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合肥能量棒十大排名（合肥能量娃幼兒園）

發(fā)布時(shí)間：2023-05-28 19:50:25 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 1448

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于合肥能量棒十大排名的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

本文目錄:

1、人造最高溫度能達(dá)5.5萬億度，為何無法達(dá)到，-273.15℃的絕對(duì)零度
2、物理學(xué)博士論文
3、洗衣機(jī)內(nèi)筒材料是納米材料做的真的就能抗菌嗎？
4、合肥人造太陽能量輸入和輸出比

合肥能量棒十大排名（合肥能量娃幼兒園）

一、人造最高溫度能達(dá)5.5萬億度，為何無法達(dá)到，-273.15℃的絕對(duì)零度

地球已經(jīng)誕生超過46億年了，而地球又是宇宙中微不足道的一顆星球。從最初的類人猿時(shí)期，到后來的石器時(shí)期再到現(xiàn)在具有發(fā)達(dá) 科技的文明時(shí)期，而人們誕生也不過千萬年。 在宇宙中還有許多奧秘等著人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

在過去的這些年里人類科技發(fā)展還是取得了一些進(jìn)展，但是有些技術(shù)難題到現(xiàn)在依舊沒法解決，就比如人類靠核能創(chuàng)造出的最高溫度可達(dá)5.5萬億度，但目前卻無法造出-273.15 的絕對(duì)零度，這究竟是為什么？讓我們一起來探究一下其原因。

核能被稱為20世紀(jì)最偉大發(fā)現(xiàn) 。原子核中蘊(yùn)藏著極大的能量，如果人們可以將原子核中的能量釋放出來，那么就可以得到巨大的能源。

人們率先想到核能的作用是用于軍事， 二戰(zhàn)時(shí)期具有發(fā)達(dá) 科技水平的美國(guó)率先發(fā)明出了以核裂變作為能量源的核彈，并于二戰(zhàn)時(shí)期在日本投下了兩顆核彈。

在此之后人們想利用核裂變的能量來取得能源，這才有了后來的核發(fā)電廠。 但人們又發(fā)現(xiàn)核裂變并不是最強(qiáng)大的變化，核聚變產(chǎn)生的能量比核裂變還要大。

所以人們就想控制核聚變反應(yīng)，來為人類提供源源不斷的能源供應(yīng)。于是 “人造太陽”這個(gè)理念被提出。

太陽是銀河系最重要的能源來源，太陽億萬年來一直源源不斷地釋放著能量， 人們就想著如果能把太陽的能量全部汲取，那么人類就會(huì)獲得源源不斷的能源。 但現(xiàn)在人類的技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，所以科學(xué)家就在考慮能否制造一個(gè)類似于太陽的裝置呢？

所以“人造太陽”就應(yīng)運(yùn)而生，它其實(shí)就是一個(gè)大型核聚變反應(yīng)堆。 而且人造太陽核聚變反應(yīng)的主要原料來源于海水，可以說這項(xiàng)技術(shù)如果成功定會(huì)造福于人類。

“人造太陽”其實(shí)是一個(gè)國(guó)際性合作的科研項(xiàng)目，以前多是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家參與。 2006年中國(guó)也加入了研制“人造太陽”的科研任務(wù)中來，在我國(guó)安徽合肥建造了我國(guó)自主研發(fā)的“東方超環(huán)”可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。

雖然我國(guó)加入研發(fā)“人造太陽”的時(shí)間較短，但是我國(guó)取得的進(jìn)步是巨大的。 2020年4月2日，安徽合肥的“東方超環(huán)”可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了世界上“人造太陽”第一次在1億下穩(wěn)定運(yùn)行10秒的任務(wù)。別看只運(yùn)行了短短的10秒鐘，但這代表我國(guó)“人造太陽”科研工程取得了巨大進(jìn)展，人類離控制核聚變能量釋放又向前邁進(jìn)了一步。

太陽內(nèi)部溫度才不過幾千萬攝氏度，而中國(guó)“東方超環(huán)”已經(jīng)能達(dá)到1億的高溫了，這已經(jīng)超過太陽的溫度了， 是不是證明人造太陽已經(jīng)研制成功了？ 但其實(shí)并不是，“人造太陽”的技術(shù)難點(diǎn)其實(shí)并不在達(dá)到多高的溫度，最難攻克的難點(diǎn)其實(shí)是如何持續(xù)地控制核裂變。 而且人類目前制造的最高溫度也不止1億。

2012年歐洲科學(xué)家在不考慮持續(xù)時(shí)間的前提下，使用歐洲最大的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)創(chuàng)造過5.5萬億的高溫。這對(duì)世界上各國(guó)資源短缺，解決能源分布不均起到了里程碑式的作用。當(dāng)然，人類不會(huì)止步于此，依舊會(huì)朝著溫度更高、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的目標(biāo)前進(jìn)。

能量是由物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，而宇宙中物體的最快運(yùn)動(dòng)速度是光速，有科學(xué)家根據(jù)一系列數(shù)據(jù)計(jì)算得到，宇宙中物體釋放的最高溫度能達(dá)到1.4億億億億。但是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量原因，其運(yùn)動(dòng)速度只能無限接近于光速，卻達(dá)不到光速。

所以宇宙中的最高溫度其實(shí)是沒有上限的，但是宇宙中的最低溫度是有限的。 也就是物體沒有產(chǎn)生能量時(shí)的數(shù)值——0千焦，換算成溫度也就是-273.15 。

“絕對(duì)零度”并不是人們想象的0 ，0 只是常溫常壓下水結(jié)冰的溫度。而“絕對(duì)零度”是熱力學(xué)的最低溫度。換算成溫度單位就是-273.15 。但“絕對(duì)零度”是現(xiàn)實(shí)情況下無法達(dá)到的，只是理論上的最低溫度下限。

那么為什么人類制造的最高溫度能達(dá)到5.5萬億，而僅有-273.15 的“絕對(duì)零度”卻無法造出呢？

雖然“絕對(duì)零度”看起來數(shù)值很小，很容易就可以到達(dá)。 但是物體的溫度是和其運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的，物體運(yùn)動(dòng)越快溫度就會(huì)越高。而按照“絕對(duì)零度”的理論來說，在達(dá)到“絕對(duì)零度”時(shí)，物體分子已沒有動(dòng)能處于絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。

但是粒子“絕對(duì)靜止”與物理學(xué)規(guī)律其實(shí)的相悖的。 著名物理學(xué)家海森堡提出過“不確定性理論”，他通過一系列實(shí)驗(yàn)來證明粒子是一直在不斷地運(yùn)動(dòng)中的，人們無法測(cè)量其粒子的位置。

而且絕對(duì)零度是通過理想氣體狀態(tài)方程來推出的，理想氣體動(dòng)能由溫度決定那么“絕對(duì)零度”可以說是理想氣體絕對(duì)靜止時(shí)的溫度。但事實(shí)上理想氣體在“絕對(duì)零度”時(shí)，已不是氣體狀態(tài)，呈現(xiàn)為液態(tài)或固態(tài)。 那時(shí)候已經(jīng)不符合熱力學(xué)的相關(guān)計(jì)算規(guī)律了。

而且“絕對(duì)零度”說的是粒子要處于絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，但是愛因斯坦的“相對(duì)論”卻提出物體運(yùn)動(dòng)與靜止是相對(duì)于參考系來說的。而絕對(duì)靜止的參考系又是不存在的，所以“絕對(duì)零度”所謂的絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，其實(shí)是相對(duì)于參考系來說得相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。

假如說世界真的達(dá)到了“絕對(duì)零度”，這意味著，世間的萬物都停止了運(yùn)動(dòng) 。包括時(shí)間，這就像科幻大片中所講到的時(shí)光停滯現(xiàn)象。使人類可以穿梭于不同的時(shí)空之中，當(dāng)然這只是理想狀態(tài)，“絕對(duì)零度”無法達(dá)到。

雖然“絕對(duì)零度”只是理論情況，但人們并沒有停止對(duì)“絕對(duì)零度”的追求。 曾有一個(gè)由美國(guó)、德國(guó)、奧地利等國(guó)的科學(xué)家組成了一個(gè)聯(lián)合科研組，對(duì)“絕對(duì)零度”發(fā)起挑戰(zhàn)。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里利用磁陷技術(shù)達(dá)到了僅比“絕對(duì)零度”高0.5納開爾文的溫度，這是人類歷史上第一次達(dá)到比“絕對(duì)零度”高1納開爾文以內(nèi)的超級(jí)低溫。

2001年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，德國(guó)科學(xué)家科特勒曾說，他們首次達(dá)到“絕對(duì)零度”1納開爾文之內(nèi)，是人類歷史上最求最低溫度的里程碑。

冥王星是太陽系距離太陽最遠(yuǎn)的行星，由于其位于太陽系邊緣，能接收到的太陽能量極低。導(dǎo)致冥王星表面最低溫度可以達(dá)到-229 ，所以冥王星也是太陽系內(nèi)溫度最低的地方。但是-229 與“絕對(duì)零度”相距甚遠(yuǎn)，而且放眼整個(gè)宇宙，-229 也并不是宇宙中溫度最低的地方。 那么宇宙中溫度最低的地方在哪呢？

現(xiàn)在人類觀測(cè)到的宇宙最低溫是布莫讓星云，也被稱為回力棒星云。 距離地球約5000光年。據(jù)科學(xué)家觀測(cè)并計(jì)算得知，布莫讓星云的溫度達(dá)到了-272 ，這個(gè)溫度僅僅比“絕對(duì)零度”高了1.15 。 那布莫讓星云溫度為何這么低？

星云是不斷膨脹的，而膨脹是需要能量的，但布莫讓星云周圍并且有能量源。所以布莫讓星云膨脹只能消耗自身的能量，導(dǎo)致其內(nèi)能越來越低，溫度也隨之下降，讓布莫讓星云成為一個(gè)十分接近“絕對(duì)零度”的地方， 但是它只會(huì)無限接近于“絕對(duì)零度”永遠(yuǎn)無法到達(dá)。

無論人類是追求“絕對(duì)高溫”還是“絕對(duì)零度”，都是想掌握宇宙規(guī)律，為人類謀福祉。 說不定在未來的某一天，人類真的能長(zhǎng)期控制核聚變，用著永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭的能源。而且人類技術(shù)可以制造出“絕對(duì)零度”，甚至使科幻電影成為現(xiàn)實(shí)，這并非無稽之談，上世紀(jì)很多科幻片中的東西現(xiàn)在人類都已經(jīng)發(fā)明出來了。

所以科技是無盡的，需要人類一代一代不斷地努力，人類文明才能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。

二、物理學(xué)博士論文

物理學(xué)作為研究其他自然科學(xué)不可缺少的基礎(chǔ),其長(zhǎng)期發(fā)展形成的科學(xué)研究方法已廣泛應(yīng)用到各學(xué)科當(dāng)中。下面是我為大家整理的物理學(xué)博士論文，供大家參考。

物理學(xué)博士論文篇一

《物理學(xué)在科技創(chuàng)新中的效用》

摘要：論述了X射線的發(fā)現(xiàn)，不僅對(duì)醫(yī)學(xué)診斷有重大影響，還直接影響20世紀(jì)許多重大發(fā)現(xiàn);半導(dǎo)體的發(fā)明，使微電子產(chǎn)業(yè)稱雄20世紀(jì)，并促進(jìn)信息技術(shù)的高速發(fā)展，物理學(xué)是計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ);原子能理論的提出，使原子能逐步取代石化能源，給人類提供巨大的清潔能源;激光理論的提出及激光器的發(fā)明，使激光在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、通信、軍事上得到廣泛應(yīng)用;藍(lán)光LED的發(fā)明，將點(diǎn)亮整個(gè)21世紀(jì).事實(shí)告訴我們，是物理學(xué)推動(dòng)科技創(chuàng)新，由此得出結(jié)論：物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉.昭示人們，高校作為培養(yǎng)人才的場(chǎng)所，理工科要重視大學(xué)物理課程.

關(guān)鍵詞：X射線;半導(dǎo)體;原子能;激光;藍(lán)光LED;科技創(chuàng)新;大學(xué)物理

1引言

物理學(xué)是一門研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用以及最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)[1-3]，其內(nèi)容廣博、精深，研究方法多樣、巧妙，被視為一切自然科學(xué)的基礎(chǔ).縱觀物理學(xué)發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)：其蘊(yùn)含的科學(xué)思維和科學(xué)方法能夠有效促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)和知識(shí)的形成，同時(shí)，其每一次新的發(fā)現(xiàn)都會(huì)帶動(dòng)人類社會(huì)的科技創(chuàng)新和科技發(fā)展.正因如此，大學(xué)物理成為了高等學(xué)校理、工科專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課程.按照教育部頒發(fā)的相關(guān)文件要求[4-5]，大學(xué)物理課程最低學(xué)時(shí)數(shù)為126學(xué)時(shí)，其中理科、師范類非物理專業(yè)不少于144學(xué)時(shí);大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)最低學(xué)時(shí)數(shù)為54學(xué)時(shí)，其中工科、師范類非物理專業(yè)不少于64學(xué)時(shí).然而調(diào)查顯示，眾多高校(尤其是新建本科院校)并沒有嚴(yán)格按照教育部頒發(fā)的課程基本要求開設(shè)大學(xué)物理及其實(shí)驗(yàn)課程.他們往往打著“寬口徑、應(yīng)用型”的晃子，大幅壓縮大學(xué)物理和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)，如今，大學(xué)物理及其實(shí)驗(yàn)課程的總學(xué)時(shí)數(shù)實(shí)際僅為32-96學(xué)時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于教育部要求的最低標(biāo)準(zhǔn)(180學(xué)時(shí)).試問這么少的課時(shí)怎么講豐富、深?yuàn)W的大學(xué)物理?怎么能夠真正發(fā)揮出大學(xué)物理的作用?于是有的院、系要求只講力學(xué)，有的要求只講熱學(xué)，有的則要求只講電磁學(xué)，…面對(duì)這種情況，大學(xué)物理的授課教師在無奈狀態(tài)下講授大學(xué)物理.從《大學(xué)物理課程報(bào)告論壇》上獲悉，這不是個(gè)別學(xué)校的做法，在全國(guó)具有普遍性.殊不知，力、熱、光、電磁、原子是一個(gè)完整的體系，相互聯(lián)系，缺一不可.這種以消減教學(xué)內(nèi)容為代價(jià)，解決課時(shí)不足的做法，就如同削足適履，是對(duì)教育規(guī)律不尊重，是管理者思想意識(shí)落后的一種體現(xiàn).本文且不論述物理學(xué)是理工科必修的一門基礎(chǔ)課，只論及物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉這一命題，以期提高教育管理者對(duì)大學(xué)物理課程重要性的認(rèn)識(shí).

2物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉

且不說力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展，以蒸汽機(jī)為標(biāo)志引發(fā)了第一次工業(yè)革命，歐洲實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化;且不說庫倫、法拉第、楞次、安培、麥克斯韋等創(chuàng)立的電磁學(xué)的發(fā)展，以電動(dòng)機(jī)為標(biāo)志引發(fā)了第二次工業(yè)革命，歐美實(shí)現(xiàn)了電氣化.這兩次工業(yè)革命沒有發(fā)生在中國(guó)，使中國(guó)近代落后了.本文著重論述近代物理學(xué)的發(fā)展對(duì)科學(xué)技術(shù)的巨大推動(dòng)作用，從而得出結(jié)論：物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉.1895年，威廉•倫琴(WilhelmR魻ntgen)發(fā)現(xiàn)X射線，這種射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，穿透能力很強(qiáng)，由于當(dāng)時(shí)不知道它是什么，故取名X射線.直到1912年，勞厄(MaxvonLaue)用晶體中的點(diǎn)陣作為衍射光柵，確定它是一種光波，波長(zhǎng)為10-10m的數(shù)量級(jí)[6].倫琴獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他發(fā)現(xiàn)的X射線開創(chuàng)了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，利用X光機(jī)探測(cè)骨骼的病變，胸腔X光片診斷肺部病變，腹腔X光片檢測(cè)腸道梗塞.CT成像也是利用X射線成像，CT成像既可以提供二維(2D)橫切面又可以提供三維(3D)立體表現(xiàn)圖像，它可以清楚地展示被檢測(cè)部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以準(zhǔn)確確定病變位置.當(dāng)今，各醫(yī)院都設(shè)置放射科，X射線在醫(yī)學(xué)上得到充分利用.X射線的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)醫(yī)學(xué)診斷有重大影響，還直接影響20世紀(jì)許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn).1913-1914年，威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•勞侖斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6，P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d為晶格常數(shù)，α為入射光與晶面夾角，λ為X射線波長(zhǎng).布拉格父子提出使用X射線衍射研究晶體原子、分子結(jié)構(gòu)，創(chuàng)立了X射線晶體結(jié)構(gòu)分析這一學(xué)科，布拉格父子獲1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).當(dāng)今，X射線衍射儀不僅在物理學(xué)研究，而且在化學(xué)、生物、地質(zhì)、礦產(chǎn)、材料等學(xué)科得到廣泛應(yīng)用，所有從事自然科學(xué)研究的科研院所和大多數(shù)高等學(xué)校都有X射線衍射儀，它是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的必備儀器.1907年，威廉•湯姆孫(W•Thomson)發(fā)現(xiàn)電子，電子質(zhì)量me=9.11×10-31kg，電子荷電e=-1.602×10-19C.電子的荷電性引發(fā)了20世紀(jì)產(chǎn)生革命.1947年，美國(guó)的巴丁、布萊頓和肖克利研究半導(dǎo)體材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)Ge晶體具有放大作用，發(fā)明了晶體三極管，很快取代電子管，隨后晶體管電路不斷向微型化發(fā)展.1958年，美國(guó)的工程師基爾比制成第一批集成電路.1971年，英特爾公司的霍夫把計(jì)算機(jī)的中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上，制成世界上第一個(gè)微處理器.80年代末，芯片上集成的元件數(shù)已突破1000萬大關(guān).微電子技術(shù)改變了人類生活，微電子技術(shù)稱雄20世紀(jì)，進(jìn)入21世紀(jì)微電子產(chǎn)業(yè)仍繼續(xù)稱雄.到各個(gè)工業(yè)區(qū)看看，發(fā)現(xiàn)電子廠比比皆是，這真是小小電子轉(zhuǎn)動(dòng)了整個(gè)地球啊!電子不僅具有荷電性，還具有荷磁性.

1925年，烏倫貝克—哥德斯密脫(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假說，每個(gè)電子都具有自旋角動(dòng)量S軋，它在空間任意方向上的投影只可能取兩個(gè)數(shù)值，Sz=±h4;電子具有荷磁性，每個(gè)電子的磁矩為MSz=芎μB(μB為玻爾磁子)[7].電子的荷磁性沉睡了半個(gè)多世紀(jì)，直到1988年阿貝爾•費(fèi)爾(AlberFert)和彼得•格林貝格爾(PeterGrünberg)發(fā)現(xiàn)在Fe/Cr多層膜中，材料的電阻率受材料磁化狀態(tài)的變化呈顯著改變，其機(jī)理是相臨鐵磁層間通過非磁性Cr產(chǎn)生反鐵磁耦合，不加磁場(chǎng)時(shí)電阻率大，當(dāng)外加磁場(chǎng)時(shí)，相鄰鐵磁層的磁矩方向排列一致，對(duì)電子的散射弱，電阻率小.利用磁性控制電子的輸運(yùn)，提出巨磁電阻效應(yīng)(giantmagnetoresistance,GMR)，磁電阻MR定義MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)為零場(chǎng)下的電阻率，ρ(H)為加場(chǎng)下的電阻率[8].GMR效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引起科技界強(qiáng)烈關(guān)注，1994年IBM公司依據(jù)巨磁電阻效應(yīng)原理，研制出“新型讀出磁頭”，此前的磁頭是用錳鐵磁體，磁電阻MR只有1%-2%，而新型讀出磁頭的MR約50%，將磁盤記錄密度提高了17倍，有利于器件小型化，利用新型讀出磁頭的MR才出現(xiàn) 筆記本電腦、MP3等，GMR效應(yīng)在磁傳感器、數(shù)控機(jī)庫、非接觸開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器等方面得到廣泛應(yīng)用.阿爾貝?費(fèi)爾和彼得?格林貝格爾獲2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).1993年，Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中觀察到MR高達(dá)105%，稱為龐磁電阻(Colossalmagnetoresistance,CMR)，鈣鈦礦氧化物中有如此高的磁電阻，在磁傳感、磁存儲(chǔ)、自旋晶體管、磁制冷等方面有著誘人的應(yīng)用前景，引起凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)科研人員的極大關(guān)注[10-12].然而，CMR效應(yīng)還沒有得到實(shí)際應(yīng)用，原因是要實(shí)現(xiàn)大的MR需要特斯拉量級(jí)的外磁場(chǎng)，問題出在CMR產(chǎn)生的物理機(jī)制還沒有真正弄清楚.1905年，愛因斯坦提出[13]：“就一個(gè)粒子來說，如果由于自身內(nèi)部的過程使它的能量減小了，它的靜質(zhì)量也將相應(yīng)地減小.”提出著名的質(zhì)能關(guān)系式△E=△m莓C2式中△m.表示經(jīng)過反應(yīng)后粒子的總靜質(zhì)量的減小，△E表示核反應(yīng)釋放的能量.愛因斯坦又提出實(shí)現(xiàn)熱核反應(yīng)的途徑：“用那些所含能量是高度可變的物體(比如用鐳鹽)來驗(yàn)證這個(gè)理論，不是不可能成功的.”按照愛因斯坦的這一重大物理學(xué)理論，1938年物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)重原子核裂變.核裂變首先被用于戰(zhàn)爭(zhēng)，1945年8月6日和9日，美國(guó)對(duì)日本的廣島和長(zhǎng)崎各投下一顆原子彈，迫使日本接受《波茨坦公告》，于8月15日宣布無條件投降.后來原子能很快得到和平利用，1954年莫斯科附近的奧布寧斯克原子能發(fā)電站投入運(yùn)行.2009年，美國(guó)有104座核電站，核電站發(fā)電量占本國(guó)發(fā)電總量的20%，法國(guó)有59臺(tái)機(jī)組，占80%;日本有55座核電站，占30%.截至2015年4月，我國(guó)運(yùn)行的核電站有23座，在建核電站有26座，產(chǎn)能為21.4千兆瓦，核電站發(fā)電量占我國(guó)發(fā)電總量不足3%，所以我國(guó)提出大力發(fā)展核電，制定了到2020年核電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到58千兆瓦的目標(biāo).核能的利用，一方面減少了化石能源的消耗，從而減少了產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體———二氧化碳的排放，另一方面有力地解決能源危機(jī).利用海水中的氘和氚發(fā)生核聚變可以產(chǎn)生巨大能量，受控核聚變正在研究中，若受控核聚變研究成功將為人類提供取之不盡用之不竭的能量.那時(shí)，能源危機(jī)徹底解除.

20世紀(jì)最杰出的成果是計(jì)算機(jī)，物理學(xué)是計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ).從1946年計(jì)算機(jī)問世以來，經(jīng)歷了第一至第五代，計(jì)算機(jī)硬件中的電子元件隨著物理學(xué)的進(jìn)步，依次經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路;主存儲(chǔ)器用的是磁性材料，隨著物理學(xué)的進(jìn)步，磁性材料的性能越來越高，計(jì)算機(jī)的硬盤越來越小.近日在第十六屆全國(guó)磁學(xué)和磁性材料會(huì)議(2015年10月21—25日)上獲悉，中科院強(qiáng)磁場(chǎng)中心、中科院物理所等，正在對(duì)斯格明子(skyrmions)進(jìn)行攻關(guān),斯格明子具有拓?fù)浼{米磁結(jié)構(gòu)，將來的筆記本電腦的硬盤只有花生大小，ipod平板電腦的硬盤縮小到米粒大小.量子力學(xué)催生出隧道二極管，量子力學(xué)指導(dǎo)著研究電子器件大小的極限，光學(xué)纖維的發(fā)明為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)通道.

1916年，愛因斯坦提出光受激輻射原理，時(shí)隔44年，哥倫比亞大學(xué)的希奧多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一臺(tái)激光器[14].由于激光具有單色性好，相干性好，方向性好和亮度高等特點(diǎn)，在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、通訊、金屬微加工，軍事等方面得到廣泛應(yīng)用.激光在其他方面的應(yīng)用暫不展開論述，只談?wù)劶す饧庸ぜ夹g(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用.激光加工技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、微加工等，激光加工技術(shù)具有突出特點(diǎn)：不接觸加工工件，對(duì)工件無污染;光點(diǎn)小，能量集中;激光束容易聚焦、導(dǎo)向，便于自動(dòng)化控制;安全可靠，不會(huì)對(duì)材料造成機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力;切割面光滑、無毛刺;切割面細(xì)小，割縫一般在0.1-0.2mm;適合大件產(chǎn)品的加工等.在汽車、飛機(jī)、微電子、鋼鐵等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用.2014年，僅我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)總收入約270億人民幣，其中激光加工設(shè)備銷售額達(dá)215億人民幣.

2014年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科學(xué)家，是因?yàn)樗麄儼l(fā)明了藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，幫助人們以更節(jié)能的方式獲得白光光源.他們的突出貢獻(xiàn)在于，在三基色紅、綠、藍(lán)中，紅光LED和綠光LED早已發(fā)明，但制造藍(lán)光LED長(zhǎng)期以來是個(gè)難題，他們?nèi)擞?0世紀(jì)90年代發(fā)明了藍(lán)光LED，這樣三基色LED全被找到了，制造出來的LED燈用于照明使消費(fèi)者感到舒適.這種LED燈耗能很低，耗能不到普通燈泡的1/20，全世界發(fā)的電40%用于照明，若把普通燈泡都換成LED燈，全世界每個(gè)節(jié)省的電能數(shù)字驚人!物理學(xué)研究給人類帶來不可估量的益處.2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•諾沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov)，因發(fā)明石墨烯材料，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).目前，集成電路晶體管普遍采用硅材料制造，當(dāng)硅材料尺寸小于10納米時(shí)，用它制造出的晶體管穩(wěn)定性變差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1個(gè)分子大小的單電子晶體管.此外，石墨烯高度穩(wěn)定，即使被切成1納米寬的元件，導(dǎo)電性也很好.因此，石墨烯被普遍認(rèn)為會(huì)最終替代硅，從而引發(fā)電子工業(yè)革命[14].2012年，法國(guó)科學(xué)家沙吉•哈羅徹(SergeHaroche)與美國(guó)科學(xué)家大衛(wèi)•溫蘭德(DavidJ.win-land)，在“突破性的試驗(yàn)方法使得測(cè)量和操縱單個(gè)量子系統(tǒng)成為可能”.他們的突破性的方法，使得這一領(lǐng)域的研究朝著基于量子物理學(xué)而建造一種新型超快計(jì)算機(jī)邁出了第一步[16].

2013年，由清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜、清華大學(xué)物理系和中科院物理研究所組成的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)從實(shí)驗(yàn)上首次觀測(cè)到量子反?；魻栃?yīng).早在2010年，我國(guó)理論物理學(xué)家方忠、戴希等與張首晟教授合作，提出磁性摻雜的三維拓?fù)浣^緣體有可能是實(shí)現(xiàn)量子化反?；魻栃?yīng)的最佳體系，薛其坤等在這一理論指導(dǎo)下開展實(shí)驗(yàn)研究，從實(shí)驗(yàn)上首次觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng).我們使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候，會(huì)遇到計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題.這是因?yàn)槌B(tài)下芯片中的電子運(yùn)動(dòng)沒有特定的軌道、相互碰撞從而發(fā)生能量損耗.而量子霍爾效應(yīng)則可以對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)制定一個(gè)規(guī)則，電子自旋向上的在一個(gè)跑道上，自旋向下的在另一個(gè)跑道上，猶如在高速公路上，它們?cè)诟髯缘呐艿郎?ldquo;一往無前”地前進(jìn)，不產(chǎn)生電子相互碰撞，不會(huì)產(chǎn)生熱能損耗.通過密度集成，將來計(jì)算機(jī)的體積也將大大縮小，千億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)有望做成現(xiàn)在的iPad那么大.因此，這一科研成果的應(yīng)用前景十分廣闊[17].物理學(xué)的每一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)、重大發(fā)明，都會(huì)開辟一塊新天地，帶來產(chǎn)業(yè)革命，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，創(chuàng)造巨大物質(zhì)財(cái)富.縱觀科學(xué)與技術(shù)發(fā)展史，可以看出物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉.

3結(jié)語

論述了X射線，電子、半導(dǎo)體、原子能、激光、藍(lán)光LED等的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明對(duì)人類進(jìn)步的巨大推動(dòng)作用，自然得出結(jié)論，物理學(xué)是科技創(chuàng)新的源泉.打開國(guó)門看一看，美國(guó)的著名大學(xué)非常注重大學(xué)物理，加州理工大學(xué)所有一、二年級(jí)的公共物理課程總學(xué)時(shí)為540，英、法、德也在400-500學(xué)時(shí)[18].國(guó)內(nèi)高校只有中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的大學(xué)物理課程做到了與國(guó)際接軌，以他們的數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)為例，大一開設(shè)：力學(xué)與熱學(xué)80學(xué)時(shí)，大學(xué)物理—基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)54學(xué)時(shí);大二開設(shè)：電磁學(xué)80學(xué)時(shí)，光學(xué)與原子物理80學(xué)時(shí)，大學(xué)物理—綜合實(shí)驗(yàn)54學(xué)時(shí);大三開設(shè)：理論力學(xué)60學(xué)時(shí)，大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)總計(jì)408學(xué)時(shí).在大力倡導(dǎo)全民創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新的今天，高等學(xué)校理所應(yīng)當(dāng)重視物理學(xué)教學(xué).各高校的理工科要按照教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)頒發(fā)的《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程/實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求》給足大學(xué)物理課程及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課時(shí).

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物理學(xué)博士論文篇二

《應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)光伏技術(shù)培養(yǎng)方案研究》

一、開設(shè)半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)方向的必要性

由于我校已經(jīng)有材料與化學(xué)工程學(xué)院，開設(shè)了高分子、化工類材料、金屬材料等專業(yè)，應(yīng)用物理、物理學(xué)專業(yè)的方向就只有往半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)方向靠，而半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)與物理聯(lián)系十分緊密。因此，我們物理系開設(shè)半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。首先，半導(dǎo)體材料的形成原理、制備、檢測(cè)手段都與物理有關(guān);其次，光伏技術(shù)中的光伏現(xiàn)象本身就是一種物理現(xiàn)象，所以只有懂物理的人，才能將物理知識(shí)與這些材料的產(chǎn)生、運(yùn)行機(jī)制完美地聯(lián)系起來，進(jìn)而有利于新材料以及新的太陽能電池的研發(fā)。從半導(dǎo)體材料與光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈條來看，硅原料的生產(chǎn)、硅棒和硅片生產(chǎn)、太陽能電池制造、組件封裝、光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行等，這些過程都包含物理現(xiàn)象和知識(shí)。如果從事這個(gè)職業(yè)的人懂得這些現(xiàn)象，就能夠清晰地把握這些知識(shí)，將對(duì)行業(yè)的發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。綜上所述，不僅可以在我校的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開設(shè)半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)方向，而且應(yīng)該把它發(fā)展為我校應(yīng)用物理專業(yè)的特色方向。

二、專業(yè)培養(yǎng)方案的改革與實(shí)施

(一)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案改革過程

我校從2004年開始招收應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)學(xué)生，當(dāng)時(shí)只是粗略地分為光電子方向和傳感器方向，而課程的設(shè)置大都和一般高校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的設(shè)置一樣，只是增設(shè)了一些光電子、傳感器以及控制方面的課程，完全沒有自己的特色。隨著對(duì)學(xué)科的深入研究，周邊高校的互訪調(diào)研以及自貢和樂山相繼成為國(guó)家級(jí)新材料基地，我們逐步意識(shí)到半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)應(yīng)該是一個(gè)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的方向。結(jié)合我校的實(shí)際情況，我們從2008年開始修訂專業(yè)培養(yǎng)方案，用半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)方向取代傳感器方向，成為應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)方向之一。在此基礎(chǔ)上不斷修改，逐步形成了我?，F(xiàn)有的應(yīng)用物理專業(yè)的培養(yǎng)方案。我們的培養(yǎng)目標(biāo):學(xué)生具有較扎實(shí)的物理學(xué)基礎(chǔ)和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí);并得到相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用研究和技術(shù)開發(fā)的初步訓(xùn)練;具備較強(qiáng)的知識(shí)更新能力和較廣泛的科學(xué)技術(shù)適應(yīng)能力，使其成為具有能在應(yīng)用物理學(xué)科、交叉學(xué)科以及相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域從事應(yīng)用研究、教學(xué)、新技術(shù)開發(fā)及管理工作的能力，具有時(shí)代精神及實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和適應(yīng)能力的高素質(zhì)復(fù)合型應(yīng)用人才。為了實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)，我們?cè)谕ㄗR(shí)教育平臺(tái)、學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺(tái)、專業(yè)教育平臺(tái)都分別設(shè)有這方面的課程，另外還在實(shí)踐教育平臺(tái)也逐步安排這方面的課程。

(二)專業(yè)培養(yǎng)方案的實(shí)施

為了實(shí)施新的培養(yǎng)方案，我們從幾個(gè)方面來入手。首先，在師資隊(duì)伍建設(shè)上。一方面，我們引入學(xué)過材料或凝聚態(tài)物理的博士，他們?cè)诎雽?dǎo)體材料及光伏技術(shù)方面都有自己獨(dú)到的見解;另一方面，從已有的教師隊(duì)伍中選出部分教師去高校或相關(guān)的工廠、公司進(jìn)行短期的進(jìn)修培訓(xùn)，使大家對(duì)半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)有較深的認(rèn)識(shí)，為這方面的教學(xué)打下基礎(chǔ)。其次，在教學(xué)改革方面。一方面，在課程設(shè)置上，我們準(zhǔn)備把物理類的課程進(jìn)行重新整合，將關(guān)系緊密的課程合成一門。另一方面，我們將應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的兩個(gè)方向有機(jī)地結(jié)合起來，在光電子技術(shù)方向的專業(yè)課程設(shè)置中，我們有意識(shí)地開設(shè)了一些課程，讓半導(dǎo)體材料及光伏技術(shù)方向的學(xué)生能夠去選修這些課程，讓他們能夠?qū)夥a(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、檢測(cè)、裝備有更全面的認(rèn)識(shí)。最后，在實(shí)踐方面。依據(jù)學(xué)校資源共享的原則，在材料與化學(xué)工程學(xué)院開設(shè)材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生對(duì)材料的生產(chǎn)、檢測(cè)手段有比較全面的認(rèn)識(shí)，并開設(shè)材料科學(xué)課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生能夠把理論知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來，為以后在工作崗位上更好地工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

半導(dǎo)體材料及光伏行業(yè)是我國(guó)大力發(fā)展的新興行業(yè)，受到國(guó)家和各省市的大力扶持，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的主旋律，發(fā)展前景十分看好。由于我們國(guó)家缺乏這方面的高端人才和行業(yè)指揮人，在這個(gè)行業(yè)還沒有話語權(quán)。我們的產(chǎn)品大都是初級(jí)產(chǎn)品或者是行業(yè)的上游產(chǎn)品，沒有進(jìn)行深加工。目前行業(yè)正處在發(fā)展的困難時(shí)期，但也正好為行業(yè)的后續(xù)發(fā)展提供調(diào)整。只要我們能夠提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，并積極拓展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，這個(gè)行業(yè)一定會(huì)有美好的前景。要提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，就需要有這方面的技術(shù)人才，而高校作為人才培養(yǎng)的主要基地，有責(zé)任肩負(fù)起這個(gè)重任。由于相關(guān)人才培養(yǎng)還沒有形成系統(tǒng)模式，這就更需要高校和企業(yè)緊密聯(lián)系，共同努力，為半導(dǎo)體材料及光伏產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)探索出一條可持續(xù)發(fā)展的光明大道，也為我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

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三、洗衣機(jī)內(nèi)筒材料是納米材料做的真的就能抗菌嗎？

分類: 生活 >> 家居裝修

問題描述:

如果可以的話，請(qǐng)告訴我為什么

解析:

引言：提起“納米”這個(gè)詞，可能很多人都聽說過，但什么是納米，什么是納米材料，可能很多人并不一定清楚，本文主要對(duì)納米及納米材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景做了簡(jiǎn)介，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有越來越多的納米材料走進(jìn)人們的生活，為人類造福。

納米是英文namometer的譯音，是一個(gè)物理學(xué)上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當(dāng)于45個(gè)原子排列起來的長(zhǎng)度。通俗一點(diǎn)說，相當(dāng)于萬分之一頭發(fā)絲粗細(xì)。就象毫米、微米一樣，納米是一個(gè)尺度概念，并沒有物理內(nèi)涵。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在1—100納米這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達(dá)到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個(gè)中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們?cè)?0世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防的高速發(fā)展必然對(duì)材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國(guó)力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁盤，成本低廉、發(fā)光頻段可調(diào)的高效納米陣列激光器，價(jià)格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來一場(chǎng)革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對(duì)如何調(diào)整國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機(jī)遇。研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是知識(shí)創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長(zhǎng)度，如電子的德布洛意波長(zhǎng)、超導(dǎo)相干長(zhǎng)度、隧穿勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，人們可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢(shì) 納米材料制備和應(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動(dòng)納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)國(guó)家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關(guān)鍵時(shí)刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項(xiàng)，迅速組織科技人員圍繞國(guó)家制定的目標(biāo)進(jìn)行研究是十分重要的。納米材料誕生州多年來所取得的成就及對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個(gè)突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實(shí)驗(yàn)室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)展。美國(guó)已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應(yīng)力比粗晶pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望，根據(jù)納米材料發(fā)展趨勢(shì)以及它在對(duì)世紀(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國(guó)家的 *** 都在部署本來10～15年有關(guān)納米科技研究規(guī)劃。美國(guó)國(guó)家基金委員會(huì)（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應(yīng)用作為重要基礎(chǔ)研究項(xiàng)目向全國(guó)科技界招標(biāo)；美國(guó)darpa（國(guó)家先進(jìn)技術(shù)研究部）的幾個(gè)計(jì)劃里也把納米科技作為重要研究對(duì)象；日本近年來制定了各種計(jì)劃用于納米科技的研究，例如 ogala計(jì)劃、erato計(jì)劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計(jì)劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國(guó)科研技術(shù)部幫助聯(lián)邦 *** 制定了1995年到2010年15年發(fā)展納米科技的計(jì)劃；英國(guó) *** 出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報(bào)道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國(guó)白宮的注意；美國(guó)總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后3年經(jīng)費(fèi)資助從2.5億美元增加至5億美元。這說明納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究熱潮在下一世紀(jì)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭。 2國(guó)際動(dòng)態(tài)和發(fā)展戰(zhàn)略 1999年7月8日《自然》（400卷）發(fā)布重要消息題為“美國(guó) *** 計(jì)劃加大投資支持納米技術(shù)的興起”。在這篇文章里，報(bào)道了美國(guó) *** 在3年內(nèi)對(duì)納米技術(shù)研究經(jīng)費(fèi)投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元?？肆诸D總統(tǒng)明年2月將向國(guó)會(huì)提交支持納米技術(shù)研究的議案請(qǐng)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)。為了加速美國(guó)納米材料和技術(shù)的研究，白宮采取了臨時(shí)緊急措施，把原1.97億美元的資助強(qiáng)度提高到2.5億美元?！睹绹?guó)商業(yè)周刊》8月19日?qǐng)?bào)道，美國(guó) *** 決定把納米技術(shù)研究列人21世紀(jì)前10年前11個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域之一，《美國(guó)商業(yè)周刊》在掌握21世紀(jì)可能取得重要突破的3個(gè)領(lǐng)域中就包括了納米技術(shù)領(lǐng)域（其它兩個(gè)為生命科學(xué)和生物技術(shù)，從外星球獲得能源）。美國(guó)白宮之所以在20世紀(jì)即將結(jié)束的關(guān)鍵時(shí)刻突然對(duì)納米材料和技術(shù)如此重視，其原因有兩個(gè)方面：一是德科學(xué)技術(shù)部1996年對(duì)2010年納米技術(shù)的市場(chǎng)做了預(yù)測(cè)，估計(jì)能達(dá)到14400億美元，美國(guó)試圖在這樣一個(gè)誘人的市場(chǎng)中占有相當(dāng)大的份額。美國(guó)基礎(chǔ)研究的負(fù)責(zé)人威廉姆斯說：納米技術(shù)本來的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)工業(yè)。美國(guó)白宮戰(zhàn)略規(guī)劃辦公室還認(rèn)為納米材料是納米技術(shù)最為重要的組成部分。在《自然》的報(bào)道中還特別提到美國(guó)已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領(lǐng)導(dǎo)世界的潮流，在納米功能涂層設(shè)計(jì)改性及納米材料在生物技術(shù)中的應(yīng)用與歐共體并列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國(guó)加尼福尼亞大學(xué)洛杉礬分校與惠普公司合作研制成功100urn芯片，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)和普林斯頓大學(xué)于1998年制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10bit／s尺寸的密度已達(dá)109bit／s，美國(guó)商家已組織有關(guān)人員迅速轉(zhuǎn)化，預(yù)計(jì)2005年市場(chǎng)為400億美元。1988年法國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國(guó)問世，在磁存儲(chǔ)、磁記憶和計(jì)算機(jī)讀寫磁頭將有重要的應(yīng)用前景。最近美國(guó)柯達(dá)公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預(yù)計(jì)將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場(chǎng)上占有重要的份額。納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用研究也使人矚目，正是這些研究使美國(guó)白宮認(rèn)識(shí)到納米材料和技術(shù)將占有重要的戰(zhàn)略地位。原因之二是納米材料和技術(shù)領(lǐng)域是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎(chǔ)科學(xué)提供了新的機(jī)遇，美國(guó)計(jì)劃在這個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究獨(dú)占“老大”的地位。 3國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展我國(guó)納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學(xué)”列入國(guó)家攀登項(xiàng)目。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家教委分別組織了8項(xiàng)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目，組織相關(guān)的科技人員分別在納米材料各個(gè)分支領(lǐng)域開展工作，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)還資助了20多項(xiàng)課題，國(guó)家“863”新材料主題也對(duì)納米材料有關(guān)高科技創(chuàng)新的課題進(jìn)行立項(xiàng)研究。1996年以后，納米材料的應(yīng)用研究出現(xiàn)了可喜的苗頭，地方 *** 和部分企業(yè)家的介入，使我國(guó)納米材料的研究進(jìn)入了以基礎(chǔ)研究帶動(dòng)應(yīng)用研究的新局面。目前，我國(guó)有60多個(gè)研究小組，有600多人從事納米材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，其中，承擔(dān)國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)。中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、清華大學(xué)，還有吉林大學(xué)、東北大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、青島化工學(xué)院、華東師范大學(xué)，華東理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué) 研究所、長(zhǎng)春物理研究所、感光化學(xué)研究所等也相繼開展了納米材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。我國(guó)納米材料基礎(chǔ)研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已采用了多種物理、化學(xué)方法制備金屬與合金（晶態(tài)、非晶態(tài)及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應(yīng)的設(shè)備，做到納米微粒的尺寸可控，并制成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表征、團(tuán)聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復(fù)合微粒和粉體的制取等各個(gè)方面都有所創(chuàng)新，取得了重大的進(jìn)展，成功地研制出致密度高、形狀復(fù)雜、性能優(yōu)越的納米陶瓷；在世界上首次發(fā)現(xiàn)納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應(yīng)力集中區(qū)出現(xiàn)超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應(yīng)、磁光效應(yīng)和自旋波共振等方面做出了創(chuàng)新性的成果；在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設(shè)計(jì)和制備了納米復(fù)合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達(dá) 92％，在紅外保暖纖維得到了應(yīng)用；發(fā)展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發(fā)現(xiàn)全致密納米合金中的反常hall－petch效應(yīng)。近年來，我國(guó)在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國(guó)際上的關(guān)注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學(xué)氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長(zhǎng)度約100pm，納米管陣列面積達(dá)到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場(chǎng)發(fā)射陰極等方面有著重要應(yīng)用前景。這方面的文章發(fā)表在1996年的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。二是超長(zhǎng)納米碳管制備：首次大批量地制備出長(zhǎng)度為2～3mm的超長(zhǎng)定向碳納米管列陣。這種超長(zhǎng)碳納米管比現(xiàn)有碳納米管的長(zhǎng)度提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。該項(xiàng)成果已發(fā)表于1998年8月出版的英國(guó)《自然》雜志上。英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》以“碳納米管進(jìn)入長(zhǎng)的階段”為題介紹了有關(guān)長(zhǎng)納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長(zhǎng)度達(dá)微米量級(jí)的發(fā)藍(lán)光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應(yīng)的概念。該項(xiàng)成果被評(píng)為1998年度中國(guó)十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進(jìn)碳納米管在場(chǎng)發(fā)射平面和納米器件方面的應(yīng)用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜，該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國(guó)際納米會(huì)議宣讀后，許多外國(guó)科學(xué)家給予高度評(píng)價(jià)。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發(fā)現(xiàn)了非水溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達(dá)30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（crn）、磷化鈷（cop）和硫化銻（ *** s）納米微晶，論文發(fā)表在1997年的《科學(xué)》雜志上。七是用催化熱解法制成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應(yīng)制備出金剛石納米粉，論文發(fā)表在1998年的《科學(xué)》雜志上。美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志還發(fā)表題為“稻草變黃金---從四氯化碳（cc14）制成金剛石”一文，予以高度評(píng)價(jià)。我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究已有10年的工作基礎(chǔ)和工作積累，在“八五”研究工作的基礎(chǔ)上初步形成了幾個(gè)納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國(guó)科技大學(xué)、清華大學(xué)和中科院化學(xué)所等已形成我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究的重要單位。無論從研究對(duì)象的前瞻性、基礎(chǔ)性，還是成果的學(xué)術(shù)水平和適用性來分析，都為我國(guó)納米材料研究在國(guó)際上爭(zhēng)得一席之地，促進(jìn)我國(guó)納米材料研究的發(fā)展，培養(yǎng)高水平的納米材料研究人才做出了貢獻(xiàn)。在納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接，加快成果轉(zhuǎn)化也發(fā)揮了重要的作用。目前和今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)這些單位仍然是我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究的中堅(jiān)力量。在過去10年，我國(guó)已建立了多種物理和化學(xué)方法制備納米材料，研制了氣體蒸發(fā)、磁控濺射、激光誘導(dǎo)cvd、等離子加熱氣相合成等10多臺(tái)制備納米材料的裝置，發(fā)展了化學(xué)共沉淀、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料的方法，研制了性能優(yōu)良的多種納米復(fù)合材料。近年來，根據(jù)國(guó)際納米材料研究的發(fā)展趨勢(shì)，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長(zhǎng)、介孔內(nèi)延生長(zhǎng)等也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已成功地制備出多種準(zhǔn)一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一納米材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩{米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)手段基本齊全，達(dá)到了國(guó)際90年代末的先進(jìn)水平。綜上所述，“八五”期間我國(guó)在納米材料研究上獲得了一批創(chuàng)新性的成果，形成了一支高水平的科研隊(duì)伍，基礎(chǔ)研究在國(guó)際上占有一席之地，應(yīng)用開發(fā)研究也出現(xiàn)了新局面，為我國(guó)納米材料研究的繼續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。10年來，我國(guó)科技工作者在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上共發(fā)表納米材料和納米結(jié)構(gòu)的論文2400多篇，在國(guó)際上排名第五位，其中納米碳管和納米團(tuán)簇在1998年度歐洲文獻(xiàn)情報(bào)交流會(huì)上德國(guó)馬普學(xué)會(huì)固體所一篇研究報(bào)告中報(bào)道中國(guó)科技工作者發(fā)表論文已超過德國(guó)，在國(guó)際排名第三位，在國(guó)際歷次召開的有關(guān)納米材料和納米結(jié)構(gòu)的國(guó)際會(huì)議上，我國(guó)納米材料科技工作者共做邀請(qǐng)報(bào)告24次。到目前為止，納米材料研究獲得國(guó)家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)2項(xiàng)；院部級(jí)自然科學(xué)一、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)明一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)；申請(qǐng)專利 79項(xiàng)，其中發(fā)明專利占50％，已正式授權(quán)的發(fā)明專利6項(xiàng)，已實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的發(fā)明專利6項(xiàng)。最近幾年，我國(guó)納米科技工作者在國(guó)際上發(fā)表了一些有影響的學(xué)術(shù)論文，引起了國(guó)際同行的關(guān)注和稱贊。在《自然》和《科學(xué)》雜志上發(fā)表有關(guān)納米材料和納米結(jié)構(gòu)制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學(xué)術(shù)論文（phys．rev．lett，j．a(chǎn)in．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個(gè)發(fā)表論文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國(guó)際第四屆納米材料會(huì)議上，對(duì)中國(guó)納米材料研究給予了很高評(píng)價(jià)，指出這幾年來中國(guó)在納米材料制備方面取得了激動(dòng)人心的成果，在大會(huì)總結(jié)中選擇了8個(gè)納米材料研究式作取得了比較好的國(guó)家在閉幕式上進(jìn)行介紹，中國(guó)是在美國(guó)、日本、德國(guó)、瑞典之后進(jìn)行了大會(huì)發(fā)言。

4 納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

（1）信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)：信息產(chǎn)業(yè)不僅在國(guó)外，在我國(guó)也占有舉足輕重的地位。2000年，中國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了gdp5800億人民幣。納米技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：①網(wǎng)絡(luò)通訊、寬頻帶的網(wǎng)絡(luò)通訊、納米結(jié)構(gòu)器件、芯片技術(shù)以及高清晰度數(shù)字顯示技術(shù)。因?yàn)椴还芡ㄓ?、集成還是顯示器件，都要原器件，美國(guó)已經(jīng)著手研制，現(xiàn)在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室研制成功，而且可能在2001年進(jìn)入市場(chǎng)。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國(guó)還很落后，但是這些原器件轉(zhuǎn)為商品進(jìn)入市場(chǎng)也還要10年時(shí)間，所以，中國(guó)要超前15年到20年對(duì)這些方面進(jìn)行研究。③網(wǎng)絡(luò)通訊的關(guān)鍵納米器件，如網(wǎng)絡(luò)通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國(guó)的研究水平不落后，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。

（2）環(huán)境產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)：納米技術(shù)對(duì)空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術(shù)。要凈化環(huán)境，必須用納米技術(shù)。我們現(xiàn)在已經(jīng)制備成功了一種對(duì)甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設(shè)備，可使空氣中的大于10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設(shè)備已進(jìn)入實(shí)用化生產(chǎn)階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用于污水中有機(jī)物的降解，對(duì)苯酚等其它傳統(tǒng)技術(shù)難以降解的有機(jī)污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力于把光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)對(duì)汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內(nèi)藻類引起的污染，最近已在實(shí)驗(yàn)室初步研究成功。

(3)能源環(huán)保中的納米技術(shù)：合理利用傳統(tǒng)能源和開發(fā)新能源是我國(guó)當(dāng)前和今后的一項(xiàng)重要任務(wù)。在合理利用傳統(tǒng)能源方面，現(xiàn)在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當(dāng)中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進(jìn)汽油、柴油的添加劑已經(jīng)有了，實(shí)際上它是一種液態(tài)小分子可燃燒的團(tuán)簇物質(zhì)，有助燃、凈化作用。在開發(fā)新能源方面國(guó)外進(jìn)展較快，就是把非可燃?xì)怏w變成可燃?xì)怏w。現(xiàn)在國(guó)際上主要研發(fā)能量轉(zhuǎn)化材料，我國(guó)也在做，它包括將太陽能轉(zhuǎn)化成電能、熱能轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能等。

(4)納米生物醫(yī)藥：這是我國(guó)進(jìn)入wto以后一個(gè)最有潛力的領(lǐng)域。目前，國(guó)際醫(yī)藥行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)藥就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對(duì)傳統(tǒng)藥物的改進(jìn)，采用納米技術(shù)可以提高一個(gè)檔次。

(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產(chǎn)品，但是很重要。據(jù)美國(guó)測(cè)算，到21世紀(jì)30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質(zhì)高強(qiáng)材料所代替，這樣可以節(jié)省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項(xiàng)，每年就可給美國(guó)創(chuàng)造社會(huì)效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進(jìn)它，使它變輕，使這種材料不僅有力學(xué)性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。

(6)納米技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造：對(duì)于中國(guó)來說，當(dāng)前是納米技術(shù)切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、將納米技術(shù)和各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合的最好機(jī)遇。首先是家電、輕工、電子行業(yè)。合肥美菱集團(tuán)從1996開始研制納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發(fā)霉，用的是抗菌涂料，里面的果盤都采用納米材料，發(fā)展輕工、電子和家用電器可以帶動(dòng)涂料、材料、電子原器件等行業(yè)發(fā)展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，中國(guó)紡織要在進(jìn)入wto后能占據(jù)有利地位，現(xiàn)在就必須全方位應(yīng)用納米技術(shù)、納米材料。去年關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導(dǎo)電材料組裝到里面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業(yè)應(yīng)用納米技術(shù)形勢(shì)看好；第三是電力工業(yè)。利用納米技術(shù)改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結(jié)霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業(yè)中的油漆和涂料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術(shù)的介入，可以使產(chǎn)品性能升級(jí)。

1999年8月20日《美國(guó)商業(yè)周刊》在展望21世紀(jì)可能有突破性進(jìn)展的領(lǐng)域時(shí)，對(duì)生命科學(xué)和生物技術(shù)、納米科學(xué)和納米技術(shù)及從外星球上索取能源進(jìn)行了預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，并指出這是人類跨入21世紀(jì)面臨的新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國(guó)家如今都成為發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在重視納米技術(shù)的國(guó)家很可能成為下一世紀(jì)先進(jìn)的國(guó)家。挑戰(zhàn)嚴(yán)峻，機(jī)遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術(shù)與其它領(lǐng)域的交叉，加速知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，為21世紀(jì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛奠定雄厚的基礎(chǔ)。

編者按：激動(dòng)人心的納米時(shí)代已經(jīng)到來，人們的生活即刻將發(fā)生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場(chǎng)上真正成熟的納米材料并不是很多。中科院院士 *** 院士認(rèn)為，“真正意義的納米時(shí)代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時(shí)代的到來?！?

*** 說，“人類進(jìn)入納米科技時(shí)代的重要標(biāo)志是納米器件的研制水平和應(yīng)用程度?！奔{米科技發(fā)展到今天，距離納米時(shí)代的到來還有多遠(yuǎn)呢， *** 說，“納米研究目前還有許多基礎(chǔ)研究在進(jìn)行中，在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，納米科技現(xiàn)在的發(fā)展水平大概相當(dāng)于計(jì)算機(jī)技術(shù)在20世紀(jì)50年代的發(fā)展水平，人類最終進(jìn)入納米時(shí)代還需要30到50年的時(shí)間，50年后納米科技有可能像今天計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣普及。”

對(duì)于納米科技，科學(xué)的態(tài)度是積極參與，腳踏實(shí)地地推動(dòng)這一前沿科技的健康發(fā)展，既不需要商業(yè)炒作，也不需要科學(xué)炒作。

四、合肥人造太陽能量輸入和輸出比

我們穿的衣物、用的塑料制品、農(nóng)業(yè)中的化肥、汽車燃料等各種資源都是來自于石油。國(guó)際上石油的價(jià)格直接影響著各個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)，石油能源是否充足，直接影響著一個(gè)國(guó)家的發(fā)展。

但是在戰(zhàn)爭(zhēng)、經(jīng)濟(jì)等多方原因之下，世界多次爆發(fā)能源危機(jī)。比如1990年，波斯灣戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致石油價(jià)格暴漲。2000年美國(guó)加州電力管制政策失敗，加上電力資源供不應(yīng)求，導(dǎo)致了加州電力出現(xiàn)危機(jī)。2005年，全球石油供需關(guān)系失調(diào)，石油供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石油需求量，導(dǎo)致石油價(jià)格猛漲。

盡管石油是當(dāng)今社會(huì)不可或缺的能源，但它卻是不可再生的能源。隨著人類社會(huì)不斷發(fā)展，科技水平的進(jìn)步、人口數(shù)量的激增、汽車保有量的增加都增大了人類對(duì)石油資源的依賴。

目前石油資源的消耗量逐年上漲，石油資源的總量卻不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增多，長(zhǎng)此以往石油能源必定“坐吃山空”。所以人類現(xiàn)在迫切地需要找到一種能夠代替石油資源的物質(zhì)。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)全人類的可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)都在積極探索其他能源。能量巨大的核能就成了各國(guó)爭(zhēng)相研發(fā)的重要能源之一。

但是目前世界上所有使用核能發(fā)電的國(guó)家都采用的是核裂變方式，這種方式具有很大的危險(xiǎn)性和污染性，核廢料的處理成本也非常高。比如日本就為了節(jié)省核廢料處理經(jīng)費(fèi)，宣稱要向大海傾倒核廢料，遭到了世界各國(guó)的強(qiáng)烈抵制。

福島核電站

不過還有一種能夠不產(chǎn)生輻射肥料的核能發(fā)電方式，它就是可控核聚變發(fā)電技術(shù)。我國(guó)安徽省合肥市就有一枚憑借此技術(shù)制作出了“人造太陽”，這枚“人造太陽”以7000萬℃的溫度運(yùn)行了17.6分鐘，這在世界上是什么水平呢？

人造太陽

“人造太陽”就是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），它的運(yùn)行原理是在裝置內(nèi)部的真空室里加入氫的同位素氘或氚，之后裝置運(yùn)作會(huì)產(chǎn)生等離子體。通過技術(shù)提高等離子體的密度和溫度后，它就會(huì)發(fā)生聚變反應(yīng)，聚變反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的能量。因?yàn)槠渫庑螢榄h(huán)狀，所以也被稱之為東方超環(huán)。

2021年12月30日，我國(guó)中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所傳來一則喜訊，我國(guó)東方超環(huán)在以7000萬℃的高溫運(yùn)行了17.6分鐘。這是世界上首個(gè)“人造太陽”長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行超過千秒的記錄。

早在上個(gè)世紀(jì)九十年代，歐盟、美國(guó)以及日本的大型托卡馬克裝置在磁約束核聚變研究中獲得了許多重要成果。但是我國(guó)在超導(dǎo)托卡馬克裝置領(lǐng)域的研發(fā)起步比較晚，最早是將原蘇聯(lián)T7超導(dǎo)托卡馬克改成HT-7。

直到2000年，我國(guó)全超導(dǎo)托卡馬克EAST計(jì)劃開始籌備落實(shí)。經(jīng)過近10年的籌備，東方超環(huán)裝置終于在2006年建成并投入運(yùn)行。

東方超環(huán)裝置是世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克裝置，自誕生起就多次取得重大突破。2009年，EAST裝置首輪物理放電實(shí)驗(yàn)取得成功。

2016年，東方超環(huán)裝置在5000萬℃的高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行打破了世界紀(jì)錄。東方超環(huán)裝置創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億℃101秒和1.6億℃20秒等離子體運(yùn)行。在此紀(jì)錄被打破之前，世界上的同類型裝置在1億℃左右的溫度下只能運(yùn)行約20秒。

東方超環(huán)裝置主要由超高真空室、縱場(chǎng)線圈、極向場(chǎng)線圈、內(nèi)外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統(tǒng)等六大組成部分組成。

整體裝置的主機(jī)高11米，直徑8米，重400噸。盡管東方超環(huán)的直徑長(zhǎng)達(dá)8米，但是它的直徑卻只有國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆（ITER）的三分之一左右。

不過東方超環(huán)具有更靈活的優(yōu)勢(shì)，而且在科研領(lǐng)域的作用卻一點(diǎn)也不小，尤其是此次能夠在7000攝氏度的高溫下運(yùn)行17.6分鐘，注入1.73吉焦的能量，更是打破了中國(guó)超環(huán)自己在2012年創(chuàng)下的411秒世界紀(jì)錄，對(duì)于中國(guó)今后在聚變工程方面的研究和探索有著空前意義。

東方超環(huán)在世界屬于什么水平？

目前東方超環(huán)使用的是可控核聚變發(fā)電技術(shù)，它最大的優(yōu)勢(shì)就是它本身是清潔能源。雖然同為核發(fā)電技術(shù)，但是核能發(fā)電使用的原料是鈾、钚等重元素。這種可控核裂變技術(shù)并非絕對(duì)可控，一旦發(fā)生泄漏事故，將會(huì)造成非常大的污染，而且污染的后果將會(huì)延續(xù)百年以上。

但是東方超環(huán)的可控核聚變發(fā)電技術(shù)不會(huì)使用放射性元素，所以也不會(huì)像核裂變那樣危險(xiǎn)。如果實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)意外，只要簡(jiǎn)單的操作就可以迅速降溫和降壓，核聚變過程也會(huì)立即停止。所以很多國(guó)家都有向可控核聚變發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)軍的勢(shì)頭。

但目前世界上能夠使用射頻波加熱的裝置只有中國(guó)超環(huán)和國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆（ITER）。所以說我國(guó)取得如此傲人的成績(jī)，說明東方超環(huán)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

現(xiàn)階段，東方超環(huán)已經(jīng)基本具備了發(fā)電能力，下一步我國(guó)將會(huì)繼續(xù)延長(zhǎng)東方超環(huán)的運(yùn)行時(shí)間，努力實(shí)現(xiàn)“讓聚變能的第一盞燈在中國(guó)點(diǎn)亮”的宏大目標(biāo)。

東方超環(huán)能夠取得如此傲人的成績(jī)離不開幕后工作人員的辛勤付出。從2021年5月28日，東方超環(huán)在經(jīng)歷了98958次實(shí)驗(yàn)后成功達(dá)到1.2億℃，再到12月30日實(shí)驗(yàn)106915次以后運(yùn)行了17.6分鐘，僅僅間隔了216天的時(shí)間。

如果在這七個(gè)月里，我國(guó)的科研人員每天都在不間斷實(shí)驗(yàn)的話，他們平均每天要實(shí)驗(yàn)37次。假如節(jié)假日可以休息的話，平均每天的試驗(yàn)次數(shù)要超過50次。所以這次東方超環(huán)能夠取得如此優(yōu)異的成績(jī)離不開每一位科研人員的努力。

東方超環(huán)的未來

目前核聚變質(zhì)能轉(zhuǎn)換的效率大概為7‰，也就是說1公斤燃料中只有7克燃料會(huì)完全轉(zhuǎn)換為能量，大約能發(fā)電1.75億度?，F(xiàn)在我國(guó)耗電量大約為72000億度，如果真的將此技術(shù)運(yùn)用到全國(guó)范圍，那么我們需要42噸燃料。

東方超環(huán)的原料是氫，雖然看起來42噸氫非常多，但我們根本不擔(dān)心它會(huì)用完。一方面，宇宙中最常見的物質(zhì)就是氫，地球的重要組成元素也是氫，我們空氣中就含有大量的氫。

另一方面，氫氣不僅可以從天然環(huán)境獲取，還可以人為制取。比如從焦化、氯堿、鋼鐵、冶金等工業(yè)副產(chǎn)氣就可以利用電解水制取氫氣。雖然東方超環(huán)所需的燃料氫氣無處不在，但是我們?cè)诖罅恐苽?、?chǔ)存以及運(yùn)輸氫氣的技術(shù)上還有待提高。

全超導(dǎo)托卡馬克裝置只是一個(gè)核聚變?cè)囼?yàn)堆，我國(guó)新一代的“人造太陽”已經(jīng)在2021年開始實(shí)施建設(shè)，預(yù)計(jì)到2035年就會(huì)建成。新一代的“人造太陽”是一個(gè)更大的核反應(yīng)堆，是一個(gè)聚變工程項(xiàng)目。

電解水制氫

等新一代“人造太陽”建成以后，我國(guó)就可以在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)用化發(fā)電科學(xué)實(shí)驗(yàn)。預(yù)計(jì)到2050年時(shí)，我國(guó)的新一代“人造太陽”聚變工程試驗(yàn)堆就可以進(jìn)行商業(yè)化用電推廣。屆時(shí)，我們將完全掌握核聚變發(fā)電技術(shù)?！白尵圩兡艿牡谝槐K燈在中國(guó)點(diǎn)亮”的宏大目標(biāo)也將會(huì)變成“讓聚變能電燈在中國(guó)家家戶戶中亮起”的美好愿景。

科技進(jìn)步把地球環(huán)境破壞得“體無完膚”，土地污染、水污染以及大氣污染觸目驚心。好在人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了我們對(duì)地球造成了難以磨滅的破壞，我們也在極力修復(fù)這顆已經(jīng)傷痕累累的淡藍(lán)色星球。

現(xiàn)在火力發(fā)電仍然是溫室氣體排放的主要元兇，等我們完全掌握核聚變發(fā)電技術(shù)以后，就能徹底取締這種破壞環(huán)境的發(fā)電方式。未來，科技的不斷進(jìn)步一定也可以讓地球煥發(fā)新的生機(jī)！

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