國防科普加油站（23）納米的奇幻漂流

這是納米最新的夢想故事――

2013年7月，清華大學(xué)魏飛教授帶領(lǐng)團隊成功制備出世界上最長的、單根長度達半米以上的碳納米管。這一世界性的突破，讓人類在地球和月球之間搭建一座“太空天梯”的夢想又近了一步。

這是納米最新的傳奇故事――

同年3月，浙江大學(xué)高超教授的課題組制備出了一種超輕氣凝膠。這種每立方厘米僅重0.16毫克的“碳海綿”可以立在桃花花蕊上，而花蕊柔軟的絨毛幾乎沒有變形。這種神奇的碳，正是納米科技的杰作。

納米，一個今天人們耳熟能詳?shù)脑~；納米，一個曾經(jīng)讓人們不明就里的神話。

“納米”一詞從科學(xué)家的實驗室中蹦出來，到為世人所知，經(jīng)歷了一個從默默無聞到大鳴大放、又重新遇冷的階段。

曾幾何時，納米頻現(xiàn)，大肆炒作，魚龍混雜，許多人一度對納米敬而遠之。

正如電影《少年派的奇幻漂流》中，每一個觀眾都有一個自己愿意相信的故事版本，對待納米的故事也一樣，科學(xué)家們有的一如既往熱情，有的自始至終冷靜。

他們熱情，是因為他們看到了納米的美好未來。至今，在納米尺度上編織想象、構(gòu)筑夢想仍是很多科學(xué)家樂此不疲的工作。

他們冷靜，是因為他們還對納米充滿太多未知。納米級顆粒如此微小，會不會成為健康殺手？通過納米材料操控生物基因，會不會制造什么怪物？納米炸彈會不會帶來更大災(zāi)難？

納米，從它誕生那天起，每一步都充滿奇幻。在從實驗室到人間的漂流旅程中，作為科技領(lǐng)域名副其實的“少年派”，納米必須重視的一個客觀現(xiàn)實是，科學(xué)家對它的想象遠遠跑在成果前頭。納米夢想的實現(xiàn)依然還有很長的路要走。

路標·實驗室：度量底部，構(gòu)筑夢想

納米，就像米、厘米、毫米一樣，是個長度單位。納米究竟有多?。?納米是1米的10億分之一，只相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的八萬分之一。

當(dāng)物質(zhì)的外形尺寸小到0.1納米至100納米的范圍之內(nèi)時，我們便來到了科學(xué)家眼中的微觀世界。

“如果有一天，人們可以按照自己的意愿來排列原子和分子，那會產(chǎn)生什么樣的奇跡？” 1959年，費曼在那篇題為《在底部還有很大空間》的演講中，充滿激情地問道。

這個發(fā)問，被公認為是納米技術(shù)思想的起源。多年以后，這位美國物理學(xué)家也許不會想到，今天，以納米命名的實驗室早已遍地開花。科學(xué)家們也早已對“底部”世界的神奇見怪不怪――

把銅制成納米尺度的粉末再壓成塊狀，其導(dǎo)熱速度是原來的數(shù)倍；一些物質(zhì)制成厚度為納米尺度的超薄膜后，導(dǎo)電性能發(fā)生劇變……

研究這些現(xiàn)象內(nèi)在機理的科學(xué)是納米科學(xué)，而在此基礎(chǔ)之上開發(fā)利用其性能的技術(shù)領(lǐng)域稱為納米技術(shù)。

當(dāng)然，在納米科技正式誕生之前，還有一段實驗室的旅程要走――

1982年，科學(xué)家發(fā)明了研究納米的重要工具――掃描隧道顯微鏡。這個顯微鏡的偉大之處在于，它不僅以極高的分辨率為我們揭示了一個可見的原子、分子世界，還為我們操縱原子、分子提供了有力工具。從此，人類進入“底部”世界的大門打開了。

這之后，更多科學(xué)家開始在納米度量的“底部”世界構(gòu)筑夢想。這其中，最不可思議的一幕，莫過于英國科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫的實驗――他們竟然用膠帶紙剝離出了“只有一層碳原子厚的碳薄片”！

這一幕意味著什么？只有一層碳原子厚的碳薄片，被公認為目前已知的最薄、最堅硬、傳導(dǎo)電子速度最快的新型材料。這意味著將來的電子產(chǎn)品將會發(fā)生革命性變化。難怪幾年之后，兩位科學(xué)家憑著這個實驗獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

路標·生活：衣食住行，無處不在

科學(xué)界的努力，正在使納米走出實驗室，滲透到我們的衣食住行中――

用在紡織產(chǎn)品上，可以制作防水面料、自潔面料以及抗菌織物；用在食品包裝上，可以有效增加包裝材料的抗菌性能與密封效果；用在建筑行業(yè)，房子可以改變形狀、自我修復(fù)；用在高層建筑的外墻，不僅能有效減少對塵土的吸附，通過雨水沖刷就可以完成建筑的清潔……

科學(xué)家在微觀尺度上編織的想象，正在讓納米科技看起來無所不能。

僅以汽車為例，從車身到車輪，納米材料幾乎能夠引起每一個部件的變革：納米材料可強化鋼板結(jié)構(gòu)，使車身外觀色澤更光亮，更耐蝕、耐磨；納米級的稀土材料能夠大大提高汽車尾氣及車內(nèi)空氣凈化效率；納米潤滑油能夠填充金屬發(fā)動機或者齒輪的表面微孔，最大限度地減少金屬表面摩擦，使機械壽命成倍增長；引入納米電極的電池系統(tǒng)讓高效、低污染的電動汽車成為現(xiàn)實。

越來越多的事實表明，納米技術(shù)還在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境污染治理、污染檢測、能源高效利用和可再生能源開發(fā)等領(lǐng)域“漂流”。未來世界，我們或許可以用到幾秒鐘就能充滿電的手機，有納米機器人幫我們治病……

路標·軍事：嶄露頭角，顛覆戰(zhàn)爭

當(dāng)納米遇到軍事，將會發(fā)生什么？

讓我們先來認識一位“超級戰(zhàn)士”，他的超級之處在于身上的特殊軍裝――

高度智能，具有通信、指揮、分析以及全天候火力瞄準等功能；可以感應(yīng)空氣中生化指標的變化，及時關(guān)閉透氣口，打開供氧系統(tǒng)，釋放生化武器解毒劑；具有隱身功能，可以感知周圍環(huán)境的顏色并作出相應(yīng)調(diào)整……

這不是科幻，嶄露頭角的納米材料正在讓這身軍裝成為現(xiàn)實。

事實上，一些戰(zhàn)機先于戰(zhàn)士穿上了特殊外衣。隱身涂料是迄今為止在軍事方面應(yīng)用最成功的納米材料。美軍已把它涂在戰(zhàn)機、導(dǎo)彈等飛行器的表面。

目前，“納米技術(shù)將決定21世紀戰(zhàn)爭的面貌和進程”漸成各國專家的共識。早在2000年，美國就發(fā)布了第一個國家納米技術(shù)計劃。這項計劃在第一年就得到了4.64億美元撥款，此后年度預(yù)算穩(wěn)步擴大，在2013年的預(yù)算中，這一數(shù)字提高到了18億美元。

“哪個國家率先掌握了納米技術(shù)，就一定會在下世紀的世界技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)主導(dǎo)地位?！闭缑绹皻鋸椫浮睈鄣氯A·泰勒預(yù)言的那樣，納米這個微觀尺度注定將成為大國實力的標刻。

顯然，愛德華并不孤單。他的知音至少有3位――

諾貝爾獎得主羅勒：“未來的技術(shù)將屬于那些以納米作為精度標準，并首先學(xué)習(xí)和使用它的國家?！?/p>

IBM首席科學(xué)家阿姆斯特朗：“納米科技將成為21世紀信息時代的核心?！?/p>

中國科學(xué)家錢學(xué)森：“納米將引起21世紀又一次產(chǎn)業(yè)革命?！?/p>

(作者：常勝利、馬金銘 來源：國防科技大學(xué)“科普中國”共建基地）