材料与力学论文.doc

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1、材料与力学在没上前沿讲座前，对材料其实一直没有多少认识，反正材料就是拿来做成各种东西的原料，在上完前沿讲座后，自己又查了一些资料，才知道材料其实是一门很深的科学，是新世纪的主导学科，与力学的结合更是应用广泛。21世纪是高新技术蓬勃发展的新世纪，各种产业都在向信息化、技术化发展，其中信息、生物和新材料代表了高新技术发展的方向，众所周知，纳米是一个很神奇的东西，与纳米有关的东西无不是很先进，有一项技术在信息产业如火如荼的今天引起了世界的高度重视，它就是纳米科技.。纳米科技是指在原子、分子及超分子水平下工作，在约1mm~100mm的尺度范围，旨在了解与创造材料、装置以及系统的科学技术。处于新材料

2、科技前沿的纳米科技，它的应用领域非常广泛。应用于机械，可以做成非常微小实用的纳米机器人、只有米粒大小的可以开动的汽车，甚至是只有一节手指大小的直升飞机;应用于医药方面，可以做出人体器官给人类替换，例如可以做出很小很小的人造手，还可以做出纳米药物直接注射，方便吸收和治疗。曾有人预言，处于2l世纪高新技术前沿和核心地位的纳米科技所引起的世界性技术革命和产业革命对社会经济、政治、国防等所产生的冲击，将比以往的技术革命时代带来的影响更为巨大。纳米科技因其无与伦比的优越性将会在未来掀起新一轮的技术浪潮，领导新一轮的工业大革命，而人类，也将进入新的时代——纳米时代。1959年，著名的理论物理学家、诺贝

3、尔奖金获得者费曼曾预言：“毫无疑问，当我们得以对细微尺度的事物加以操纵的话。将大大扩充我们可能获得物性的范围。”早在之前，费曼就设想：“如果有朝一日人们能把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能移动原子，那么这将给科学带来什么!”到了今天，这个说法已经逐步变为事实。纳米科技主要包括：(1)纳米体系物理学；(2)纳米化学；(3)纳米材料学；(4)纳米生物学；(5)纳米电子学；(6)纳米加工学；(7)纳米力学。纳米新科技诞生才几十年，就在几个重要的方面有了如下的重要进展：(1)美国商用机器公司两名科学家利用扫描隧道电子显微镜直接操作原子，成功地在镍基板上，按自己的意志安排原子组合成“IBM”字

4、样，日本科学家已成功地将硅原子堆成一个“金字塔”，首次实现了原子三维空间立体搬迁．1991年IBM的科学家还制造了超快的氙原子开关．专家们预计，这一突破性的纳米新科技研究工作将可能使美国国会图书馆的全部藏书存储在一个直径仅为0.3cm的硅片上．据英国《科学与共同政策》杂志报道，科学家们最近制造出一种尺寸只有4nm的复杂分子，具有“开”和“关”的特性，可由激光计算机提供可能的技术保证。(2)作为纳米科学技术的另一个重要分支，即纳米生物学，在90年代初露头角，面向21世纪，它的发展方兴末艾．纳米生物学在纳米尺度上认识生物大分子的精细结构及其与功能的联系，并在此基础上按自己的意愿进行裁剪和嫁接，

5、制造具有特殊功能的生物大分子，这使生命科学的研究上了一个新的台阶。(3)纳米微机械和机器人是十分引人注目的研究方向。纳米生物机器和纳米生物部件零件的研制，用原子和分子直接组装成纳米机器不但其速度、效率比现有机器大大提高，而且应用范围之广，功能之特殊、污染程度之低是现有机器人无法比拟的。纳米生物“部件”与纳米无机化合物及晶体结构“部件”相组合，用纳米微电子学控制形成纳米机器人，尺寸比人体红血球小，这种纳米机器人的问世将使未来高新技术出现新的飞跃，人类的医疗也因之发生深刻的革命，许多疑难病症将得到解决。(4)近年来刚刚发展起来的纳米材料出现了许多传统材料不具备的奇异特性，已引起科学家的极大兴趣

6、．德国萨尔大学格菜德和美国阿贡国家实验室席格先后研究成功纳米陶瓷氟化钙和二氧化钛，在室温下显示良好的韧性，在180℃经受弯曲并不产生裂纹，这一突破性进展，使那些为陶瓷增韧奋斗将近一个世纪的材料科学家们看到希望．英国著名材料科学家卡恩在从Nature杂志上撰文说：“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。”纳米材料在光吸收、催化、敏感特性和磁性方面都表现出明显不同于同类传统材料的特性，在高新技术应用上显示出广阔的应用前景。（5）医生可能应用纳米机器人直接打通脑血栓，清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过把多种功能纳米微型机器注入血管内，进行人体全身检查和治疗。药物也可以制成纳米尺寸，直接注射到病灶部位

7、，大大提高医疗效果，减少副作用。目前，纳米科学技术正处于重大突破的前期，它取得的成绩已经使人们为之震动，并引起关心未来发展的科学家们的思考。纳米材料是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支。“纳米”是一个尺度的度量，最早把这个术语用到技术上的是日本，在1974年底，但是以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代，它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1—100nm范围，实际上，对这一范围的材料的研究还更早一些。