纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统也非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
新工业革命的前奏——纳米科学
纳米技术的发展将给各个技术领域带来一场普遍的革命，其实质就是由于人类掌握了从小到大即从物质深层次到表层次的生成规律和方式，获得了更根本的也即更深层次的认识和实践能力。所以，纳米技术既是一种新制造技术，又是一种新材料技术、新环境技术，纳米技术将形成循环式的物质生产方式，把废弃物质重新纳入新的生产环节，从而走出化学资源匮乏与化学污染的困境。
各国科学家预言，纳米时代的到来不会很久了。纳米材料与纳米技术在未来的应用，将远远超过计算机工业，并成为未来信息时代的核心。美国国家科学和技术委员会2000年发布的研究报告中描述说，若把纳米技术用于存储器，可使整个国会图书馆的信息放入一个只有糖块大小的装置中。我国科学家钱学森预言，纳米技术将带来一次技术革命，从而引起21世纪又一次工业革命。
现阶段的纳米技术
科学家为我们勾勒了一幅若干年后的蓝图：纳米电子学将使量子元件代替微电子器件，巨型计算机能装入口袋里；通过纳米化，易碎的陶瓷可以变成富有韧性的特殊材料；世界将出现一微米以下的机器甚至机器人；纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径，对基因进行定点等。
用来观察纳米生物学、纳米化学的扫描探针显微镜据一份报告分析，目前在纳米研究中，美国在合成、化学品和生物方面处于领先地位，但是在纳米装置、纳米设备的生产、陶瓷和其他结构材料方面落后于其他国家。日本在纳米设备和强化纳米结构领域具有优势。欧洲在分散、涂层和新仪器应用方面处于领先地位。
但科学家同时指出，无论国内还是国际，纳米是一门前瞻性、战略性、基础性的科技，目前仍集中在基础研究方面。科学家认为，虽然20世纪90年代初科学家已经成功搬动原子，但离自如操纵原子还很远。纳米科技要像信息技术一样产生广泛而又深刻的影响，那将是二三十年以后的事情。但有一点可以肯定地说：纳米的未来不是梦。
纳米电子时代曙光微现
20世纪90年代中期以来，科学家们在分子导线和分子开关等研究领域取得不少进展，但却一直未能制造出分子晶体管和分子电路。这两大难点在2001年下半年被集中攻克。美国和欧洲有5个独立研究小组，分别利用碳纳米管、纳米线和单一分子，首次制造出了分子晶体管和分子逻辑电路。纳米电子技术因此而一跃成为最受人瞩目的前沿领域，并在美国《科学》杂志评选的2001年十大科技突破中，压倒风头正劲的人类基因组研究，登上榜首。
尽管纳米电子时代已经现出了曙光，但要想研制出真正实用化的纳米电子设备或分子计算机，仍然有一些重大技术问题有待解决。专家们指出，如何将上万亿个纳米电子元件组织成系统，如何将纳米电子设备与微米级电子设备集成在一起，如何提高分子间的电接触和电传输性能，都需要进一步的研究。
纳米技术将彻底改变我们的生活
美国国家科学基金会的纳米技术高级顾问米哈伊尔·罗科预言“由于纳米技术的出现，在今后30年中，人类文明所经历的变化将会比刚刚过去石炭纳米分子链的整个20世纪都要多得多。”
许多未来学家预测，在新的时代里，纳米技术将会从根本上改变人类的生存条件。大量的编程产品将会陆续而来，那些被称为“应用雾”的东西将能够按照人类的指令进行组合，从而满足人类丰富多彩的需求。例如，通过分子工程技术，人类可以用它们来生产新酒，其味道却像储存了数十年的陈年佳酿。或者用纳米技术生产一只“忠实”的生物机械狗，身上装有开关，随时供人们娱乐之用。
令人更为振奋的是，新型的、超强的、重量轻的纳米物质将会使太空旅行变得更加低廉和容易。人类可以纳米材料的分子结构。利用纳米技术在土星上营造与地球相似的大气层。通过“纳米药物”新技术，人类可以将生命无限延长，方法是当老细胞坏死时，用一个个的分子生产出新的细胞即可。如果这一梦想成真，地球人“挤迫”到受不了时，也可以进行太空移民。
纳米技术将会给我们带来不可思议的震撼和变化，纳米技术实实在在地走进了我们的生活，并将带给我们一个又一个的惊喜。
纳米生物学
纳米生物学的近期设想是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。目前涉及的内容可归纳为以下三个方面．（1）在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系；（2）在纳米尺度上获得生命信息，例如，用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等（3）纳米机器人的研制。纳米材料
新世纪的新材料——纳米材料
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米材料是20世纪80年代初发展起来的新材料领域，它具有奇特的性能和广阔的应用前景，被誉为跨世纪的新材料，引起了科学界和企业界的极大关注。
纳米材料标志着人们对材料性能的发掘达到了新的高度，这项技术大范围地改造了传统材料，又源源不断地创造出新的材料。纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
贵似黄金的碳纳米管
贵比黄金、细赛人发的“超级纤维”碳纳米管，实际上和金刚石、石墨同属于一个家族。作为近年来材料碳纳米管模型图领域的研究热点，碳纳米管受到各国科学家的高度重视。
1991年被人类发现的碳纳米管，是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为几个纳米到几十个纳米，管壁厚度仅为几个纳米，像铁丝网卷成的一个空心圆柱状“笼形管”。它非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发丝宽，实际上是长度和直径之比很高的纤维。
作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍，比重只有钢的1／6。因为性能奇特，被科学家称为未来的“超级纤维”。
碳纳米管——“太空电梯”的绳索
自从1961年前苏联宇航员加加林第一个进入太空之后，全世界有幸经历太空旅行的人还不到1000人。由于太空旅行的费用昂贵，即使NASA同意出售太空旅行船票，那么除非你姓“盖茨”，否则你也只能望空兴叹。
不过如今情况终于有了转机，有了碳纳米管这种奇特的材料，我们的太空旅行梦就有希望了。如果用碳纳米管做绳索，是惟一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球到月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。
中国的碳纳米管技术
近年来，我国科学家不仅在世界上合成出最长的碳纳米管，而且加紧了碳纳米管的应用研究，研制出具备良好储氢性能的碳纳米管和具备初步显示功能的碳纳米管显示器，并在利用其电子发射性能研制发光器件。1999年1月31日，中国科学院北京物理所宣布，已合成世界上最长的碳纳米管，长达3毫米，国外仅100微米，而且还是最细的碳纳米管。从近期美国《科学索引》核心期刊发表的碳纳米管有关论文数量上看，我国排在美、日之后，位居世界第三。
纳米技术的应用
纳米技术与生活
碳纳米管的作途
虽然成分和石墨一样，但碳纳米管的潜在用途十分诱人。它可制成极好的微细探针和导线、性能颇佳的加强材料、理想的储氢材料。它使壁挂电视进一步成为可能，并在将来可能替代硅芯片的纳米芯片和纳米电子学中扮演极重要的角色，从而引发计算机行业革命。
碳纳米管也是“纳米世界”中的重要一员。在纳米材料中，包括碳纳米管、碳纳米纤维在内的碳纳米材料，一直是近年来国际科学的前沿领域之一。
控制基因并消灭遗传病
纳米技术不光改变着或即将改变着我们的生活，而且还将使众多传统产业焕发生机。在生物医学方面，纳米科技更是潜力巨大。它甚至将超过信息技术和基因组工程，成为21世纪决定性的技术。人类控制基因的实现必须以纳米技术作为支撑和依赖，纳米技术可以重新排列遗传密码。人类可以利用基因芯片迅速查出自己基因密码中的错误，并迅速利用纳米技术进行修正，使人类可以消灭各种遗传缺陷。
商机巨大折纳米科技
目前，纳米技术广泛应用于光学、医药、半导体、信息通讯，一年的营业额已经达到500亿美元。有预测说，到2010年，纳米技术的市场容量将达14400亿美元。纳米科技孕育着巨大的商机。
从大西洋到太平洋，从日本到欧洲，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。美国更是将纳米计划视为下一次纳米机器人在清理血管中的有害堆积物。工业革命的核心，仅美国政府部门在纳米科技基础研究方面的投资，就从1997年的1亿多美元增加到2001年的近5亿美元，试图像微电子技术那样在这一领域独占老大地位。
很多跨国公司、企业和财团一直在对纳米技术的研究进行密切跟踪，杜邦、柯达、惠普等大公司还建立了专门的研究队伍。
纳米机器人
纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容。第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、做整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接用原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置。第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
纳米技术与战争武器
用原子制造产品
正如爱因斯坦所预言：“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”洞察微观世界的秘密，需要借助仪器来开拓视野、延伸双手。纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来制造具有特定功能的产品。科学家预言，“与原子共舞”的纳米时代即将到来，它在未来的应用将远远超过电脑工业。
纳米生物导弹
纳米技术不仅在电子学、材料学、机械学等领域产生巨大作用，超细纳米技术还将在医药领域发挥重要作用。
超细纳米技术将在我国的医药领域开辟几块全新阵地。首先是对付癌症的“纳米生物导弹”，这一专门针对癌症的超细纳米药物，能将抗肿瘤药物连接在磁性超微粒子上，定向“射”向癌细胞，并把它们“全歼”；其次是治疗心血管疾病的“纳米机器人”，用特制超细纳米材料制成的机器人，能进入人的血管和心脏中，完成医生不能完成的血管修补等“细活”，这些机器人能耐大，但体积微小，甚至连肉眼都看不到它们，对人体健康不会产生影响。
运用纳米技术，还能对传统的名贵中草药进行超细开发。同样一剂药，经过纳米技术处理后，将大大提高药的疗效。
纳米智能炸弹
美国密歇根大学生物纳米技术中心的一群科学家曾到犹他州的美国陆军达格维试验场去了一趟。他们此行的目的，是展示“纳米炸弹”的威力。事实上，这种炸弹不会“轰”地一声爆炸。它们是一些分子大的小液滴，其大小只有针尖的1／5000，作用是炸毁危害人类的各种微小“敌人”，其中包括含有致命生化武器炭疽的孢子。在测试中，这些纳米炸弹获得了100％的成功率。
在民用方面，这些装置也有着惊人的应用潜力。比如，只需调整这些炸弹中豆油、溶剂、清洁剂和水的比例，研究人员就能使它们具有杀灭流感病毒和疤疹的能力。据说，密歇根大学的这个研究小组正在制造更聪明的新型纳米炸弹，这些针对性极强的炸弹能够在大肠杆菌、沙门氏菌或者李氏杆菌进入肠道之前攻击它们，美国军方对纳米炸弹十分感兴趣。
纳米武器的特点
与传统武器相比，纳米武器具有完全不同的特点，人们必须对其“刮目相看”，充分认识其对未来战争的影响。
首先，纳米武器实现了武器系统超微型化，使目前车载机载的电子战系统浓缩至可单兵携带，隐蔽性更好，安全性更高。其次，纳米武器实现了武器系统高智能化，使武器装备控制系统信息获取速度大大加快，侦察监视精度大大提高。
再次，纳米武器实现了武器系统集成化生产，使武器装备成本降低、可靠性提高，同时使武器装备研制、生产周期缩短。