纳米技术是一种多样化的科学形式，它结合了在原子和分子水平上的结构的研究和发展。纳米技术的潜力在每个领域都打开了一个充满可能性的世界。本文详细介绍了什么是纳米技术，纳米元素的性质，纳米材料的合成类型，应用，优缺点。
什么是纳米技术
纳米技术是由理查德·费曼发明的，他发现了在原子和分子水平上建造东西的想法。“矮”是由希腊语“侏儒”演变而来的。Nano是10为单位的前缀9．
纳米技术是在原子和分子尺度上对物质进行控制研究。它们是技术上产生的结构，从表现出对原子和分子的物理和化学属性的控制的过程中进化而来。
图1 -纳米技术简介
它们被广泛应用于医药、电子和能源生产等领域。金博宝博彩纳米技术已经彻底改变了我们观察微小结构的能力，这些结构小到十亿分之一米。
随着纳米技术的发展，其毒性和对全球经济的环境影响成为人们最关注的问题，也可能是未来面临的主要挑战。
自然界中的纳米元素
在人类进化史上，纳米技术已经改变了我们生活的方方面面。纳米粒子是纳米技术的基石，它无处不在。纳米粒子有两种类型:
- 天然纳米粒子
- 合成(人造)纳米粒子
天然纳米粒子
它们存在于细沙、灰尘、火山灰和病毒中。
合成的纳米粒子
它们存在于化妆品、体育用品、塑料、金银颗粒、纺织品等中。
人造纳米粒子进一步分为两类:
- 附带的纳米粒子
- 工程纳米粒子
附带的纳米粒子
偶然的纳米粒子从柴油发动机、烟雾和火焰中出现。
这些纳米颗粒的大小和形状无法控制，因此不太有利。
工程纳米粒子
工程纳米粒子包括纳米管、纳米线、量子点等。
这些纳米颗粒的大小和形状可以控制，这是更有利的。
图2 -天然及人造纳米粒子
纳米制造的类型
纳米制造的主要目标是合成超细和纳米尺寸的材料，这是创新产品开发的一个重要方面。用于制造纳米结构的技术分为:
- 自顶向下法
- 自底向上法
纳米技术中自顶向下的制造方法
这被认为是一种从基板上移除构建块以形成纳米结构的方法。纳米结构是通过蚀刻出衬底来合成的，从而使现有技术小型化。
这种方法最适合于制造微米级的结构。在集成电路的制造中采用自顶向下的方法，具有严重的塑性变形。
这种方法的优点是能够在外部控制过程的准确位置包含所需的实体或特性。
纳米技术中自底向上的制造方法
这被认为是一种将积木添加到基材上以形成纳米结构的方法。在这个过程中，通过将原子组装在一起形成新的基底，纳米结构被合成到基底上。它们进一步相互叠加，从而产生纳米结构。
自底向上的方法用于量子点的形成，其中纳米粒子是由胶体分散形成的。这种方法在化学合成中被广泛应用。它包括一个原子一个原子地构建更复杂的分子装置。
它们最适合在纳米(nm)尺度上组装和建立短程顺序的结构。与自顶向下方法相比，自底向上方法的制造成本更低。
图3 -自顶向下和自底向上的纳米合成方法
自顶向下纳米合成方法
不同的方法采用自顶向下的方法进行纳米合成和制造。方法包括:
- 高能球磨
- 照片光刻
- 气体冷凝
高能球磨
球磨机由一个空心的圆柱形外壳组成，外壳在其轴上旋转。它的部分内充满了由钢、陶瓷或橡胶制成的球。当壳体旋转时，小球在金属前驱体上上升和下降，从而使颗粒被研磨。
球磨过程类似于磨床，在粉末混合物中暴露于来自球的高能碰撞，产生更细的氧化物颗粒，这种方法广泛用于机械合金化。将暴露的粉末颗粒压平，然后进行压裂和冷焊程序，其中颗粒尺寸减小到微米范围。
在机械合金化的最后阶段，颗粒更加细化，均匀，尺寸大大减小，形成合金。
图4 -高能球磨工艺
照片光刻
“Lithography”这个词来源于一个希腊单词，“Lithos”是石头的意思，“graphy”是写作的意思。在古代，人们把纸压在石头上以改变图案。
在石头上画了一个图案，然后用油墨上色。当这种有图案的石头压在纸上时，设计就成功地转移了。几种光刻技术是利用这些基本原理进行探索的。
因此，光刻可以被定义为使用不同的介质(紫外光、x射线和电子束)在衬底上刻印所需的图案，即光刻。
图5 -光刻工艺
在这种方法中，正光敏抗蚀剂暴露在紫外线下，从而改变抗蚀剂的化学结构。暴露的区域溶解在显影剂溶液中。消极抵抗的行为恰恰相反。
暴露在紫外线下的区域不会被溶解，而是被聚合。在合成的后续阶段，掩模对准和蚀刻是使用酸等化学物质完成的。
一旦完成，电阻进一步受到剥离留下所需的图案。该技术被应用于集成电路的设计中。其他类型的光刻包括电子束(电子束)光刻和x射线光刻。
气体冷凝
气体冷凝使用真空室，该真空室由加热元件、进料(要还原的金属)、沉积室和真空硬件组成。在高压下使用惰性气体(He, Xe, Ar)来启动粒子形成。
该过程的初始阶段包括将进口到加热元件上的进料(金属)熔化。温度升高，略低于沸点，从而达到足够的蒸汽压。
图6 -气体冷凝
被蒸发的金属随着流经腔室的气体远离受热的元件。气体冷却金属蒸汽，纳米粒子就形成了。
这些颗粒仍处于液态，在受控环境下发生进一步碰撞，形成的颗粒具有特定的形状和纹理。
它们被进一步冷却以达到固态。该过程通过在纳米粒子上涂上一层材料来完成，这种材料可以防止与其他纳米粒子相互作用，因为它们非常活泼。
自底向上纳米合成方法
不同的方法采用自下而上的方法进行纳米合成和制造。方法包括:
- 溶胶-凝胶法
- 化学气相沉积(CVD)
溶胶-凝胶法
这是一种用小分子生产固体材料的方法。“Sol”是一种固体颗粒的液体悬浮液，其大小从1纳米到1微米不等。固体包裹溶剂的二相材料称为“凝胶”。
在这个过程中，一种称为溶胶的稳定胶体溶液形成，这是金属前驱体快速水解的结果。接着是凝结过程，形成三维凝胶。
图7 -溶胶-凝胶过程
所生产的凝胶经过进一步干燥或蒸发，并根据所使用的蒸发方式将产品转化为干凝胶或气凝胶。
这是用于金属氧化物或混合氧化物复合材料合成的成熟方法之一。
化学气相沉积(CVD)
CVD工艺通常在真空下进行，以生产高质量、高性能的固体材料。衬底暴露于一个或多个挥发性前体，其反应或/和分解在衬底上产生薄膜，产生挥发性副产物。
图8 - CVD工艺
这些不想要的沉积在基片上被通过气室的气流除去。CVD沉积主要用于微加工。
纳米技术的应用
纳米技术极大地革新了每一个行业。它正在迅速发展，并在各个领域得到应用。纳米技术的一些应用如下:
- 医学纳米粒子被设计用于治疗靶细胞。它们也被用来将药物、热和光传递到特定的细胞，主要是癌症和肿瘤细胞。
- 金博宝博彩-纳米技术缩小了集成电路中晶体管的尺寸。它们还被用于增加存储芯片的密度，改善电子设备的显示屏。
- 环境-纳米技术帮助我们清除了现有的污染。最近的研究表明，铁纳米颗粒可以有效地清除污染水的有机溶剂。
- 能源纳米技术用于增加风力发电，用于生产具有成本效益的太阳能电池和纸电池。
- 消费产品-从服装到护肤液，纳米技术已经进入纺织和化妆品行业。纳米粒子被用于各种护肤品和织物。
- 运动器材的纳米技术被用于运动器材的制造，如网球/羽毛球拍和自行车，因为它大大减轻了重量，提高了效率。
图9 -纳米技术的应用
纳米技术的优势
纳米技术的优势如下:
- 纳米计算机速度更快，体积更小数百万倍。
- 管制现有的污染。
- 生产太阳能电池和纸电池。
- 它是治疗癌症等疾病的福音。
- 运动器材的制造。
- 金博宝博彩电子工业受益于纳米技术，可以制造更小尺寸的设备。
- 在农业领域，纳米技术将最大限度地减少化肥的使用。
纳米技术的缺点
纳米技术的缺点如下:
- 初期投资成本高。
- 在分子水平上所造成的损害是不可能恢复的。
- 有毒物质被释放到大气中，对健康造成严重危害。
- 每个部门都在失去工作。
- 恐怖分子滥用技术，不负责任的用户可能会导致更多的安全问题。
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