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科技大觀:納米技術重塑未來生產方式

科技大觀:納米技術重塑未來生產方式

2013-03-19 11:55:30

  據國內外媒體最新報道,傳統機械加工業的機床動作,如剪切、夾持、旋轉、壓縮、搬運、折疊、組裝等工作,目前均可在以分子、原子為尺度的納米機器上實現。納米技術產品在經過“被動態應用”后,將進入一個以納米機器(1納米=1毫微米)為標志的“主動態應用”階段。

  納米科技誕生于上世紀80年代末,主要涵義是納米尺寸范圍內認識和改造自然。目前發展日新月異。特別是納米技術通過3D打印,采用“添加式制造”方式,能將工業生產所需的原材料降至傳統方式的1/10,對未來制造業的發展將起到巨大的推動作用。

  物理學家理查德·費曼早在1959年就做出論斷:在物質“底層還有很大空間”。這一結論首次揭示了“自下而上”、以單個分子、單個原子為基礎組裝物件的可能性。在量子理論的指導下,科技物理學界開始關注探索在微觀和宏觀世界之間,存在著一個迥然不同的“介觀世界”,即尺度范圍大約在0.1—100納米之間的物理世界。在1981年電子掃描隧道顯微鏡出現以后,納米科學家發現物質在納米尺度時擁有了“超自然”的特性,表現出超韌、超強、超硬、超導電、超活性、超滲透力等特點。

  當金粒的尺寸減小到2納米時,其熔點只有327℃左右;納米陶瓷會像橡膠一樣韌性十足;碳納米纖維比鋼鐵還要堅韌百倍;納米技術將促使微電子行業開發出更快、更小、更強的芯片。小如微塵的納米機器人將進入人體癌細胞直接將其變害為寶。納米智能構件可按設定程序自動組成各種物體,并可從環境中攝取相關原子、分子實現自我修復和自我復制。

  納米技術的真正發展僅30多年時間,但其在功能應用上的適應性、會聚效應和超級特性,已滲透到當今所有科技和產業領域。統計顯示:2005年,全球大約有1400家企業與納米產品生產相關;2006年,就發展到6000多家企業,像IBM這樣的大公司甚至也掉頭轉向納米新產品的研發。與此同時,全世界與納米技術有關的專利申請明顯增加,其中48%來源于美國企業,歐盟占30%,亞洲約占20%。有預測認為,全世界納米技術行業的產值至2015年將超萬億美元。

  納米技術的快速發展,同時催生了納米毒理研究這一新課題。由于納米顆粒的超級特性,其對生物特別是人體的毒理作用自然也超出想象,各國都加強了對納米相關產業的嚴密跟蹤與管控。如歐盟早已頒布的《化學品登記、評估與批準法》,正計劃在原有3萬種受控產品的基礎上,再增加對大約7萬種產品的監控,而對新產品、特別是納米產品的開發和使用,其監控更加嚴格。

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