納米材料的確定並不是某個專家說了算,而是要通過一定的驗證才能通過的。對於有的材料,即使它在尺度上達到了納米的標準,但是由於沒有特殊的性能,也不能稱為納米材料。
那麼,你知道首次提出納米材料的人是誰嗎?第一次真正認識到某些物質的特殊性能並在其中引用納米概念的是日本的科學家,他們在20世紀70年代用蒸發法製備超微離子,並通過研究它的性能發現:一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後,它就失去原來的性質,表現出既不導電、也不導熱的性能。後來他們又用磁性材料去做實驗,結果也是這樣。例如鐵鈷合金,把它做成大約20~30納米大小,它們的磁疇就變成單磁疇,而磁性要比原來高1000倍左右。但是,當時並沒有把這種材料命名為納米材料。直到80年代中期,又經過一段時間的研究,人們才正式把這類材料命名為納米材料。
那麼,為什麼當磁性材料的磁疇變成單磁疇時,它們的磁性就會比原來提高1000倍左右呢?這是因為,在磁疇中,單個原子的排列並不是很規則,而單原子中間是一個原子核,外麵則是繞其旋轉的電子,這也是形成磁性的原因。但是,變成單磁疇後,單個原子排列變得很規則,因此就會對外顯示強大的磁性。後來,人們利用它的這一特性,主要把它們用於微型電機的製造。並且他們還預想,如果將這一技術繼續往前發展,等到一定的時候,就能將它們用於製造磁懸浮,也就是說,可以用它們來製造出速度更快、更穩定、更節約能源的高速度列車。其實,現在這一理想已經實現,目前在我國上海就有磁懸浮列車。
其次是納米的動力學。納米動力學其實就是說和納米技術有關係的微型電動機械係統。它主要用於有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊係統、特種電子設備、醫療和診斷儀器等。所采用的工藝是一種類似於集成電器設計和製造的新工藝,並且用於這些工藝的部件很小,刻蝕的深度也要求在數十至數百微米之間,而寬度誤差要更小。
再次是納米生物學和納米藥物學。納米生物學和納米藥物學是指納米技術在生物領域和醫藥界的應用。目前在生物上的應用主要是用於生物實驗的研究;在醫藥方麵主要是用於特殊疾病的治療。另外,當納米生物學發展到一定階段時,就可以用納米材料製成具有識別能力的納米生物細胞,並且還能製成吸收癌細胞的生物醫藥,在注入人體內之後,就能用於定向殺癌細胞,並且不會傷害其他健康的細胞,達到治療一些癌症的目的。
最後是納米電子學。它指的是納米在電子方麵的應用,主要包括基於量子效應的納米電子器件,納米結構的光、電性質,納米電子材料的表征,以及原子的操縱與組裝等。目前市場上出現的電子產品越來越精巧化,迷你型的電子產品不斷走向市場。這與目前人們的追求是有直接關係,當然,電子產業為了滿足消費者的需求,也就不得不把技術越提越高。電子產品就變得更小、更新、更快。那麼究竟是什麼技術滿足了市場的這一需求呢?那就是納米技術,它是建設者的技術後盾,具有很大的影響力。
當然,納米技術的興起也不是一夜之間出現的,它也是一步步發展來的。在納米被科學家提倡以後,1990年7月,在美國巴爾的摩召開了國際首屆納米科學技術會議;1992年,首屆納米材料會議在墨西哥召開;1996年,在中國召開了第四屆納米科技學術會議。在這期間,納米技術研究開始嚐試性地應用到科學技術的各個領域中。但是由於一些條件還不夠成熟,因此還沒有被廣泛地應用到各個領域中。直到2000年的第五屆國際納米材料會議在日本仙台舉行,才推動納米技術走向更廣闊的領域。隨後,一些和納米有關係的產品不斷的出現在人們的生活中。人們利用納米技術大量製造複雜的納米結構物質,納米計算機已經驗證出能夠製造動力源與程序自律化的元件和裝置等。同時還有一個很重要的問題,那就是利用納米技術的應用需要很高的費用。