＋四、納米技術(shù)

　　納米是長度單位，1納米等于十億分之一米，約為5一10個原子排列起來的長度。納米技術(shù)是在納米尺度上研究物質(zhì)的特性及如何利用這些特性。由于掃描隧道顯微鏡（STM)的發(fā)明，科學(xué)家可在1一10。納米尺度探索物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，甚至有可能在這個微觀尺度操縱或安排物質(zhì)的原子和分子，制造有嶄新特性的材料和器件。

　　納米科技和工藝實際上就是在原子、原子團或分子基礎(chǔ)上實現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)和功能的設(shè)計。這將在材料應(yīng)用的范圍和方式上產(chǎn)生超乎想像的影響，將發(fā)展出超薄、超微、節(jié)能高效和具有特殊性能的材料，比如會出現(xiàn)超強度鋼，免清洗表面，微型機械，高容量存儲盤，高效除污工藝，高效醫(yī)療手段等。目前，有防火、防塵和耐磨性能的納米涂料（陶瓷粉）已得到廣泛應(yīng)用，一些新的納米技術(shù)產(chǎn)品正在出現(xiàn)。

　　十五、新能源技術(shù)

　　新能源技術(shù)是高技術(shù)的支柱，包括核能技術(shù)、太陽能技術(shù)、燃煤、磁流體發(fā)電技術(shù)、地?zé)崮芗夹g(shù)、海洋能技術(shù)等。其中核能技術(shù)與太陽能技術(shù)是新能源技術(shù)的主要標(biāo)志，通過對核能、太陽能的開發(fā)利用，打破了以石油、煤炭為主體的傳統(tǒng)能源觀念，開創(chuàng)了能源的新時代。

　　1．潔凈煤技術(shù)

　　采用先進的燃燒和污染處理技術(shù)（包括燃燒前的洗選處理、型煤加工、制水煤漿，燃燒中采用先進的燃燒器和硫化床燃燒器，燃燒后控制s()：、NO、和顆粒物的煙氣凈化措施）和高效清潔的煤炭利用途徑（如煤的氣化與液化），減少燃煤的污染物排放，提高煤炭利用率，已成為我國、乃至全世界的一項重要的戰(zhàn)略性任務(wù)。

　　2．太陽能

　　太陽向宇宙空間輻射能量極大，而地球所接受的只是其中極其微小的一部分。因地理位置以及季節(jié)和氣候條件的不同，不同地點和在不同時間里所接受到的太陽能有所差異，地面所接受到的太陽能平均值大致是：北歐地區(qū)約為每天每一平方米2千瓦／小時，大部分沙漠地帶和大部分熱帶地區(qū)以及陽光充足的干旱地區(qū)約為每平方米6千瓦／小時。如以一所中等住宅的屋頂為100平方米計算，即使在北歐地區(qū)，它每天所能得到的太陽能也達200千瓦／小時（即通常所說的200度），足夠一個普通家庭日常使用。這些能量我們現(xiàn)時還基本上沒有利用。目前人類所利用的太陽能尚不及能源總消耗量的1％。

　　(1）太陽能資源豐富，沒有污染，它的利用雖然有很好的前景，但也有許多實際困難。投射到地球上的太陽能在空間和時間上都很分散，如何最大限度地收集和儲存這些能量，以使其成為可供利用的穩(wěn)定而持續(xù)的能源，這就是太陽能科學(xué)技術(shù)需要解決的重要課題。

　　(2）現(xiàn)代太陽能利用可以分為把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能或轉(zhuǎn)換成電能兩種方式，從技術(shù)上說現(xiàn)時前者較為成熟。

　　太陽能熱水器、炊事器、淋浴設(shè)備、制冷設(shè)備、消毒器、蒸餾器、干燥器、抽水灌溉系統(tǒng)以及海水淡化裝置等都不需要太復(fù)雜的技術(shù)，已經(jīng)有不少產(chǎn)品投人市場。

　　把太陽能轉(zhuǎn)化為電能也有兩種途徑，其一是使太陽能先轉(zhuǎn)化為熱能然后再用熱能發(fā)電，其二是使太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能一電能直接轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備是太陽能電池。太陽能電池用半導(dǎo)體材料制成，現(xiàn)在太陽能電池已經(jīng)在人造衛(wèi)星、空間站等航天器上實際使用。

　　(3）把太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能無疑是利用太陽能的比較理想的方法，不過太陽能電池的造價還比較高。

　　可以設(shè)想，要是在日照豐富的沙漠地帶鋪設(shè)太陽能電池將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。據(jù)測算，如果在非洲撒哈拉沙漠1％的地面上鋪設(shè)硅太陽能電池，就能得到比現(xiàn)在全世界能源消耗量還大得多的能量。因此研制價格便宜而效率又高的太陽能電池已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要課題之一。

　　3．地?zé)崮?/FONT>

　　據(jù)測算，在地球的大部分地區(qū)，從地表向下每深人100米溫度就約升高3℃，地面下35公里處的溫度約為1100℃一1300℃，地核的溫度則更高達2000℃以上。估計每年從地球內(nèi)部傳到地球表面的熱量，約相當(dāng)于燃燒370億噸煤所釋放的熱量。如果只計算地下熱水和地下蒸汽的總熱量，就是地球上全部煤炭所儲藏的熱量的1700萬倍。

　　現(xiàn)在地?zé)崮苤饕�用來發(fā)電，不過非電應(yīng)用的途徑也十分廣闊。世界上第一座利用地?zé)岚l(fā)電的試驗電站于1904年在意大利運行。地?zé)豳Y源受到普遍重視是本世紀(jì)60年代以后的事。目前世界上許多國家都在積極地研究地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用。地?zé)崮苤饕�用來發(fā)電，地?zé)岚l(fā)電的裝機總?cè)萘恳堰_數(shù)百萬千瓦。

　　我國地?zé)豳Y源也比較豐富，高溫地?zé)豳Y源主要分布在西藏、云南西部和臺灣等地。4．核能

　　核能與傳統(tǒng)能源相比，其優(yōu)越性極為明顯。1公斤鈾235裂變所產(chǎn)生的能量大約相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所釋放的熱量。現(xiàn)代一座裝機容量為100萬千瓦的火力發(fā)電站每年約需200一300萬噸原煤，大約是每天8列火車的運量。同樣規(guī)模的核電站每年僅需含鈾235百分之三的濃縮鈾28噸或天然鈾燃料150噸。所以，即使不計算把節(jié)省下來的煤用作化工原料所帶來的經(jīng)濟效益，只是從燃料的運輸、儲存上來考慮就便利得多和節(jié)省得多。據(jù)測算，地殼里有經(jīng)濟開采價值的鈾礦不超過400萬噸，所能釋放的能量與石油資源的能量大致相當(dāng)。如按目前速度消耗，充其量也只能用幾十年。不過人們知道，在鈾235裂變時除產(chǎn)生熱能之外還產(chǎn)生多余的中子，這些中子的一部分可與鈾238發(fā)生核反應(yīng)，經(jīng)過一系列變化之后能夠得到懷239，而懷239也可以作為核燃料。運用這些方法就能大大擴展寶貴的鈾235資源。

　　核能用于發(fā)電已是大家早已熟知的了。我們知道，日前的核反應(yīng)堆還只是利用核的裂變反應(yīng)，如果可控?zé)岷朔磻?yīng)發(fā)電的設(shè)想得以實現(xiàn)，其效益必將極其可觀。核能利用的一大問題是安全問題。核電站正常運行時不可避免地會有少量放射性物質(zhì)隨廢氣、廢水排放到周圍環(huán)境，必須加以嚴格的控制�，F(xiàn)在有不少人擔(dān)心核電站的放射物會造成危害，其實在人類生活的環(huán)境中自古以來就存在著放射性。數(shù)據(jù)表明，即使人們居住在核電站附近，它所增加的放射性照射劑量也是微不足道的。事實證明，只要認真對待，措施周密，核電站的危害遠小于火電站。據(jù)專家估計，相對于同等發(fā)電量的電站來說，燃煤電站所引起的癌癥致死人數(shù)比核電站高出50一1000倍，遺傳效應(yīng)也要高出100倍。

　　我國核電起步較晚，位于浙江省的秦山核電站和位于廣東省的大亞灣核電站已建成投產(chǎn)，臺灣省核電的規(guī)模更大一些，可以預(yù)期我國的核電站建設(shè)將有大發(fā)展。

　　5，海洋能

　　海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水溫差能等，這些都是可再生能源。海水的潮汐運動是月球和太陽的引力所造成的，經(jīng)計算可知，在日月的共同作用下，潮汐的最大漲落為0.8米左右。由于近岸地帶地形等因素的影響，某些海岸的實際潮汐漲落還會大大超過一般數(shù)值，例如我國杭州灣的最大潮差為8一9米。潮汐的漲落蘊藏著很可觀的能量，據(jù)測算全世界可利用的潮汐能約109千瓦，大部集中在比較淺窄的海面上。潮汐能發(fā)電是從上世紀(jì)50年代才開始的，現(xiàn)已建成的最大的潮汐發(fā)電站是法國朗斯河口發(fā)電站，它的總裝機容量為24萬千瓦，年發(fā)電量5億度。我國從50年代末開始興建了一批潮汐發(fā)電站，目前規(guī)模最大的是1974年建成的廣東省順德縣甘竹灘發(fā)電站，裝機容量為500。千瓦。浙江和福建沿海是我國建設(shè)大型潮汐發(fā)電站的比較理想的地區(qū)，專家們已經(jīng)作了大量調(diào)研和論證工作，一旦條件成熟便可大規(guī)模開發(fā)。

　　大海里有永不停息的波浪，據(jù)估算每一平方公里海面上波浪能的功率約為10x104至20x104千瓦。70年代末我國已開始在南海上使用以波浪能作能源的浮標(biāo)航標(biāo)燈。1974年日本建成的波浪能發(fā)電裝置的功率達到100千瓦。許多國家目前都在積極地進行開發(fā)波浪能的研究工作。

　　海流亦稱洋流，它好比是海洋中的河流，有一定寬度、長度、深度和流速，一般寬度為幾十到幾百海里之間，長度可達數(shù)千海里，深度約幾百米，流速通常為1一2海里／小時，最快的可達4?5海里／小時。太平洋上有一條名為“黑潮”的暖流，寬度在100海里左右，平均深度為400米，平均日流速30一80海里，它的流量為陸地上所有河流之總和的20倍。現(xiàn)在一些國家的海流發(fā)電的試驗裝置已在運行之中。

　　水是地球上熱容量最大的物質(zhì)，到達地球的太陽輻射能大部分都為海水所吸收，它使海水的表層維持著較高的溫度，而深層海水的溫度基本上是恒定的，這就造成海洋表層與深層之間的溫差。依熱力學(xué)第二定律，存在著一個高溫?zé)嵩春鸵粋�低溫?zé)嵩淳涂梢詷?gòu)成熱機對外作功，海水溫差能的利用就是根據(jù)這個原理。上世紀(jì)20年代就已有人作過海水溫差能發(fā)電的試驗。1956年在西非海岸建成了一座大型試驗性海水溫差能發(fā)電站，它利用20℃的溫差發(fā)出了7500千瓦的電能。

　　6．節(jié)約能源的迫切性和重要性

　　(1）人類社會的發(fā)展對能源的依賴和要求越來越迫切，尤其是20世紀(jì)60年代以后，能源的急劇消耗使人們感到，一場能源危機已經(jīng)迫在眉睫。據(jù)說，目前世界上能源的需求大約是以每年7％一8％的速度增長�，F(xiàn)代工業(yè)的主要動力來自由煤和石油產(chǎn)生的電力；現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的原料也在很大程度上依賴于石油產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展不僅需要化肥和農(nóng)藥，而且也增加了對水、電和熱力的需求。

　　(2）地球上的能源儲量是有限的。據(jù)測算，現(xiàn)已探明的煤、石油、天然氣只能供給人類使用100年，而且這些能源的利用效率目前還較低。石油的情況尤其嚴重。人們已開始認識到，如果按現(xiàn)在的速度開采石油，那么幾十年后石油資源必將枯竭。核能的開發(fā)和利用，雖然已受到重視，但是目前由核能產(chǎn)生的電力也遠遠不能滿足人類的需求。

　　(3）由太陽取得的能源如太陽能、水能、風(fēng)能、波浪能等等，也因受到自然條件的限制、技術(shù)上的困難以及環(huán)境問題上的考慮，這些能源的開發(fā)和利用目前也很有限。

　　總之，地球上的能源是自然界固有的，而不是人類能夠任意創(chuàng)造出來的。特別是那些不可再生的能源，一旦耗盡就不可能用任何方法再產(chǎn)生出來。為了人類的生存和社會的發(fā)展，我們必須節(jié)約能源。

　

首頁上一頁12345下一頁尾頁