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微纳米技术及应用

浏览量:922   2017-09-21

   

  纳米技术是近年来出现的一门高新技术,纳米主要是指在纳米(一种长度计量单位,等于1/1000,000,000米)尺度附近的物质,其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为纳米技术。纳米技术目前已成功用于许多领域,包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等。纳米技术,是指通过特定的技术设计,在纳米粒子的表面实现原子/分子的排列组成,使其产生某种特殊结构,并表现特异的技术性能或功能,这样的纳米材料才可称为是纳米技术。


       纳米材料可分为两个层次:纳米超微粒子与纳米固体材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的超微粒子,纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料。而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在100纳米以下的长度尺寸称为纳米材料。


        科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。纳米材料由于其特有的表面吸附特性, 使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。纳米技术研究主要是研究、发现和加工结构尺寸小于100nm的材料、器件和系统,以获得所需要的功能和性能。


      随着纳米科技及微加工的发展,微纳尺度产品的计量检测愈加迫切,需求也逐渐增大。为解决量传溯源问题,计量院“微纳米薄膜厚度的量值溯源及膜厚测量仪器校准技术研究”和“微纳米尺度薄膜台阶标样及膜厚量传体系研究”,成功研制出微纳米线宽标准样板、纳米台阶高度标准样板、薄膜厚度标准样品等。其研究成果可用于扫描电子显微镜(SEM)、扫描探针显微镜、X射线荧光测厚仪的校准。在此基础上,该院率先在国内建立扫描探针显微镜、X射线荧光测厚仪校准两项大区级计量标准,基本解决华南地区该类微纳米尺度仪器的量传溯源问题。


        计量院参与了国家科技支撑计划项目“微纳技术计量标准和标准物质研究”,协助国家计量院开展计量型扫描电镜及双探针扫描探针显微镜标准测量装置的研究,在国内首次实现扫描电镜的测量结果直接溯源至国际米定义激光波长基准,同时利用双探针测量模式,突破探针显微镜的测量盲区,实现真三维纳米结构的准确测量。

纳米材料及应用

       纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内,通过操纵原子、分子、原子团和分子团,使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化,使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性,制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小,一般的显微镜是不能观察到的,所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后,才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式,实现生产方式的飞跃, 是新工业革命的核心。纳米材料光催化氧化法准确、简便地测定有机物,且不用有毒试剂,有望在环境监测中得到广泛的应用。 


纳米材料是80年代中期发展起来的新型材料,它比负氧离子先进50年。由于纳米微粒(1-100nm)的独特结构状态,使其产生了小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等,从而使纳米材料表现出光、电、热、磁、吸收、反射、吸附、催化以及生物活性等特殊功能。纳米材料具有许多独特功能,而且用量少,但却赋予材料意想不到的高性能,附加值甚高。纳米复合高分子材料、纳米抗菌、保鲜、除臭材料等等,由于纳米材料的尺寸小,比血液中的红血球小一千多倍,比细菌小几十倍,气体通过其扩散的速度比常规材料快几千倍。纳米颗粒与生物细胞膜的化物作用很强,极易进入细胞内。


国家纳米技术与工程研究院是国家级的纳米科研机构,拥有CNAS、CMA、CAL资质,具备400多台高精尖的检测仪器与设备,以博士、硕士以及外聘专家的强大科研人员队伍。在光纤生物传感、染料敏化电池、难溶产品增溶、精密分级技术等方向取得了重大突破。PM2.5检测用标准物质、亚微米纳米、化学耗氧量、环境化学质控样等标准物质产品最为突出。


        随着世界人口的增长和经济的发展,环境污染急剧增加,威胁着人类的生存和发展,保护环境受到了全世界的关注。化学需氧量(COD)、总磷作为废水有机污染物的综合指标,是水质检测的重要参数。及时掌握和控制污水化学需氧量和总磷对废水的防治有着极为重要的意义。现在的PM2.5空气检测、水质检测等都受到大众的关注,息息相关人类生气环境的变化,作为标准物质研制中心我们应把更精准更有效的检测产品供献给社会,使天空更蓝、空气更鲜、水质更纯!

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