神奇的納米材料

我們生活的世界包含了大大小小許多物體，大到高樓、大山、海洋，小到米粒、灰塵，甚至你看不見的細菌、微生物等，本期要登場的，就是咱們看不見的東東——納米材料。

納米是什么米？

納米聽起來好像某種高級大米，很好吃的樣子，但是對不起，納米不能吃。就像分米、厘米一樣，納米是一種長度單位。我們日常接觸到的最小長度單位是毫米，但是毫米和納米比起來，簡直就是長城。我們把一根頭發順著切割成5萬片，每片的厚度差不多就是一納米了。再直觀一點說，納米和米的大小關系就像乒乓球與地球的大小關系。感冒病毒，還有決定我們長相、性別的DNA都是自然界中納米尺寸的物體。我們將要介紹的納米材料指的就是那些尺寸在1納米到100納米之間的微小物體。

大家也許聽說過心靈手巧的藝術家能在大米上刻字、寫詩，然而著名的美國科學家費曼則在1959年提出更為大膽的設想：借助納米技術，人們也許能在細小的大頭針針尖上寫下總共24冊，每冊都和新華字典一樣厚的百科全書。

現在我們擁有了新式顯微鏡（掃描隧道顯微鏡），科學家們實實在在地看到了納米材料。納米材料的科學研究開始蓬勃發展。

納米材料有啥用？

納米材料中有一個“明星”就是碳60。它的形狀和足球非常相似，所以也被稱為“足球烯”。碳60的其中一個特點是十分光滑，因此人們將它制造成高級潤滑劑，用于減少汽車發動機的磨損。

碳60還有兩個“同胞兄弟”：一個叫碳納米管，另一個叫石墨烯。與圓乎乎的碳60不同，碳納米管非常細長，而且十分結實。如果把眾多的納米碳管“捆”在一起，做成繩子，那么它將比相同粗細的鋼繩結實5倍，而重量卻僅僅是鋼繩的1／5。目前，碳納米管已被用于制造更輕、更結實的網球拍和飛機機翼?？茖W家們甚至還設想利用納米碳管做成的繩子來實現連接地面和太空站的太空電梯。而石墨烯的特點是非常非常薄，且有許多像蜂窩一樣的六邊形孔。由于電流通過石墨烯的速度非常非?？?，所以科學家正研究用它來制造更快、更節能的電腦CPU。

聽起來納米材料好像很高端的樣子，它們是科學家手中的玩具，但是和咱們普通人有什么關系呢？實際上，納米材料正悄悄地進入我們的生活，也許有一天，我們會離不開它呢！

科學家研究出像荷葉一樣出淤泥而不染的納米涂料，把它涂在雨衣上，會讓雨衣絕對不濕，而且只需要輕輕跳一下，馬上全干！

還有納米材料制作的玻璃，在洗澡時不會被熱水蒸氣弄模糊；納米陶瓷制成的杯子，掉在地上也不摔壞；把銀的納米顆粒加入襪子中，就可以起到去臭味的效果，把它敷在傷口上，還能幫助傷口愈合。

隨著對納米材料的深入研究，一定還會出現更多以前只能在科幻小說中才會出現的神奇物品，讓我們拭目以待吧！

納米材料為啥不一樣？

納米材料之所以有許許多多奇異的性質，主要是由于物體只有納米大小時，我們現實中的物理規律會失效，所有的物體將遵循我們通常無法體驗到的物理規律：量子效應。就像我們所生活的世界和納米材料所“生活”的微觀世界是兩個不同的國家，各自遵循著不同的規則，但是一旦把納米世界的東西放到我們的世界中，就會覺得非常奇特。想想看，把咱們國家的國寶熊貓給一個從沒見過的外國人看，他是不是會覺得非常吃驚呢？

怎么研究納米材料？

科學家研究納米材料的方法主要有三種。第一種方法稱為純理論研究。科學家們使用紙和筆推導各種理論模型，得出有用的公式。這比較類似數學課上的求解問題。南于純理論研究通常不需要什么研究設備，所以純理論科學家有時被戲稱為將食物變成各種公式的機器。著名的科學家愛因斯坦，以及華裔科學家楊振寧、李政道就是做純理論研究的。

第二種方法稱為實驗研究。這類似于物理課和化學課上做實驗。科學家們首先采用各種物理和化學方法制備出納米材料，然后使用各種儀器，比如透射電子顯微鏡、光譜等研究材料的性質。著名的發明家愛迪生就是實驗科學家。

第三種方法稱為計算研究。科學家選擇好模擬條件，然后使用大型計算機幫助解決問題。由于計算研究方法省錢省力，并且能解決許多純理論方法和實驗方法難以解決的問題，世界各國都在大規模組建超級計算機。我國上海的“魔方”超級計算機，現在能達到每秒200萬億次的計算速度，擁有約2.5萬個計算核心。相比之下，目前一般家庭電腦只有一個或兩個計算核心。