书城科普读物探究式科普丛书-新型的纳米技术
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第10章 纳米应用趣味知识(2)

当然,纳米碳管还有其他的一些用途,比如可以做成薄如纸张的壁挂式电视屏,还可以应用到医学领域中去制造一些人造器官,解决一些有缺陷的人的烦恼。总之,纳米碳管的作用有很多,它所带给我们的是意想不到的神奇,因此,我们称它为“神奇的纳米碳管”。

第三节保洁节能——纳米环保小百科

纳米技术在环保中的应用为我们解决环保难题带来了新的希望,看似很难解决的问题在纳米尺度上却变得很简单。它像是一位超级将士一样,在环保领域有着广阔的用武之地。

1.超级环境监测员

环境是否被污染与环境的检验标准有密切的关系,在生活中我们一般用一些特殊的检验工具去抽查,检验环境的质量标准。很多时候由于条件的限制我们并不能完全准确地检测。但是,自从纳米技术被应用以来,就出现了一位“超级环境监测员”。

我们知道,纳米技术可以用来改善空气质量或用于水质监测。微型空气质量监测仪可以通过测量出现在水的表面时的相关气体分子,通过本身所具有的导电性的变化情况检测体内的一氧化碳、二氧化氮以及其他气体的含量,例如甲烷、臭氧和苯等,从而检验空气的质量。但是,这种技术还不是最好的,在某些实际应用当中,采用纳米技术制作的传感器的性能,远远超过了传统的空气质量监测仪器。因为这些传感器的反应更加快速,并且还具有实时分析的能力,地理分辨率与传统的监测仪相比有了很大的提高。另外,它的操作步骤比较简单,在检测的同时还能降低应用成本。这些传感器非常适合对城市地区的地方性污染峰值进行监测。

纳米技术制作出的传感器,还能对我们的饮用水进行污染治理,保证饮用水的安全。由于目前很多药剂的使用,比如杀虫剂、抗生素、自然毒素、致癌物、工业废物等,使我们的饮用水变得越来越不安全,因此我们很有必要对污染物进行高精确度的监测。很显然,如果还利用传统中的那种治理方法已经不能满足要求。利用纳米技术制作的一种新的生化传感器可以通过微型免疫测定系统和一种集成光学芯片对来自不同水源的水进行分析。一般监测20分钟左右,传感器就可以检测并提供30多种不同物质的数据。这种仪器使用非常方便,可以重复利用多达500次,之后才需要重新生成其表面的化学物质。

我们不能不说,纳米的出现为我们的环境保护和治理工作作出了极大的贡献,不愧是一位“超级环境监测员”。

2.节约能源的窗户

窗户和能源有什么关系呢?从能源的角度上看它们之间真的没有什么直接的联系。但是,一旦它们和纳米沾上了边,那么,窗户和能源就有了一种特殊的关系。那么,窗户到底是怎么样来节约能源的呢?

我们知道天气热时,阳光可以穿过玻璃直接射到室内,使室内的温度升高。

温度升高了我们就要开电风扇或者是空调来进行室内制冷。而在天气较冷的时候,室内的相当一部分热量都通过窗户被散失到室外去了,造成了室内热能的浪费,室内也会变得很阴冷,这时我们又要开暖气或者是电热炉来进行室内取暖。从这两个方面我们可以发现,窗户其实在这其中起着一个中介的作用。那么,能不能通过这个中介来进行能源节约呢?

纳米技术出现以后,科学家研制出一种新型的窗户叫纳米窗户,它上面的涂层让我们看到了减少能源消耗量和二氧化碳排放量的希望。

这种纳米涂层有两种,一种是专门为炎热气候设计的涂层,它只允许可见光穿过玻璃,但却能阻止红外线的进入,从而保证了室内温度的凉爽。另一种涂层是专门为寒冷的气候而设计,此涂层可以通过阻止光热被辐射回室外而更加有效地利用光线和热能来为室内加温。更有意思的是,还有一种正在研制中的涂层,它可以根据气候或光线角度的变化而做出不同反应。

然而,这种特殊的纳米涂层的生产成本比较高。如果想要真正地被广泛使用的话,还有待于解决这方面的问题。不过,我们相信,随着社会的发展,这个梦想一定能够变成现实。

3.纳米纸巾

普通的纸巾是我们每天都要用到的,无论是我们用餐、洗手或者其他都有可能用到它。它是我们生活中清洁不可缺少的一部分。

但是,你知道吗?最近有一些科学家研制出了一种非常神奇的纸巾,它具有抗水吸油特性,并且还可以有效地清除水中的油污和有机污染物。那么,这种神奇的纸巾到底是什么呢?它就是被科学家称作是“纳米纸巾”的一种新型纳米产物。

据有关报道,这种“纸巾”能够吸收比自身重20倍的油污,而且还可以回收重复使用!所以,有人认为这种纸巾可以应用到清理海洋中的油污方面,这会给清理工作带来很大的方便。

那么,这种纸巾是由什么构成的呢?它的结构如何呢?它由交织成网的纳米电线构成。

在纳米电线构成的细面条状的垫子上,有许多细小的气孔,因此能够很好地吸收液体。并且,内层薄膜上覆有防水材质,所以这种纸巾完全不怕水的浸渍,还能够有效地吸纳油质杂物。根据纳米纸巾的这些特点,还可以将它用于过滤和净化饮用水。

另外,由于是纳米电线材质所构成的,这种纸巾的制造成本比较低廉,如果能够真正把它使用在治理污染上,还可以考虑大批量生产。

那么,纳米纸巾和我们所使用的普通纸巾有什么区别呢?普通的纸巾也具有吸油的特点,但是它在吸油的同时也会把水分吸去,这样就会影响效果。而纳米纸巾则完全抗水,即使你把这种纸巾放在水中一两个月之后,把它拿出来它还是干的。

但是,它却能把水中的油和杂质吸收掉。它是怎么做到吸油不吸水的呢?原来,纳米纸巾在吸油的过程中,废油会集中在“纸巾”内层薄膜中,在溶油高温下,很容易被清除,纸巾薄膜和取出的油料都能够回收使用。而在这一过程中,不会产生任何对水的影响。

纳米纸巾是不是很神奇?纳米技术确实赋予了它不少神奇功能!

第四节出乎意料——纳米趣味小百科

纳米的世界是神奇的、有趣的,同时也是富有探索性的。在这个世界里,我们能够发现很多意想不到的东西,它给我们的不仅仅是惊喜,更多的是无限的乐趣。

1.纳米世界中的“小精灵”

在动画片中,我们经常会看到树精灵、水精灵以及那些可爱的动物精灵,其实这些都是人们根据它们的特征为它们所取的“绰号”。那么,纳米世界里的“小精灵”是什么东西呢?

我们知道,纳米是非常微小的单位,因此,以它来命名的物质一定也是非常小的。那么,这种物质是什么呢?它就是我们前面介绍过的纳米材料,也是我们要介绍的“小精灵”。或许有人要问,纳米材料怎么会这么微小呢?我们要怎么样才能看到它呢?其实,它的微小和构成它的颗粒是分不开的。它是由纳米(10-8米)量级的超细颗粒构成的材料。如果我们想要看到它的身影,只有借助高倍电子显微镜才能看到。

这种小精灵的出现是轰动的、惊人的,当人们发现它的时候就像是在一次偶然的机会中得到一件奇珍异宝一样。它的到来除了使人们发现一个与微米级的世界完全不同的天地外,身材微小的它还给我们创造了一个全新的世界。这个小精灵具有小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应等4大效应。这也是它最主要的特性体现,因为,当一样物质的尺寸小到纳米量级的范围内后,原来所具有的性质就会完全发生改变,变成与原来极不相同的新型物质。比如说,有一些金属原本是具有导电性的,但是,当它变成纳米级的金属材料时它就不具有导电性了,而有些金属原本不具有导电性,而变成纳米的金属后就有导电性了。这就是小精灵的神奇之处。

其实,关于它的神奇故事还有很多!比如它在医学上可以变成能够进入人体的“超级小医生”;在微电子领域里它能摇身变成具有巨大存储能量的“超级信息库”;在环境污染中它又像一位清洁工一样为我们解除环境污染的难题等。在生活中到处都有它的存在,它的存在也使得我们的社会不断地进步与发展。

这个小精灵对我们人类的生活有这么大的作用,我们是不是应该给它颁发个头衔呢?科学家早就认为它是科学发展史上的第四次革命了,因为它很有代表性。科学家还根据它的这些特性展望我们未来的生活,他们认为人类一旦由微米时代进入纳米时代,人类的生活将会发生翻天覆地的变化。现在我们所使用的微型计算机就会变成巨人,未来的计算机能够小到像现在的手机一样,能够被放进口袋,随时使用,比目前的笔记本电脑还要方便很多!

2.纳米和大米的故事

你知道纳米和大米有什么样的区别吗?它们是不是同一类型的呢?关于这个问题的答案,让我们先看一个有趣的报道吧!

在纳米刚被人们接触到时,出现了一个很有意思的笑话。有一个农民听说科学家研究出了一种叫做“纳米”的新东西,很神奇也很值钱,比普通大米的价值要高得多。于是,他就四处向人打听在哪个种子公司能买到这样的“纳米”种子。他还说从今以后他准备投大本钱来种植“纳米”,不再种植大米了。因为,他推测“纳米”的市场前景比大米要大得多。

当很多人看到这一则消息后都感觉很可笑,因为我们知道纳米和大米是完全不一样的东西,纳米可以是一种长度单位,也可以是纳米材料的组成单位,但是它并不能作为粮食。大米是一种粮食,不能用于工业、电子以及医学领域等。虽然这位农民很有经济头脑,对新生事物也很感兴趣,但是,由于他没有事先搞清楚状况就盲目地去实践,所以才导致了上面笑话的出现。这也告诉我们,做什么事情要了解状况以后再行动,不要只凭自己的片面想法就盲目行事。

同时,通过这个例子我们也明白了,纳米和大米是两种不同的物质,不能混为一谈。

3.光能吹动物体

如果有人和你说,利用阳光能够移动一个物体,你肯定认为这个人在说疯话。虽然从前科学家也想过利用光照来使物体产生作用力,就像风能吹动帆一样。但是,经过很多次的实验证明,在现实世界中不可能达到这种效果。太阳光的作用力实在是太微乎其微。