6. 納米技術(shù)教案

1、科技改變生活教案教學(xué)任務(wù)第六單元 納米技術(shù)計(jì)劃學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容1。 納米和納米技術(shù)2. 納米材料3. 納米材料的特性4。 自然界中的納米材料5. 納米世界的眼和手-掃描隧道顯微鏡（STM）6. 奇妙的碳納米管教學(xué)目的掌握納米、納米技術(shù)和納米材料的基本概念、了解納米材料的特性、自然界中的納米材料，了解掃描隧道顯微鏡（STM）的原理，了解碳納米管的特性，無人機(jī)的應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r。教學(xué)重點(diǎn)納米、納米技術(shù)和納米材料的基本概念、納米材料和碳納米管的特性、無人機(jī)的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)建議學(xué)時(shí)理論：1.5 上機(jī)：0.5教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)教學(xué)方法理論:使用多媒體教學(xué)方法講授； 上機(jī):查閱資料，完成作業(yè)教學(xué)過程課程

2、主要內(nèi)容納米技術(shù)和納米材料詳細(xì)內(nèi)容及要求一、無人機(jī)案例案例一、中國(guó)納米技術(shù)為美國(guó)西部山谷“解渴”案例二、納米技術(shù)打造微型機(jī)器人，游進(jìn)人體做手術(shù)案例三、納米科技將在多領(lǐng)域改變世界 甚至可對(duì)抗病毒感染案例思考:納米科技如今已成為21世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其能夠應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物、化學(xué)和信息技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的研究，那么納米技術(shù)是什么?納米技術(shù)又到底有什么用處和功能?二、納米和納米技術(shù)納米(nanometer)是一個(gè)長(zhǎng)度單位，簡(jiǎn)寫為nm。1 nm=10-9 m=10埃。人的一根頭發(fā)絲的直徑相當(dāng)于6萬個(gè)納米；氫原子的直徑為1埃，所以1納米等于10個(gè)氫原子一個(gè)一個(gè)排起來的長(zhǎng)度.納米是處于宏觀世界和微觀世界

3、之間的銜接點(diǎn)、交界點(diǎn)。自從1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，世界上便誕生了一門以0. 1至100納米這樣的尺度為研究對(duì)象的前沿學(xué)科，這就是納米技術(shù).納米技術(shù)（nanotechnology)，也稱毫微技術(shù)，它是指在1100nm尺度內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律、特性的高新技術(shù)學(xué)科。納米技術(shù)以空前的分辨率為人類揭示了一個(gè)可見的原子、分子世界，其最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子、分子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品.三、納米材料納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料簡(jiǎn)稱為納米材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細(xì)顆粒材料的總稱。根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會(huì)通過的定義，納米材料是一種由基本顆

4、粒組成的粉狀或團(tuán)塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個(gè)或多個(gè)三維尺寸在1納米至100納米之間,并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個(gè)材料的所有顆?？倲?shù)中占50以上。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100納米之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性.四、納米材料的特性從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點(diǎn)看，納米級(jí)這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng),是一種典型的介觀系統(tǒng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級(jí)）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會(huì)有顯著的不同。由納米顆粒組成的納米材料具有

5、以下傳統(tǒng)材料所不具備的特殊性能:1. 表面與界面效應(yīng)2. 小尺寸效應(yīng)3. 量子尺寸效應(yīng)4. 宏觀量子隧道效應(yīng)五、自然界中的納米材料納米材料其實(shí)并不神密和新奇，自然界中廣泛存在著天然形成的納米材料，如蛋白石、隕石碎片、動(dòng)物的牙齒、海洋沉積物等就都是由納米微粒構(gòu)成的。人工制備納米材料的實(shí)踐也已有1000年的歷史，中國(guó)古代利用蠟燭燃燒之煙霧制成碳黑作為墨的原料和著色的染料，就是最早的人工納米材料。另外，中國(guó)古代銅鏡表面的防銹層經(jīng)檢驗(yàn)也已證實(shí)為納米SnO2顆粒構(gòu)成的薄膜。以下是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的自然界中的納米材料。六、納米世界的眼和手掃描隧道顯微鏡(STM）20世紀(jì)80年代初期，IBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的兩位

6、科學(xué)家GBinnig和HRoher發(fā)明了掃描隧道顯微鏡。為此這兩位科學(xué)家與電子顯微鏡的創(chuàng)制者ERrska教授一起榮獲1986年諾貝爾物理獎(jiǎng)。這種新型顯微儀器的誕生，使人類能夠?qū)崟r(shí)地觀測(cè)到原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)以及微電子技術(shù)的研究有著重大意義和重要應(yīng)用價(jià)值.掃描隧道顯微鏡不僅作為觀察物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的重要手段,而且可以作為在極其細(xì)微的尺度即納米尺度（1 nm=109 m)上實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)表面精細(xì)加工的新奇工具。七、奇妙的碳納米管碳納米管（carbon nanotubes）于 1991年由 NEC(日本電氣）筑波研究所的飯島澄男（Sumio Iijima）首次發(fā)現(xiàn).碳納米管由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和奇特的物理、化學(xué)和力學(xué)特性以及其潛在的應(yīng)用前景而倍受人們的關(guān)注，并迅速在世界上掀起了一段研究的熱潮。教學(xué)小結(jié)要求學(xué)生重點(diǎn)掌握納米技術(shù)和納米材料基本概念、了解納米技術(shù)和納米材料的應(yīng)用。學(xué)習(xí)指導(dǎo)納米科