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        尋找納米材料應(yīng)用新領(lǐng)域


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            中科院國情研究小組提出,要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就必須在國民經(jīng)濟較快發(fā)展的同時,實現(xiàn)以下三個零增長:人口實現(xiàn)零增長、資源能源消耗零增長、對環(huán)境的壓力零增長。

          在2003年國際新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會上,著名材料科學家、兩院院士嚴東生認為,要實現(xiàn)以上三大目標,材料產(chǎn)業(yè)必不可少。嚴東生說,從宏觀層面看,中國要在本世紀中葉全面實現(xiàn)小康社會,還面臨人口增加、耕地減少、資源能源消耗增加、環(huán)境污染嚴重等問題的挑戰(zhàn),因此,在國民經(jīng)濟增長的同時,如何使資源與能源的消耗增長相對慢一些,成為工業(yè)界思考的問題。而利用高科技、發(fā)展新材料成為解決這一問題的關(guān)鍵。當前,材料界的共同目標就在于材料能夠通過研究開發(fā)如何進入各種應(yīng)用領(lǐng)域。

          嚴東生就納米材料與納米科技作了具體介紹。納米作為一種介觀尺度,介于原子與分子之間,由于納米的這種介觀尺度存在諸多新的現(xiàn)象,科學家們對此非常感興趣。因為納米科技進入到非常小的尺度,納米技術(shù)被認為在節(jié)約資源、減少生態(tài)環(huán)境壓力、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面有著巨大潛力。同時,納米科技對實現(xiàn)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代,也起著很重要的作用。

          就納米材料而言,它包括納米粉體、納米線材料、納米管、納米建材、納米薄膜與納米塊體材料等。由于納米的這種介觀尺度,納米材料有著許多特殊性能,如一般納米材料都具有巨大表面化介面,由小尺寸所產(chǎn)生的量子尺寸效應(yīng),產(chǎn)生特殊的光、電、熱等。

          嚴東生認為,要使納米科技實現(xiàn)像微米科技一樣對經(jīng)濟發(fā)展起重要作用還需要一定的時間。嚴東生就目前納米材料的幾個應(yīng)用方向作了介紹。

          作為納米材料的重要應(yīng)用方向之一,碳納米管從被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在有將近十年的時間,碳納米管的性能和應(yīng)用非常引人關(guān)注,它的導電性可應(yīng)用在微電子領(lǐng)域,它的半導性可用作晶體管,它的場發(fā)射性能使其在場發(fā)射方面的應(yīng)用也非常廣泛。

          現(xiàn)在碳納米管面臨如何商品化的問題,嚴東生認為這里有三方面的因素:一是量的因素;二是成本的因素,需要降低成本,這兩個因素是相互關(guān)聯(lián)的;三是找到重要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)了解,三星公司曾打算在今年把碳納米管用在顯示器上。而中科院成都有機所已在深圳建立了一條碳納米管生產(chǎn)線,其規(guī)模超過CNI。另外2001年9月,清華大學也有投資生產(chǎn)多壁碳納米管,而且產(chǎn)量相當大,這使碳納米管價格從每克幾百美元下降到每克6美元。嚴東生強調(diào),對碳納米管而言,現(xiàn)在最重要的就是找到各種應(yīng)用領(lǐng)域。

          作為納米材料的另外一個重要應(yīng)用方向,介孔材料被發(fā)現(xiàn)時間與碳納米管近似,嚴東生認為,介孔材料這樣一個家族的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展,已成為納米材料的主攻方向。介孔位于兩個納米與50個納米之間,介孔有帶孔,孔里面可以裝東西,由于孔徑相同,裝進去的東西很均勻,因此可以形成組合體效應(yīng)。介孔材料有很多特性,如它是一種很好的活性材料,很容易進行表面修飾和表面改進。嚴東生認為,這種組合體效應(yīng)很有發(fā)展前景。

          作為一種非硅基介孔材料,有序介孔氧化鋯材料有很好的發(fā)光性能,同時又具備很好的催化作用。而這種催化作用的溫度可以明顯地降低,使起催化反應(yīng)的溫度下降到200度以下,這在汽車行業(yè)里有非常重要應(yīng)用,F(xiàn)在汽車尾氣排放時會產(chǎn)生很多有害氣體,但是在溫度比較低時,催化劑還沒有發(fā)生化學作用,這就可以減少汽車尾氣的污染。嚴東生認為,催化劑在我國工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境的保護中發(fā)揮著重大作用。另外,這種介孔材料在制藥和大分子合成方面都比現(xiàn)在的微孔要好。

          納米電子學是近年來一直被討論的問題,納米電子學指的就是分子被連接(組裝)為基本電路。國際上已有人把單壁碳管連接成邏輯電路,這個邏輯電路有十倍的增溢功能。隨著分子電子學第一次把單個器件水平提高到電路水平,電子學微型化的探討變得更有意義。不過,嚴東生認為,要得到一個真正意義上的分子水平的計算機還面臨眾多挑戰(zhàn),需要相當長的時間。
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