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第24章 小纳米,大世界(2)

血管垃圾的纳米机器人纳米材料制成的陶瓷刀具(4)纳米涂料二氧化钛纳米材料是对人体无毒、抗菌范围广、热稳定性优良的抗菌剂。令科学家们兴奋的是,由纳米钛与树脂化合生成的多种新型涂料,与同种产品相比有多种优越性,如在海水中浸泡10年不破损,并且具有神奇的自我修涂有纳米防污染涂料的台式建筑复与清洁能力。日本和中国台湾把具有光触媒作用的活性锐钛型二氧化钛用于开发防污染涂料和空气净化涂料。纳米锐钛型二氧化钛和氧化锌在阳光的紫外线和氧气的存在下能自行分解出自由移动的带负电的电子,同时留下带正电的空穴。纳米钛是唯一一种对人体的自主神经、嗅觉没有丝毫影响的金属,其用途特别广泛。

(5)军事领域

纳米技术的迅猛发展,为军事科技工作者研制纳米武器奠定了物质基础。他们尽情发挥想象力,研制出千奇百怪的战场“精灵”,与传统武器相比,纳米武器具有完全不同的特点。首先,纳米武器实现了武器系统超微型化,使目前车载机载的电子战系统浓缩至可单兵携带,隐蔽性更好,安全性更高。其次,纳米武器实现了武器系统高智能化,使武器装备控制系统信息获取速度大大加快,侦察监视精度大大提高。再次,纳米武器实现了武器系统集成化生产,使武器装备成本降低、可靠性提高,同时使武器装备研制、生产周期缩短。

未来战场,巨型武器系统和微型武器系统将同时存在,协同作战,大有大的作用,小有小的妙处,作战手段更加机动灵活,战斗格局更加诡谲多变。人们更多看到的将是“蚂蚁啃大象”“小鬼擒巨魔”“以小制大”“以微胜巨”的奇异战争景观。

1)“麻雀”卫星。美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大,重量不足10千克,各种部件全部用纳米材料制造,采用最先进的微机电一体化集成技术整合,具有可重组性和再生性,成本低,质量好,可靠性强。一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳米卫星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视,即使少数卫星失灵,整个卫星网络的工作也不会受影响。

2)“蚊子”导弹。由于纳米器件比半导体器件工作速度快得多,可以大大提高武器控制系统的信息传输、存储和处理能力,可以制造出新型智能化微型导航系统,使制导武器的隐蔽性、机动性和生存能力发生质的变化。利用纳米技术制造的形如蚊子的微型导弹,可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控,可以神不知鬼不觉地潜入目标内部,其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、飞机、指挥部和弹药库。

3)“苍蝇”飞机。这是一种如同苍蝇般大小的袖珍飞行器,可携带各种探测设备,具有信息处理、导航和通信能力。其主要功能是秘密部署到敌方信息系统和武器系统的内部或附近,监视敌方情况。这些纳米飞机可以悬停、飞行,敌方雷达根本发现不了它们。据说它还适应全天候作战,可以从数百千米外将其获得的信息传回己方导弹发射基地,直接引导导弹攻击目标。

4)“蚂蚁”士兵。这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小,但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中,长期潜伏下来。一旦启用,这些“纳米士兵”就会各显神通:有的专门破坏敌方电子设备,使其短路、毁坏;有的充当爆破手,用特种炸药引爆目标;有的施放各种化学制剂,使敌方金属变脆、油料凝结或使敌方人员神经麻痹、失去战斗力。

5)舰船隐身。吸收雷达波涂料的应用正从飞机、导弹、陆地战车向更大尺寸的舰船发展,而舰船隐身主要依靠的是涂在其外部的具有吸波功能的涂料。纳米材料的特殊效应有可能为隐身材料提供新的途径和新的吸波机理,由于可对复合膜的厚度、层数、结构和组分进行设计和控制,纳米多层复涂有纳米吸波涂料的舰船合膜(包括多层颗粒膜、无机/有机多层复合膜、金属/电介质多层复合膜等)有望成为制备高强度和具备一定频宽的微波吸收材料的新选择。据资料表明,美国已研制出第4代纳米吸波材料,对雷达波的吸收率可达99%,而厚度仅是微米级。但纳米颗粒在低频时的电磁参数并不优于微米颗粒,而且纳米级颗粒材料分散困难、填充量限,这是目前研究开发此类材料所面临的问题。而且吸波涂料的面密度高、低频段吸收率低也是舰船用吸波涂料的最大问题之一。

9.2.2小心“伪”纳米复合材料

纳米技术应用相当广泛,但还没有广泛地随处可以应用,因而一些企业借纳米造势,趁广大老百姓对纳米技术还不太了解,把一点点小小加工称为纳米技术,从而获得暴利。纳米打假可能会被认为是小题大做,其实不然,目前市场上打着“纳米家用电器”“纳米防辐射衣服”“纳米防紫外线化妆品”“纳米太阳伞”等新奇的广告随处可见,就如同“绿色食品”“基因食品”“数字电视等一样”。“前卫”商品堂而皇之地摆在商场的柜台上,欺骗了广大消费者。

(1)“纳米水”骗局

广州一家公司用所谓的“纳米水”,把老百姓搞得晕头转向。这家公司把其生产的“纳米水”说得神乎其神,既消除疲劳还能降火排毒,抵抗细菌。长期饮用传说中的“纳米珠”可“水到病除”,甚至还可增强“女士防匪徒强暴的能力”。据称,“纳米水”将缔造一个水的“神话”,引起一次饮用水“革命”。这种“纳米水”的关键在于“纳米珠”,在此公司的演示中,一位经理拿出了一把大小不一,颜色各异的圆形小珠,称这就是麦饭石与纳米材料所制成的“纳米珠”。接着他往两杯清水里加入纯蓝墨水,然后把一把“纳米珠”放到其中的一个杯子里,几分钟过后,放入“纳米珠”的杯子里的水的颜色变淡,而另一杯水还是原样。经理得意地说,这就是“纳米珠”的厉害,多脏的水都不怕,回到家里放几颗“纳米珠”在饮用水里,就可以增强人体的免疫力。

针对以上现象,华南理工大学教授、博士生导师龚克成说:“这纯属骗局”。首先,实现“化蓝为清”的表演效果有多种简单的化学反应可以做到,这跟纳米材料学没有关系;其次,纳米材料确有一些普通材料无法达到的功能,但以目前的纳米技术与纳米材料的较高成本来看,纳米材料走入民用阶段需要相当长的时间,即使走入了民用阶段,纳米材料也不会代替药品起到“水到病除”的作用。

(2)“纳米电器”骗局

所谓的纳米冰箱,只不过是在原材料的基础上,添加了一些氧化钛的纳米无机物,起到了一定的抗菌效果。所谓的纳米洗衣机,也仅仅能说是添加了纳米材料的洗衣机,并且纳米材料只用在了滚筒洗衣机外筒的内壁上。

(3)纳米材料的鉴别

首先,要看这种材料是否在纳米尺度内,这是最直观的判断,即在1~100纳米;其次,要看这种材料是否具备普通材料不具备的特性,例如,纳米领带,就应该不沾油不沾水。并且纳米材料的价值比较高,有些纳米材料的价格远远高于黄金。

9.2.3纳米材料的广阔前景

目前,纳米技术的研发已经在世界范围内形成了一股热潮。纳米技术的一大特点在于它的投资相对较低。我们知道,计算机产业的研发需要投入大量的资金,建造大型的制造硅芯片的高科技工厂。而纳米技术的研发则不同,你只需要一个烧杯便可以开工了。例如,传统的太阳能电池制造工厂需要数百万元的设备,而新型的太阳能供电系统的纳米材料只需要在一个烧杯里就可以制备完成,成本也只有1美元左右。然后将这些纳米材料涂在建筑物的玻璃上,那么整个建筑物就成为一个大型的太阳能发电厂。当然,这些纳米材料也可以被植入到手机或掌上电脑里。

总之,纳米科技整体尚在研究之中,新理论和新技术的出现方兴未艾。目前,我国的纳米技术还处于起步阶段,但是纳米技术的潜在威力和诱人的应用前景吸引了各个领域的无数研究人员的兴趣,它将在电子、医药、材料等领域释放出巨大的威力,让我们拭目以待吧!

目前从整体上看,纳米技术虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段,我国的纳米技术还处于起步阶段,但是纳米技术的潜在威力和诱人的应用前景吸引了各个领域的无数研究人员为之努力探索。而且从历史的角度看,20世纪70年代重视微米科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米科技的国家很可能在21世纪成为强国。纳米科技的发展对我们来说,既是严峻的挑战,又是难得的机遇,因此必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究,为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。

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