纳米技术举十个例子

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科技的飞速发展使得纳米技术的应用范围日益扩大。物理学科中,纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学以及纳米铁电体等,均已成为至关重要的材料。实际上,纳米技术早已深入到我们的日常生活中,只是我们尚未察觉到它的存在。

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1、3D打印

3D打印技术的关键在于选材,若打印出的物品强度不足,即便结构再复杂也是徒劳。为此,引入金属纳米材料,便能确保核心部件的强度与硬度满足设计规范。

2、车辆润滑油

车辆所使用的润滑油中,一旦融入了直径介于50至100纳米之间的球形纳米金属粉末,这些粉末便会与固体表面紧密贴合,进而构建起一层极为光滑的保护膜,并且有效填补微小的划痕,从而显著减少摩擦与磨损的程度。

3、电磁波吸收材料

例如,纳米级的镍粉末、铁粉末、铁氧体粉末以及铁镍合金粉末等,均属于优异的电磁波吸收材料,它们不仅能够有效吸收雷达波,而且对可见光和红外线也有良好的吸收效果。采用这些材料制成的吸波涂料和结构型吸波材料,能够显著提升飞机、坦克、舰船、导弹、鱼雷等军事装备的隐形能力。

4、吸入式纳米喷雾

去年,天津大学医学工程与转化医学研究院成功研发了一项新型吸入式纳米喷雾技术,该技术能够激发呼吸道黏膜的免疫保护功能,进而有效阻止病毒通过呼吸道途径进入人体。实验数据对比表明,这种吸入式纳米喷雾接种技术,与肌肉注射相比,能够引发同等程度的免疫球蛋白(IgG)抗体生成;尤为关键的是,它能专门激活呼吸道黏膜的免疫系统,从而产生更高浓度的分泌型免疫球蛋白(SIgA),增强呼吸道黏膜的保护效能,为预防呼吸道病毒感染提供了新的参考依据。

5、高分辨率显示

牛津大学的科研人员研发出了一种制造像素的新技术,其尺寸仅有数百纳米。这项技术采用了名为GST(一种在热管理产品中常见的材料)的相变材料。在实验中,研究人员将厚度为7纳米的GST层置于两片透明电极之间。每一层(尺寸为300*300纳米)便构成了一个像素,能够通过电信号实现开关控制。利用电流,科学家能够产生具有良好质量和对比度的图像。

这种纳米级像素适用于众多领域,其中许多领域常规像素无法实现。比如,因其尺寸和厚度之微小,它们特别适合用于智能眼镜、曲面显示屏以及人工视网膜等设备。此外,纳米像素显示器在能耗方面也具有显著优势。与那些需要不断刷新所有像素以形成图像的显示器不同,GST技术下的显示器仅需刷新图像中发生变化的部分,以此大幅减少能耗。

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6、变色涂料

在加州大学进行金纳米颗粒串联实验的过程中,研究人员意外地观测到了一个令人震惊的现象。他们发现,当这些颗粒受到拉伸或压缩时,其颜色会发生显著变化,具体表现为从一种迷人的亮蓝色转变为紫色,最终又变为红色。这一新发现促使科学家们产生了利用金纳米颗粒来制造传感器的灵感,他们意识到,只要对这些颗粒施加压力,其颜色就会发生相应的改变。

为了制造此类传感器,需将金纳米粒子融入柔软的聚合物薄膜之中。当对薄膜施加压力,薄膜随之伸展,导致纳米粒子分散,进而引发颜色变化。轻微按压时,传感器呈现紫色;若按压力度增强,传感器则呈现红色。研究人员观察到,这一有趣现象不仅限于金纳米粒子,银纳米粒子在拉伸过程中同样会变色,变为黄色。

这种传感器用途广泛。例如,它可嵌入家具内部,如沙发或床,以监测坐姿或睡姿。尽管传感器由金制成,但体积小巧,成本并不高昂。

7、手机充电

iPhone、三星以及其他品牌的手机,在出厂时普遍存在两个显著的不足:电池续航和充电速度。尽管前者依然是广泛存在的问题,然而,以色列拉马特甘市的科研人员已经成功攻克了后者,他们研发出了一种仅需30秒即可充满电的电池。

这一重大进展源于一项与阿尔茨海默症紧密相连的研究项目,该项目由特拉维夫大学的研究团队所主导。他们发现,脑神经元与导致疾病产生的肽分子之间,其电容(即电荷保护能力)显著增强。这一发现对StoreDot公司——一家专注于纳米技术领域的公司——具有重要的意义。借助研究团队的协助,StoreDot成功研发出纳米点技术,这一技术通过肽的特性显著提升了智能手机的电池续航能力。在微软ThinkNext活动中,该公司展出了其电池原型。该原型与三星Galaxy S3手机搭配使用,仅需不到一分钟的时间即可完成充电过程。

8、分子通信

在某些特定情境下,全球电信业的命脉——电磁波,可能会变得毫无作用。试想一下,若通信卫星遭受了强烈的电磁脉冲攻击,依赖其运作的各类技术将全部失效。这不就是我们熟悉的末日电影中那些令人胆战心惊的场景吗?另外kaiyun官方网站登录入口,英国华威大学与加拿大约克大学的科研人员们多年来一直致力于研究这一问题,并最终提出了一种令人意想不到的解决方案。

研究人员对某些动物,特别是昆虫如何通过信息素进行远距离交流进行了观察。在收集到相关数据之后,他们成功研发出一种新型的通信技术,其中信息通过蒸发乙醇分子进行编码。他们运用摩擦乙醇作为信号化学物质,成功展示了这一创新技术,并以“O Canada”作为第一条信息内容进行了演示。

此方法涉及两个设备,其一为负责编码与传输信息的发射设备,其二为负责解码与展示信息的接收设备。该方法利用配备LCD显示屏和按键的开源微控制器Arduino Uno输入待发送的文本信息。随后,控制器将输入的文本信息转换成二进制序列,并通过含有乙醇的电子喷雾器进行读取。一旦二进制数据被提取,喷雾器便将其转化为喷雾控制指令,其中“1”指示进行喷雾,“0”则表示不喷雾。紧随其后,装备有化学传感器和微型控制器的接收装置开始监测空气中的乙醇含量。接收器随后对二进制数据进行解读,并将其转化为文本信息,最终在屏幕上呈现出来。

研究团队在宽广的数英尺区域内成功实现了“OCanada”信息的发送与接收。鉴于此,众多科学家对该技术抱有信心。他们相信,在地下隧道、管道等电磁波效用受限的环境中,此技术或许能发挥出其独特的作用。

9、计算机存储

在过去的数十年间,计算机的处理能力和存储能力实现了显著提升。这一趋势早在约半个世纪前就被精准预见到,并被称为摩尔定律。然而kaiyun全站登录网页入口,众多科学家,如物理学家Michio Kaku,均认为摩尔定律正逐渐失去效力。其原因是计算机的电源供应难以匹配当前以指数速度增长的制造技术。

尽管Kaku着重提到了处理能力的重要性,然而,这一理念同样适用于存储空间。值得庆幸的是,我们尚未触及极限。目前,墨尔本RMIT大学的研究团队正在积极寻求替代方案。该团队由SharathSriram博士领导开元棋官方正版下载,他们正尝试模仿人脑存储信息的方式,来设计新型的存储设备。研究人员已经取得了初步成果,成功制备出了一种能够在开关状态下保护电荷的纳米薄膜。这种薄膜的厚度甚至比人的头发丝还要薄出10000倍,它具有发展成为记忆存储设备的潜力,能够模仿大脑神经网络的结构。

10、开采石油

在过去的十年里,全球石油勘探的投入实现了显著提升。尽管如此,石油开采的效率问题依然突出。许多情况下,当石油公司决定封存油井时,提取的石油量往往不足一半。这部分未被开采的石油,往往藏匿于岩石深处,开采成本过高,因此被放弃。所幸的是,借助纳米技术的进步,我国科学家已成功找到了一种有效的解决方案。

该方案旨在提升既有的钻井技术。在以往的技术中,需将水注入至石油所居的岩石缝隙。水会占据石油原本的空间,进而将其挤出。但此方法显现出一定的局限,因为那些便于触及的石油资源已基本被开采。随着时间推移,油井中流出的将不再是石油,而是水。

为了阻止此类事件再次发生,我国科研人员提出了一种解决方案,即向岩石缝隙中注入含有纳米颗粒的水,这些纳米颗粒能够嵌入到岩石的孔隙之中。该方法的宗旨是让水流通过更狭窄的路径进入含有石油的孔隙,从而将石油挤出。在中国进行的现场实验取得了显著成效,这一技术已被证实具有高达50%的高效石油开采率。

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