纳米科技与创新

摘要:1.纳米科技的定义与发展;

2.创新的定义以及其与纳米科技的关系;

3.在纳米科技领域创新的方法。

Summary: 1.definition and developmentof nanotechnology;

2.the definition ofinnovationand itsrelationshipwithnanotechnology;

3.the innovative ways Inthe field of nanotechnology.

听了顾宁院长的报告,我很受启发。报告中主要通过介绍纳米科技发展中的一些创新故事,来阐释纳米科技与创新的联系。于是,在此我想针对纳米这门科学与创新的作用提出自己微薄浅显的一点点见解。

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术,其潜在的重要性毋庸置疑,一些发达国家都投入大量的资金进行研究工作。如美国最早成立了纳米研究中心,日本文教科部把纳米技术,列为材料科学的四大重点研究开发项目之一。在德国,以汉堡大学和美因茨大学为纳米技术研究中心,政府每年出资6500万美元支持微系统的研究。在国内,许多科研院所、高等院校也组织科研力量,开展纳米技术的研究工作,并取得了一定的研究成果。总之,纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点,正如钱学森院士所预言的那样:\"纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点,会是一次技术革命,从而将是21世纪的又一次产业革命。\"

对21世纪的我们来说,纳米科技已经不算是一门新兴的陌生技术,目前对其的应用也到了较高的一个层次。早在70年代,科学家已开始从不同角度提出有关纳米科技的构想,1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工;1982年,科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用;到1999年,纳米技术逐步走向市场,全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元。在短短的30年内纳米科技已从刚刚提出到了广泛应用的程度,可见其发展速度之快,呈技术爆发式发展。

纳米技术之所以有如此之快的发展与他的技术特点是分不开的。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础,而纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。可以说,只要纳米材料能够很快的更新与发展,就可以很快的在应用层面取得突破。而与此同时我们应该注意到的是纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域,因此纳米材料的研究上,可选择性就相当强了。在如此多的选择面的前提下,最快捷的提高发展效率的方法就是扩展纳米材料的发展领域了,于是这就牵涉到我们的第二个主题——创新。

创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。起源于拉丁语,它原意有三层含义,第一,更新;第二,创造新的东西;第三,改变。创新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现形式,是推动民族

进步和社会发展的不竭动力。一个民族要想走在时代前列,就一刻也不能没有理论思维,一刻也不能停止理论创新。

创新对于纳米科技的发展而言显得尤为重要,让我们重新审视一下何谓纳米科技:纳米科技的基本涵义是在纳米尺寸尺度空间内认识和改造自然,研究通过直接操作和安排原子、分子运动规律和特性,创造新物质。这意味着人们可以生产出极纯的材料、丰富多样的新产品,并且能大大提高机器效率。纳米技术是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究与应用的一门综合性的技术体系,其最终目的是操纵与控

制原子、分子制备成人工功能材料。由此可见,纳米科技的本质就是创造新物质,就是创新。创新就是纳米科技发展的动力,是一切纳米产物的来源。

下面就是一个纳米油墨创新的例子。

1959年物理学家暨诺贝尔奖得主查德费曼(RichardFeynman)最早提出纳米技术的构想之后,纳米技术即逐渐被人所重视,并广泛的运用到各个领域当中。1994年,美国的马萨诸塞州XMX公司已成功获得一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。由于纳米金属微粒能对光波全部吸收而使自身呈现黑色,同时对光又有散射作用。因此,利用这些特性,可把纳米金属微粒添加到黑色油墨中,制造纳米油墨,以提高其纯度和密度。半导体纳米粒子由于存在显著的量子尺寸效应和表面效应,因而对光的吸收表现出一定的特性。

随着对印刷质量要求的不断提高,顾客对印品的要求不但要质量优良,且要符合环保、防伪等多种特殊需要,因此对油墨也提出了更高的要求。油墨的细度和纯度,对印刷品质量有很大的影响。要印刷出高质量的产品,必须要有细度、纯度高的油墨作保证。油墨的细度与颜料、填充料的性质和颗粒的大小有直接的关系,而油墨的细度就是指油墨中的颜料(包括填充料)颗粒的大小与颜料、填充料分布于连结料中的均匀度,它既反映到印品的质量,同时又影响到印版的耐印率。

当纳米技术与印刷油墨结合,即能创造出粒子小(粒子小于100nm)、细度高的油墨。而油墨的颗粒愈细,颜料颗粒与连结料接触面就愈大,印刷的性能也就愈好、愈稳定,其网点也愈显得清晰饱满,此即为“纳米油墨”。

因纳米油墨的色彩较为饱和、艳丽,因此以纳米油墨所制成的四原色墨比传统的印刷四原色墨在印刷迭印中所得的色域要高。此外,纳米油墨尚具有耐水、耐磨、穿透性佳等优点,可谓是不仅保留了传统油墨的优点,更结合了纳米技术的优势。

创新不容易,第一,创新意味着改变,所谓推陈出新、气象万新、焕然一新,无不是诉说着一个“变”字;第二,创新意味着付出,因为惯性作用,没有外力是不可能有改变的,这个外力就是创新者的付出;第三,创新意味着风险,从来都说一份耕耘一份收获,而创新的付出却可能收获一份失败的回报。创新确实不容易,所以总是在创新前面加上“积极”、“勇于”、“大胆”之类的形容词。

不过由以上例子以及报告中提及的纳米科技创新故事,我们可以找到一些在纳米行业上创新的方法,只不过这是有一定要求与技巧的。

首先,我们知道纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础,纳米材料具有一定的独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10

纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异。在创新过程中,我们必须先准确了解纳米材料共有的特性,这样我们才知道哪些地方能够用到纳米材料,才知道纳米材料能给我们带来哪些好处,在此基础上的创新才是有意义的,才是值得继续研究与应用的。

同时,纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段,美、日、德等少数国家,虽然已经初具基础,但是尚在研究之中,新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我们在创新过程中仍需要考虑的是这次创新在实际应用中的困难与代价,不然,有可能会浪费不少资源,不露不是人力物力,都会埋没创新的意义。

最后,我觉得我们还应该认识到的是纳米科技不仅可以利用在已有领域中,还可以通过纳米材料一步步的发展用它来开发新的应用领域。毕竟纳米材料的很多新特性与其现在已较为成熟的开发使其变得有些不可替代,他在性质上的变化是令人难以置信的。它正在改变科学技术中的一些传统概念。

综上所述,我想不论是纳米科技,还是创新,都是我们需要继续发展的方向,而且纳米科技与创新也是密不可分的。目前,中国在纳米科技领域取得的成就也是巨

大的,1993年,中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字,标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地,并居于国际科技前沿。在主题为“纳米”的争夺战中,中国人频频露脸,尤其在碳纳米管合成以及高密度信息存储等领域,中国实力不容小觑。科学界的努力,使“纳米”不再是冷冰冰的科学词,它走出实验室,渗透到百姓的衣食住行中,居室环境日益讲究环保。

作为大学生的我们也许并不是纳米新材料的专业,但我们可以也应该去了解这一必将火热的产业,同时在这一产业中所需要的创新精神同样可以应用于其他各个领域。我们应该积极发扬创新精神,贡献出自己的一份力。