微米和纳米科技材料

简单的大众科学:什么是纳米材料

“纳米”对于我们而言,已经不再陌生,衣食住行,你总能看到它的身影。我们可以进一步思考,那么纳米材料到底是什么?并且如何影响着我们的生活?

纳米是一个尺度的概念,1纳米=10的负9次方米。比单个细菌的长度还要小得多。观察这样尺度的物质,普通光学显微镜就显得有心无力,需要用到电子显微镜,例如扫描电子显微镜和透射电子显微镜。而纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度。当处于这个尺度,材料会带来一些独特的性能(光学、力学、电学等),根据这一特性,人们可以加以利用制备各种材料。不仅如此,这些材料上具有很多的反应位点,可以根据需要,修饰上不同的分子,可以进一步拓展应用范围。

几个有意思的例子

(1)抗菌剂。我们日常生活中会用到许多塑料制品,它们处于非常复杂的环境中,难免会产生各种细菌,因此亟需提高塑料的抗菌性。目前,可以采用一些纳米级的抗菌剂,具有高效抗菌的同时,还能均匀地分散在塑料中,提高塑料制品的力学性能。

(2)工业催化剂。由于纳米催化剂的尺寸更小,导致其比表面积更大,因此存在丰富的催化位点,是理想的催化剂。

(3)生命科学应用。由于纳米材料的尺寸足够的小,能够有效地穿透生命体中的屏障。这样一来,可以应用于药物递送、分子检测、影像学研究等领域。

总的来说,纳米材料还存在着一些问题,比如难以大规模生产,稳定性不佳,成本高等,随着技术不断发展,纳米技术未来还将有广阔的发展空间。

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