納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎的科學(xué)技術(shù)，它是現代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)、介觀(guān)物理、分子生物學(xué)）和現代技術(shù)（計算機技術(shù)、微電子和
掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)）結合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如納電子學(xué)、納米材科學(xué)、納機械學(xué)等。
“納米”是英文namometer的譯名，是一種度量單位，1納米為百萬(wàn)分之一毫米，即1毫微米，也就是十億分之一米，約相當于45個(gè)原子串起來(lái)那么長(cháng)。納米結構通常是指尺寸在100納米以下的微小結構。1982年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，便誕生了一門(mén)以01至100納米長(cháng)度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來(lái)構造具有特定功能的產(chǎn)品。因此，納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)。
從迄今為止的研究狀況看，關(guān)于納米技術(shù)分為三種概念。第一種，是1986年美國科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng )造的機器》一書(shū)中提出的分子納米技術(shù)。根據這一概念，可以使組合分子的機器實(shí)用化，從而可以任意組合所有種類(lèi)的分子，可以制造出任何種類(lèi)的分子結構。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進(jìn)展。第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)的極限。也就是通過(guò)納米精度的“加工”來(lái)人工形成納米大小的結構的技術(shù)。這種納米級的加工技術(shù)，也使半導體微型化即將達到極限?，F有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會(huì )達到限度。這是因為，如果把電路的線(xiàn)幅變小，將使構成電路的絕緣膜的為得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)熱和晃動(dòng)等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，研究人員正在研究新型的納米技術(shù)。第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來(lái)，生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。
1980年的一天，在澳大利亞的茫茫沙漠中有一輛汽車(chē)在高速奔馳，駕車(chē)人是一位德國物理學(xué)家H格蘭特(Gleiter)教授。他正駕駛租用的汽車(chē)獨自橫穿澳大利亞大沙漠?？諘?、寂寞、孤獨，使他的思維特別活躍。他是一位長(cháng)期從事晶體物理研究的科學(xué)家。此時(shí)此刻，一個(gè)長(cháng)期思考的問(wèn)題在他的腦海中跳動(dòng)：如何研制具有異乎尋常特性的新型材料?
在長(cháng)期的晶體材料研究中，人們視具有完整空間點(diǎn)陣結構的實(shí)體為晶體，是晶體材料的主體；而把空間點(diǎn)陣中的空位、替位原子、間隙原子、相界、位錯和晶界看作晶體材料中的缺陷。此時(shí)，他想到，如果從逆方向思考問(wèn)題，把“缺陷”作為主體，研制出一種晶界占有相當大體積比的材料，那么世界將會(huì )是怎樣?格蘭特教授在沙漠中的構想很快變成了現實(shí)，經(jīng)過(guò)4年的不懈努力，他領(lǐng)導的研究組終于在1984年研制成功了黑色金屬粉末。實(shí)驗表明，任何金屬顆粒，當其尺寸在納米量級時(shí)都呈黑色。納米固體材料(nanometer sized materials)就這樣誕生了。
納米材料一誕生，即以其異乎尋常的特性引起了材料界的廣泛關(guān)注。這是因為納米材料具有與傳統材料明顯不同的一些特征。例如，納米鐵材料的斷裂應力比一般鐵材料高12倍；氣體通過(guò)納米材料的擴散速度比通過(guò)一般材料的擴散速度快幾千倍等；納米相的銅比普通的銅堅固5倍，而且硬度隨顆粒尺寸的減小而增大；納米陶瓷材料具有塑性或稱(chēng)為超塑性等。
效應顏料 這是納米材料最重要最有前途的用途之一，特別是在汽車(chē)的涂裝業(yè)中，因為納米材料具有隨角變統汽車(chē)面漆大增光輝，深受配受專(zhuān)家的喜愛(ài)。
防護材料 由于某些納米材料透明性好和具有優(yōu)異的紫外線(xiàn)屏蔽作用。在產(chǎn)品和材料中添加少量(一般不超過(guò)含量的2%)的納米材料，就會(huì )大大減弱紫外線(xiàn)對這些產(chǎn)品和材料的損傷作用，使之更加具有耐久性和透明性。因而被廣泛用于護膚產(chǎn)品、所裝材料、外用面漆、木器保護、天然和人造纖維以及農用塑料薄膜等方面。
精細陶瓷材料 使用納米材料可以在低溫、低壓下生產(chǎn)質(zhì)地致密且性能優(yōu)異的陶瓷。因為這些納米粒子非常小，很容易壓實(shí)在一起。此外，這些粒子陶瓷組成的新材料是一種極薄的透明涂料，噴涂在諸如玻璃、塑料、金屬、漆器甚至磨光的大理石上，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有這種陶瓷的塑料眼鏡片既輕又耐磨，還不易破碎。
催化劑 納米粒子表面積大、表面活性中心多，為做催化劑提供了必要的條件。目前用納米粉材如鉑黑、銀、氧化鋁和氧化鐵等直接用于高分子聚合物氧化、還原及合成反應的催化劑，可大大提高反應效率。利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應催化劑，燃燒效率可提高100倍，如用硅載體鎳催化劑對丙醛的氧化反應表明，鎳粒徑在5nm以下，反應選擇性發(fā)生急劇變化，醛分解反應得到有效控制，生成酒精的轉化率急劇增大。
磁性材料 納米粒子屬單磁疇區結構的粒子，它的磁化過(guò)程完全由旋轉磁化進(jìn)行，即使不磁化也是永久性磁體，因此用它可作永久性磁性材料。磁性納料粒具有單磁疇結構及矯頑力很高的特征，用它來(lái)做磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖象質(zhì)量。當磁性材料的粒徑小于臨界半徑時(shí)，粒子就變得有順磁性，稱(chēng)之為超順磁性，這時(shí)磁相互作用弱。利用這種超強磁性可作磁流體，磁流體具有液體的流動(dòng)性和磁體的磁性，它在工業(yè)廢液處理方面有著(zhù)廣闊的應用前景。
傳感材料 納米粒子具有高比表面積、高活性、特殊的物理性質(zhì)及超微小性等特征，是適合用作傳感器材料的最有前途的材料。外界環(huán)境的改變會(huì )迅速引起納料粒子表面或界面離子價(jià)態(tài)和電子運輸的變化，利用其電阻的顯著(zhù)變化可做成傳感器，其特點(diǎn)是響應速度快、靈敏度高、選擇性?xún)?yōu)良。
材料的燒結 由于納米粒子的小尺寸效應及活性大，不論高熔點(diǎn)材料還是復合材料的燒結，都比較容易。具有燒結溫度低、燒結時(shí)間短，而且可得到燒結性能良好的燒結體。例如普通鎢粉耐在3000℃的高溫下燒結，而當摻入01%～05%的納米鎳粉時(shí)，燒結成形溫度可降低到1200℃到1311℃。
醫學(xué)與生物工程 納米粒子與生物體有著(zhù)密切的關(guān)系。如構成生命要素之一的核糖核酸蛋白質(zhì)復合體。其粒度在15～20nm之間，生物體內的多種病毒也是納米粒子。此外用納米Si02微?？蛇M(jìn)行細胞分離，用金的納米粒子進(jìn)行定位病變治療，以減少副作用等。研究納米生物學(xué)可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息，特別是細胞內的各種信息，中利用納米粒子研制成機器人，注入人體血管內，對人體進(jìn)行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物。甚至還能吞噬病毒、殺死癌細胞等。印刷油墨 根據納米材料粒子大小不同，具有不同的顏色這一特點(diǎn)，可不依靠化學(xué)顏料而選擇顆粒均勻、體積適當的粒子材料來(lái)制得各種顏色的油墨。
能源與環(huán)保 德國科學(xué)家正在設計用納料材料制作一個(gè)高溫燃燒器，通過(guò)電化學(xué)反應過(guò)程，不經(jīng)燃燒就把天然氣轉化為電能。燃料的利用率要比一般電廠(chǎng)的效率提高20%至30%，而且大大減少了二氧化碳的排氣量。
微器件 納米材料，特別是納米線(xiàn)，可以使芯片集成度提高，電子元件體積縮小，使半導體技術(shù)取得突破性進(jìn)展，大大提高了計算機的容量和進(jìn)行速度，對微器件制作起決定性的推動(dòng)作用。納米材料在使機器微型化及提高機器容量方面的應用前景被很多發(fā)達國家看好，有人認為它可能引發(fā)新一輪工業(yè)革命。
光電材料與光學(xué)材料 納米材料由于其特殊的電子結構與光學(xué)性能作為非線(xiàn)性光學(xué)材料、特異吸光材料、軍事航空中用的吸波隱身材料，以及包括太陽(yáng)能電池在內的儲能及能量轉換材料等具有很高的應用價(jià)值。
增強材料 納米結構的合金具有很高的延展性等，在航空航天工業(yè)與汽車(chē)工業(yè)中是一類(lèi)很有應用前景的材料；納米硅作為水泥的添加劑可大大提高其強度；納米纖維作硫化橡膠的添加劑可增強橡膠并提高其回彈性，納米管在作纖維增強材料方面也有潛在的應用前景。
納米濾膜 采用納米材料發(fā)展出分離僅在分子結構上有微小差別的多組分混合物，實(shí)現高能分離操全的納米濾膜。其它還有將納米材料用作火箭燃料推進(jìn)劑、H2分離膜、顏料穩定劑及智能涂料、復合磁性材料等。納料材料由于具有特異的光、電、磁、熱、聲、力、化學(xué)和生物學(xué)性能，廣泛應用于宇航、國防工業(yè)、磁記錄設備、計算機工程、環(huán)境保護、化工、醫藥、生物工程和核工業(yè)等領(lǐng)域。不僅在高科技領(lǐng)域有不可替代的作用，也為傳統產(chǎn)業(yè)帶來(lái)生機和活力?？梢灶A言，納米材料制備技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)及應用范圍的拓展，必將對傳統的化學(xué)工業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)重大影響。
