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纳米”是英文namometer的译名，是一种度量单位，1纳米为百万分之一毫米，即1毫微米，也就是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。1982年扫描隧道显微镜发明后，便诞生了一门以0?1至100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。?第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。?第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
1980年的一天，在澳大利亚的茫茫沙漠中有一辆汽车在高速奔驰，驾车人是一位德国物理学家H?格兰特(Gleiter)教授。他正驾驶租用的汽车独自横穿澳大利亚大沙漠。空旷、寂寞、孤独，使他的思维特别活跃。他是一位长期从事晶体物理研究的科学家。此时此刻，一个长期思考的问题在他的脑海中跳动:如何研制具有异乎寻常特性的新型材料?
在长期的晶体材料研究中，人们视具有完整空间点阵结构的实体为晶体，是晶体材料的主体;而把空间点阵中的空位、替位原子、间隙原子、相界、位错和晶界看作晶体材料中的缺陷。此时，他想到，如果从逆方向思考问题，把“缺陷”作为主体，研制出一种晶界占有相当大体积比的材料，那么世界将会是怎样格兰特教授在沙漠中的构想很快变成了现实，经过4年的不懈努力，他领导的研究组终于在1984年研制成功了黑色金属粉末。实验表明，任何金属颗粒，当其尺寸在纳米量级时都呈黑色。纳米固体材料(nanometer sized materials)就这样诞生了。
纳米材料一诞生，即以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。这是因为纳米材料具有与传统材料明显不同的一些特征。例如，纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍等;纳米相的铜比普通的铜坚固5倍，而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大;纳米陶瓷材料具有塑性或称为超塑性等。
效应颜料 这是纳米材料最重要最有前途的用途之一，特别是在汽车的涂装业中，因为纳米材料具有随角变统汽车面漆大增光辉，深受配受专家的喜爱。
防护材料 由于某些纳米材料透明性好和具有优异的紫外线屏蔽作用。在产品和材料中添加少量(一般不超过含量的2%)的纳米材料，就会大大减弱紫外线对这些产品和材料的损伤作用，使之更加具有耐久性和透明性。因而被广泛用于护肤产品、所装材料、外用面漆、木器保护、天然和人造纤维以及农用塑料薄膜等方面。
精细陶瓷材料 使用纳米材料可以在低温、低压下生产质地致密且性能优异的陶瓷。因为这些纳米粒子非常小，很容易压实在一起。此外，这些粒子陶瓷组成的新材料是一种极薄的透明涂料，喷涂在诸如玻璃、塑料、金属、漆器甚至磨光的大理石上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有这种陶瓷的塑料眼镜片既轻又耐磨，还不易破碎。
催化剂 纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为做催化剂提供了必要的条件。目前用纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原及合成反应的催化剂，可大大提高反应效率。利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应催化剂，燃烧效率可提高100倍，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。
磁性材料 纳米粒子属单磁畴区结构的粒子，它的磁化过程完全由旋转磁化进行，即使不磁化也是永久性磁体，因此用它可作永久性磁性材料。磁性纳料粒具有单磁畴结构及矫顽力很高的特征，用它来做磁记录材料可以提高信噪比，改善图象质量。当磁性材料的粒径小于临界半径时，粒子就变得有顺磁性，称之为超顺磁性，这时磁相互作用弱。利用这种超强磁性可作磁流体，磁流体具有液体的流动性和磁体的磁性，它在工业废液处理方面有着广阔的应用前景。
传感材料 纳米粒子具有高比表面积、高活性、特殊的物理性质及超微小性等特征，是适合用作传感器材料的最有前途的材料。外界环境的改变会迅速引起纳料粒子表面或界面离子价态和电子运输的变化，利用其电阻的显著变化可做成传感器，其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。
材料的烧结 由于纳米粒子的小尺寸效应及活性大，不论高熔点材料还是复合材料的烧结，都比较容易。具有烧结温度低、烧结时间短，而且可得到烧结性能良好的烧结体。例如普通钨粉耐在3000℃的高温下烧结，而当掺入0?1%~0?5%的纳米镍粉时，烧结成形温度可降低到1200℃到1311℃。
医学与生物工程 纳米粒子与生物体有着密切的关系。如构成生命要素之一的核糖核酸蛋白质复合体。其粒度在15~20nm之间，生物体内的多种病毒也是纳米粒子。此外用纳米Si02微粒可进行细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。研究纳米生物学可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息，特别是细胞内的各种信息，中利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，对人体进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物。甚至还能吞噬病毒、杀死癌细胞等。?印刷油墨 根据纳米材料粒子大小不同，具有不同的颜色这一特点，可不依靠化学颜料而选择颗粒均匀、体积适当的粒子材料来制得各种颜色的油墨。
能源与环保 德国科学家正在设计用纳料材料制作一个高温燃烧器，通过电化学反应过程，不经燃烧就把天然气转化为电能。燃料的利用率要比一般电厂的效率提高20%至30%，而且大大减少了二氧化碳的排气量。
微器件 纳米材料，特别是纳米线，可以使芯片集成度提高，电子元件体积缩小，使半导体技术取得突破性进展，大大提高了计算机的容量和进行速度，对微器件制作起决定性的推动作用。纳米材料在使机器微型化及提高机器容量方面的应用前景被很多发达国家看好，有人认为它可能引发新一轮工业革命。
光电材料与光学材料 纳米材料由于其特殊的电子结构与光学性能作为非线性光学材料、特异吸光材料、军事航空中用的吸波隐身材料，以及包括太阳能电池在内的储能及能量转换材料等具有很高的应用价值。
增强材料 纳米结构的合金具有很高的延展性等，在航空航天工业与汽车工业中是一类很有应用前景的材料;纳米硅作为水泥的添加剂可大大提高其强度;纳米纤维作硫化橡胶的添加剂可增强橡胶并提高其回弹性，纳米管在作纤维增强材料方面也有潜在的应用前景。
纳米滤膜 采用纳米材料发展出分离仅在分子结构上有微小差别的多组分混合物，实现高能分离操全的纳米滤膜。其它还有将纳米材料用作火箭燃料推进剂、H2分离膜、颜料稳定剂及智能涂料、复合磁性材料等。纳料材料由于具有特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能，广泛应用于宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程、环境保护、化工、医药、生物工程和核工业等领域。不仅在高科技领域有不可替代的作用，也为传统产业带来生机和活力。可以预言，纳米材料制备技术的不断开发及应用范围的拓展，必将对传统的化学工业和其它产业重大影响。
美国著名的科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫1965年曾经写过一本科幻小说，名字叫《奇妙的航程》。小说中幻想一些科学家把一艘由人操控的潜艇微缩后，让潜艇进入人体进行了一段奇妙的旅行。今天，我们还是没能发明微缩术，可是制造出微小的机器进入人体已经成为科学家研究的目标。
科学家设想这样制造出来的纳米机器人可以在病人的血流中前进，追捕患病细胞，穿透其细胞膜并释放精确定量的药物，随时清除人体中的一切有害物质，激活细胞能量，使人不仅仅保持健康，而且延长寿命。这种机器人还能够从动脉壁上清除脂肪等沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性，还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。血栓会在人体的要害部位阻塞血流，导致重要脏器的损伤。纳米机器人可以在这些血块未堵塞血管、尚处在流动中时，把它们打成小碎片，使其对机体的损伤大大降低。纳米机器人还可用来清除创伤和烧伤。它们的大小使它们在清除切割伤等伤口附近的垃圾和异物时变得很有用，在烧伤时也是这样。它们可以从事比常规技术更复杂的工作，造成的损伤却非常的小。纳米机器人可以用来清除人体内的其他微生物。它们很适宜清除一些微小的寄生虫、修复关节、加强骨组织、去除疤痕组织等，看来它真的是神通广大。此外，这种微小的机器人还可以时刻不停地监测我们身体里的各种信息，就好像我们身边始终跟着一个医生气样。
艾滋病是目前医学上的难题，可在未来的某一天，医学科学家把它交给了一种纳米机器人，让这些纳米机器人进入人体的细胞里面，发起全方位的攻击，彻底清除这万恶的病毒，挽救人的生命。人们把它称为“神医”。原因挺简单，医生并没给病人动手术、开药方，而是把这种机器人注入到病人的血液中。这个微型机器人不断在病人的血液中游走，及时地捕捉病毒。结果病人很快痊愈，称纳米机器人为“神医”真是当之无愧。
试想不久的将来一位高级工程师患了脑血栓。医生采用了一种独特的治疗方法：他把一根极其纤细的微型导管先插入病人大腿，然后将其慢慢引向脑血管。微型导管上的诊断激光束如同一位高明而又细心的大夫沿着脑血管仔细地搜索检查。忽然间，诊断激光束发现了在前进的道路上有脑血管瘤等堵塞物，此时微型导管上的气囊立刻自动膨胀起来，迅速将导管固定住，让治疗激光束立刻对堵塞物进行“轰击”清除。治疗效果自然是令人满意的，这也是目前普通药物无法企及的。
以上所描述的情景已不再是什么幻想，而是纳米技术在医学领域中即将成为现实的事情。目前，医学专家正对微型机器人在医疗领域的应用全力攻关。20世纪。90年代初，当用硅制作的微型马达出现时，各国的医学专家就考虑到它的各种应用。前些年，直径约0.2毫米的微型静电马达乃至直径更小的超微型静电马达就已研制成功，使得用纳米机器人来治疗各种疾病的技术日臻成熟。美国贝尔实验室研制成功的一种微型气轮机，是一种带有旋转叶片的电机。它的体积非常小，看上去只是一个小黑点，只有借助显微镜才能看清它。但由于超微电机实在太小，以至于滞留于其气轮叶片间的物质分子也重到足以引起强大的阻力，从而减缓电机的转速。即使用一个注射器针头轻轻一吹，它也能以每分钟24000转的速度快速旋转起来。
纳米技术与生物仿生学及医学的融合交叉，已取得了一些辉煌的成果，如分子马达的发明，用DNA的密码原理开始研制智能纳米机器人。
纳米技术与生物学的结合将对21世纪的人类生活产生不可估量的影响。想二想近10年来信息技术的迅速发展，生物科学技术中对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物。信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网如同幻梦般地改变人类的生活方式，就不难想像纳米技术与生物学的结合将怎样改变现代医学和农业的面貌。我们的生活方式正因纳米技术向生物学的渗透而面临着巨大的变革。
“纳米技术有着不可限量的潜力，它甚至会超过计算机或基因技术，成为2l世纪的决定性技术。”这是某位著名分析家所说的话。此话的确道出了新世纪科学发展的一个重要趋势。
仿生学是根据生物学原理而进行的，它是生物物理学的一个重要分支。物理学家总是模仿生物的行为制造各种灵巧的机器。飞机是模仿鸟类飞行的产物，照相机是眼睛的仿制品，智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。
当纳米技术朝仿生学渗透时，其基本内容就是研制微型机器人，制造一些仅由数千个原子组成的机器人，使它们可以在细胞水平的微小空间内开展工作。
微型机器人的设计是基于分子水平的生物学原理。事实上，细胞本身就是一个活生生的纳米机器，细胞中的每一个酶分子也就是一个个活生生的纳米机器人。
蛋白分子构象的变化使酶分子中不同结构域的动作就像微型机器人在移动和重新安排有关分子中的原子排列顺序。细胞中的很多结构单元都是执行某种功能的微型机器：核糖体是按照基因密码的指令安排氨基酸顺序制造蛋白质分子的加工器；加工好的蛋白质可以按照信号肽的指令由膜囊泡运送到确定的部位发挥功能；完成了功能使命的蛋白质还会被贴上标签，送去水解成氨基酸以备再用。细胞的生命过程就是一批又一批的功能相关的蛋白质组群不断替换、更新行使功能的过程，这些生命过程所需的一切能量来自太阳。植物叶子中的叶绿体是把太阳能转化成化学能从而制造粮食的加工厂；线粒体是把能量物质中储存的太阳能释放出来从而制造能量ATP(直接为生命提供能量的分子)的车间；我们每人每天都要消耗相当多的ATP分子，来维持生命活动和繁忙的工作。细铲，8中发生的所有这一切都是按照DNA分子中的基因密码序列的指令井然有序地进行的。
瑞典已经开始制造微型医用机器人。据报道，这种机器人由多层聚合物和黄金制成，外表类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有2～4个手指、实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，捕捉和移动单个细胞，成为微二型手术器械。
纳米拒技术与仿生学的结合可以使生物物理学家仿照生命过程的各个环节制造出各种各样的微型机器人。可以预料，直接利用太阳能制造食物的机器很可能将在21世纪出现；利用纳米技术可以制造在血管中游走的机器人，以便专门清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率；利用纳米技术还可以制造能进入组织间隙专门清除癌细胞的机器人，所有这些都已不再天立夜谭。
在小型化方面，科学家不仅造出了像微生物那样大的精巧装置，而且还使这些装置能够运动。
美国国家航空航天局资助的研究人员最近启动了一个项目，目的是；把这个纳米机器人真的变为现实。如果项目成功，这艘由科学家开发的“船”——称为“纳米微粒”或“纳米胶囊”——就能使另一个科幻故事成真：载人火星探测以及其他的长期太差生活。
当研究人员的主要注意力都集中在太空应用时，纳米微粒也拥有了在医学(特别是治疗癌症)等领域的潜在价值。把治疗肿瘤的药物直接导人癌细胞的迫切需要已经在医学领域掀起了对纳米微粒的广泛兴趣，因为这能避免化疗的副作用。这些纳米微粒的作用是引入了一种新的治疗方法——实际上是进入一个个单独的细胞……并将其修复，如果细胞的损害过于严重，就干脆杀死这些细胞。
他们研制的项目将集中在与癌症有关的问题上——尤其在飞往月球或火星的旅途中，飞船脱离了围绕地球的由巨大磁场构成的保护伞，宇航员在太空中会受到高剂量辐射，这可能引发癌症。
甚至在宇宙飞船上使用的防辐射的先进材料也不能将宇航员与太空中的高能辐射完全隔离开来；这些高能宇宙射线像极细小的子弹一样能穿透宇航员的身体，处于其飞行轨迹上的分子会被击碎。一旦细胞内DNA因辐射而损坏，细胞就不能正常地行使功能，有时会癌变。这是一个重要的问题，如果人类要在太空中生活，我们就必须知道如何更好地使他们免受辐射之害。
因为独立地防护也许并不能解决问题，粒子学家必须找到某种使宇航员自身能抵抗辐射危害的方法。纳米微粒是第一流的解决方案。这些运药小船的长度仅有几百纳米，比细菌小得多，甚至比可见光的波长还要短。用一只皮下注射针头进行的简单注射能把成千乃至上百万的这种小船注入人体血流中。一旦进入血流，纳米微粒能比人体内的普通细胞信号系统更有效地找到被辐射损坏的细胞。
数以万亿计的人体细胞靠外层膜上的复杂分子进行相互识别和通信。这些分子就像化学“旗帜”一样与其他细胞通信，在控制血流中的分子(如荷尔蒙)能否通过时，它们又起着化学闸门的作用。
细胞被辐射损坏时，它们会在特定种类的蛋白质上产生一个标记，这标记会体现在细胞的外表面上。细胞就这样告诉其他细胞说：“嗨，我受伤了。”通过向纳米微粒的外表面植入可以识别细胞标记的分子，科学家能够为纳米微粒“制定任务”使其找出那些受辐射损害的细胞。
如果辐射造成的损伤很严重，纳米微粒会进入受损细胞并释放一种酶使细胞“自动破坏DNA序列”。或者，它们能释放DNA修复酶以尝试修理细胞，使其恢复正常功能。
如果这种纳米微粒研究成功，那么人类在太空中就不怕各种射线的辐射了，其时，移民太空将成为可能。
关于“纳米是什么？”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！
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