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也谈谈“纳米材料”

物理80

近日来读了这么些关于“纳米”的文章，真有是倍感亲切！只因笔者10余年前的
论文题目正是“纳米”。还记得当时的老板煞有介事的对我说：“材料是我们的
方向，而‘纳米’又是所谓‘材料’的尖端，所以我们就应该搞‘纳米’！”只
可惜的是生不逢时呀！到笔者毕业时，看得上眼的那几个实验室却因恰赶上上一
次的经济衰退期而人满为泛。不得已，只得更上一层楼，搞起更为尖端的“分子
材料”来。那可真是进了死胡同，以至最后还不得不再作一次博士后，回到“传
统材料”去，并因此而进了工业界。

进入所谓工业界的最大“好处”是，所谓博士及博士后时期的“尖端”，到了公
司就通通变成了“垃圾”。虽然笔者的公司近俩世纪以来也已多次革命性的改变
过人类的生活，但对于所谓”纳米“的热度，也只是近俩年的事。

至于所谓的“纳米材料”，就无机物而言，至今能够真正称得上“INDUSRTILIZED
（产业化）”的，也只有SILICA(也许碳黑也算一个)，而且尺度并没有达
到能产生所谓“革命性性能”的1-10纳米之内。当然，纳米材料的定义是1-100
纳米。如高于10纳米，能利用的主要是因其大表面积特征而产生的超常的粘合或
流变控制性能，另一个好处是由于其尺度低于光波长度而不会影响材料的透明性。
而国内目前的对纳米材料的“吹嘘”，似乎也基本集中在这一类性能之上。但生
产纳米材料的难点，不要说其大小及纯度的控制(更不用说其型貌及排列了)，就
是包装运输，安全防范，任何使用，都有疑问。以目前国内的条件，还很难想出
谁能生产出真正的纳米材料。奇怪的是，国内那么多纳米品牌，也不知道是谁给
提供纳米原料？

至于大家议论纷纷的NANO牌燃油添加剂，更似乎是一种双功能的有机表面活性剂：
一面“亲油”，另一面“亲”水，氧或其它极性物，以此而自我聚集成纳米大小
的“MICELLES”是可能的。但这种模型是不是真能提高燃烧效率却难以轻易判断！
在不知道其具体作法之前，笔者也不好断言。不过，既然是作生意，炒作的可能
性会大些！

纳米技术难关何在呢？

先举一个纳米材料的例子，那就是骨头。骨头是由大约3纳米厚30纳米宽的无机
CA3(PO4)2纳米晶体规则及定向地分布于一种叫做COLLGAN的生物有机高分子纤维
中。正是这种纳米层次的有规则的无机及有机物质的结合才使得骨头在宏观世界
中能表现的合二为一-既具有无机物质的硬性及强度，又具有有机物质的韧性及
柔软，人体也因此才能行动及伸缩自如！但要人为合成这种纳米水平的复合材料，
难度在于：

其一，要人为的合成这种同样大小，同样型貌的纳米晶体，人类必须要在晶体生
长过程中能有在纳米层次上进行干扰的能力。这意味着人类必须提供一种比纳米
更小的分子水平的，对某种离子具有选择性干扰作用的活性剂。但何时引入，怎
样引入是不那么容易的。就是选择活性剂，也是难于上青天。目前的很多努力是
干脆从生物中提起。但这种方法即便提起成功，在学术界吹吹牛还可以，要谈到
工业化还是没门的。

其二，即便人类已掌握了合成纳米晶体的能力，如何把它们应用到其它媒介中，
也是一大难题。其一大问题是你怎样把它们均匀分布到其它媒介去。即便能把它
们均匀分布，它们也必须与媒介有极强的相互作用才有用。而这又会与合成纳
米晶体时必须采取的表面去活化有矛盾之处。

其三，再退一步讲，即便人类已既掌握了合成纳米晶体的技术，如何使用纳米，
也并不意味着一场新的工业革命马上就会来临。要知道，轰轰烈烈的计算机革命
也完全缘于高纯度的单晶硅的发现。除它之外，至今也还没有真正的竞争者。

在美国这么些年，以纳米材料为号召的公司倒是很少有闻，要有本人早已买了它
们的股票。对纳米技术的重视，目前，主要还是集中在学术界。政府也大力支持。
但离真正的工业化，还很遥远。

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