第三節(jié) 納米材料
納米材料是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種新型材料。1nm是1m的十億分之一，一個基本的碳納米
管只有1.4nm，因此，科學(xué)家又把它們稱為“超微�！辈牧虾�21世紀(jì)新材料。
納米材料的起源是一個叫格萊特的德國科學(xué)家在澳大利亞的大沙漠上旅游中的聯(lián)想。那是1980年的一
天，當(dāng)時他獨自駕車橫穿沙漠，空曠、寂寞和孤獨的環(huán)境使他的思維特別活躍和敏銳。他長時間從事晶體
的研究，知道晶體微粒大小對材料性能有極大影響。他想，如果組成材料的晶粒細(xì)到只有幾個納米那么大
，材料將會是什么樣子呢？這個想法令他興奮不已，回國后立即開始實驗，經(jīng)過近4年的努力，終于在
1984得到了幾個納米大的超細(xì)粉末。而且他發(fā)現(xiàn)任何材料都可制成納米大小的細(xì)微粉末，且性能發(fā)生了很
大的變化，不管原來是什么顏色，現(xiàn)在都變?yōu)楹谏�，熔點也顯著降低。
現(xiàn)在，納米技術(shù)已引起了一大批科學(xué)家的著迷，也引起了各國政府的高度重視。美國自1991年起把納
米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”，美國國防部每年為此撥款3500萬美元；日本從1995年開始實施為期10年的
納米技術(shù)研究計劃，并將它作為必須開發(fā)的四大基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)項目之一；澳大利亞于1993年已將納米技術(shù)
列為21世紀(jì)最優(yōu)先開發(fā)的項目。我國對納米技術(shù)的研究也相當(dāng)重視，且在世界上進入先進行列，1993年中
國科學(xué)院研究人員操縱原子成功寫出“中國”兩字，是世界上第二個成功進行這方面實驗的國家；2000年
中國科學(xué)院研究人員又首先發(fā)現(xiàn)了納米材料的新特性——超塑延展性，納米銅在室溫下竟可延伸50多倍而
“不折不撓”。
納米技術(shù)之所以受到如此關(guān)注，是因為它具有許多卓越性能：①納米材料的熔點極低，如金的熔點通
常為1064℃，當(dāng)制成2nm的細(xì)金粉后熔點僅為330℃，這使低溫下制造合金產(chǎn)品成為可能，而且可把通常不
可熔的金屬冶煉成合金。②有些藥物制成納米顆�？梢灾苯幼⑸涞窖軆�(nèi)而順利進入微血管，使藥品療效
更好。③納米大小的催化劑分散在汽油中可提高內(nèi)燃機的效率；納米大小的鋁粉加到火箭的固體燃料中，
可使火箭加速。④化纖中添加納米微粒，可以除味殺菌，現(xiàn)在添加納米材料的無菌餐具、無菌紗布已面世
。⑤由于哪材料能有效吸收紫外光，因此，在防曬油、化妝品中加入納米微�？蛇_到防紫外線功能。⑥使
用納米材料的微機械的出現(xiàn)對對子行業(yè)、機械行業(yè)等帶來革命性的變化。例如一種小如跳蚤的微型手術(shù)機
械，將它送進人的動脈，它前端那微型手術(shù)刀能按照人的要求切除腫瘤、排除血栓等。
但納米技術(shù)更激動人心的是人類牦在納米尺度上重新認(rèn)識和改造客觀世界，這將會使人類建立一種嶄
新的思維方式，即人類將利用越來越小、越來越精確的物質(zhì)和越來越精細(xì)的技術(shù)生產(chǎn)成品來滿足人類更高
層次的要求。例如，制造比現(xiàn)代微型計算機小幾十億倍的未來分子機器，這種機器能讓原子按人的指令排
列，既能造宇宙飛船，又能制靈丹妙藥……納米計算機與分子機器相結(jié)合，能夠使幾乎所有可被設(shè)計出來
的東西都可用許多廉價的原料甚至灰塵、陽光和空氣來生產(chǎn)。包含有納米計算機的納米機器人將會是一種
可以進行人機對話的裝置，它可以進入人體內(nèi)進行人體器官的修復(fù)工作，進行基因裝配工作（即從基因中
除去有害的DNA或把正常的DNA安裝在基因中）。這些并非是“天方夜譚”，現(xiàn)在國外正在研制針頭大小的
納米計算機，不久前英國科學(xué)家制成了納米電路，這為納米計算機的研制奠定了基礎(chǔ)，人類正在日益接近
上述目標(biāo)。
可以預(yù)言，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來，人類的生產(chǎn)、生活方式將會發(fā)生翻天覆地的變化
，納米技術(shù)將對人類文明的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，為人類創(chuàng)造美好的未來。
第四節(jié) 高分子材料
高分子化合物是衣、食、住、行和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各方面都離不開的材料，其中棉、毛、絲、塑料、橡
膠等都是最常用的。以往人們使用的高分子材料都取自天然產(chǎn)物，物質(zhì)文明和精神文明都高度發(fā)展的今天
，天然高分子材料已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)、生活和科技等各方面日益增長的需要。近代化學(xué)、化工科學(xué)技術(shù)的
迅速發(fā)展，創(chuàng)造了許多自然界從來沒有過的人工合成高分子化合物，對滿足各種需求做出了重要的貢獻。
高分子是由一種或幾種結(jié)構(gòu)單元多次重復(fù)連接起來的化合物。它們的組成元素不多，主要是碳、氫
、氧、氫等，但是分子量很大，一般在10000以上，有的可高達幾百萬，高分子化合物因此而得名。如常
見的聚氯乙烯（PVC）是由結(jié)構(gòu)單元氯乙烯（CH2＝CHCl）重復(fù)連接而成，其分子式可寫成 ，n為結(jié)構(gòu)單元
的重復(fù)數(shù)，通常稱為聚合度。尼龍－66 ，是由兩種結(jié)構(gòu)單元 和 多次重復(fù)連接而成的。當(dāng)物質(zhì)的分子量
由小到大，成為高分子以后，就能表現(xiàn)出與低分子截然不同的性質(zhì)。比如，它們有了可塑性，能夠做成一
定形狀；有了成絲性，可以把它拍成纖纖細(xì)絲；有了成膜性，能展成很薄很薄的膜片。
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