微米和纳米科技材料

纳米技术将从五个方面为您的未来保驾护航

材料牛注:当物体尺寸小到纳米级时,材料会产生许多异常特性。在未来,纳米技术将从五个方面为我们提供更方便、安全和高效的生活

过去70年中,由于两项小发明,我们的生活和工作方式发生了变化。电子晶体管和微芯片使今天所有的电子成为可能。自19世纪40年代开发以来,它们已经发展到小型化。如今,一块芯片最多可以容纳50亿个晶体管。如果以同样的方式开发汽车,它们现在可以达到每小时300000英里,而成本仅为£ 然而,为了实现这一目标,我们必须制备纳米级线圈,这涉及到对单个原子的操纵。通过在材料上发射电子束或通过气相沉积,我们可以在衬底上逐层沉积气体原子。然而,真正的挑战是使用这种技术可靠地生产工作的纳米级器件。物质的物理性质,如熔点、电导率和化学反应活性,在纳米尺度上会发生很大的变化。因此,收缩设备将对其性能产生影响。然而,如果我们能够掌握这项技术,我们将有机会改善当代生活中的更多东西,包括电子产品。驻扎在人体内的医生

可穿戴健身技术意味着人体可以通过携带小型工具来监测我们的健康状况,甚至可以通过原型电子纹身来感知我们的生命体征。然而,随着工具的逐渐小型化,我们可以将微型传感器移植或注射到人体内,以获取更详细的信息,通过这些电子设备和人体信号之间的相关性,医生可以进行个性化治疗,避免繁琐的看病过程,从监测炎症和术后康复到更多植入人体的应用设备,人体器官的功能是可以控制的。尽管这些技术听起来很遥远,但数十亿医疗保健公司,如美国的葛兰素史克公司,一直致力于开发所谓的“电子医药”

2。传感器无处不在

这些传感器依靠新发明的纳米材料和加工技术变得更小、更复杂、更节能。例如,具有优良特性的传感器现在可以通过塑料挠性卷取机实现低成本和大规模打印。这使得在关键结构的多个点上放置传感器并检测所有设备是否正常工作成为可能,因此桥梁、飞机甚至核电厂都将从中受益。自修复结构

如果出现裂缝,纳米技术可以发挥更大的作用。在纳米尺度上改变材料的结构可以获得许多异常的性能,例如赋予材料疏水性结构。未来,纳米涂层或纳米添加剂甚至可能修复受损材料。例如,如果纳米颗粒分散在材料上,纳米颗粒将迁移到任何有缺陷的地方。这可以为从飞机座舱到微电子的所有产品提供自修复材料,以防止小缺陷演变成更大更严重的裂纹。大数据不再是梦想

所有传感器将产生比我们以前能够处理的信息多得多的信息。因此,我们需要纳米技术来处理它,并改变我们通常处理问题的方式。同样,如果我们想通过使用交通传感器产生的“大数据”来解决交通拥堵和避免交通事故,或者通过统计上更有效地分配警察资源来避免犯罪,纳米技术将使之成为现实,纳米技术正在帮助我们创造超密度存储器来存储这些巨大的数据。同时,它也为高效的算法处理、加密和无风险的通信数据提供了灵感。自然界中有几个高效处理大数据的例子,它们通过小结构实时呈现。例如,眼睛和耳朵将外部信号转化为信息传递给大脑

受大脑启发,计算机结构也可以更有效地利用能量。因此,当电脑过热时,电脑运行速度会变慢,这也是导致电子产品缩水的一个关键问题。改善气候变化

为了减轻气候变化的影响,我们需要采用新的发电和用电方法,而纳米技术已经在发挥作用。通过纳米技术,可以为电动汽车准备储能更高的电池,并且可以提高太阳能电池板的光电转换效率

在未来,纳米技术还可以使物体从其周围收集能量。新的纳米材料和概念正在发展。它们显示了从移动物体、光、温度变化、葡萄糖、,等高转换效率能源

本文由人民网编辑部杨红旗提供,迈克713编撰

本文来源:

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