納米是甚麼 ?

2007-12-11 7:18 am
甚麼是納米?它應該屬於長度還是重量單位?甚麼是納米技術?可以如何利用它為人类解決一些尖端問題?可舉簡單例子.謝謝!

回答 (2)

2007-12-11 7:42 am
✔ 最佳答案
1 納米
納米是長度單位,原稱毫微米,就是10^-9米(10億分之一米)。 納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是研究結構尺寸在1至100納米範圍內材料的性質和應用。納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性,如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電,原來絕緣的二氧化矽、晶體等,在某一納米級界限時開始導電。 這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點,以及其特有的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。

2它應該屬於長度
納米(nm)是英文nanometer的音譯,字首nano在希臘文中的原意是「侏儒」的意思,台灣譯作奈米,指1米的十億分之一。
1 000 000 000 奈米 = 1 米(m)
1 000 000 奈米 = 1 毫米(mm)
1 000 奈米 = 1 微米(μm)...
世界納米技術研究計劃

納米技術的含義-1
  所謂納米技術,是指在0.1~100納米的尺度裡,研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中,發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子,顯著地表現出許多新的特性,而利用這些特性製造具有特定功能設備的技術,就稱為納米技術。
納米技術與微電子技術的主要區別是:納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現設備特定的功能,是利用電子的波動性來工作的;而微電子技術則主要通過控制電子群體來實現其功能,是利用電子的粒子性來工作的。 人們研究和開發納米技術的目的,就是要實現對整個微觀世界的有效控制。
納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。 1993年,國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米技術的含義-2
  納米技術(納米科技nanotechnology)
納米技術其實就是一種用單個原子、分子製造物質的技術。
從迄今為止的研究狀況看,關於納米技術分為三種概念。 第一種,是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術未取得重大進展。
第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。 也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。 現有技術即便發展下去,從理論上講終將會達到限度。這是因為,如果把電路的線幅變小,將使構成電路的絕緣膜的為得極薄,這樣將破壞絕緣效果。 此外,還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題,研究人員正在研究新型的納米技術。
第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來,生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。
納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。
納米科技現在已經包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。 從包括微電子等在內的微米科技到納米科技,人類正越來越向微觀世界深入,人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。 我國著名科學家錢學森也曾指出,納米左右和納米以下的結構是下一階段科技發展的一個重點,會是一次技術革命,從而將引起21世紀又一次產業革命。
雖然距離應用階段還有較長的距離要走,但是由於納米科技所孕育的極為廣闊的應用前景,美國、日本、英國等發達國家都對納米科技給予高度重視,紛紛制定研究計劃,進行相關研究 。


納 米 科 技 及 先 進 材 料 是 一 個 廣 泛 和 跨 學 科 的 研 究 發 展 範 疇 , 可 以 為 產 品 及 工 程 工 序 開 發 出 嶄 新 或 經 改 良 的 特 性 。 總 括 來 說 , 納 米 科 技 是 通 過 操 縱 原 子 和 分 子 來 創 造 全 新 組 織 及 特 性 的 納 米 結 構 。

由 於 納 米 科 技 能 帶 來 可 觀 的 經 濟 收 益 , 多 個 國 家 的 研 究 界 近 年 以 政 府 資 助 、 企 業 與 學 術 界 合 作 及 創 業 資 本 家 提 供 資 金 等 不 同 方 式 , 進 行 尚 未 進 入 競 爭 階 段 的 納 米 科 技 研 究 發 展 項 目 。 香 港 特 區 政 府 亦 有 意 發 展 有 關 科 技 , 因 此 自 二 零 零 一 年 起 把 納 米 科 技 定 為 重 點 科 技 發 展 項 目 之 一 , 並 透 過 創 新 及 科 技 基 金 於 本 地 大 學 成 立 了 兩 所 納 米 科 技 中 心 。 最 近 , 不 少 本 地 公 司 亦 對 納 米 科 技 產 生 興 趣 , 期 望 在 其 新 產 品 開 發 過 程 中 開 拓 納 米 科 技 及 嶄 新 材 料 。 不 論 就 短 期 或 是 長 遠 而 言 , 開 發 和 引 入 合 適 的 納 米 科 技 和 先 進 材 料 技 術 都 是 極 為 重 要 , 以 協 助 本 地 企 業 為 嶄 新 和 高 增 值 商 業 產 品 開 拓 具 有 競 爭 優 勢 的 巿 場 。 成 功 例 子 包 括 : 經 納 米 結 構 材 料 改 良 而 提 高 響 應 時 間 的 液 晶 體 顯 示 屏 ; 電 子 封 裝 所 需 的 低 水 分 和 特 定 模 數 的 先 進 封 裝 材 料 ; 經 納 米 結 構 材 料 處 理 的 布 料 及 透 氣 度 高 的 防 水 衣 物 ; 以 及 利 用 光 催 化 納 米 塗 層 技 術 , 能 夠 除 臭 殺 菌 的 空 氣 淨 化 系 統 。

可 能 帶 來 的 利 益
為 保 持 競 爭 力 和 發 掘 新 商 機 , 本 港 產 業 必 須 改 良 本 身 的 產 品 , 並 改 善 生 產 工 序 和 提 升 生 產 力 。 納 米 科 技 及 先 進 材 料 技 術 提 供 了 強 大 的 應 用 科 技 平 台 , 從 而 開 發 出 各 式 各 樣 的 創 新 產 品 。 這 些 技 術 可 應 用 於 紡 織 , 以 至 電 訊 及 生 物 醫 學 等 不 同 行 業 , 加 強 產 品 功 能 或 性 能 。

2007-12-10 23:44:09 補充:
科學突破,加上美國、日本、歐洲最近出現的一些研究計劃以及澳大利亞、加拿大、中國、朝鮮、新加坡、台灣等地的各種開創活動,使國際上對納米科技的興趣變得尤為顯著。各國對納米技術的定義略有不同。這裏提到的納米技術定義源於對大小介於孤立原子/分子與大塊材料之間的體系的新的改進的物理、化學、機械與生物性能、現象與過程的開發利用,其現象的範圍和時間尺度與結構是類似的。它表徵在原子、分子和大分子水平創造和利用大小在0.1納米(原子和分子級)到約100納米的結構、元件和器件的能力。由於各種不同過程中的結構小和時間短,出現了與大塊材料不同的新性能。

2007-12-10 23:45:41 補充:
優 勢 與 機 遇 創 新 及 科 技 基 金 已 資 助 多 個 與 納 米 科 技 及 先 進 材 料 有 關 的 項 目 。 其 中 一 個 資 助 項 目 的 納 米 光 催 化 塗 層 技 術 , 已 成 功 轉 移 給 一 家 本 地 公 司 , 用 作 發 展 空 氣 過 濾 器 及 濾 水 器 。 此 外 , 大 珠 三 角 地 區 是 全 球 主 要 的 生 產 基 地 , 提 供 理 想 的 平 台 , 讓 創 新 意 念 得 以 應 用 , 以 及 把 新 科 技 轉 化 為 商 品 。
參考: yahoo&google
2007-12-11 7:32 am
納米(nm)屬於長度單位是英文nanometer的音譯,字首nano在希臘文中的原意是「侏儒」的意思,台灣譯作奈米,指1米的十億分之一。
1 000 000 000 納米 = 1 米(m)
1 000 000 納米 = 1 毫米(mm)
1 000 納米 = 1 微米(μm)
納米科技(英文:Nanotechnology)是一門應用科學,其目的在於研究於納米尺寸時,物質和設備的設計方法、組成、特性以及應用。納米科技是許多如生物、物理、化學…等科學領域在技術上的次級分類,美國的國家納米科技啟動計劃(National Nanotechnology Initiative)將其定義為「1至100納米尺寸間的物體,其中能有重大應用的獨特現象的了解與操縱。
納米科技是學習納米尺度下的現象以及物質的掌控,尤其是現存科技在納米時的延伸。納米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點和高分子集合,並且被表面效應所掌控,如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子隧穿等,而慣性和湍流等巨觀效應則小得可以被忽略掉。舉個例子,當表面積對體積的比例劇烈地增大時,開起瞭如催化學等以表面為主的科學新的可能性。
微小性的持續探究以使得新的工具誕生,如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等。結合如電子束微影之類的精確程序,這些設備將使我們可以精密地運作並生成納米結構。納米材質,不論是由上至下製成(將塊材縮至納米尺度,主要方法是從塊材開始通過切割、蝕刻、研磨等辦法得到盡可能小的形狀(比如超精度加工,難度在於得到的微小結構必須精確)。或由下至上製成(由一顆顆原子或分子來組成較大的結構,主要辦法有化學合成,自組裝(self assembly)和定點組裝positional assembly。難度在於宏觀上要達到高效穩定的質量),都不只是進一步的微小化而已。

相關應用
綜上所述,納米科技實際上涵蓋了一切在納米範圍的物理、化學的技術和工藝,說它包羅萬象也不算過分。不過現在坊間多在炒作概念,很多都局限於實驗室的理論階段,比較現實的是機械方面的潤滑劑,化工方面的催化劑,還有醫學方面的定點超效藥劑。

應用技術
一、納米結晶材料(nanocrystalline materials)
當物質的微結構微小化時,表面原子與內部材料原子的個數比例顯著上升,界面之原子行為對物質性質便有決定性影響。例如納米金屬結晶顆粒,展現出較佳之強度、硬度、磁特性、表面催化性等;而具納米結晶之陶瓷材料相較於一般陶瓷材料,則具較高之延展性、較不易脆裂之特性。
納米結晶金屬由於其強度之增加,相當大之應用機會在於汽車業、航太業、建築業等之結構材料,例如Toyota汽車已使用新型納米結晶鋼材於其汽車產品上[來源請求];這方面之應用,納米複合材料是另一競爭者,但於某些用途上,如汽車引擎,納米結晶金屬材料仍保有其優越性。
納米結晶材料薄膜可提高表面之硬度、降低磨擦、提高耐熱性、耐化學腐蝕性等,可應用於汽車、航空業等之機械系統。在生物醫學方面,納米結晶銀有抗菌作用,而納米結晶鈦則可應用於人工關節。
二、納米粉體(nanoparticles):納米粉體是納米材料中種類最繁多且應用最廣泛之一類。最常見的陶瓷納米粉體(ceramic nanoparticles)可再分為二類:
(一)金屬氧化物如TiO2, ZnO等
(二)矽酸鹽類,通常為納米尺度之黏土薄片。
納米粉體的製程,包括固相機械研磨法、液相沉澱法、溶膠-凝膠法、化學氣相沉積法等,不同之方法各有其優缺點及適用範圍。此外,納米粉體之表面覆膜與修飾,亦常是對粉體後段應用必要的處理步驟。如高濃度CO淨化觸媒-Au/TiO2,即將~10nm的金均勻分佈在TiO2載體上,以發揮其淨化功能,其中TiO2載體為溶膠-凝膠法製得之納米孔隙材料,以具備納米尺寸空間容納金納米顆粒。
(一)複合材料:納米粉體最大之應用之一,在於納米高分子複合材料之開發。由於無機分散相表面積與高分子間之作用力,使複合材料之剛性大幅提升,透氣性、熱膨脹性下降,耐化學腐蝕,及保有透明性等之優點,可廣泛應用於一般民生工業,如家電器材、汽車零組件、輸送導管等耐磨結構材料上;在包裝材料上之應用,如保鮮膜、飲料瓶,則可利用其耐熱性、高阻氣性及透明等優點。Caly/Nylon之複合材料,由於分散均勻,只要添加3~4%,即可將Nylon之熔點從70℃提升至150℃,且加工性非常良好[來源請求]。
(二)塗佈:納米粉體塗佈具增強表面硬度、抗磨、透明等特性,已應用於建材及太陽眼鏡鏡片上,Kodak正發展以納米粉體塗佈製造防刮之x-ray底片。此外,亦有利用納米粉體塗佈光學、耐腐蝕、絕熱特性之應用開發。磁性納米粉體塗佈則可應用於資料儲存方面[來源請求]。
(三)醫學與藥物:經表面修飾之納米粉體可應用於藥物輸送、納米銀微粒具有抗菌功效、氧化鋅則具殺黴作用。TiO2與ZnO對UV吸收有相當好之功效,可應用於防曬油等美容產品[來源請求]。
(四)其他:納米粉體之高表面積,可利用工業上之催化反應;用於燃料電池上,可增加其反應速率,提高效能。此外,納米顏料的開發、使用金屬納米粉體印製電子電路、及磁性納米粉體於半導體與醫學核磁共振影像上之使用,均為納米粉體之應用機會[來源請求]。
三、納米孔隙材料(nanoporous materials)
此類材料指孔隙尺寸小於100 nm之多孔隙材料,包括自然界中早已存在之生物膜與沸石,其高表面積(通常高達~102m2/g),使之具高催化及吸附效應。納米孔隙材料可由溶膠-凝膠法、微影蝕刻、離子束等方法製得;納米孔隙薄膜經鍍膜處理,可得納米細管結構。圖三外觀為一束以含Al之矽氧化物載體,內含數十根中空管徑,其pore size約3nm,可用來製作超高強力PE聚合物(如圖中絲狀物)。
納米孔隙材料可用開發改良催化劑,應用於石化工業等。利用孔隙結構,在薄膜過濾系統純化/分離、藥物輸送植入裝置、及基因定序、醫學檢測等,納米孔隙材料均有相當大之應用潛能。氣膠為質輕之良好絕熱材料;納米孔隙薄膜可作為半導體業中之低介電材料;納米多孔矽特殊的發光性質,可作為固態雷射之材料;納米多孔碳則具高電容特性,可應用於如手提電腦、流動電話,乃至電動車等電池之開發。
四、納米纖維與納米纜線(nanofibers, nanowires)
納米纖維在此指相對較短之纖維,包括碳纖絲(carbon fibrils)、人造高分子纖維、及氧化鋁纖維等;電紡(electrospinning)是製造人造高分子納米纖維之方法,可結合納米微粒或納米管等材料於纖維中。工研院化學工業研究所正開發之電紡納米纖維,其尺度約為人髮的1/100。

五、納米碳管(carbon nanotubes)
納米碳管(carbon nanotube,CNT)是在1991年由日本NEC公司 Sumio Iijima,在以穿透式電子顯微鏡觀察碳的團簇(cluster)時意外發現,為石墨平面捲曲而成之管狀材料,有單層(single-walled)與多重層(multi-walled)兩種結構。納米碳管的製程方式包括電弧放電、雷射蒸發/剝離、化學氣相沉積法、氣相成長、電解及火焰生成法等[來源請求]。
(一)結構材料:由於納米碳管之優異強度,高強度-重量比(strength-to-weight ratio)之新型複合材料之開發,可應用於汽車、航太、建築業等,在此方面的關鍵點為成本考量與均勻品質納米碳管之量產技術。納米碳管可用以製造導電塑膠及高效率幅射屏蔽複材,在紡織工業方面,亦具應用潛力。此外,若可克服技術及成本問題,製成納米碳管電纜,可兼具納米碳管於結構強度與導電性之優點,將為能源運輸之一大突破。
(二)電子工程:納米碳管在量子效應下展現之電學性質,製成電子工程中之邏輯元件與記憶體,預期可巨幅提升電腦之速度與資料儲存密度,目前最大的礙障在於成本價格太高及納米碳管連結技術上之困難。Nantero公司已宣稱將於3-5年內推出基於納米碳管之 1 terabyte NRAM(non-volatile RAM)[來源請求]。此外,納米碳管之高導熱性,可以應用在納米電路中高熱量之散佈。
(三)顯示器:碳納米管具有低的導通電場、高發射電流密度以及高穩定性,極適用於場發射器。目前場發射顯示器(field emission display,FED)技術最廣受注目之開發為平面顯示器,已有不少企業,如日本NEC、韓國三星公司,工研院電子工業研究所投入碳納米管場發射顯示器之研發,其具影像品質佳、體積薄小及省電等潛在優點,預期將超越其他FED技術及OLED(organic light-emitting diode),在未來平面顯示器市場上佔有一席之地[來源請求]。此外,碳納米管陣列之場發射可應用於電子束微影蝕刻技術,可突破此技術於平行量產上之瓶頸。
(四)燃料電池:納米碳管具吸附氫氣與碳氫化合物之功能,可以應用在航太與汽車工業上燃料電池的氫氣儲存槽。


收錄日期: 2021-04-13 14:41:35
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