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《引領新世紀腳步的奈米技術》教案

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奈米技術是20世紀90年代崛起的一門新科技,科學家們相信,21世紀這項新技術在諸如微電子學、材料科學、分子生物學乃至航天工業方面都將出現突破性的發展,並會導致人類生活發生重大變化。

《引領新世紀腳步的奈米技術》教案

奈米技術實質上就是利用原子和分子結構及其效能的科學技術。介於巨集觀世界與微觀世界之間的奈米,專家們把它叫做介觀世界。奈米是一個長度單位,1毫米等於1000微米,1奈米等於1/1000微米,正是這個非常尺度,給我們帶來了意想不到的變化。使用奈米尺度的材料,就可能獲得許多原來材料所不具有的性質。

科學研究中通常把1~100個奈米這個尺度的材料,稱為奈米材料。奈米材料科學是一門新興的尖端學科,但實際上奈米物質早已存在,只不過沒有被人們所認識罷了。鴿子為什麼能千里歸巢?烏龜為什麼能記住自己的產房?科學家們發現,這些動物之所以具有遠距離的定向定位能力,一個共同的祕密就是在它們體內,有一種磁性鈉米微粒。正是這種磁性奈米微粒對地球磁場的作用才使它們不會迷路。用化學方法制備奈米材料,是取得奈米材料最重要的一種方法,很有實用價值,成本也比較低。經過世界各國科學家的研究,如今奈米材料的製備已走出實驗室,正從基礎研究走向開發和利用的廣闊天地。利用奈米材料製備出來的新材料,可以使普通的材料開發出許多沒有預料到的優異效能。

在奈米世界,人們可以控制材料的基本性質,如熔點、硬度、磁性、電容,甚至於顏色,而不改變其化學成分。人們可以完全按照自己的意願,合成具有特殊效能的新材料,如把優良的導體銅製作成“奈米銅”,使之成為絕緣體;把半導體矽製成“奈米矽”成為良導體;把易碎的陶瓷製作為“奈米陶瓷”,使之可以在常溫下任意彎曲,等等。

在奈米世界裡,內有自潔功能的奈米粉體有可能引發一場環保革命,奈米材料的`巨磁電阻效應有可能引發一場微電子革命,跳蚤般大小的奈米機器人有可能引發一場工業革命,用奈米陶瓷材料製成的發動機轉子,既耐磨又耐高溫,它將應用於未來的汽車和高速列車。奈米機器人能夠進入人體的血管進行手術。科學家指出,醫學上目前使用的一些人工骨、人工關節,在其表面上塗的是陶瓷塗層,裡面是鈦合金。該陶瓷塗層是一種惰性物質,惰性物質同生物體是不太容易相容的,不能結合在一起。若改用奈米做的所謂梯度功能的塗層,它的表面加上了羥基磷酸鈣。羥基磷酸鈣因其具有生物活性,所以能同人的肌體結合在一起,效果更為理想。通過奈米技術,人們可以改變碳原子的排列結構,使廉價的石墨變成價值連城的鑽石,稻草也能變成黃金。

目前,我國的奈米材料研究,已經從基礎科學走向應用領域。也許在10年或15年之後,即使數九寒天,人們只穿一件很薄的“奈米”毛衣,也不會覺得有一點冷。用奈米材料磁製冷的空調、電冰箱,既無噪音,也不汙染環境。在太空梭和火箭的燃料中加入奈米材料,其燃燒效率將成倍增長。利用奈米材料的巨磁電阻效應,可使人們現在使用的磁碟容量增加20倍以上,能達到每平方釐米儲存近8億位資訊。

現在的微電子技術已經走到極限,無法再微小下去,而奈米尺度仍能使它超微型化。可以說,奈米材料已叩開了微電子學的新大門。世界各國對奈米材料科學的研究,將成為21世紀研究的核心。著名物理學家、諾貝爾物理獎獲得者菲里爾門說過:“如果有一天,可以按人的意志安排一個個原子,那將發生怎樣的奇蹟呢?”如今,奈米材料就是帶來這個奇蹟的使者,它會幫助人類實現這個美好的夢想。

  生字

崛(jué)起歸巢(cháo)熔(róng)點

惰(duò)性羥(qiǎng)基廉(lián)價

叩(kòu)開儲存(chǔ)

多音字

(bó)單薄微薄廣種薄收輕薄刻薄鄙薄厚古薄今日薄西山

薄(báo)薄紙臉皮薄薄田(不肥沃的土地)