納米技術(shù)是科學(xué)和工程的一個(gè)分支，這是在尺寸小于 100 納米的單個(gè)原子和分子的尺度上，對(duì)材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作、生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)。

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納米技術(shù)是在分子水平上對(duì)常規(guī)材料進(jìn)行操作，操作結(jié)束后，納米材料也隨之產(chǎn)生。納米材料由直徑小于100納米單位的納米顆粒組成。納米粒子非常非常小，是肉眼看不見的。我們以往知道的大多數(shù)傳統(tǒng)材料是由大小從微米（1,000納米）到毫米（100,000 納米）的顆粒組成。而納米材料是由大小從1到100納米的顆粒組成，也就是這些微小的顆粒賦予了這些材料獨(dú)特的化學(xué)、物理和生物學(xué)特性。

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那么，什么是納米科學(xué)呢？

納米科學(xué)是對(duì)納米尺度結(jié)構(gòu)和材料的研究。納米是一個(gè)非常有趣，非常非常小的測(cè)量單位。以下是一些比較示例，我們可以通過這些事例感受下納米的尺寸。

一厘米有10,000,000?納米

一張紙大約有100,000納米厚

一根頭發(fā)的直徑約為80,000到100,000納米

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當(dāng)傳統(tǒng)材料在納米尺度上進(jìn)行設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)和構(gòu)造時(shí)，它們可以具有非常有趣和有用的特性。例如，碳“納米管”的強(qiáng)度是鋼的100倍，但重量卻只是鋼的6倍。在分子水平上，納米材料在化學(xué)和結(jié)構(gòu)上與衍生它們的傳統(tǒng)材料相同。盡管納米材料源自與傳統(tǒng)材料相同的材料，但它們表現(xiàn)出新的特性，例如增加的強(qiáng)度、耐用性、導(dǎo)電性和耐化學(xué)性卻表現(xiàn)得異常出色。

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雖然在很長(zhǎng)的時(shí)間里，科學(xué)家和工程師一直在通過各種方法去操縱和使用納米粒子，但直到最近，仍還沒有可用的技術(shù)來觀察納米粒子的結(jié)構(gòu)。近幾十年來，科學(xué)家們開發(fā)了功率顯微鏡和其他成像技術(shù)，能夠顯示小到單個(gè)原子和分子的粒子。通過在納米尺度上設(shè)計(jì)和操作傳統(tǒng)材料，材料的傳統(tǒng)化學(xué)和物理特性可以被徹底改變。例如，傳統(tǒng)材料的物理和化學(xué)特性，如顏色、耐用性、導(dǎo)電性和反應(yīng)性，在宏觀尺度和納米尺度之間可能存在很大差異。

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納米科學(xué)與納米技術(shù)

納米科學(xué)和納米技術(shù)在提高能源效率、減少浪費(fèi)和能源消耗、減少空氣污染、使表面更清潔以及解決重大健康問題等方面，具有廣闊的潛力。納米技術(shù)有望為發(fā)展中國(guó)家的核心環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題提供新的解決方案，尤其是與公共衛(wèi)生、衛(wèi)生和食品安全相關(guān)的問題。納米材料將比傳統(tǒng)材料更小、更輕，但它們將更耐用、更實(shí)用，并且需要更少的能源和更少的原材料來制造。

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為了幫助解決全球環(huán)境挑戰(zhàn)，人們正在開發(fā)創(chuàng)新的制造方法來生產(chǎn)新的納米材料和納米結(jié)構(gòu)。科學(xué)家們使用電子束等儀器將小至 25 納米的特征精確地切割成金屬、硅和碳基材料。納米材料也可以設(shè)計(jì)為具有獨(dú)特物理、化學(xué)和生物特性的液體涂層。納米涂層可以通過使液體和氣體中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)來產(chǎn)生納米纖維、納米晶體和量子點(diǎn)，其直徑可以小于一納米。

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納米技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了創(chuàng)新，例如受荷花植物啟發(fā)的防水防污漬紡織品和制造僅20納米厚的磁性存儲(chǔ)條的計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器。現(xiàn)在來自許多不同學(xué)科的科學(xué)家和工程師將納米科學(xué)原理和技術(shù)用于能源、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和化學(xué)工程的高級(jí)應(yīng)用。盡管技術(shù)突破很難預(yù)測(cè)，但納米科學(xué)的未來可能會(huì)超越納米材料的原子組裝，轉(zhuǎn)向具有不斷發(fā)展的特性和多種功能的更大規(guī)模的宏觀結(jié)構(gòu)。