探秘纳米材料

徐杰

纳米材料是纳米科技的基础。一个纳米只有一米的10亿分之一，用肉眼根本看不到。由于特别小，纳米就产生了两种效应，即表面效应和量子效应。因此，利用纳米材料制造出来的新材料，可以开发出许多功能。例如，应用在医学上，纳米机器人能够进入血管进行手术；应用在航天器上，燃料中加入纳米材料，其燃烧效率成倍增长；日常生活中，人们可以在三九寒天里只穿一件“纳米”毛衣。总之，神奇的纳米材料将使各个领域都出现突破性的发展，让人类生活发生重大变化。赶快行动，让我们也来制造纳米材料。

纸杯、滴管、蜡烛、金属汤匙、杯子。

1.在一个纸杯里倒入约1厘米高或半杯的水。

2.将纸杯底部放置于蜡烛火焰上（纸杯有水，纸杯底部不会燃烧。但是边缘凸出部分有可能烧起来，因此要避免烧烤到纸杯边缘）。

3.不停地移动纸杯，使纸杯底部均匀附着黑色的碳微粒。通常需要1—2分钟。请注意：纸杯底部必须置于蜡烛火焰之中，不可高于火焰，这样，才容易附着上燃烧不完全的碳微粒。

4.将纸杯放在桌上，杯底朝上。取滴管（或吸管）沾少许水，滴在杯底，轻轻摇晃纸杯，观察水滴的移动方向，你会发现，水滴不会吸附在纸杯上，并且能自由滚动。再滴几滴水，水滴同样不会吸附在纸杯上。

自然界中的荷叶具有所谓的“荷叶效应”，是由于荷叶表面有纳米级的结构，使水滴不会附着在荷叶上，因此荷叶具有了“自我净洁”的功能。纸杯在蜡烛火焰上烧烤后，会吸附一层很微小、达到纳米级的黑色碳微粒，于是如同荷叶一样显现出疏水性，水滴无法附着在纸杯上。

利用纳米级碳微粒的疏水性，我们还可以进行另一项实验。取一个金属汤匙，将汤匙背面用蜡烛火焰熏黑，使汤匙背面均匀附着碳微粒，冷却后，把汤匙插入水中，并在水面上方观察汤匙。可以发现黑色的湯匙变得亮亮的，好像又变回原来的汤匙，黑色的碳微粒层也消失不见了！这是因为汤匙附着了纳米级结构的碳微粒，具有疏水性，因此插入水中之后，水与微粒碳之间有一层很细微的空气层。当水中四面八方的光线射入到汤匙时，入射角比较小的光线可以折射进入空气层，再照射到黑色碳层被吸收（黑色物体不反射光线），而入射角比较大的光则发生全反射（即没有折射），反射至水面再折射进入空气，因此在水面上方可以看到光线，看起来就亮亮的。其实，在地球漫长的演化过程中，纳米材料和它的形成过程早已存在于自然界中。与荷叶类似，一些有翅昆虫（如蜻蜓、蜜蜂、蛾、蝴蝶、蝉、甲虫、蚊、蝇等）的翅膀表面也具有“自我净洁”的功能，避免了空气中的水和灰尘等污染物的附着而影响飞行。