1.0、“纳米”朋友就在身边
从物理学的角度看,构成物质世界大楼的基本“砖块”,只不过60种基本粒子;从化学角度看,构成物质世界大楼的基本“砖块”,只有周期表上那110多种左右的元素,而常用的近56种。
但无机、有机的物质确有无穷无尽的种类呢。为什么大千世界能如此造化?全市大自然这个魔术师变戏法的手段高,而“奥秘”就藏身于纳米科技中。
我们身边有“纳米”朋友吗?有!多极了!而且是老朋友了,只不过刚刚认识。
1.0.1、荷花为什么出污泥而不染?
荷叶算是咱们的老朋友了吧?
众所周知,水滴落在荷叶上,会变成了一个个自由滚动的水珠,而且,水珠在滚动中能带走和叶表面尘土。人们因此常称赞荷花出污泥而不染的品格,而且常常用词来比喻,来歌颂战斗在敌人心脏的革命者的伟大情操。在电影“与魔鬼打交道的人”中,以资本家身份出现的男、女主人公家中就挂了一幅荷花自勉图。你注意到了么?
荷叶为什么能出污泥而不染?有些科普书中是这样解释的:“出水荷叶上溅了水滴,由于荷叶上有细毛,水不能吸附在荷叶上,…”。荷叶上有细毛这一点,凭手感就能察觉。但是,毛有多细?不知道!当时也不可能进行观察。我们能否效仿荷叶造出溅不上水的不料来?以前也不可能!连细毛具体什么样都不知道,如何进行模仿?
人们早就希望揭开荷叶具有疏水性能的奥秘,以便通过模仿荷叶表面的结构,制造出应用于生活的各种各样的疏水材料。
最近,科学家们揭开了奥秘:荷叶表面上有许多微笑的乳突乳突的平均大小约为10微米,平均间距约12微米。而每个乳突有许多直径为200纳米左右的突起组成的。原来在“微米结构”上再叠加上“纳米结构”,就在荷叶的表面形成了密密麻麻分布的无数“小山”,“小山”与“小山”之间的“山谷”非常窄,小的水滴只能在“山头”间跑来跑去,却休想钻到荷叶内部。于是荷花便有了疏水的性能。

荷叶上的水珠

荷叶的表面微观结构(标尺:100微米)

荷叶小突起再放大后见到的纳米结构
1.0.2、你听说过观音土么?
要学好我国历史,就得了解一些村史和家史。在村史和家史中,常常听到观音土这个名词。在旧社会,穷人在青黄不接时或灾荒年间,常常靠吃观音土活命。
观音土酸是咱们的老朋友了吧?在微观上,他究竟什么样?过去谁知道!
最近,中、外科学家们都开始关注观音土,因为人们发现观音土其实是一种天然的纳米孔材料!人造纳米材料有成团、难分散、不稳定三大困难,而且暂时还不能完全克服。自然界的“观音土”没有这三大困难。
硅藻土是一种较硅藻的单细胞藻类生物留下来的遗体,大约距今2500万年以前,硅藻曾是地球上的主人,几乎有水的地方就有它们的存在。后来硅藻死了,他们的残骸沉积到水底被埋藏起来形成了生物沉积岩,就是今天所看到的硅藻土。从电子显微镜所拍到的照片,可见硅藻土的各种形态。它们的形体尺寸一般为几个微米到几十微米,最小也有一微米。其壳壁由非晶质二氧化硅(SiO2)和果胶组成,壳缝为125纳米左右。对壳壁上点纹(Puncta)、线纹(stria)和助纹(costa)观察后发现,原来他们都是整齐排列的小孔,线纹小孔的直径在20-100纳米。所以硅藻土是天然的纳米孔材料。
提纯、改性后的硅藻精土在处理城市污水等方面已表现出独特的性能。
1.0.3、用徽墨写出的毛笔字为什么光泽好?
我国的汉字是至今通行的世界上最古老的文字。从甲骨文经过金文、大篆、小篆、草书、隶书、楷书、行书发展到今天的汉字,已有3000多年的历史,在全世界还找不出第二种。汉字的优点之一是本身具有巨大的美感,是世界上能成为书法艺术品的最主要文字。用笔和和墨创造书法艺术是我中华文化的一绝。
电视剧《乾隆王朝》中,和珅让刘管家刘全用后写的假信换回了几年前向山东巡抚国泰通风报信的真书函,农的国泰面对假信,虽有隐情却无法申辩,只要被砍头乾隆暗示十格格,自己已从假信笔墨的新色彩识破了和珅的调包计。在这剧中,导演借乾隆之口向观众传送了一个知识:我国安徽出产的著名徽墨能保持毛笔字有光泽且较长时间不褪色。制作墨汁或黑墨的主要原料是烟炱。烟炱是什么?他就是烟凝结成的黑灰。制墨时所有的黑灰越细,墨的保色时间越长。徽墨用纳米级大小的松烟炱(即所谓“精烟徽墨”)和树胶及少量香料及水份制成,所以很名贵。
从使用或开始,我们的祖先就同黑灰打交道了。从距今180万年前的山西芮城,170万年前的云南元谋,80万年前的陕西蓝田,60万年前的北京周口店山洞里,都发现了碳灰,而碳灰的尺度大大小小,其中就有纳米级的颗粒,甚至于在灰烬中已有今天才认识的碳纳米管和巴基球(C60)。
我们的汉字青春常在,是否同我们的祖先最早懂得使用或有必然的联系呢?
前 言
第一章 纳米革命—前言
第一节我们生活在新时代
第二节二十一世纪科技三剑客
第三节 改造自然界的全新理念
第四节 用纳米科技改造世界
第二章 纳米科技从幻想到现实
第一节 纳米科技的溯源(1)
第二节 纳米科技的溯源(2)
第三节 纳米科技的溯源(3)
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