納米技術促進著納米材料的發展。當納米材料實現原子級的布局的時候,人類就會進入一個嶄新的天地。目前,在現有的科學水平上,納米材料的製備基本上分成兩個階段。首先是納米顆粒的製備,接著是保持這些納米顆粒在沒有受到汙染(包括表麵氧化)的條件下用5GPa(G為千兆帕,即109帕)的高壓將納米顆粒壓縮成納米固體。為了使納米顆粒不受汙染,納米顆粒的製備和納米固體的壓製都應在超高真空(10-7帕)容器中進行。生產納米顆粒的方法很多,有機械研磨法、物理方法和化學方法。用物理方法製取納米粉末的設備和非晶態薄膜製備的方法原理相似,都可采用電子束、激光束、高頻加熱、電阻加熱等離子濺射,電子回旋共振等離子濺射等方法,這些方法首先將待加工的材料激發成原子蒸汽再使它們沉澱下來,然後收集粉末,進行壓製。這類製備方法能獲得較純淨的納米材料,而且易於控製,但還無法解決大量生產的問題。化學方法製備的納米顆粒,粒度比較大,且不均勻,連續壓製成納米材料比較困難。工業上已能製備的金屬納米顆粒有:鈉、鉀、鈣、銅、鉬、鑥、釕、銀、鉭、鎢、鋨、錸、銥、金、鉈、鉑、鈀等,還有部分金屬氧化物。
納米材料的應用將以豐富多彩的特色在材料科學史上描繪出奇妙的一頁,如納米鎳粉或銅鋅納米粉末對某些化合物反應是極好的催化劑,可代替昂貴的鉑金或鈀催化劑。鐵的納米顆粒外麵覆蓋著一層5~20nm(納米)的聚合物,可以固定大量蛋白質或酶,以控製生物反應,在生物技術和酶工程領域中大有用處。高分子的納米材料在潤滑劑、高級塗料、人工腎髒、各種傳感器及功能電極材料方麵均有重要應用。納米材料的磁性功能也是非常突出的,納米級的磁記錄材料能獲得很高密度的磁記錄特性。納米材料不僅包括粉狀。而且還有納米級的薄膜和納米纖維。納米薄膜又稱超薄膜材料,製成10nm磁膜或磁帶材料,其磁性能得到顯著的改善,如鐵—硼—矽非晶磁膜的磁導率比一般同類成分的磁性材料分別提高10倍。
納米機器人(nanorobot)正在科學家們精心的設計之中,第一代的納米機器人是生物係統(如酶)和機械係統有機結合的產物,即使用多功能的微型機器人(稱為易於在人體血管流動的藥物),注入人體血管內,作為全身健康檢查,疏通腦血管中的血栓,清除心髒動脈脂肪沉積物,甚至還能消滅病毒,殺死癌細胞。第二代納米機器人是直接從原子、分子裝配成有一定功能的納米尺寸的裝配裝置,它具有自我調節能力的轉換程序,例如可以生產人體所需的蛋白質。第三代納米機器人將是含有納米電子計算機的,可以實現人機對話的並有自身複製能力的納米裝置。那時,人類的勞動方式將徹底改變,勞動的主體——人將得到完全解放!
納米材料一出現,有的科學家就預言,納米材料將是21世紀材料構成的基本單元,這就意味著,由納米材料構成的許多新材料將會顯示出許多前所未有的奇異特性。於是,美國最早成立了納米研究中心。早在1985年,日本就建立了全國性的研究體製,英國政府在財政困難下,1992年投入1280萬英鎊支持納米技術的發展。我國已在1990~1992年先後召開了兩次全國性的納米學術盛會,並把納米技術納入“863”計劃。人類進化史表明一個真理,“一個充滿挑戰的時代也往往是一個充滿機遇的時代”,機遇總是降臨到敢於駕馭局勢的人們。曆史最終屬於創造它的“上帝”。
高分子王國在世界範圍內,高分子材料的製品屬於最年輕的材料。它不僅遍及各個工業領域,而且已進入所有的家庭,其產量已有超過金屬材料的趨勢,將是21世紀最活躍的材料支柱。