納米技術(shù)離我們有多遠(yuǎn)？

　　1990年的一天，在美國(guó)麻省理工學(xué)院舉辦的科技展覽會(huì)開(kāi)幕之前，當(dāng)與會(huì)的科學(xué)家們進(jìn)入展覽大廳時(shí)，忽然間被一個(gè)小東西所吸引——只見(jiàn)這個(gè)僅有跳蚤般大小的東西從眼前光滑的地板上一溜滑過(guò)去，科學(xué)家們?cè)谡褂[會(huì)工作人員的協(xié)助下，才捉住這個(gè)不速之客——納米機(jī)器人。令人驚奇的是，就是這么個(gè)小不點(diǎn)兒，竟然五臟俱全：其“身體”是由許多齒輪等零件、渦輪機(jī)和微型電腦組成，其齒輪或零件小得竟如空氣中飄浮的塵埃，需要借助電子顯微鏡方可看清其真面目。就在這一年，美國(guó)成功地舉行了首屆納米科學(xué)技術(shù)大會(huì)，正式創(chuàng)辦《納米技術(shù)》雜志。這一切向全世界宣告——納米科技、納米機(jī)械誕生了!

　　下面就這幾種產(chǎn)品的基本情況作一簡(jiǎn)單評(píng)析。

　　納米金屬材料包括納米金屬粉末和納米金屬結(jié)構(gòu)材料，包括納米鋁、鎳、銅、鐵粉等，目前主要用作潤(rùn)滑劑、助燃劑、活化燒結(jié)材料等領(lǐng)域。如在潤(rùn)滑油中添加少量的納米金屬粉后，可大大降低摩擦系數(shù)，起到抗磨減摩作用；在火箭燃料推進(jìn)劑中只要添加不到1％的納米鋁粉或鎳粉，可使其燃燒熱提高兩倍多；在鎢粉中加入少量納米鎳粉，可使燒結(jié)溫度從3000℃降至1200℃，加速燒結(jié)進(jìn)程。

　　碳納米管是日本學(xué)者飯島（Iifima）在1991年首先發(fā)現(xiàn)的碳異構(gòu)體家族中的一個(gè)新成員，可以看成是由層狀結(jié)構(gòu)的石墨片卷成的納米尺寸的空心管。單層石墨片卷成的稱(chēng)為單壁碳納米管，多層石墨片卷成的稱(chēng)為多壁碳納米管。單壁碳納米管可能是納米世界中最典型、最基本的材料。人們對(duì)碳納米管的初步研究發(fā)現(xiàn)它有很多驚人的特性——很高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的電學(xué)性能和有趣的毛細(xì)性質(zhì)，如它的強(qiáng)度比鋼大100倍，有很好的柔性，室外溫下可無(wú)電阻地輸運(yùn)電流，可構(gòu)造納米電子器件等等，特別是碳納米管具有中空的結(jié)構(gòu)，可以作為“儲(chǔ)氫”材料。雖然已研究出了多種制備碳納米管的方法，但是，到目前為止尚沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，碳納米管基本上還處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段。

　　納米材料的研究發(fā)展階段大致分為三個(gè)階段

　　第一階段（1977—1990年），以在美國(guó)巴爾的摩召開(kāi)的第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議（NTS—1）為標(biāo)志，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支。

　　第二階段（1990—1994年），以第二屆國(guó)際納米材料學(xué)術(shù)會(huì)議為標(biāo)志，會(huì)議認(rèn)為對(duì)納米材料微結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)著眼于對(duì)不同類(lèi)型材料的具體描述。

　　第三階段（1994—至今），納米材料的研究特點(diǎn)在于按人們的意愿設(shè)計(jì)、組裝和創(chuàng)造新的體系，即以納米顆粒、納米絲和納米管為基本單元在一維、二維、三維空間組裝納米結(jié)構(gòu)體系。

　　納米技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究進(jìn)展情況

　　納米材料一問(wèn)世就引起了我國(guó)科學(xué)家的關(guān)注，自80年代中期以來(lái)，我國(guó)科學(xué)家開(kāi)始跟蹤研究，將納米材料的開(kāi)發(fā)及時(shí)地編入了國(guó)家科技部“863”計(jì)劃和“攻關(guān)計(jì)劃”。經(jīng)過(guò)近10年的努力到90年代中期，我國(guó)納米材料研究獲得了突破，取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒�。為了加快這些成果的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，國(guó)家科技部“火炬計(jì)劃”給予了重點(diǎn)支持。現(xiàn)在，我國(guó)有30多個(gè)單位約3000名研究人員正致力于這一領(lǐng)域的研究工作。中國(guó)科學(xué)院資助相對(duì)較大的研究團(tuán)體；中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)主要為個(gè)人研究計(jì)劃提供支持；中國(guó)物理學(xué)會(huì)和中國(guó)粒子學(xué)會(huì)致力于納米技術(shù)傳播。

　　我國(guó)研究的主要內(nèi)容包括制備工藝、產(chǎn)品測(cè)試、材料性能、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等范圍，較有實(shí)力的領(lǐng)域是納米探針和運(yùn)用納米管的生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)。我國(guó)業(yè)已裝備了一批較先進(jìn)的設(shè)備，一些研究成果已達(dá)到世界水平，并建成多條納米材料生產(chǎn)線。其中金屬納米材料的生產(chǎn)能力達(dá)到3—5噸/年，SiO2、TiO2等生產(chǎn)能力超過(guò)300噸/年，CaCO3納米材料生產(chǎn)能力超過(guò)1000噸/年。從品種上講已能生產(chǎn)鐵、鎳、鋅、銀、銅、鋁、鈷等金屬納米粉；SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO氧化物粉末以及SiC等陶瓷粉末共30多種。

　　我國(guó)納米材料起步晚，發(fā)展速度快，應(yīng)用研究滯后于制粉發(fā)展，技術(shù)上還存在不完備的問(wèn)題，現(xiàn)在突出的矛盾是少數(shù)低端產(chǎn)品供大于求，而有些品種仍需進(jìn)口。另一方面，國(guó)際上納米材料的市場(chǎng)正在形成之中，所以我國(guó)納米材料一出現(xiàn)就要對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)拓。納米材料技術(shù)能否穩(wěn)步發(fā)展最終取決于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展程度。