新一代電子器件——超導芯片(2 / 2)

首先,超微顆粒的表麵與大塊物體表麵十分不同,這些顆粒沒有固定的形態,隨著時間的變化會自動形成各種形狀(如立方八麵體、十麵體、二十麵體結晶等),因此這時物質既不同於一般固體,又不同於液體,是一種準固體。

第二,超微顆粒的表麵具有很高的活性,在空氣中金屬超微顆粒會迅速氧化而燃燒。

第三,具有特殊的光學性質。金屬超微顆粒對光的反射率很低,通常可低於1%。

單元子開關用分子排布的小人運用納米技術在100納米見方的麵積上繪製的一幅愛因斯坦頭像

第四,具有特殊的熱學性質。固態物質在其形態為大尺寸時,其熔點是固定的,超細微化後卻發現其熔點將顯著降低,當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如,銀的常規熔點為670攝氏度,而超微銀顆粒的熔點可低於100攝氏度。

第五,具有特殊的磁學性質。人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微磁性顆粒,使這類生物在地磁場導航下能辨別方向,具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤,生活在水中的趨磁細菌依靠它遊向營養豐富的水底。

第六,具有特殊的力學性質。陶瓷材料在通常情況下呈脆性,然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界麵,界麵的原子排列是相當混亂的,原子在外力變形的條件下很容易遷移,因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力學性質。研究表明,人的牙齒之所以具有很高的強度,是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。運用納米技術在006毫米×004毫米的矽晶片上繪製的倫敦市區圖此外,有些納米材料還具有超導電性等特殊性能。

SiO2/聚苯乙稀納米複合材料看不見的超微粉

物體之所以能夠被看到,是因為肉眼對光在物體上照射時產生的明暗有感覺,一旦被觀察物體的大小比光的波長還小時,肉眼對物體就不再有明暗感,所以我們無法辨別它們。

我們這裏要說的一種極細的粉末材料是超微粉。超微粉顆粒的大小介於1~100納米之間,比可見光波(400~700納米)要短,比我們生活中的灰塵還要小得多,用一般的光學顯微鏡看不到它們,必須用電子顯微鏡才能認出它們的真麵目。

超微粉對光波和電波有良好的吸收性能,磁性強,熔點比原材料本身低得多,容易燒焦,並具有很高的物理和化學活性。它們的特殊性能對材料科學將產生深遠影響,因此日益受到人們的重視。

如此微小的超微粉是怎樣製造出來的呢?是用普通的研磨機研磨出來的嗎?當然不是。製造超微粉所用的特殊的方法和設備現在世界上隻有少數幾個國家能掌握。製造超微粉的關鍵技術之一,是收集各種方法產生的超微粉。超微粉通常是以分散在氣體或液體中的狀態產出,一般的過濾器是不適用的。過濾超微粉必須用孔徑很小的過濾介質,但這樣的介質又容易堵塞;如果令含有超微粉的氣體或液體倒置,使超微粉靠重力沉降的方法是可行的,但這種方法耗時太多。目前采用的有離心分離法、熱積澱法和物理氣相沉澱法等,這幾種方法都較為複雜,這裏就不做介紹了。

20世紀80年代誕生的超微技術是前景廣闊的跨世紀高技術,它正帶來21世紀新的產業革命,它的研究與應用方興未艾,前程無量。