研究。纳米尺寸的合成技术为发展新材料提供了新的途径，这就大大地丰富了纳米材料制备科学。人们已经能够制备包含几十个到几万个原子的纳米粒子，并把它们作为基本的构造单位，适当排列成零维的量子点、一维的量子线、二维量子膜和三维纳米固体。(7)在纳米材料制备技术与手段不断进化和完善的前提下，这些基础性技术的取得，为纳米材料技术和产品技术的研究及工程化提供了广阔的前景。首先不同纳米材料的制取，为在纳米尺寸下进行的技术研究和材料合成提供了前提，利用对原子级的控制来研制新的机器和生成新的材料已经取得了不少成果，如何工程化将是以后很重要的研究和探索的课题。其次是利用纳米尺度的物质材料进行多学科的交叉研究，使纳米技术向其它技术体系内渗透，从而形成新的功能材料及新的产品的技术研究，是目前国内外学术界和产业界所注目的焦点和竞争的兴奋点，这种研究具有极其重大的理论和市场潜力。
3.纳米技术实现手段的研究。(8)纳米技术的实现手段目前主要有两个：一是由宏观到微观，用宏观的方法将机器做得越来越小。目前，这方面工作已取得相当进展，大规模集成电路的结构日益细微，多种微型机器不断问世。日本电装公司的工程师，研制出了一辆长仅4.8毫米的微型轿车，由于汽车零部件十分微小，有些只能采用集成电路技术制造。美国电话电报公司贝尔实验室研制的“跳蚤机器人”，其中使用的硅质齿轮细小得如同灰尘粒，借助高倍电子显微镜，才能看清它的外形。德国慕尼黑一研究所研制的微型泵，其长、宽、高各为5毫米、5毫米和0.7毫米，每秒输送的液体为其自身重量的150倍。目前已研制成功的汽车防撞气囊，其中含有许多传感器，这种传感器可用来监测汽车碰撞情况，并指挥气囊充气膨胀。这种传感器小到用肉眼看不到的程度。二是由微观到宏观，即直接操纵原子和分子，对它们进行不同的排列组合，形成新的物质。从微观到宏观方面，纳米技术使人类能直接拆卸和组装原子和分子，供整个化学工业建立在原子量级上，制造出各种新的物质。纳米技术可使基因重组，移值变得更加可控，人们可根据需要改变生物遗传性状，制造出各种新的优良物种。
4.纳米技术新思想的研究。(9)纳米技术中的奇异特性，完全不同于传统技术中的许多概念和规律，对纳米技术的应用中，其中很重要的是要研究其新的思想。这些新的思想，一方面是属于工程范畴的，如传统理论上根本不相溶的两种元素，在纳米态下可合成在一起，从而形成铁铝、银铁和铜铁金；随着设计的机器越来越小，对大型装置的一些定论就变得不再适用，体积和重量因素变得几乎微不足道，而表面张力和摩擦力显得极为重要等。这些都是要急待探讨和勇于实践的课题，因为过去不可能的、不重要的，在纳米状态下，很有可能是可行的，并且是极其重要的因素。另一方面，纳米技术作为一种基础性技术，对社会化大生产的影响所引发的新思想研究也是必要的。科学家目前正在研究的领域涉及：让机器自己按一定程序复制自身，就像细胞分裂一样，这样就给人类带来想像不出的巨大的财富，这样机器可用来制造食物，可用来修复细胞，可防止疾病和抗衰老等，这也许是一个幻想，但人类在微型化上毕竟迈出了至关重要的一步。科学家们指出，纳米技术将对生产力发展产生深远的影响，并很有可能从根本上解决目前人类所面临的一系列问题，如环境、粮食、能源等极其重大的问题，
三 纳米技术的基本特点
从纳米技术基本概念的提出到有实质性设想，再到开发并应用纳米材料，到今天总共不到40年，但纳米技术领域所取得的成就已引起世界范围内的极大关注和积极参与。作为一项应用领域非常宽广的高技术，它除了具有一般高技术所具备的高投入、高风险、高效益的特性外，还具有以下几方面突出的特点：
1.纳米技术的多学科交叉性。纳米技术是一项背景性的技术，围绕这项技术的核心，将形成内容和层次非常分明的技术域。纳米技术所涉及到的，是许多人们从未涉足过的领域，涉及许许多多难以用常规科技来解释和解决的难题，突出地表现在以下几点：(1)纳米科技是集原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学于一体的多种学科交叉汇合而形成的一门新兴的科学。也就是说，对纳米技术进行科学的理论研究，必须借助于多门类多学科的有关知识和原理，进行综合与发展才能取得新的结论和成果。(2)纳米技术的研究、开发与应用是一门综合性的技术，它不仅涉及到物理、化学、生物、机械、材料、电子、计算机、医学等基础性科学技术，而且其本身就是综合性的科学技术，如电真空技术、微细化工技术、离子物理化学等，从而使纳米技术的研究、应用与开发成为了一系列科学技术组成的科学技术群。(3)由于纳米材料奇特的力学特性、热性能特性、磁性能特性、光学性能特性、电学性能特性以及界面活性和生物活性等性能，使纳米技术的应用从一开始就显现出极其广泛的应用领域，涉及学科之多，影响范围之广，很难有别的学科能与之相比。(4)纳米技术是科技、经济与社会高度协同的技术。一方面，纳米技术已经或将成为经济和社会发展的重要组成部分之一；另一方面，纳米技术从一开始就不只是为了只在各自孤立的纳米领域内创造知识和积累技术，而是一直运用其现有的对纳米技术的认识和掌握能力不断地开拓和引导日益发展着的经济和社会需要。以上几点，使纳米技术在发展的过程中，其多学科交叉的发展趋势比以往任何学科都明显和直接。
2.纳米技术的高学科性。与纳米技术的多学科交叉性相对应，纳米技术的高学科性也显得格外明显。首先，纳米技术的研究领域，是物质存在的一个新的层次，它主要是研究出现量子相干现象的体系，由于纳米的特殊性人们又把处于1～100nm的微小颗粒体系又从这种本来就很窄的研究领域中分离出来，形成了别具一格的纳米尺度研究领域。在这一特殊的物质存在层次上形成的科学体系，其独特和独立的学科地位就显得极为重要。其次，纳米技术材料独特的特性明显地区别于其它的科学技术规律。突出地表现在其四大效应上，即当纳米颗粒的尺寸下降到某一值时，就出现了量子尺寸效应，这就会导致纳米微粒的磁、光、声、热、电以及超导电性，与宏观物质特性有着显著不同；当纳米微粒小于特定的物理特征尺寸或更小时，就会导致声、光、电、磁、热力学等特性，呈现新的小尺寸效应，就会产生光吸收显著增加、磁有序向磁无序转化、超导相向正常相转变、声谱发生变化等结果；纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例，使表面原子具有高活性，易与其它原子结合；纳米还具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子效应。这些效应使纳米材料出现了一些“反常现象”，从而形成了一些独特的技术思路和方式，使纳米技术形成了高学科的基本特征。
3.纳米技术的高技术化。纳米技术的迅速发展为什么不是发生在二十年或三十年之前，而是在今天，究其原因，除了一门技术的成熟需要一定时间发展之外，更重要的是当时的科技手段很难满足纳米技术的发展，这是非常重要的一点。这表现在：一是纳米科学技术的发展，依赖于对纳米微粒的研究，从五十年代末对纳米技术的有关设想提出以来，对纳米微粒的制备、性能的研究及其应用领域的开发的整个过程，无疑是技术走到了科学的前面，从某种意义上说，对纳米科学研究的每一步进展，都是纳米技术取得进一步发展的结果，对纳米科学的进一步认识，如纳米科学体系中的四大效应，纳米材料的制备规律，纳米器件研制方法的取得，无一不是在纳米技术的支撑下取得的，其中最为重要的一点就是纳米制备技术的进展。二是纳米科学技术的发展，是采用多种高科技手段的结果，如标志人类可以对原子进行控制的例子：IBM公司的科学家移动氙原子，把它们拼成了这个公司"IBM"商标时所用的“工具”，即就是扫描隧道显微镜和类似小镊子的小工具。而人们要想制造看不到摸不着的超微型机器则更是一件非常复杂的工程，它不仅要求温度要低到绝对零度(-273.16℃)，而且要求有极强的磁场存在的条件下才能进行。(10)就连对纳米微粒的制备，其设备与工艺也都无一不是高科技的结晶。由此可见，是高科技的发展促成了纳米技术这一高技术体系的形成。
4.纳米技术的高产业化。纳米技术的高产业化最集中地体现在纳米材料已成为21世纪高新技术产品的重要源泉，为此，已有不少国家为其投入了巨大的精力和财力。据有关材料统计，纳米材料和纳米结构器件在2000年的市场容量约为6375亿美元，其中纳米结构薄膜器件的市场容量为340亿美元，纳米粉体、纳米复合陶瓷及其纳米复合材料的市场容量为442亿美元，纳米晶体材料及其生产技术的市场容量为238亿美元。纳米材料和结构的评价技术、纳米传感技术、纳米合成技术等领域的综合交叉，为纳米技术的产业化提供了更为广阔的市场。(11)纳米技术将引发一场技术革命，这场技术革命的广阔性和深入性，完全可以与以往几次技术革命相媲美，特别是纳米材料及纳米技术与信息技术的相互推动，以及小型化的扩展趋势，将形成纳米技术产业化的强劲潮流。
5.纳米技术的高社会化。任何一项技术的产生与发展都有其一定的社会经济和政治背景，纳米技术也不例外，突出地表现在纳米技术的社会化上。纳米技术的高社会化最重要的是政府和社会机构及企业的广泛参与上。美国国家航空航天局、斯坦福大学和哈佛大学，都设有专门的纳米技术研究机构，美国国防部还通过高级项目局每年拨出3500万美元用于微系统研究；德国联邦政府则每年拿出6500万美元来支持纳米微系统的研究；日本一个为期10年，耗资2.25亿美元，并且有26家公司参与的纳米技术研究项目都已经启动；在欧洲，也已把纳米技术列为“尤里卡计划”关键项目之一。在我国有几所大学和研究机构也设立了相应的研究机构，政府也通过各种科技计划给予了不少支持，并取得了重要的研究成果。除此之外，社会环境和舆论也为纳米技术的社会化提供支撑，经过众多新闻媒体的传播，纳米技术将引发下一场技术革命等信条已被科技界接受，美国《时代》周刊把其列为今后十年最可能使人类发生巨大变化的十大技术之一。这些宣传为纳米技术的社会化提供舆论保证，从而使纳米技术的发展，一开始就有了一个有利于其快速发展的社会环境和条件。
四 纳米技术的发展前景
纳米技术的特殊功能和特殊的研究对象，使纳米技术从八十年代以来得到了长足的发展，引起了世界范围内有志之士的关注和重视，不少发达国家和众多研究机构也投入巨大的人力、物力、财力开展较大规模的协同研究，并取得了举世注目的成果，使纳米技术在高科技经济发展的地位不断得到升迁。科技界认为，纳米技术是人类认识和改造世界能力的重大突破，将引发下一场新的技术革命和产业革命，现已成为21世纪科学技术发展的前沿，它不仅是国际竞争焦点领域信息产业的关键技术之一，也是先进制造业最主要的发展方向之一。正如美国IBM公司首席科学家阿莫特朗所说：“正像70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。”我国对纳米技术的研究也十分重视。我国著名科学家钱学森先生早在1992年就说过“纳米左右和纳米以下结构将是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。”国家科委已于1992年10月将纳米材料科技研究列入了国家“攀登计划”，并列入了"863"计划，组织了一些科研单位进行攻关，现已取得了一批生产及应用科研成果。中国工程院副院长、中国科学院技术科学部主任师昌绪院士在1996年6月份举行的一次报告会上展望21世纪的新技术时，明确地把纳米技术列为“我国要高度重视并大力发展的九大关键技术”之一，他指出，这些技术领域的竞争，在某种程度上将决定一个国家的竞争力，决定21世纪的竞争。1996年12月26日，我国的《参考消息》报在第七版的显著位置刊登了《一九九六年世界科技发展回顾》一文，文中明确指出，受欧盟委员会委托进行的一项研究认为，纳米技术将成为世界第二大制造业，仅次于计算机芯片制造业。”(12)
根据技术进化理论分析，纳米技术已经从背景技术（知识）、元技术，进而发展到二次技术阶段。(13)也就是说，纳米技术的进化，其技术域已经从纳米技术雏形态发展到定形态的水平，即：纳米技术间或以纳米技术为核心，吸收其它技术体系作为外围而发展成为一种新的纳米技术体系。纳米技术作为一种新的技术体系，在进化发展的过程中，表现出以下几个突出的发展势头：(1)纳米相材料技术。(14)纳米相材料从名称上就可以看出它不同于一般普通的材料。纳米相金属、纳米相陶瓷及其它纳米相固体材料和普通的相应材料都是由相同的原子构成的，只不过这些材料的结构粒子或组成单元是由其原子构成的纳米级原子团组成的，这样就使得这些微小的结构微粒对光、机械应力和电的反应完全不同于微米或毫米级的结构颗粒，其相材料从宏观上显示出许多奇妙的特征，如纳米相铜强度比普通铜高五倍，纳米陶瓷摔不碎等。这样就使得纳米相材料具有了极大的商业价值，也就是说，只要我们控制结构纳米颗粒的大小，就能制造出强度、颜色和可塑性都能满足用户要求的相材料。除了纳米相材料强度高的机械性外，其光学、化学和电子特性也可以根据用户的需要满足各种特殊的需要，只需控制这些原子团或晶体大小的排列顺序就可达到。由此可见，随着更聪明和有效的对纳米级（或原子团）的控制技术的发展，纳米相材料在未来的材料技术革命中将发挥越来越重要的作用，并且会越来越深入。当然，纳米相材料技术除上所述之外，用不同的技术手段和方法研制纳米微粒或对其加工，也将得到长足的发展。(2)纳米器件技术。(15)以纳米颗粒效应为基础的纳米器件是纳米技术体系的产物，利用具有半导体性质纳米管与具有金属性质的纳米管组装成具有隧道结构的纳米碳管很可能发展成为新型的纳米器件，特别是自组织原理设计的新型材料，该材料在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学有着广泛的应用前景。例如，分子自组织结构可用于电子记忆、数据接收、存储器和传递等。美国、日本、德国利用自组织原理发展和生产新一代的传感器、新型数据存储器及生物芯片、新一代分子晶体管、超微开关和存储器、新型的特种纳米结构和功能材料、信号接收和传输的纳米材料、纳米结构的生物植入材料等。21世纪初的主要任务之一是依据纳米结构的各种新颖物理性质，设计制作顺应21世纪高密度信息处理技术需要的新一代量子电子器件。这些器件包括谐振隧道晶体管、超快速逻辑器件、大容量电子存储器、横向量子干涉器件等。随着信息革命的深入，高密度存储和快速的传输发展十分迅速，高集成要求集成线路上所有器件和连接器件的接线头高度微型化，这种接线头在纳米电子学、生物电子学和分子电子领域及印刷技术、传感器技术、中子技术、纳米真空电子技术和纳米测量传感技术等方面有广泛的应用。(3)纳米复合改性技术。少量纳米材料可以综合改善传统材料的性能，如可提高结构陶瓷的抗热振性能，并能降低烧结温度。氧化铝基片材料添加5%～10%纳米Al[,2]O[,3]粉，不但提高了基板材料的表面光洁度，而且-50℃～180℃的抗热振性能提高了一倍。压敏电阻、线性电阻、电子陶瓷产品都包含Sb、Bi等低熔点金属，按传统工艺热处理(1100℃)使低熔点金属挥发严重，严重影响电子陶瓷的性能，添加少量纳米ZnO、TiO[,2]和SiO[,2]，可以使烧结温度降低100℃到200℃，同时，使漏电现象大大降低。纳米微粒还是有效的助燃剂，例如在火箭发射的固体燃料推进剂中添加约1(Wt)%超细铝或镍微粒，每克燃料的燃烧热可增加一倍。有些纳米材料具有阻燃烧的功能，纳米氧化锑可以作为阻燃剂加入到易燃的建筑材料中提高建筑材料的防火性。纳米粒子在工业上的初步应用已显示出它的优越性。美国把纳米Al[,2]O[,3]纳米颗粒加入到橡胶中提高了橡胶的耐磨性和介电特性。日本把Al[,2]O[,3]颗粒加入到普通玻璃中，明显改善了玻璃的脆性。我国科技工作者在制备Al合金时加入了Al[,2]O[,3]纳米粒子，结果晶粒大大细化，强度和韧性都有所提高。无机纳米颗粒有很好的流动性，利用这种特性可以制备固体润滑剂。(16)另外，利用纳米粒子的特性及对其的控制，即可把传统相图理论上根本不相溶的两种元素，在纳米态下合成在一起，制备出新型材料，其中，铁铝合金、银铁合金、铜铁合金等纳米尺度已在实验室获得成功。同样，在纳米态下，也可合成原子排列状态完全不同的两种或多种的复合材料，即人们可以把过去难以实现的有序相和无序相、晶体和金属玻璃、铁磁相和反铁磁相等复合在一起，制备成有特殊性能的新材料，(17)这为纳米技术的发展提供了巨大的空间。由此可以看出，纳米技术域在以后的发展中，将不断地由单域态向复域态和超域态的方向发展，即就是随着纳米技术体系的成熟，它不断地要向其它技术体系去交叉扩散和融合，然后再形成新的元技术，形成不同的建立在交叉融合基础之上的与纳米技术相关联的科技体系。
进入80年代，特别是80年代中期以来，我国科技工作者对纳米技术给予了关注，形成了不少极有意义的成果。金属纳米粉末生产由于技术高度保密等多种原因，目前国际上只有美国、日本等少数几个工业发达国家能够工业化生产。由天津大学教授秦伯雄等人研制的纳米铁粉制取技术，使我国成为继美国、日本之后第三个能够工业化生产纳米铁粉的国家。以该技术为依托，山东正元纳米材料工程有限公司经过研究创新和优化多种工艺参数，成为国内首家工业化多种金属粉末的生产厂家。在非金属纳米粉末方面，中科院固体物理研究所拥有多项领先技术，有的已经完成了实验室研究，有的已实现了产业化转变。其中由山东正元纳米材料工程有限公司资助的纳米TiO[,2]粉末生产及其多孔小球制备和应用于环保工程的研究等项，具备了中试条件。国家超细粉末工程研究中心非金属纳米材料制备及应用研究产业化领先于国内同行。此外，功能油料、作战飞机用纳米吸波涂料、高硬度合金钢等项目的研制由山东正元纳米材料工程有限公司与有关单位一起取得了阶段性成果。(18)
五 结束语
纳米技术发展到今天，已经不单纯是一项科学研究活动，更重要的是，它越来越成为一项影响产业发展和国家竞争力的社会化的技术，这项技术，只靠“硬”纳米技术专家奋战，而缺少应有的“软”纳米技术专家参与，势必会影响纳米技术的迅速发展。今天，我们只所以耗费很大精力，在基础材料少得可怜的情况下，来研究和探讨纳米技术，无非就是想让纳米技术的发展成为全社会的一种共识，大家都能参与推进纳米技术发展的进程中来，使更多的研究者，在纳米技术已取得的研究成果的基础上，探讨纳米技术发展的战略、规划、层次布局以及纳米技术产业化的对策分析和政策建议，真正地把纳米技术的发展当作一项科技兴国的事业，充分调动国内“软”、“硬”专家的智慧，切实收到事半功倍的效果，共同迎接21世纪纳米技术为人类发展作出的革命性的贡献。
标签：纳米技术论文; 材料科学论文; 原子论文; 科技论文; 纳米陶瓷论文; 纳米效应论文; 纳米粒子论文; 原子结构论文; 纳米论文; 分子和原子论文; 纳米材料特性论文; 科学论文; 物理论文;