¿Cuáles son las aplicaciones de la nanotecnología en la vida?
1. Tratamiento de gases nocivos
La gasolina y el diésel utilizados en la producción industrial, así como la gasolina y el diésel utilizados como combustible para automóviles, producirán gas dióxido de azufre al quemar compuestos de azufre, que Es la mayor fuente contaminante de dióxido de azufre, por lo que existe un proceso de desulfuración en el refinado del petróleo para reducir su contenido de azufre.
El diamante nanodióxido de titanio es un muy buen catalizador de desulfuración de cocámara. El contenido de azufre en el aceite catalizado por Cotio es inferior al 0,01%, lo que cumple con los estándares internacionales.
2. Tratamiento de lodos
Las aguas residuales suelen contener sustancias tóxicas y nocivas, sólidos en suspensión, sedimentos, óxido, contaminantes de olores, bacterias y virus. El tratamiento de aguas residuales elimina estas sustancias del agua. Una nueva nanotecnología puede extraer de forma segura oro, rutenio, paladio, platino y otros metales preciosos de las aguas residuales, convirtiendo el daño en un tesoro. Un nuevo tipo de purificador de agua a nanoescala con gran capacidad de adsorción.
La capacidad de adsorción y la capacidad de floculación son de 10 a 20 veces mayores que las del tricloruro de aluminio, un agente purificador de agua común.
3. Aplicación en el campo de la automoción
Cada vez se utilizarán más plásticos en la fabricación de automóviles. Los nanoplásticos pueden cambiar las características de los plásticos tradicionales y mostrar excelentes propiedades físicas: alta resistencia, fuerte resistencia al calor y menor gravedad específica. Dado que el tamaño de las nanopartículas es más pequeño que la longitud de onda de la luz visible, los nanoplásticos pueden presentar una buena transparencia y un alto brillo. Estos nanoplásticos se utilizarán ampliamente en los automóviles.
Algunos materiales tratados con nanotecnología son 27 veces más resistentes al desgaste que el latón y 7 veces más resistentes que el acero. Además de ser reciclables, los nanoplásticos también tienen las ventajas de resistencia a los rayos UV a largo plazo, estabilidad del color y peso ligero, y se utilizan ampliamente en piezas de automóviles.
En piezas exteriores de automóviles, se utiliza principalmente para cintas protectoras como parachoques, radiadores, chasis, paneles exteriores de carrocería, protectores de ruedas, techos desmontables y cintas para parabrisas. En el interior, se utiliza principalmente para paneles de instrumentos y paneles interiores, materiales para airbags, etc. Los expertos relevantes de la industria predicen que en los próximos 20 años, los nanoplásticos reemplazarán en gran medida a los productos plásticos automotrices existentes y tendrán un potencial de mercado considerable.
Datos ampliados:
A lo largo de los años, mi país ha logrado logros notables en la investigación de nanomateriales y nanoestructuras. En la actualidad, los logros de China en el campo de la ciencia de los nanomateriales son mayores que los de cualquier otro país del mundo, lo que demuestra plenamente que China ocupa una posición fundamental en el campo de la nanotecnología. El nanoefecto se refiere a las propiedades físicas y químicas únicas o anormales de los nanomateriales que los materiales tradicionales no tienen.
Por ejemplo, el cobre, que originalmente es conductor, deja de conducir la electricidad cuando alcanza un determinado límite de nanoescala, mientras que el dióxido de silicio, los cristales, etc. Inicialmente aislante, comienza a conducir electricidad a partir de un determinado límite nanométrico. Esto se debe a que los nanomateriales tienen las características de tamaño de partícula pequeño, área de superficie específica grande, alta energía superficial, relación atómica de superficie grande y sus tres efectos únicos: efecto de superficie, efecto de tamaño pequeño y efecto de túnel cuántico macroscópico.
En el caso de los polvos o fibras sólidos, cuando su tamaño unidimensional es inferior a 100 nm, se les puede denominar nanomateriales. Para partículas esféricas ideales, cuando el área de superficie específica es superior a 60㎡/g, su diámetro será inferior a 100 nm, alcanzando un tamaño nanométrico.
2. Encontrar el papel de la nanotecnología en la vida. Es muy urgente entregarlo mañana. Soy estudiante de primaria, nanotecnología en la vida.
Cuando escuches la palabra nano, pensarás que nano es un término técnico, muy lejano a nuestras vidas. De hecho, los nanómetros están a nuestro alrededor y en nuestras vidas.
Te preguntarás, ¿qué es nano? El nanómetro (nm) es en realidad una unidad de medida. Desde una perspectiva macro, 1 metro equivale a 1 millón de micras y 1 micra equivale a 1000 nanómetros. 1 nanómetro equivale sólo a una milmillonésima parte de un metro, y el diámetro de un cabello humano equivale a 60.000 nanómetros. Aunque los nanómetros son pequeños, son extremadamente poderosos y pueden afectar y cambiar las propiedades de los materiales.
Una vez, Xiaoxing y Mingming comieron en la cafetería sopa de costilla de cerdo caliente, huevos revueltos con tomates y arroz caliente. Todos tienen cuatro ojos.
El calor de la comida hizo que mis gafas se "empañaran" y no pudiera ver, por lo que tuve que quitármelas para cenar.
Pero las gafas de Xiaoxing no estaban empañadas en absoluto. Obviamente muy extraño, le pregunté a Xiaoxing: "¿Por qué tus vasos no se 'empañan' cuando tocan el calor de los platos?" "Jaja". "¡Mis gafas son tan avanzadas!" "¿Eh?" Obviamente fue extraño.
"¿Qué tan avanzado?" "¡Mis gafas están recubiertas con nano-recubrimiento! Por eso no hay niebla". "Oh, eso es todo".
Cuando Mingming llegó a la casa de Xiaoxing, Xiaoxing le sirvió un vaso de agua en una taza de cerámica. Xiaoxing le pidió a Mingming que se sentara. Tan pronto como Yao Ming se sentó, accidentalmente derribó su taza de té. La taza de té cayó al suelo y el té se derramó, pero la taza de té no sufrió daños. Obviamente extraño, "¿Cómo pudo suceder esto?", Preguntó Mingming: "¿Puedes hacer magia?" "Jaja, no ... Este también es el uso de nanotecnología para hacer que la cerámica sea superplástica, lo que mejora enormemente la dureza de la cerámica. No lo es". Miedo a caerse o romperse Cerámica Increíblemente fuerte. "¡Guau! ¡Es obvio que usas tanta nanotecnología en tu vida!"
Xiao Xing dijo: "Nano electrodomésticos, nano ropa de protección contra la radiación, nano UV. ¡Los cosméticos de protección y las nanoparasoles son reales!"
Estudiantes, la nanotecnología se ha integrado en nuestras vidas, ¿verdad?
3. ¿Para qué se puede utilizar la nanotecnología?
Académico * *, vicepresidente de la Academia China de Ciencias y director del Comité Académico del Centro de Investigación en Nanotecnología, dijo: "El desarrollo de la tecnología electrónica ha cambiado la forma de vida de la humanidad en el siglo XX. La tecnología de la información moderna tiene un gran impacto en la vida de las personas. La nanotecnología afectará en gran medida la vida de las personas en el siglo XXI y su influencia será mucho mayor que la de la tecnología informática. La nanotecnología puede parecer misteriosa, pero en realidad está muy cerca de nosotros.
En la vida diaria, en un futuro próximo, con ropa hecha de nanomateriales impermeables y resistentes al aceite, la gente no tendrá que lavar su ropa, y este tipo de ropa es muy cómoda de usar, a diferencia de los impermeables; hecho de este material La bandera roja seguirá ondeando alto al aire libre incluso si llueve. La aplicación de nanorrecubrimientos en diversos plásticos, metales, lacados e incluso mármol pulido, paredes de vidrio de edificios y pantallas de televisión tendrá efectos antiincrustantes y a prueba de polvo, y será resistente a los rayones, al desgaste y al fuego. prueba. En el frío invierno, usar gafas recubiertas con nanorrevestimiento puede evitar que las personas entren a la habitación desde el exterior. Los artículos de mesa, como las tazas de té, fabricados con nanomateriales no se rompen fácilmente. Si las sustancias antibacterianas reciben un nanotratamiento, se pueden agregar durante el proceso de producción para fabricar artículos de uso diario antibacterianos, como ropa interior antibacteriana, tazas de té antibacterianas, etc., que ya están en el mercado. Si se aplica la nanotecnología a los cosméticos, el efecto del cuidado y la belleza de la piel será mejor. Cómo hacer un lápiz labial anti-decoloración puede conducir al desarrollo de cosméticos de alta gama que pueden prevenir quemaduras.
En el tratamiento médico, las nanopartículas facilitarán el transporte de fármacos dentro del organismo. Los medicamentos inteligentes envueltos en varias capas de nanopartículas pueden buscar y atacar activamente células cancerosas o reparar tejidos dañados después de ingresar al cuerpo humano. Envolver órganos artificiales con nanopartículas puede prevenir el rechazo después del trasplante; los nuevos instrumentos de diagnóstico que utilizan nanotecnología pueden diagnosticar diversas enfermedades a través de proteínas y ADN en una pequeña cantidad de sangre. A medida que los robots nanomédicos ingresen al cuerpo humano a través de los vasos sanguíneos, el dolor de las operaciones de los pacientes se reducirá considerablemente.
En el campo de la información electrónica, la nanotecnología jugará un papel más importante. La nanotecnología aumentará la capacidad y velocidad de VLSI en 65.438+0.000 veces y reducirá el volumen en 65.438+0.000 veces. Es previsible que tras el uso generalizado de los nanomateriales, los ordenadores procesen la información de forma más rápida y eficiente, y se conviertan en auténticos "ordenadores de mano". Veinte o treinta años después, la biblioteca de nano será tan grande como una paleta; la nanotecnología desarrollará sistemas de oficina personales para que no tengamos que ir a trabajar todos los días.
La nanotecnología también logrará grandes logros en la energía, el transporte y la protección del medio ambiente. Las baterías fabricadas con nanomateriales son pequeñas pero pueden almacenar grandes cantidades de energía. Para entonces, los coches podrán circular por las calles con batería, como los coches de juguete actuales. Los neumáticos fabricados con nanomateriales serán más resistentes al desgaste y antideslizantes, lo que puede reducir los accidentes de tráfico. Los pequeños aviones fabricados con nanomateriales llevarán los aviones a los hogares como si fueran coches, y los atascos de tráfico podrían ser cosa del pasado. En el campo de las ciencias medioambientales existirán nanopelículas con funciones exóticas que podrán detectar la contaminación provocada por agentes químicos y biológicos y eliminarla mediante filtración.
La nanotecnología cambiará todos los aspectos de la vestimenta, la alimentación, la vivienda, el transporte, la medicina, la producción y el entretenimiento de las personas. Los campos actuales de alta tecnología, como las computadoras, las redes y la ingeniería genética, también enfrentarán cambios. La nanotecnología provoca la quinta revolución industrial de la sociedad humana. La llegada de la nano era flexibilizará nuestra vida y nuestro trabajo.
¿Qué es la nanotecnología?
. Nano es una unidad de longitud con el símbolo nm.
1 nm = 10-9 m (una milmillonésima parte de un metro), que es aproximadamente la longitud de 10 átomos. Supongamos que el diámetro de un cabello es de 0,05 mm, que está dividido en 50.000 cabellos en promedio en la dirección radial y que el grosor de cada cabello es de aproximadamente 1 nm.
. 1. El significado de nanotecnología
La llamada nanotecnología se refiere a una nueva tecnología que estudia los patrones de movimiento y las características de los electrones, átomos y moléculas en la escala de 0,1. a 100 nanómetros. En el proceso de estudiar la composición de la materia, los científicos han descubierto que varios o docenas de átomos o moléculas contables aislados a escala nanométrica presentan muchas propiedades nuevas. La tecnología que utiliza estas propiedades para crear dispositivos con funciones específicas se llama nanotecnología.
La principal diferencia entre la nanotecnología y la microelectrónica es que la nanotecnología estudia el control de átomos y moléculas individuales para lograr funciones específicas del dispositivo. Utiliza las fluctuaciones de los electrones para funcionar, mientras que la microelectrónica realiza su función principalmente mediante; controla la población de electrones y utiliza la naturaleza partícula de los electrones para funcionar. El objetivo del desarrollo de la nanotecnología es lograr un control efectivo de todo el mundo microscópico.
La nanotecnología es un tema integral con fuertes características transversales, y su contenido de investigación cubre una amplia gama de ciencia y tecnología modernas. Desde 65438 hasta 0993, el Comité Directivo Internacional de Nanotecnología dividió la nanotecnología en seis subdisciplinas: nanoelectrónica, nanofísica, nanoquímica, nanobiología, nanofabricación y nanometrología. Entre ellos, la nanofísica y la nanoquímica son la base teórica de la nanotecnología, y la nanoelectrónica es el contenido más importante de la nanotecnología.
4. Aplicación de la Nanotecnología Artículo 3.1 Aplicación de la Nanotecnología en el Campo de la Cerámica Como uno de los tres pilares de los materiales, los materiales cerámicos juegan un papel importante en la vida diaria y la producción industrial.
Sin embargo, los materiales cerámicos tradicionales son quebradizos, tienen poca tenacidad y resistencia y sus aplicaciones son muy limitadas. Con la aplicación generalizada de la nanotecnología, se han producido nanocerámicas, con la esperanza de superar la fragilidad de los materiales cerámicos y hacer que las cerámicas sean tan flexibles y procesables como los metales.
El científico británico de materiales Cahn señaló que las nanocerámicas son una forma estratégica de solucionar la fragilidad de la cerámica. Las nanocerámicas se refieren a materiales cerámicos con microestructura a nanoescala, es decir, el tamaño de grano, el ancho del límite de grano, la distribución de la segunda fase y el tamaño del defecto están todos a nivel de nanoescala.
La preparación de nanocerámicas requiere de las siguientes soluciones: control del tamaño del polvo, morfología y distribución granulométrica de las partículas, y control y dispersión de aglomerados. Controla la forma del bloque, las imperfecciones, la rugosidad y la composición. Gleiter señaló que si las cerámicas policristalinas están compuestas de granos con un tamaño de unos pocos nanómetros, entonces pueden volverse dúctiles a bajas temperaturas y sufrir una deformación 100% normal. El experimento también encontró que los materiales cerámicos de nano-TiO2 tienen una excelente tenacidad a temperatura ambiente y no se agrietan cuando se doblan a 180°C.
Muchos expertos creen que si se puede resolver el problema técnico de inhibir el crecimiento de grano durante el proceso de sinterización de nanocerámicas monofásicas y se puede controlar el tamaño de grano de la nanocerámica por debajo de 50 nanómetros, tendrá una alta dureza. alta tenacidad, superplasticidad a baja temperatura, fácil procesamiento y otras ventajas incomparables de la cerámica tradicional. El Instituto de Investigación de Cerámica de Shanghai comenzó temprano en la preparación de nanocerámicas. Se descubrió que cuando las cerámicas nanométricas 3Y-TZP (aproximadamente 100 nm) se sometieron a pruebas de tracción cíclicas a temperatura ambiente, se produjo una deformación superplástica local en el área de fractura de la muestra nanométrica 3Y-TZP, siendo la cantidad de deformación tan alta como 380%. Se observó una gran cantidad de deformación en un lado de la fractura, lo que suele ocurrir en líneas de deslizamiento en fracturas de metales.
Tatsuki et al. realizaron experimentos de fluencia por tracción en las cerámicas nanocompuestas de Al2O3-SiC preparadas. Los resultados mostraron que a medida que los límites de los granos se deslizaban, las partículas de nano-SiC en los límites de los granos de Al2O3 giraban y se incrustaban en el Al2O3. cristales, mejorando así la resistencia al deslizamiento del límite de grano, es decir, mejorando la capacidad de fluencia de las cerámicas nanocompuestas de Al2O3-SiC. Aunque todavía quedan muchas tecnologías clave por resolver, las nanocerámicas tienen excelentes propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a altas temperaturas, resistencia a la flexión y tenacidad a la fractura, lo que las hace ampliamente utilizadas en herramientas de corte, cojinetes, piezas de motores de automóviles y muchos otros aspectos. en muchos entornos hostiles como la corrosión y tiene amplias perspectivas de aplicación.
3.2 Aplicación de la nanotecnología en la microelectrónica La nanoelectrónica es una parte importante de la nanotecnología. La idea principal es diseñar y preparar dispositivos nanocuánticos basados en los efectos cuánticos de las nanopartículas, incluidos sistemas de matrices nanoordenadas (desordenadas), sistemas de ensamblaje de nanopartículas y sólidos microporosos y sistemas de ensamblaje de nanosuperestructuras.
El objetivo final de la nanoelectrónica es reducir aún más los circuitos integrados y desarrollar una variedad de dispositivos compuestos de átomos o moléculas individuales que puedan usarse a temperatura ambiente.
Actualmente se han desarrollado con éxito diversos nanodispositivos mediante el uso de la nanoelectrónica. Se han desarrollado detectores de campo magnético ultramicro fabricados con transistores de un solo electrón, nanodiodos emisores de luz sintonizables de color rojo, verde y azul, nanocables y efectos de magnetorresistencia gigantes.
Además, el exitoso desarrollo de nanotubos de carbono con propiedades únicas ha jugado un papel clave en el desarrollo de la nanoelectrónica. Los nanotubos de carbono están hechos de átomos de carbono de grafito enrollados y la capa de escala radial se controla por debajo de 100 nm.
El movimiento de los electrones en los nanotubos de carbono está restringido en la dirección radial, mostrando efectos típicos de confinamiento cuántico, pero no en la dirección axial. Usar nanotubos de carbono como moldes para preparar materiales cuánticos semiconductores unidimensionales no es sólo una cuestión de imaginación. El profesor Fan Shoushan de la Universidad de Tsinghua utiliza nanotubos de carbono para limitar las reacciones en fase gaseosa en los nanotubos para hacer crecer nanocables semiconductores.
Colocaron el polvo de la mezcla silicio-sílice en el fondo del crisol en un tubo de cuarzo, lo calentaron e introdujeron N2. Los nanocables de Si3N4 se cultivan haciendo reaccionar gas dióxido de silicio con N2 en nanotubos de carbono, con un tamaño radial de 4 a 40 nm.
Además, en 1997 también prepararon nanocables de GaN. Desde 65438 hasta 0998, el equipo de investigación cooperó con la Universidad de Stanford en los Estados Unidos y logró el crecimiento autoorganizado de matrices de nanotubos de carbono sobre sustratos de silicio por primera vez en el mundo. Esto promoverá en gran medida la aplicación de nanotubos de carbono en la emisión de campo. pantallas planas.
Sus propiedades eléctricas únicas permiten que los nanotubos de carbono se utilicen en circuitos integrados a gran escala, cables superconductores y otros campos. Ya en 1989, los científicos de IBM utilizaron con éxito sondas en un microscopio de barrido de túneles para mover átomos de xenón y con ellas deletrearon las tres letras de IBM.
La empresa japonesa Hitachi ha desarrollado con éxito un transistor de un solo electrón, que cumple funciones específicas controlando el estado de movimiento de un solo electrón. Es decir, la electrónica son dispositivos multifuncionales. Además, el Instituto de Investigación NEC de Japón tiene la tecnología para producir finas estructuras de cables cuánticos por debajo de 100 nm y ha producido con éxito una matriz de puntos cuánticos con función de conmutación sobre un sustrato de GaAs.
En la actualidad, Estados Unidos ha desarrollado con éxito un dispositivo nanométrico con características de conmutación. El tamaño es de solo 4 nm, impulsado por láser y la velocidad de conmutación es muy rápida. La Universidad de Wisconsin ha creado puntos cuánticos que pueden contener un solo electrón.
En la punta de una aguja se pueden acomodar miles de millones de estos puntos cuánticos. Los puntos cuánticos se pueden utilizar para fabricar dispositivos electrónicos individuales de pequeño tamaño y bajo consumo de energía, y se utilizarán ampliamente en los campos de la microelectrónica y la optoelectrónica.
Además, si se pueden conectar miles de millones de puntos cuánticos, cada punto cuántico equivale a una célula nerviosa en el cerebro, combinado con el método MEMS (sistemas microelectromecánicos), brindará una gran oportunidad. para el desarrollo de microcomputadoras inteligentes. La nanoelectrónica construirá sistemas electrónicos basados en las últimas teorías físicas y los medios técnicos más avanzados según nuevos conceptos, desarrollará la capacidad potencial de los materiales para almacenar y procesar información y logrará avances revolucionarios en las capacidades de recopilación y procesamiento de información. La nanoelectrónica estará en el centro de la era de la información de este siglo.
3. Aplicación de la nanotecnología en bioingeniería Como todos sabemos, las moléculas son las unidades más pequeñas que mantienen inalteradas las propiedades químicas de la materia. Las biomoléculas son buenos materiales para procesar información. Cada macromolécula biológica es un microprocesador y el estado de la molécula cambia de manera predecible durante su movimiento. Su principio es similar al de una computadora.
5. ¿Quién ha escrito un ensayo sobre nanotecnología? En los últimos años, hemos sido testigos del rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestra gran patria, lo que me hace sentir extremadamente orgulloso de ser chino. Recuerdo que hace mucho tiempo los teléfonos móviles tenían casi una sola finalidad, que era realizar llamadas. Pero hace unos años los teléfonos móviles han cambiado mucho, no sólo en apariencia, sino también en muchos usos. Se pueden utilizar para tomar fotografías, celebrar reuniones, navegar por Internet, enviar mensajes de texto, etc. Esto hace que nuestra vida sea más cómoda y me hace más consciente del poder de la tecnología. Sin embargo, solo soy un estudiante novato. Pero quiero pensar en la tecnología y el futuro desde la perspectiva de un estudiante.
Desde el sueño de la ingeniería genética de “hacer que la gente viva hasta los mil años” hasta la promesa de la nanotecnología de “asegurarse de que no tengas que lavar la ropa”; desde la calidez de la inteligencia artificial hasta “Te doy un lindo perro robot” Desde las maravillas de la tecnología genéticamente modificada hasta "hacer que a los ratones les crezcan orejas humanas", constantemente nacen nuevas tecnologías. Cada descubrimiento de nuevas tecnologías hace que la gente esté extasiada, porque estas nuevas tecnologías están mejorando gradualmente nuestras vidas y permitiéndonos. entendernos mejor a nosotros mismos. En un futuro próximo, China completará por primera vez la secuenciación completa del genoma del virus SARS, actualmente reconocido como la enfermedad más dañina del mundo. ¿Pero por qué otros países no pudieron terminarlo primero y nuestro país acaba de terminarlo? Muy simplemente, esto demuestra que nuestro país no está atrasado ni es peor que otros. Mirando hacia atrás en el pasado de nuestra patria, desde un país que acaba de comenzar a reformarse y abrirse a un país grande con niveles científicos y tecnológicos líderes, nuestra patria ha experimentado muchos altibajos, muchas dificultades y altibajos, pero nuestra patria ha sobrevivido gracias a nuestra La patria cree firmemente que la ciencia y la tecnología no solo pueden cambiar el destino, sino también cambiar el futuro.
Para nuestra generación, el sentimiento general que se da a la sociedad es que tienen un fuerte sentido de competencia y suficiente motivación para aprender. El conocimiento de la ciencia popular es el centro de nuestra atención. Einstein, Hawking y Bill Gates son las estrellas en nuestras mentes. La informática, la física moderna y la cinética química nos influyen todo el tiempo. Hemos comprendido la importancia y la universalidad de la ciencia y la tecnología.
Aunque la perspectiva de una nueva vida creada por la tecnología es fascinante y fascinante. Pero, en última instancia, todavía depende de que todos trabajen juntos. Como columna vertebral de la futura construcción de la patria, la carga que pesa sobre los hombros de nuestra generación de jóvenes no es ciertamente ligera. Las nuevas oportunidades siempre van acompañadas de riesgos y desafíos. Sin embargo, no nos rendiremos fácilmente. Usamos nuestra juventud para jurar a nuestros predecesores que nunca los defraudaremos.
Mirando hacia atrás en la historia de la civilización, es la luz de la ciencia y la tecnología la que ha barrido la oscuridad de la ignorancia en la historia humana, y es el fuego de la ciencia el que encendió la esperanza ardiente en los corazones humanos. ; la ciencia y la tecnología sustentan la civilización, la ciencia y la tecnología crean el futuro, y el futuro está en nuestras manos. Convirtámonos en exploradores del conocimiento, vaguemos por caminos desconocidos y usemos nuestra creatividad para hacer del mundo en el que vivimos un lugar mejor.
Por favor, dé dos o más ejemplos de aplicaciones de la nanotecnología en la vida real. Por favor dame más de dos ejemplos. En la vida real, la nanotecnología tiene una amplia gama de usos.
1. Los ultramicrosensores son uno de los campos de aplicación más prometedores de las nanopartículas. Las nanopartículas tienen las características de gran superficie específica, alta actividad y especificidad y tamaño infinito, que corresponden a los requisitos de multifunción, miniaturización y alta velocidad de los sensores.
Además, como material sensor, también requiere amplias funciones, alta sensibilidad, respuesta rápida, amplio rango de detección, buena selectividad, fuerte resistencia a la carga, estabilidad y confiabilidad. Las nanopartículas pueden cumplir con los requisitos anteriores. 2. Catalizadores En la industria química, el uso de nanopartículas como catalizadores es otro aspecto de los nanomateriales.
Por ejemplo, el polvo de boro ultrafino y el polvo de cromato de amonio se pueden utilizar como catalizadores eficaces para explosivos; el polvo de platino ultrafino y el polvo de carburo de tungsteno son catalizadores de hidrogenación eficientes y se pueden utilizar como catalizador para la oxidación de etileno; Catalizador; el cuerpo sinterizado liviano de polvo de níquel ultrafino y polvo de plata se utiliza como electrodo en baterías químicas, celdas de combustible y celdas fotoquímicas. Puede aumentar el área de contacto con la fase líquida o gaseosa, y es. propicio para la miniaturización. Se pueden utilizar cuerpos sinterizados livianos de partículas ultrafinas para formar filtros microporosos como materiales de almacenamiento para absorber hidrógeno.
También se puede utilizar como colorante para cerámica y artesanía. 3. En medicina y bioingeniería, las partículas ultrafinas con un tamaño de partícula inferior a 10 nm pueden moverse libremente en los vasos sanguíneos. En el mundo actual de los microrobots, los más pequeños pueden inyectarse en los vasos sanguíneos humanos y recorrer una distancia de sólo 5 nanómetros. El robot realiza controles de salud y tratamientos generales, incluida la eliminación de coágulos de sangre en los vasos sanguíneos del cerebro y la eliminación de depósitos de grasa de las arterias del corazón. , también puede tragar virus y matar células cancerosas.
Estos logros míticos permiten al ser humano disfrutar de una riqueza inagotable en el mundo microscópico invisible a simple vista. 4. Los componentes cuánticos en la industria electrónica funcionan principalmente controlando la fase de las fluctuaciones de los electrones, por lo que pueden lograr una mayor velocidad de respuesta y un menor consumo de energía.
Además, los componentes cuánticos pueden reducir en gran medida el tamaño de los componentes y simplificar los circuitos. Por lo tanto, el auge de los componentes cuánticos desencadenará una revolución en la tecnología electrónica. Actualmente Internet es popular en todo el mundo. Si se instalan en la red sistemas microelectromecánicos fabricados con nanotecnología, se transferirá información entre sí y se realizarán tareas de procesamiento.
En un futuro próximo, operará aeronaves, realizará controles de salud y emitirá alertas tempranas de terremotos, fallas de componentes de aeronaves y grietas en puentes. En ese momento, Internet todavía estaba a la orden del día.
7.Escribir algunos ejemplos de aplicaciones de la nanotecnología. Ayuda. Nano es una unidad de longitud, originalmente llamada nanómetro, que es de 10 a 9 metros (100 millonésima parte de un metro).
La nanociencia y tecnología, a veces llamada nanotecnología, es el estudio de las propiedades y aplicaciones de materiales con dimensiones estructurales de 1 a 100 nanómetros. En términos de sustancias específicas, la gente suele describir cosas tan finas como el cabello. De hecho, el diámetro del cabello humano es generalmente de 20 a 50 micrones, lo que no es fino.
Las bacterias individuales son invisibles a simple vista. El diámetro medido con un microscopio es de 5 micras, lo que no es demasiado fino. En el extremo, 1 nm equivale aproximadamente al diámetro de 4 átomos.
La nanotecnología incluye los siguientes cuatro aspectos principales: 1. Nanomateriales: Cuando una sustancia alcanza la escala nanométrica, alrededor de 1-100 nanómetros, las propiedades de la sustancia cambiarán repentinamente y aparecerán propiedades especiales. Los materiales con propiedades especiales que difieren de los átomos, moléculas y sustancias macroscópicas originales se denominan nanomateriales.
Si se trata sólo de un material a nanoescala sin propiedades especiales, no se puede llamar nanomaterial. En el pasado, la gente sólo se centraba en los átomos, las moléculas o el universo, ignorando a menudo este campo intermedio que realmente existe en la naturaleza en grandes cantidades, y antes no eran conscientes del funcionamiento de este rango de escala.
Los científicos japoneses fueron los primeros en reconocer verdaderamente sus propiedades e invocar el concepto de nanómetros. Prepararon iones ultrafinos mediante evaporación en la década de 1970 y descubrieron que un conductor de cobre y plata que conduce electricidad y calor pierde sus propiedades originales y no conduce electricidad ni calor después de convertirse a nanoescala. Lo mismo ocurre con los materiales magnéticos, como las aleaciones de hierro y cobalto. Si se le da un tamaño de unos 20 a 30 nanómetros, el dominio magnético se convertirá en un dominio magnético único y su magnetismo será 1.000 veces mayor que el original.
A mediados de los años 80, este tipo de materiales se denominaron oficialmente nanomateriales. La nanodinámica, principalmente micromáquinas y micromotores, o sistemas microelectromecánicos, se utiliza en microsensores y actuadores de maquinaria de transmisión por correa, sistemas de comunicación por fibra óptica, equipos electrónicos especiales, instrumentos médicos y de diagnóstico, etc. Utiliza una nueva tecnología similar al diseño y fabricación de electrodomésticos integrados.
La característica es que las piezas son muy pequeñas, la profundidad de grabado a menudo requiere de decenas a cientos de micrones y el error de ancho es muy pequeño. Este proceso también se puede utilizar para fabricar motores trifásicos, centrífugas de ultra alta velocidad o giroscopios.
En la investigación, se deben detectar en consecuencia la microdeformación y la microfricción a escala casi atómica. Aunque todavía no se encuentran realmente en la nanoescala, tienen un enorme valor científico y económico potencial.
13. Nanobiología y nanofarmacología, como el uso de oro coloidal del tamaño de nanopartículas para fijar partículas de ADN en la superficie de mica y el uso de electrodos interdigitales en la superficie de dióxido de silicio para realizar experimentos sobre la interacción entre biomoléculas. capa de membranas biológicas planas de fosfolípidos y ácidos grasos, estructura fina del ADN, etc. Con la nanotecnología, también es posible colocar piezas o componentes en células para formar nuevos materiales mediante el autoensamblaje.
Aproximadamente la mitad de los nuevos medicamentos son insolubles en agua incluso si son polvos finos con partículas del tamaño de una micra, pero si las partículas son de tamaño nanométrico (es decir, partículas ultrafinas), pueden ser solubles en agua; agua. Nanoelectrónica, incluidos dispositivos nanoelectrónicos basados en efectos cuánticos, propiedades ópticas/eléctricas de nanoestructuras, caracterización de materiales nanoelectrónicos, manipulación atómica y ensamblaje atómico, etc.
Las tendencias actuales en tecnología electrónica requieren que los dispositivos y sistemas sean más pequeños, más rápidos, más fríos y más pequeños, lo que significa una respuesta más rápida. Más fresco significa menos consumo de energía por parte de dispositivos individuales.
Pero más pequeño no es infinito. La nanotecnología es la última frontera para los constructores y su impacto será enorme.
En abril de 1998, el Dr. Neil Lane, asesor presidencial en ciencia y tecnología, comentó: Si alguien me preguntara qué área de la ciencia y la ingeniería tendría un gran impacto en el futuro, diría que el plan inicial es construir un nanómetro Technology Challenges organiza, financia equipos interdisciplinarios de investigación y educación, incluidos centros y redes para objetivos a largo plazo. Algunos avances potenciales incluyen: comprimir toda la Biblioteca del Congreso en un dispositivo del tamaño de un terrón de azúcar, aumentando la capacidad de almacenamiento por unidad de superficie en 65,438+0,000 veces, y consolidando la capacidad de almacenamiento de dispositivos electrónicos de gran tamaño. La capacidad se puede expandir a varios megabytes.
Los materiales y productos se fabrican de pequeños a grandes, es decir, están compuestos por un átomo y una molécula.
Este método puede ahorrar materias primas y reducir la contaminación.
Produzca materiales que sean 10 veces más resistentes que el acero y pesen solo una fracción del peso para crear una variedad de vehículos terrestres, acuáticos y aéreos más livianos y con mayor eficiencia de combustible. A través de pequeños transistores y chips de memoria, las computadoras se han vuelto millones de veces más rápidas y eficientes, lo que llevó al Pentium actual. El procesador ya es muy lento.
Usar genes y medicamentos para administrar agentes de contraste de resonancia magnética a nanoescala para encontrar células cancerosas o localizar tejidos y órganos humanos para eliminar los contaminantes más pequeños del agua y el aire y lograr un medio ambiente más limpio y agua potable. La eficiencia energética de las células solares se ha duplicado.
——"Nano" es la traducción del inglés namómetro, que es una unidad de medida. 1 nanómetro es una millonésima de nanómetro, que es una milmillonésima de metro, lo que equivale a la longitud de 45 átomos unidos. Las nanoestructuras suelen referirse a estructuras diminutas con dimensiones inferiores a 100 nanómetros.
Tras la invención del microscopio de efecto túnel en 1981, nació un mundo de moléculas con una longitud de 0,1 a 100 nanómetros cuyo objetivo final es construir productos con funciones específicas directamente a partir de átomos o moléculas. Por lo tanto, la nanotecnología es en realidad una tecnología que utiliza átomos y moléculas individuales para organizar la materia.
A juzgar por las buenas investigaciones actuales, hay tres conceptos sobre la nanotecnología: El primero es la nanotecnología molecular propuesta por el científico estadounidense Dr. Drexler en su libro de 1986 "La máquina de la creación". Según este concepto, se puede hacer práctica una máquina que combine moléculas, de modo que se puedan combinar varias moléculas a voluntad para crear cualquier tipo de estructura molecular.
Este concepto de nanotecnología no ha logrado avances significativos. El segundo concepto define la nanotecnología como el límite de la tecnología de procesamiento de credenciales.
Se trata de una tecnología que forma artificialmente estructuras a nanoescala mediante un "procesamiento" de precisión nanométrica. Esta tecnología de procesamiento a nanoescala también lleva al límite la miniaturización de semiconductores.
Incluso si la tecnología existente continúa desarrollándose, en teoría eventualmente llegará a su límite, porque si el ancho de la línea del circuito disminuye gradualmente, la película aislante que forma el circuito se volverá extremadamente delgada, destruyendo el efecto de aislamiento. .