當物體尺寸小到納米時,物質會具有許多異常性質。未來,納米技術將從五個方面為我們提供更便捷、更安全、更高效的生活。


在過去的 70 年里,我們的生活和工作方式發生了變化,這要歸功于兩個小發明。電子晶體管和微芯片使當今的所有電子產品成為可能,自 1840 年代發展以來,它們已朝著小型化方向發展。今天,一個芯片可以容納多達 50 億個晶體管。如果以同樣的方式開發汽車,汽車現在可以達到 300,000 英里/小時的速度,每次只需 3 英鎊。


但要實現這一目標,我們必須制造納米級線圈,而這種工程涉及對單個原子的操縱。我們可以通過在材料上發射電子束或通過氣相沉積在基板上逐層沉積氣體原子。


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然而,真正的挑戰是使用這些技術可靠地生產出有效的納米級設備。物質的物理性質,如熔點、導電性和化學反應性,都在納米尺度上發生了巨大的變化。因此,縮小設備可能會影響其性能。但是,如果我們能夠掌握這項技術,我們就有機會改善當代生活中的更多事物,包括電子產品。


  1. 醫生入體


可穿戴健身技術意味著身體可以通過攜帶小工具來監測我們的健康狀況,甚至還有可以感知我們生命體征的原型電子紋身。但隨著工具變得越來越小,我們可以將微型傳感器植入或注入體內,以捕獲更詳細的信息,從而使醫生無需進行繁瑣的醫療就診即可進行個性化治療。


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從監測炎癥、術后恢復到更多的植入應用設備,這些電子設備與人體信號之間的互連能夠控制人體器官的功能。雖然這些技術聽起來遙不可及,但數十億醫療保健公司,例如美國的醫療保健公司,已經在努力開發所謂的“電子醫療”。


2.傳感器無處不在


這些傳感器依靠新發明的納米材料和加工技術變得更小、更復雜和更節能。例如,具有優異性能的傳感器現在可以使用塑料柔性輥壓機以低成本、大批量印刷方式進行印刷。這使得在關鍵結構上的多個點放置傳感器成為可能,以檢查一切是否正常工作,因此橋梁、飛機甚至核電站都可以受益。


3.自愈結構


如果出現裂縫,納米技術可以做得更多。通過在納米尺度上改變材料的結構,可以獲得許多不尋常的特性,例如,通過賦予材料疏水組織。未來,納米涂層或納米添加劑甚至可以修復受損材料,例如,通過將納米粒子分散在材料上,納米粒子將遷移到缺陷出現的任何地方。這可以為從飛機駕駛艙到微電子的所有領域提供自我修復材料,防止小缺陷演變成更大、更嚴重的裂縫。

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4. 大數據不再是夢想


所有傳感器都會產生比我們以前處理的更多的信息,因此我們需要納米技術來處理它并改變我們通常處理問題的方式。同樣,如果我們想通過使用交通傳感器產生的“大數據”來解決擁堵和避免交通事故,或者通過更有效地統計分配警察資源來避免犯罪,納米技術將使其成為現實。


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現在,納米技術正在幫助我們創建超高密度存儲器來存儲這些海量數據。同時,它也為高效的算法處理、加密和無風險的數據通信提供了靈感。自然界中有幾個有效處理大數據的例子,通過眼睛和耳朵等微小結構實時呈現,將外部信號轉換為大腦信息。


計算機架構受到大腦的啟發,也可以更有效地利用能源,因此當計算機過熱時,計算機運行速度會變慢,這是導致電子產品萎縮的關鍵問題。


5. 改善氣候變化


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為了減輕氣候變化的影響,我們需要新的發電和使用方式,而納米技術已經在發揮作用。通過納米技術,可以為電動汽車制備儲能更高的電池,可以提高太陽能電池板的光電轉換效率。


未來,納米技術還可以使物體從周圍環境中獲取能量?,F在正在開發新的納米材料和概念,它們顯示出從移動物體、光、溫度變化、葡萄糖和其他具有高轉換效率的能源中產生能量的潛力。

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