探秘納米材料

徐杰

納米材料是納米科技的基礎。一個納米只有一米的10億分之一，用肉眼根本看不到。由于特別小，納米就產生了兩種效應，即表面效應和量子效應。因此，利用納米材料制造出來的新材料，可以開發出許多功能。例如，應用在醫學上，納米機器人能夠進入血管進行手術；應用在航天器上，燃料中加入納米材料，其燃燒效率成倍增長；日常生活中，人們可以在三九寒天里只穿一件“納米”毛衣。總之，神奇的納米材料將使各個領域都出現突破性的發展，讓人類生活發生重大變化。趕快行動，讓我們也來制造納米材料。

紙杯、滴管、蠟燭、金屬湯匙、杯子。

1.在一個紙杯里倒入約1厘米高或半杯的水。

2.將紙杯底部放置于蠟燭火焰上（紙杯有水，紙杯底部不會燃燒。但是邊緣凸出部分有可能燒起來，因此要避免燒烤到紙杯邊緣）。

3.不停地移動紙杯，使紙杯底部均勻附著黑色的碳微粒。通常需要1—2分鐘。請注意：紙杯底部必須置于蠟燭火焰之中，不可高于火焰，這樣，才容易附著上燃燒不完全的碳微粒。

4.將紙杯放在桌上，杯底朝上。取滴管（或吸管）沾少許水，滴在杯底，輕輕搖晃紙杯，觀察水滴的移動方向，你會發現，水滴不會吸附在紙杯上，并且能自由滾動。再滴幾滴水，水滴同樣不會吸附在紙杯上。

自然界中的荷葉具有所謂的“荷葉效應”，是由于荷葉表面有納米級的結構，使水滴不會附著在荷葉上，因此荷葉具有了“自我凈潔”的功能。紙杯在蠟燭火焰上燒烤后，會吸附一層很微小、達到納米級的黑色碳微粒，于是如同荷葉一樣顯現出疏水性，水滴無法附著在紙杯上。

利用納米級碳微粒的疏水性，我們還可以進行另一項實驗。取一個金屬湯匙，將湯匙背面用蠟燭火焰熏黑，使湯匙背面均勻附著碳微粒，冷卻后，把湯匙插入水中，并在水面上方觀察湯匙。可以發現黑色的湯匙變得亮亮的，好像又變回原來的湯匙，黑色的碳微粒層也消失不見了！這是因為湯匙附著了納米級結構的碳微粒，具有疏水性，因此插入水中之后，水與微粒碳之間有一層很細微的空氣層。當水中四面八方的光線射入到湯匙時，入射角比較小的光線可以折射進入空氣層，再照射到黑色碳層被吸收（黑色物體不反射光線），而入射角比較大的光則發生全反射（即沒有折射），反射至水面再折射進入空氣，因此在水面上方可以看到光線，看起來就亮亮的。其實，在地球漫長的演化過程中，納米材料和它的形成過程早已存在于自然界中。與荷葉類似，一些有翅昆蟲（如蜻蜓、蜜蜂、蛾、蝴蝶、蟬、甲蟲、蚊、蠅等）的翅膀表面也具有“自我凈潔”的功能，避免了空氣中的水和灰塵等污染物的附著而影響飛行。