1.納米工藝的目標
實際的納米工藝(yi)計劃解(jie)決2個主要問題。
首(shou)先,它(ta)們(men)可能(neng)使設備和儀(yi)器進(jin)一步微(wei)型化(hua)。特(te)別是(shi)借助(zhu)不同(tong)組織或用(yong)噴(pen)涂獲得極薄的(de)(de)(de)(de)薄膜,可以(yi)在很小的(de)(de)(de)(de)體(ti)積內(nei)形(xing)成(cheng)要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)。移(yi)動電(dian)話就是(shi)很好的(de)(de)(de)(de)例子。這些多(duo)功能(neng)設備能(neng)進(jin)行(xing)攝(she)像和攝(she)影,進(jin)行(xing)聲波記(ji)錄等。納米工藝在醫(yi)學(xue)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)任務同(tong)樣重要。有可能(neng)制(zhi)造新一代的(de)(de)(de)(de)診斷儀(yi)器:微(wei)型傳感(gan)器,甚至特(te)定(ding)類型的(de)(de)(de)(de)微(wei)型計算機。它(ta)們(men)能(neng)移(yi)動到(dao)人體(ti)內(nei),以(yi)便(bian)傳遞內(nei)部(bu)器官狀態最準確可靠的(de)(de)(de)(de)信息。應(ying)用(yong)藥劑的(de)(de)(de)(de)納米脈沖和納米劑量,預示著成(cheng)功醫(yi)治最復雜的(de)(de)(de)(de)和現今的(de)(de)(de)(de)不治之癥。
尺寸效(xiao)應在電(dian)子學(xue)和光學(xue)儀器中(zhong)會(hui)產生巨(ju)大優勢。航(hang)天(tian)和航(hang)空技術裝備應用納(na)米(mi)材(cai)料和納(na)米(mi)工(gong)藝很有(you)前景(jing)。因為,這些地方設備的重(zhong)量和尺寸問題具(ju)有(you)決(jue)定意(yi)義。
第2個任務是(shi)獲(huo)得具(ju)有全新(xin)(xin)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)材料(liao),它(ta)們(men)是(shi)用(yong)(yong)傳統方法不能獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)。表(biao)面(mian)、晶間(jian)及相(xiang)間(jian)界面(mian),對于(yu)很(hen)小(xiao)尺寸的(de)(de)(de)(de)致密微粒或(huo)(huo)相(xiang),起著特別重要(yao)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。它(ta)們(men)可(ke)能占總體積的(de)(de)(de)(de)50%,甚至占物質的(de)(de)(de)(de)主要(yao)重量。在許多情況下,微粒或(huo)(huo)納(na)米晶體的(de)(de)(de)(de)發達(da)表(biao)面(mian),會在質量上(shang)產(chan)生(sheng)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)物理(li)、化學(xue)(xue)和力學(xue)(xue)性(xing)能。納(na)米微粒組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)材料(liao),特別是(shi)在一定的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下,顯示出全新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)導電、磁性(xing)、光學(xue)(xue)及其他特性(xing)。例如(ru),納(na)米粉末開始自(zi)然發光,另外與周(zhou)圍環境相(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong),甚至能改變(bian)自(zi)己相(xiang)成(cheng)分。借(jie)助納(na)米工藝可(ke)以(yi)目標明確地利用(yong)(yong)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)這種(zhong)突變(bian)效應。
2.納米工藝發展
采用(yong)常規的(de)工藝也可以獲(huo)得(de)(de)納米效(xiao)應。例(li)如(ru),俄(e)羅斯科學院固體物理研究所用(yong)大的(de)總壓下量多次軋制方法,獲(huo)得(de)(de)由幾千層(ceng)極薄(10nm)層(ceng)組成的(de)、銅(tong)和鈮復層(ceng)帶(dai)材(cai)試樣,具(ju)有(you)極好(hao)的(de)超導(dao)性能(neng)。由此可以得(de)(de)出結論:現代(dai)冶金設備(軋機(ji)、熱處理爐等)能(neng)獲(huo)得(de)(de)納米材(cai)料產品。
生(sheng)產的(de)納米(mi)產品有80%以上(shang)是納米(mi)粉末(mo)。在(zai)(zai)20世紀50年代,就已(yi)經開始得到應用,在(zai)(zai)采用“納米(mi)”術語前稱為(wei)超(chao)細度(du)粉末(mo)。在(zai)(zai)俄羅斯(si),首先是М、И、特魯索夫等(deng)對這方面的(de)發展(zhan)作出(chu)了強有力的(de)貢(gong)獻。他們(men)在(zai)(zai)制(zhi)造钚的(de)工藝(yi)過程中能(neng)夠獲得小于100nm的(de)微粒。
現(xian)代(dai)(dai)納(na)米(mi)(mi)材(cai)料可以分(fen)成幾類:納(na)米(mi)(mi)晶(jing)組(zu)成的物質;很(hen)小厚度的納(na)米(mi)(mi)表層;納(na)米(mi)(mi)尺寸微粒(li)組(zu)成的納(na)米(mi)(mi)粉末(mo)。這不(bu)是(shi)現(xian)代(dai)(dai)納(na)米(mi)(mi)材(cai)料的全部類型。
應(ying)指出具(ju)有很小尺(chi)寸,即小于(yu)100nm,不是(shi)(shi)確(que)定(ding)某一具(ju)體工(gong)(gong)藝為納(na)米(mi)(mi)工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)充分(fen)理由(you)。在很久(jiu)以前,納(na)米(mi)(mi)工(gong)(gong)藝就(jiu)已得到應(ying)用(yong)。在中世紀制(zhi)造帶彩(cai)色繪畫的(de)(de)(de)玻(bo)璃時,使用(yong)添(tian)加超細度金(jin)屬(shu)微粒的(de)(de)(de)方法,達到改變玻(bo)璃顏色的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。神奇的(de)(de)(de)大馬士革鋼獨特的(de)(de)(de)性能,應(ying)歸功(gong)于(yu)按一定(ding)制(zhi)度鍛造產生的(de)(de)(de)納(na)米(mi)(mi)組(zu)(zu)織(zhi);而(er)著名的(de)(de)(de)金(jin)箔實質就(jiu)是(shi)(shi)由(you)實體材(cai)(cai)料制(zhi)成納(na)米(mi)(mi)薄膜鍍(du)層。目前使用(yong)術語“納(na)米(mi)(mi)組(zu)(zu)織(zhi)材(cai)(cai)料”,表示這種材(cai)(cai)料成分(fen)中有相應(ying)尺(chi)寸的(de)(de)(de)微粒或其(qi)他(ta)組(zu)(zu)織(zhi)元(yuan)素(不必(bi)是(shi)(shi)晶粒)。例如,在高(gao)速(su)切削鋼中,形式上也可以說是(shi)(shi)納(na)米(mi)(mi)微粒的(de)(de)(de)超細碳化物保證了強化效應(ying)。然而(er),性能的(de)(de)(de)變化,顯然才(cai)是(shi)(shi)某種材(cai)(cai)料和工(gong)(gong)藝可以確(que)定(ding)為“納(na)米(mi)(mi)”的(de)(de)(de)決定(ding)標準。
