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视频资料：扫描隧道显微镜的发明STM的工作原理如何移动、触摸原子 * 宇宙大爆炸以后的冷却时期，当时原始凝聚物质形成早期星体中的纳米结构。自然界又演变出许多构成地球生物的纳米结构------贝壳和动物骨骼。原始人类发现火的时候，他们创造了“人工纳米材料”------烟粒。西汉铜镜和黑漆鼓，徽墨，漆器。 图 2.2 自然界里的纳米材料 * 纳米材料的自然历史 图5 王羲之《夜乱贴》（局部） 徽墨―精烟墨 * 莲花叶子表面的自我洁净 莲花叶面表面的结构与粗糙度为微米至纳米尺寸的大小。当远大于该结构的灰尘、雨水等降落在叶面上时，只能和叶面上凸状物形成点的接触。液滴在自身的表面张力作用下形成球状，在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面。 纳米材料的自然历史 * * 水滴在涂层表面的表观接触角： cos? =(1-?) cos? -? ?:表面材质；?:表面粗糙度 * * 提高表面憎水性/微观凹-凸形貌 150o 耐污性?5% 自分层 表面富集 有机涂层 疏水 改性 蜜蜂---导航功能 蜜蜂体内存在着磁性的纳米粒子，这些粒子具有罗盘的作用，这就是蜜蜂飞行的导航系统。 鹅毛和鸭毛的排列非常整齐，且毛与毛之间的隙缝极小，小到纳米尺寸，所以水分子无法穿透层层的鹅毛和鸭毛。所以鹅与鸭得以在水中保持身体的干燥。这种结构还极其通气。 纳米材料的自然历史 * * 通过涂层表面微观结构与形貌的设计，使之具有类似海豚皮表面纳米结构与形貌，以实现舰船涂层的长效、无毒防污 * ? 影响舰船的战斗性能（污损率为5%时的阻力=洁净 表面的2倍） ? 燃油消耗（燃料消耗增加10%） ? 维修成本增加 ? 加速船体腐蚀，缩短使用寿命 ? 船舰耐污涂层 * 壁虎的脚底部长着数百万根极细的刚毛 壁虎的每根刚毛末端又有一千多根顶部呈刮铲状的更细的分支毛 * 2008年3月，美国哈佛—麻省理工罗伯特·兰格和杰弗里·卡普教授开发出一种具有弹性的、可生物降解的胶贴。 该胶贴的灵感来自壁虎的足部， 这种胶贴，也是依靠纳米尺度的柱体和化学胶水制成的，它是第一个能呈现出良好黏性强度和动物安全性的胶贴。 * * 现代纳米发展与高新科技 1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 碳纳米管被发现 视频：中国在纳米碳管研究中的突破 * 天梯——碳纳米管绳梯 古人曾经幻想，顺着天梯就可以上天了。他们认为，沿着昆仑山顶峰上的大树向上爬，爬到树顶就能进入天庭，这棵树就是上天的天梯。 从地面修造一架天梯达到几万千米高的卫星，底部必须是直径358千米粗的柱子，才能支撑得住，才不会被自己的重量压弯，这样的天梯，其底座相当于江苏省的面积那么大。 * 天梯——碳纳米管绳梯 建设天梯（20世纪90年代提出）：同步卫星放下由碳纳米管制作的绳缆到地球。升降机将沿着这个绳缆爬上爬下。 * 石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子 以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料. A. K. Geim K.S. Novoselov * 石墨烯的发现 2、纳米材料概述 《全球科技经济瞭望》：科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。 * 纳米材料概述 —— 纳米技术在美国 美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。 2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。批准联邦政府在从2005财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用于促进纳米技术的研究开发。 * 纳米材料概述 —— 纳米技术在美国 2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料。 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 本世纪前10年几个关键领域之一，制定了“国家纳米技术倡