導(dǎo)語：如何才能寫好一篇納米技術(shù)的前景，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，微電子在人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦械膽?yīng)用愈加廣泛，微電子產(chǎn)品的核心便是芯片，而隨著IC設(shè)計(jì)與半導(dǎo)體加工工藝技術(shù)水平的不斷提高，電子元件的尺寸越來越小，集成電路的規(guī)模越來越大，其復(fù)雜程度也越來越高，對半導(dǎo)體芯片的尺寸、性能及穩(wěn)定性等有了更高的要求，如何生產(chǎn)出尺寸更小、功耗更低、性能穩(wěn)定性更好的半導(dǎo)體芯片成為微電子技術(shù)發(fā)展的瓶頸。與此同時(shí)，納米技術(shù)的飛速發(fā)展及其在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，為微電子技術(shù)的突破性發(fā)展提供了機(jī)遇和條件。

納米電子技術(shù)

納米（nanometer）是一個(gè)長度計(jì)量單位，一納米等于10億分之一米，納米技術(shù)是指在納米空間內(nèi)，通過特定的技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)原子或分子在納米例子表面的排列組成，從而制造出具有特定性能的材料或器件的一門高新技術(shù)。納米微粒的獨(dú)特結(jié)構(gòu)能使其產(chǎn)生小尺寸、宏觀量子隧道、量子尺寸等多種效應(yīng)，其材料表現(xiàn)出光、電、熱、反射、吸收及生物活性等許多特殊的功能，作為介質(zhì)擴(kuò)散氣體的速度極快，顆粒與生物細(xì)胞的物化作用很強(qiáng)，能很容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，且在使用時(shí)用量小、附加值極高，能夠賦予材料意想不到的高性能。近年來，隨著納米材料和納米技術(shù)的發(fā)展，其在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都有了較為廣泛的應(yīng)用。而隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電子元件的尺寸不斷縮小，集成電路的集成程度要求也越來越高，為了生產(chǎn)出能夠適應(yīng)電子元件及集成電路發(fā)展要求的半導(dǎo)體芯片，有著諸多特殊功能的納米技術(shù)開始被應(yīng)用于電子領(lǐng)域，納米電子技術(shù)由此而生。

納米電子技術(shù)是納米技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它是在微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟的條件下產(chǎn)生的，從某種意義上來說，納米電子學(xué)是微電子學(xué)繼續(xù)向更微小的世界的延伸。

納米電子技術(shù)是以納米粒子的量子效應(yīng)為理論基礎(chǔ)建立并發(fā)展起來的，也即是當(dāng)電子元件的尺寸小到納米量級時(shí)，其加工技術(shù)、運(yùn)行機(jī)理等都與微電子器件有了極大差異，采用納米技術(shù)研制出來的分子器件，不僅能夠克服半導(dǎo)體加工工藝中的存在的問題和困難，與基于硅集成電路上的器件相比，其在傳感、靈敏度、集成度等多方面都有更好的性能。

納米電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

納米電子技術(shù)雖然興起的較晚，但其發(fā)展極為迅速，經(jīng)過近些年來的發(fā)展，已經(jīng)取得了一定的成果，當(dāng)前，這些成果集中體現(xiàn)在納米電子材料和納米電子元件的應(yīng)用上，同時(shí)這一技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中也有了較為廣泛的應(yīng)用。

1. 納米電子材料

當(dāng)前常見的納米電子材料有納米半導(dǎo)體陶瓷材料、納米硅材料和納米硅薄膜，其中基于納米技術(shù)的硅電子材料一起能耗低、運(yùn)行時(shí)間短、反應(yīng)速度快及運(yùn)行可靠穩(wěn)定，受外界環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，較為完美地契合了現(xiàn)代社會(huì)對電子技術(shù)的發(fā)展需求，與同等材料相比有著絕對的技術(shù)優(yōu)勢，且隨著科研技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其成本也有所降低，在電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景十分廣闊。

2. 納米電子元件

納米電子元件是在集成元件和超大規(guī)模集成元件的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)研制出來的，當(dāng)前利用納米電子學(xué)已經(jīng)研制成功了包括單電子晶體管、納米發(fā)光二極管及超微磁場探測器等在內(nèi)的各種納米器件。

3. 納米電子技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

電子學(xué)的發(fā)展離不開包括生物學(xué)在內(nèi)的基礎(chǔ)學(xué)科的貢獻(xiàn)，而現(xiàn)代電子科技產(chǎn)品在基礎(chǔ)學(xué)科中的應(yīng)用，也推動(dòng)了基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米電子技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，彩色多普超聲診斷儀、伽馬刀、磁共振成像（MRI）等高科技醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的問世及應(yīng)用，都極大地推動(dòng)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展。而應(yīng)用了納米技術(shù)的電子學(xué)與生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合將會(huì)把人們對于微小生物體的研究帶入到一個(gè)全新的階段。

納米電子技術(shù)發(fā)展前景

1. 碳納米管

碳納米管是由石墨碳原子層卷曲而成的，其自身的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)及極好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，使其在光學(xué)、機(jī)械性能和電子特性上都有著明顯的優(yōu)勢，應(yīng)用碳納米管可以推動(dòng)單電子器件和納米量子器件的研究和開發(fā)應(yīng)用，其本身也是當(dāng)前世界科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)研究的重點(diǎn)。

2. 納米硅薄膜

硅在當(dāng)前的半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用十分廣泛，目前世界上的半導(dǎo)體器件有95%以上都是由硅做成的，納米硅薄膜的工藝程序與硅器件及集成電路是相容的，其發(fā)展將為量子功能的進(jìn)一步研制提供基礎(chǔ)，并推動(dòng)納米電子技術(shù)向更高層次的發(fā)展。

3. 納米生物電子

將納米技術(shù)、電子技術(shù)與生物芯片相融合，其研制出的最大成果是納米機(jī)器人，這種基于納米電子技術(shù)的機(jī)器人能夠進(jìn)入到人體的血管中，成為人體內(nèi)的清潔器，清除體內(nèi)對人體有害的物質(zhì)，保證人體新陳代謝，為人體健康提供了更高的保障。

結(jié) 語

篇2

【分類號】X50

1 納米技術(shù)

納米（nm）技術(shù)是指在0.1-100nm范圍內(nèi)，研究電子、原子和分子內(nèi)在規(guī)律和特征，并用于制造各種物質(zhì)的一門嶄新的綜合性科學(xué)技術(shù)。納米尺度的物質(zhì)顆粒接近原子大小，此時(shí)量子效應(yīng)開始影響到物質(zhì)的性能和結(jié)構(gòu)。由納米級結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的納米材料，在機(jī)械性能、磁、光、電、熱等方面與普通材料有很大不同，具有輻射、吸收、催化、吸附等新特性。人類通過在原子、分子和超分子水平上控制了納米結(jié)構(gòu)來發(fā)現(xiàn)納米材料的奇異特征，以及學(xué)會(huì)有效地利用這些特定功能產(chǎn)品，最終能夠仿照自然生態(tài)中非常復(fù)雜的過程，這也是納米科技的最終目的。

納米技術(shù)包含下列四個(gè)主要方面：

（1）納米材料：當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在1-100納米這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個(gè)中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認(rèn)識到這個(gè)尺度范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們在20世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。人們就正式把這類材料命名為納米材料。

（2）納米動(dòng)力學(xué)：主要是微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱為微型電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，用于有傳動(dòng)機(jī)械的微型傳感器和執(zhí)行器、光纖通訊系統(tǒng)，特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等，用的是一種類似于集成電器設(shè)計(jì)和制造的新工藝。特點(diǎn)是部件很小，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動(dòng)機(jī)，用于超快速離心機(jī)或陀螺儀等。雖然它們目前尚未真正進(jìn)入納米尺度，但有很大的潛在科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（3）納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)：如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗(yàn)，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細(xì)結(jié)構(gòu)等。新的藥物，即使是微米粒子的細(xì)粉，也大約有半數(shù)不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。

（4）納米電子學(xué)：包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。更小是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個(gè)器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。

納米技術(shù)是建設(shè)者的最后疆界，它的影響將是巨大的。

2 納米技術(shù)在環(huán)境鄰域的應(yīng)用

納米材料的比表面積大，表面活性中心多，是催化劑的必要條件。國際上已將納米材料作為新一代催化劑進(jìn)行研究和開發(fā)。近年來的發(fā)展方向是納米復(fù)合化，例如，氟石結(jié)構(gòu)的納米Ce2-x和Cu組成納米復(fù)合材料，可用于汽車尾氣中SO2、CO的消除。已有生產(chǎn)廠家開發(fā)出可以用來代替汽車中的金屬構(gòu)件的納米粒子增強(qiáng)型復(fù)合材料，這種納米復(fù)合材料的廣泛使用可能使汽油的燃燒量每年減少15億升，二氧化碳的排放量每年至少減少50億千克。我國山東小鴨電器集團(tuán)采用納米復(fù)合抗菌除味塑料制作洗衣機(jī)的外筒，具有耐高溫、耐摩擦、耐沖擊、韌性好和硬度高等特點(diǎn)，還有很好的光潔度和很強(qiáng)的除垢能力，不但可以防止污垢在筒壁沉積，隨時(shí)保持洗衣機(jī)內(nèi)部清潔，還可以防止細(xì)菌滋生，解除了衣物交叉感染的可能，開辟了健康洗衣機(jī)的新紀(jì)元。

用黏土和聚合物的納米粒子替代輪胎中的炭黑是一項(xiàng)生產(chǎn)環(huán)保型、耐磨損輪胎的新技術(shù)，利用納米材料對紫外線的吸收特性而制作的日光燈管不僅可以減少紫外線對人體的損害，而且可以提高燈管的使用壽命。把具有導(dǎo)電性能的納米顆粒，如炭黑、金屬粒子等加入到高聚物中，可以改善高聚物的導(dǎo)電性，節(jié)約能源。

3 納米技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的潛在突破

3.1 有效利用資源

納米技術(shù)是從原子和分子開始制造材料和產(chǎn)品。這種從小到大的制造方式需要的材料較少，造成污染程度較低。納米復(fù)合陶瓷，因其優(yōu)異的耐高溫、高強(qiáng)度等性能，有望應(yīng)用于高溫發(fā)動(dòng)機(jī)中，其燃燒熱效率可增加一倍，且燃燒完全，污染降低。由于納米技術(shù)導(dǎo)致產(chǎn)品微型化，使所需資源減少，不僅可達(dá)到"低消耗、高效益"，而且成本低廉?？梢灶A(yù)測，未來資源浪費(fèi)，造價(jià)昂貴的大型機(jī)械設(shè)備將逐步淘汰，以實(shí)現(xiàn)資源消耗率的"零增長"。

3.2 用于對水和空氣的處理

消除水和空氣中最細(xì)微的污染物（分別為300nm和50nm），使空氣和飲用水更加清潔。新型的納米級凈水劑具有很強(qiáng)的吸附能力，是普通凈水劑的10-20倍，可將污水中的懸浮物和鐵銹、異味等污物除去。通過納米孔徑的過濾裝置，還能把水中的細(xì)菌、病毒去除。凈化和淡化海水的選擇性濾膜，不僅成本低，而且所需量不足目前的十分之一。

3.3 監(jiān)測大氣污染

大氣中含有的C、N、S等元素的氧化物可導(dǎo)致酸雨和溫室效應(yīng)，因此它們在大氣中的含量必須被實(shí)時(shí)監(jiān)測?，F(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)成本高，不便于移動(dòng)作業(yè)，所需溫度高，而利用納米材料的高比表面積能對吸附氣體有快速反應(yīng)，吸附后能改變其物理性質(zhì)，且反應(yīng)可逆，具有能再生的特性。研制出可用于監(jiān)測大氣中的有害氣體，可在室溫下工作、造價(jià)低廉、體積小的監(jiān)測器。

3.4 提供有效儲(chǔ)氫方式

物理和化學(xué)方法儲(chǔ)氫，需要昂貴的設(shè)備。采用納米材料可避免大晶粒儲(chǔ)氫材料在反復(fù)吸收、釋放氫氣的循環(huán)過程中產(chǎn)生的氫脆現(xiàn)象，又可增加吸氫容量和吸氫速率，提供一種有效而清潔的儲(chǔ)氫方式，這種材料如果用來制造燃料電池汽車中的氫容器，可有效避免空氣污染。

4 結(jié)束語

納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，2010年納米技術(shù)市場估計(jì)達(dá)到14400億美元，納米技術(shù)未來的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)工業(yè)。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場因納米而引發(fā)的"材料革命"現(xiàn)在我國以納米材料和納米技術(shù)注冊的公司有近100個(gè)，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。加入納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷性提高了十幾倍，而且無毒無害無異味。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活質(zhì)量

盡管納米技術(shù)仍有許多問題有待于進(jìn)一步探索和解決，但它在高科技領(lǐng)域和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中帶來的沖擊是不可否認(rèn)的。它將成為新世紀(jì)信息時(shí)代的核心。隨著人們對納米材料研究的深入，納米材料必將出現(xiàn)更為廣闊的應(yīng)用前景，納米材料的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用也將成為現(xiàn)實(shí)。可以相信，納米技術(shù)作為一門新興科學(xué)，必將對環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生出深遠(yuǎn)的影響，利用納米技術(shù)解決污染問題將成為未來環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹學(xué)軍等，神奇的納米技術(shù)，國外科技動(dòng)態(tài)，2010，9（3）；33-36。

篇3

關(guān)鍵詞：納米材料應(yīng)用

納米發(fā)展小史

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢想。

1991年，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

什么是納米材料

納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。

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1-100nm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。

1、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

由加拿大萬達(dá)科技（無錫）有限公司與全國涂料工業(yè)信息中心聯(lián)合舉辦的無毒高效防銹顏料及其在防腐蝕涂料中的應(yīng)用研討會(huì)近日在無錫召開。

中國工程院院士、裝甲兵工程學(xué)院徐濱士教授，上海交通大學(xué)李國萊教授，中化建常州涂料化工研究院錢伯榮總工等業(yè)內(nèi)知名人士分別在會(huì)上作了報(bào)告，與會(huì)者共同探討了納米技術(shù)在防銹顏料中及涂料中的應(yīng)用、無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用以及新型防銹涂料和防銹試驗(yàn)方法發(fā)展等課題。

徐院士就當(dāng)前納米技術(shù)的發(fā)展情況作了簡單介紹，他指出：納米技術(shù)的研究對人類的發(fā)展、世界的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用，誰掌握了納米技術(shù)，誰就站在了世界的前列。我國納米技術(shù)的研究因起步較早，現(xiàn)基本能與世界保持同步，在某些領(lǐng)域甚至超過世界同行業(yè)。

作為國內(nèi)表面處理這一課題的領(lǐng)頭人，徐院士重點(diǎn)談了納米技術(shù)對防銹顏料及涂料發(fā)展的促進(jìn)作用。他說，此前我國防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒防銹顏料，有的性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價(jià)格太高，國內(nèi)尚未引進(jìn)。我國防銹涂料業(yè)亟待一種無毒無害、性能優(yōu)異而又價(jià)格低廉的防銹顏料來提升防銹涂料產(chǎn)品的整體水平，增強(qiáng)行業(yè)的國際競爭力。

中化建常州涂料化工研究院高級工程師沈海鷹代表常州涂料院，在題為《無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用》報(bào)告中，詳細(xì)介紹了復(fù)合鐵鈦醇酸防銹漆及復(fù)合鐵鈦環(huán)氧防銹漆的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)或使用注意事項(xiàng)、防銹漆技術(shù)指標(biāo)及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。

在紅丹價(jià)格一路攀升的今天，這一信息無疑給各涂料生產(chǎn)廠商提供了巨大的參考價(jià)值，會(huì)場氣氛十分熱烈，與會(huì)者紛紛提出各種問題。萬達(dá)科技（無錫）有限公司總工程師李家權(quán)先生就復(fù)合鐵鈦防銹顏料的防銹機(jī)理、生產(chǎn)工藝、載體粉的選擇、產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)及納米材料的預(yù)處理方法等一一做了詳細(xì)介紹。

目前產(chǎn)品已通過國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測，同時(shí)還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品無可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，為此獲得了中國專利技術(shù)博覽會(huì)金獎(jiǎng).復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并已由總裝備部作為重點(diǎn)項(xiàng)目在全軍部分裝備上全面推廣使用。

本次會(huì)議的成功召開，標(biāo)志著我國防銹涂料產(chǎn)業(yè)新一輪的變革即將開始，它掀開了我國防銹涂料朝高品質(zhì)、高技術(shù)含量、高效益及全環(huán)保型發(fā)展的嶄新一頁。其帶來的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益不可估量。這是新型防銹顏料向傳統(tǒng)防銹顏料宣戰(zhàn)的開始，也吹響了我國防銹涂料業(yè)向高端防銹涂料市場發(fā)起沖擊的號角2、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測

據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機(jī)構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。

由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級，產(chǎn)業(yè)化市場前景極好。

在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。預(yù)期十五期間，各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。

我國每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長速度大約為3％。18億平方米的建筑若全部采用建筑涂料裝飾則總共需建筑涂料近300萬噸，約200～300億元的市場。目前，我國建筑涂料年產(chǎn)量僅60多萬噸，世界現(xiàn)在涂料年總產(chǎn)量為2500萬噸，每人每年消耗4千克，為發(fā)達(dá)國家的1／10，中國人年均涂料消費(fèi)只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分廣闊的發(fā)展前景。

納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對空氣中有毒氣體有強(qiáng)烈的分解，消除作用。對甲醛

篇4

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；食品科學(xué)；應(yīng)用

一、納米技術(shù)

自從上個(gè)世紀(jì)90年代出現(xiàn)納米技術(shù)后，在納米技術(shù)領(lǐng)域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現(xiàn)，使得人們對納米技術(shù)的理解不夠透徹，對其研究也處于初級階段。其實(shí)，納米技術(shù)是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究多學(xué)科交叉的科學(xué)，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析，納米技術(shù)都堪稱是一項(xiàng)新的、空前的技術(shù)創(chuàng)新，對今后物理學(xué)的發(fā)展起著重要作用。納米技術(shù)的目標(biāo)主要是根據(jù)納米結(jié)構(gòu)所具有的特性和功能，結(jié)合人們的需求，對材料進(jìn)行加工，并制造具有特定功能的產(chǎn)品，給人們帶來全新的技術(shù)革命。此外，在設(shè)計(jì)過程中在原子、分子的水平上運(yùn)用納米技術(shù)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，進(jìn)而制造出具有全新性質(zhì)和各種功能的材料，從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。

二、納米食品的概述

所謂納米食品，指的是在食品加工、生產(chǎn)或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段的食品。但是，納米食品不僅僅是采用納米技術(shù)將食品的尺寸加工至納米級別，也涉及到通過納米技術(shù)對食品進(jìn)行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經(jīng)過納米技術(shù)加工的食品在營養(yǎng)、吸收等方面會(huì)很大的提高，在這方面應(yīng)用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、豆奶與納米添加營養(yǎng)素的鈣奶茶等。但是，由于人們對納米技術(shù)研究的局限性決定了納米食品也存在一些問題，從而使得納米食品的安全日益受到人們的關(guān)注。因?yàn)?，在納米食品生產(chǎn)過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達(dá)到納米級別，從而不可避免地產(chǎn)生粉料污染，同時(shí)，納米技術(shù)給食品所帶來的危害與不利影響等，目前我們還無法預(yù)測，難以判斷納米材料是否對人體有害。目前，我國乃至國際上的納米食品行業(yè)還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的、有效的標(biāo)準(zhǔn)，無法對納米食品進(jìn)行安全性評價(jià)，也不利于食品健康的管理與監(jiān)控。此外，據(jù)研究部分納米食品存在一些有害成分，采用球磨法對食品進(jìn)行加工，所制備得到的納米粉末更容易進(jìn)入細(xì)胞甚至細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而對人體所產(chǎn)生的危害也沒有研究清楚。

三、納米技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用分析

1.微乳化技術(shù)和納米膠囊制備技術(shù)

所謂的微乳液，就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩(wěn)定，各向同性、粒徑大小為l～100納米、外觀透明或半透明的分散體系，而制備該微乳液的技術(shù)也稱為微乳化技術(shù)。自從上個(gè)世紀(jì)末以來，人們加大對微乳理論和應(yīng)用的研究，并將微乳化技術(shù)已應(yīng)用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術(shù)，將微膠囊制備成具有粒徑大小在10～1 000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小，形成膠體溶液，易于分散和懸浮在水中，并形成清澈透明的液體，從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態(tài)而濃集于特定的靶組織，進(jìn)而有利于提高療效的目的，增加藥品生產(chǎn)效率。

在食品包裝行業(yè)，納米技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，并且該技術(shù)能給人們帶來極大的利益。因?yàn)?，在包裝材料過程中，只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果，從而更好地為食品包裝提高質(zhì)量安全保障。同時(shí)，在冰箱制造行業(yè)也能看到納米技術(shù)的應(yīng)用情況，通過納米技術(shù)能夠有效地生產(chǎn)出一些抗菌性的冰箱，從而滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?。此外，由于納米材料的尺寸微?。{米級別），并體現(xiàn)出特殊的功能，在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現(xiàn)有包裝材料的性能，從而進(jìn)一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術(shù)在玻璃和陶瓷容器等領(lǐng)域的應(yīng)用，通過加入納米顆粒，可以有效地增加了脆性材料的韌性與強(qiáng)度，還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時(shí)間過長而出現(xiàn)老化、變質(zhì)等現(xiàn)象，進(jìn)而增加食品包裝的使用壽命，促進(jìn)食品包裝行業(yè)的發(fā)展。

2.納米技術(shù)在超細(xì)微粒和納米粒子制備中的應(yīng)用

在當(dāng)今的高新技術(shù)研究領(lǐng)域中，超細(xì)微粒尤其是納米粒子已經(jīng)成為人們研究的熱門方向，并是當(dāng)今急需加大研究投入的領(lǐng)域。經(jīng)過超細(xì)化處理后的物質(zhì)，粒子之間的接觸面積增大，比表面積也大大增加，界面能顯著提高，表面能會(huì)發(fā)生巨大變化，從而顯現(xiàn)出獨(dú)特的物理與化學(xué)性能。通常情況下，制備超細(xì)粒子的方法為超細(xì)碾磨法，例如市場上比較普遍的具有強(qiáng)抗氧化性的超細(xì)綠茶粉與具有強(qiáng)結(jié)合水能力的超細(xì)面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人體的吸收消化，約1 000納米的超細(xì)綠茶粉呈現(xiàn)出較好的營養(yǎng)消化和吸收率，其營養(yǎng)價(jià)值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發(fā)展起來的新技術(shù)――超臨界流體制備超細(xì)微粒技術(shù)，也屬于納米技術(shù)制備超細(xì)粒子的范疇，該技術(shù)可以較準(zhǔn)確地控制結(jié)晶過程，對粒子尺寸進(jìn)行精確的控制，從而生產(chǎn)出的超細(xì)微粒粒徑小且粒度分布均勻，該技術(shù)在醫(yī)療藥物制造行業(yè)較為普遍，具有誘人的應(yīng)用前景。

3.納米技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得納米傳感器技術(shù)也得到了驚人的發(fā)展，并已在食品安全監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用。所謂納米生物傳感器技術(shù)，采用選擇性結(jié)合靶分子的生物探針，對食品進(jìn)行安全監(jiān)測的技術(shù)。因?yàn)椋{米材料本身就是非常敏感，對于不均勻的生物與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)靈敏，將納米技術(shù)與生物學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子材料相結(jié)合，可以制備新型的傳感器件，并提高食品安全監(jiān)測效率。例如與生物芯片等技術(shù)結(jié)合，可以使分子檢測更加簡便、高效的納米生物傳感器。近年來，人們通過納米生物傳感器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如，在傳統(tǒng)的檢測領(lǐng)域，尤其是監(jiān)測微量細(xì)菌時(shí)需要擴(kuò)增或富集樣本中的目標(biāo)菌，從而無形中增加監(jiān)測步驟，同時(shí)過程繁瑣而費(fèi)時(shí)費(fèi)力，然而，利用納米技術(shù)與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器，不僅能夠大大減少檢測所需的時(shí)間，還可以提高檢測的靈敏度，進(jìn)而提高監(jiān)測效率與精確度。

四、結(jié)語

綜上所述，由于納米材料發(fā)展比較晚，各方面的研究還不夠完善，納米技術(shù)也存在一些不足和缺陷。但是，這并不影響納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，隨著人們對納米技術(shù)研究的不斷深入，我相信在不久的將來納米技術(shù)將會(huì)引發(fā)一場新的食品科學(xué)的革命，為食品行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)展空間，也會(huì)使人們的飲食結(jié)構(gòu)和生活方式發(fā)生巨大的變化，引領(lǐng)人們走進(jìn)一個(gè)全新的食品行業(yè)，進(jìn)而提在很大程度上提高人們的生活水平。

參考文獻(xiàn)：

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1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國家制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國家雖然沒有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會(huì)又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內(nèi)的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。

（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)

意識到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競爭優(yōu)勢，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國和日本等領(lǐng)先國家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺灣知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。

（3）發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國家納米科技發(fā)展的勢頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)、國家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會(huì)。目前正在制定中的國家中長期科技發(fā)展綱要將明確中國納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發(fā)任務(wù)，以便在國家層面上進(jìn)行指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開發(fā)。

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國還是渴望富裕的工業(yè)化中國家，都在對納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。

美國的公共納米技術(shù)投資最多。在過去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術(shù)投資國。日本早在20世紀(jì)80年代就開始支持納米科學(xué)研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營企業(yè)對納米技術(shù)的投資也快速增加。美國的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來。

3、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強(qiáng)國比較而言，美國雖具有一定的優(yōu)勢，但現(xiàn)在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據(jù)中國科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優(yōu)勢領(lǐng)先于其他國家，3年累計(jì)論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國3年累計(jì)論文總數(shù)都超過了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個(gè)整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。

（2）在申請納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國獨(dú)占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國家是美國（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標(biāo)局，所以美國的專利數(shù)量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國家和地區(qū)只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國國家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國科研人員正在加緊納米級半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。

日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。

在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W(xué)家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。

中國在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國家有明顯差距。

4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

美國國家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為，美國大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國在該領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。

日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術(shù)工業(yè)平臺和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國。

篇6

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；環(huán)境保護(hù)；污水處理；廢氣處理

1、納米技術(shù)的定義

納米技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一門高新技術(shù)。納米是人其大小在0.1～100nm 之間的x微小原子，是人類用肉眼無法看到的，納米技術(shù)是產(chǎn)生在這種物質(zhì)至上的一種技術(shù)，它的主要原理就是將微小的納米原子進(jìn)行重新的排列與組合，生產(chǎn)出新的產(chǎn)品的一種技術(shù)，這種技術(shù)不僅滿足了人類的想象，而且利用了納米材料的特點(diǎn)而發(fā)展的，納米技術(shù)作為一種高新科技，目前納米技術(shù)已經(jīng)發(fā)展延伸到了人類生活的多個(gè)領(lǐng)域，而且納米材料成本較低，人類已經(jīng)完全接受了這種技術(shù)，并期待它有著進(jìn)一步的發(fā)展，可以說，納米技術(shù)的發(fā)展是人類科技發(fā)展的另一個(gè)階段，是科學(xué)技術(shù)史上的一次革命，它不僅將克服傳統(tǒng)環(huán)保技術(shù)材料的不足，而且生產(chǎn)出新型高效環(huán)保材料和環(huán)保技術(shù)，拓展了環(huán)保視野，提高環(huán)保能力，徹底改善環(huán)境狀態(tài)，是環(huán)境保護(hù)工作的一次革命。

2、納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

2.1污水處理

污水通常指受一定污染的、來自生活和生產(chǎn)的廢棄水，其主要污染物有病原體污染物，耗氧污染物，植物營養(yǎng)物和有毒污染物等，嚴(yán)重威脅人們的健康。污水處理就是將污水中的有害物質(zhì)從水中去除。原始的污水處理，會(huì)造成再度污染，而且處理的速度慢，水質(zhì)不能完全還原，一直不能達(dá)到人們理想的結(jié)果，這就依賴于納米材料的技術(shù)應(yīng)用了。一種新型納米技術(shù)提取污水中的有用金屬，將它們再利用，創(chuàng)造出新的價(jià)值。不但凈化了污水，而且防止了資源的浪費(fèi)。

此外通過納米技術(shù)研發(fā)的一種新型的噴劑，這種噴劑的吸附功能是原始抨擊功效的22倍左右，其處理過程可分為三步：

第一步：利用納米凈水劑將污水中的雜物吸取出來。

第二步：納米材料的設(shè)備，應(yīng)用于吸收水中的雜物，產(chǎn)生潔凈的水資源

第三步：一種特殊的設(shè)備，分別裝置納米孔和納米薄膜，將水放置到這一設(shè)備分別通過以上兩種裝置，在水通過的時(shí)候納米材料就和水中的危害物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，提出危害物質(zhì)，還原留存出凈化水，提高水的質(zhì)量

1）廢水在無機(jī)污染下的處理

當(dāng)水被檢測成有重金屬存在時(shí)，要注意了，這種水對人類會(huì)造成危害，這就是無機(jī)污染下的水資源，但直接處理掉不利用的話，又會(huì)造成資源浪費(fèi)。納米技術(shù)的發(fā)展為人類帶來了希望，它將納米材料放入水中，使得水中的有效金屬自動(dòng)脫離，這樣的效果既能使用干凈的水資源，又能吸取回水中的有用金屬。

2）廢水在有機(jī)污染下的處理

TiO2科作為納米技術(shù)的引用材料，利用光的作用，與水中的有害物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，它可以將水中的各種有機(jī)物很快完全催化氧化成水和CO等無害物質(zhì)。提高了水的質(zhì)量，減少了污染。這樣的實(shí)驗(yàn)為人們帶來了喜訊，利用這種方式使得改善過的水資源，完全可以達(dá)到清潔的目的，對于飲用水的這種處理，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，人們的生活用水要達(dá)到純凈，無污染的愿望完全可以實(shí)現(xiàn)。

3）出去飲用水中的有害物質(zhì)

此凈化技術(shù)既可以處理污水，也可以對自來水進(jìn)行凈化處理，去除細(xì)菌，把對人體有利的礦物質(zhì)和元素保留下來。經(jīng)過凈化的自來水對人體健康很有利，可以保護(hù)肝腎免受傷害。

2.2污水的清潔和清新空氣的再造

人們的生活環(huán)境一直被污染過的空氣和水資源所困擾著，源源不斷的新的產(chǎn)品使用在空氣凈化和污水處理的需求中，雖然有一些成效，但是也造成了一些負(fù)面的影響，以及成本的供不應(yīng)求，針對于這種情況，納米材料在新技術(shù)上得到了廣泛的應(yīng)用，房屋內(nèi)部的空氣改善就是納米新技術(shù)的一個(gè)施展方向，為人們帶來了綠色生活，清新的空氣，而且納米催化劑催化下的土質(zhì)，用于路面建設(shè)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，使路面的成分中含有化學(xué)因子，減少空氣中的有害物質(zhì)，目前我們所研制的一種空氣凈化設(shè)備，就是納米材料的一種應(yīng)用，在人流比較擁擠的地方，使用較大型的設(shè)備，在其設(shè)備中添加納米成分，這樣在平常我們認(rèn)為空氣質(zhì)量差的地方，感受到清新的空氣，人們也更愿意在這種環(huán)境下綠色出行。同時(shí)又可以在，污穢的墻壁等地方，刷上含有納米材料的催化劑，可以達(dá)到這個(gè)地方進(jìn)行自己清潔的效果涂更加方便了人們的生活，改善了環(huán)境

1）去除空氣中的有害化合物

這種化合物的來源主要是從沒有被完全利用的物質(zhì)中產(chǎn)生的，嚴(yán)重危害人類健康，納米材料帶來的新興技術(shù)投入到物質(zhì)的使用當(dāng)中時(shí)不僅可以充分使用，而且會(huì)轉(zhuǎn)變它自身的存在狀態(tài)。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有害化合物中硫的含量就會(huì)減少，因此納米技術(shù)不僅節(jié)約了能源，提高能源的綜合利用率，減少了環(huán)境污染問題，而且使廢氣等有害物質(zhì)的再利用成為一種可能。

篇7

關(guān)鍵詞：化學(xué)工業(yè)納米技術(shù)應(yīng)用

在高新技術(shù)中，納米技術(shù)、生物技術(shù)和信息技術(shù)對化學(xué)工業(yè)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響，對于材料科學(xué)而言，當(dāng)首推納米技術(shù)。它不僅能推動(dòng)化學(xué)反應(yīng)、催化和許多單元操作的突破性的改進(jìn)，而且提供了納米多孔材料、納米粒子、納米復(fù)合材料、納米傳感器等新型材料以及化學(xué)機(jī)械拋光、藥物可控釋放、獨(dú)特的去污作用等功能應(yīng)用，為化工新材料發(fā)展及其應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

納米技術(shù)正全力推動(dòng)著化學(xué)工業(yè)未來的發(fā)展。隨著一些納米技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)品問世以及所顯示出的誘人前景，現(xiàn)在“納米技術(shù)”已經(jīng)成為家喻戶曉的名詞。納米技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用，主要是新型催化劑、涂料、劑，過濾技術(shù)以及一些最終產(chǎn)品，諸如納米多孔材料制品和樹狀聚合物制品已成為化學(xué)工業(yè)的創(chuàng)新點(diǎn)。

一、化學(xué)反應(yīng)和催化方面應(yīng)用

化學(xué)工業(yè)及其相關(guān)工業(yè)，特別是一些化學(xué)反應(yīng)起著關(guān)鍵性作用的產(chǎn)業(yè)盛行用納米技術(shù)來改進(jìn)催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應(yīng)用已有很長歷史，納米多孔結(jié)構(gòu)新型催化劑的發(fā)展，為許多化學(xué)合成工藝的創(chuàng)新提供了機(jī)會(huì)，或者使化學(xué)反應(yīng)能在較溫和條件下進(jìn)行，大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉(zhuǎn)化為液體燃料，作為柴油代用品，而現(xiàn)用的方法比較昂貴。

納米粒子催化劑的優(yōu)異性能取決于它的容積比表面率很高，同時(shí)，負(fù)載催化劑的基質(zhì)對催化效率也有很大的影響，如果也由具有納米結(jié)構(gòu)材料組成，就可以進(jìn)一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質(zhì)，可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下，用Si02納米粒子作催化劑載體會(huì)因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題，可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯(lián)，將交聯(lián)的納米粒子用作催化劑載體。

二、過濾和分離方面應(yīng)用

在過濾工業(yè)中，納米過濾(簡稱納濾，nanofiltration)廣泛應(yīng)用于水和空氣純化以及其它工業(yè)過程中，包括藥物和酶的提純，油水分離和廢料清除等。還可以從氮分子中去掉氧(氧與氮分子大小差別僅0.02nm)。應(yīng)用此方法生產(chǎn)純氧可不需要采用深冷工藝，因而可以降低成本。法國于2000年在Generale des EaMx建成世界上第一座用納濾技術(shù)生產(chǎn)飲用水的裝置，所用聚合物膜其孔徑略＜lnm。與傳統(tǒng)凈化工藝相LL，雖然電能消耗較高，但帶來一些其它的好處，如不需要用氯。

納米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在環(huán)境治理方面應(yīng)用的可能性，如去除重金屬(如砷和汞等)。使用其他納米材料的過濾技術(shù)也取得了長足進(jìn)步。例如入rgomide納米材料公司開發(fā)的用直徑為2nm纖維制成的高產(chǎn)率系統(tǒng)，可以過濾病毒、砷和其它污染物。

一些聚合物―無機(jī)化合物復(fù)合材料也可用作氣體過濾系統(tǒng)，而且效率也很高。如有一種用排列成行的碳納米管(nanotLlLe)制成的膜，由于納米管與氣體分子間互不作用，可以高產(chǎn)率地分離出氣體。此種材料可滿足高流速低壓氣體的分離需要。此種膜可以從氣流中去除CO2，或從CO中分離H2。這種技術(shù)可應(yīng)用于新一電廠、煤液化工廠或氣體液化廠。

由精密控制尺寸的納米管組成的膜在分離生物化學(xué)品方面也具有很大潛力。

三、復(fù)合材料方面應(yīng)用

在復(fù)合材料中使用納米粒子可以提高材料強(qiáng)度，降低材料的重量，提高耐化學(xué)品、耐熱和耐磨耗能力，而且還可賦于材料一些新的性能，諸如導(dǎo)電性，在光照和其他幅照下改變其反應(yīng)性能等。

以粘土為基礎(chǔ)的納米復(fù)合材料在不久將來會(huì)有很大的市場。以碳納米管為基礎(chǔ)的新型結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的開發(fā)也為期不遠(yuǎn)，它的主要問題是成本較貴，要用好的填料(單壁納米管)。大規(guī)模應(yīng)用較大而不太完善的碳納米纖維可望在2004年實(shí)現(xiàn)，此發(fā)展可能會(huì)給納米粘土復(fù)合材料的應(yīng)用形成沖擊。

四、涂料方面應(yīng)用

在涂料行業(yè)CTJ。納米粒子已經(jīng)起著很大的作用，但是，類似于能生成抗刮痕和不粘表面的涂層的溶膠―凝膠單層(solgcl monlolaycr)還在研究。用樹狀聚合物可以彌補(bǔ)不足，并且可與納米粒子技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。

 以納米粒子為基礎(chǔ)的涂料具有各種優(yōu)異的性能，比如：強(qiáng)度、耐磨耗、透明和導(dǎo)電。2002年BASF公司推出一種用納米粒子和聚合物制備的噴涂涂料，在干燥時(shí)自組裝成一種納米結(jié)構(gòu)的表面，呈現(xiàn)出類似荷葉的效應(yīng)，即當(dāng)水落到表面上，由于與表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，并把灰塵帶走。

用納米粒子強(qiáng)化的涂料還可能在生物醫(yī)用方面應(yīng)用。例如銅的納米粒子可以降低細(xì)胞在表面上生長，從而解決移植上的一個(gè)主要問題。

五、樹狀聚臺物及去污作用

樹狀聚合物特別適用于去污，它起著清道夫的作用，可以去掉金屬離子，清潔環(huán)境。改變一種介質(zhì)的酸度可以使樹狀聚合物釋放出金屬離子。而且樹狀聚合物可以通過超過濾進(jìn)行回收和冉用。樹狀包覆催化劑可用此同樣方法從反應(yīng)產(chǎn)物中進(jìn)行分離?；厥赵儆?。密西很大學(xué)的生物納米技術(shù)中心計(jì)劃開發(fā)樹狀聚合物加強(qiáng)超濾方法，作為新的水處理上藝．從水中去掉金屬離子。樹狀聚合物可以在其分子小間或是在它們的經(jīng)改性的終端基團(tuán)上捕捉小分子。

使其能適用于吸收或吸附生物和化學(xué)污染物。美國軍事部門對它的應(yīng)用前景作了好的評價(jià)。

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1人工納米材料對環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)

1.1人工納米材料為生物大分子結(jié)合人工納米材料是基于納米技術(shù)而言之上成功的，其在組成上以高分子和膠體構(gòu)成，在尺度上界定在lnm～100nm范圍內(nèi)。人工納米材料是人工制造的化學(xué)用品，種類很多，在環(huán)境中所表現(xiàn)的特征是建立在其組合形式基礎(chǔ)上的。人工納米材料生物成分居多，具有許多生態(tài)特征。由于其具有生物大分子的強(qiáng)烈結(jié)合性，會(huì)與生命物質(zhì)強(qiáng)烈結(jié)合，并以其顯著的親脂特性、配位特性和體現(xiàn)出來的極性效應(yīng)而滲入到體內(nèi)。從人工納米材料的化學(xué)組成來看，其比表面積大，眾多的原子吸附在粒子表面的周圍，使得相鄰原子缺少而導(dǎo)致許多空鍵存在。這就意味著人工納米材料化學(xué)活性極強(qiáng)，特別是吸附能力非常強(qiáng)。人造納米材料的這些物化性質(zhì)對于人體和環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不良影響。這部分對人體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的人工納米材料被稱為“納米污染物”。隨著納米時(shí)代的到來，這些人工制造的納米污染物必然會(huì)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此要做好防護(hù)工作。

1.2人工納米材料可以產(chǎn)生高級生物的毒性效應(yīng)人工納米材料的污染物以納米級存在，主要在于其強(qiáng)大的吸附性而導(dǎo)致其吸附被大量的污染物而被掩蓋，因此具有潛伏性。經(jīng)過長期的化學(xué)結(jié)合而在合適的環(huán)境條件下就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所釋放出來的化學(xué)物質(zhì)就會(huì)污染到環(huán)境。納米污染物在特定的環(huán)境狹隘，會(huì)滲入到器官內(nèi)且濃度不斷增大，使得毒性效應(yīng)顯性化。如果納米污染物進(jìn)入到生物鏈中，特別是進(jìn)入到食物鏈環(huán)境，經(jīng)過高位富集后，就會(huì)使納米的生物性發(fā)生毒性效應(yīng)。納米污染物不僅具有組合復(fù)合性，而且還具有遷移性和擴(kuò)散性。在任何的環(huán)境中，都會(huì)存在著多種化合物，它們以各種形體存在，相互之間協(xié)同，對環(huán)境不斷地改變，以使環(huán)境成為符合化合物生存的環(huán)境，由此而成為復(fù)合污染體系而難以控制。納米級的物質(zhì)尺度小而吸附力極強(qiáng)，具有較強(qiáng)的遷移性，特別是小分子化合物，具有極大的擴(kuò)散力。從物理性質(zhì)上來看，這種擴(kuò)散的形成是基于布朗運(yùn)動(dòng)和介質(zhì)渦流而促成的。如果在納米分子的表面所吸附的顆粒物攜帶有生命體，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，發(fā)生擴(kuò)散性的污染效應(yīng)。

1.3人造納米材料具有廣泛的應(yīng)用性而導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人類掌握了納米技術(shù)而將其在生活中普及。基于經(jīng)濟(jì)理念而運(yùn)用納米技術(shù)所生產(chǎn)的各種消費(fèi)品，使得越來越多的人有機(jī)會(huì)接觸納米材料，納米污染物也開始接近人體，威脅到人體健康。納米污染物融入到生態(tài)環(huán)境中，很容易與人類的皮膚接觸。皮膚對于宏觀的顆粒物具有阻擋性，但是納米級的材料粒徑僅為頭發(fā)絲直徑的1‰，已經(jīng)納米碳的直徑僅為0.5nm，這么小的顆粒通過簡單的擴(kuò)散，就會(huì)穿過皮膚屏障和肺血屏障而滲透到人體中。納米顆粒之小，對于人類的呼吸系統(tǒng)具有強(qiáng)大的侵襲力。當(dāng)納米污染物進(jìn)入到人體的肺部，就會(huì)在肺泡上逐漸沉積下來，透過細(xì)胞而擴(kuò)散到人體的全身，對人體的各項(xiàng)機(jī)能具有極大的威脅力。納米污染物具有較高的毒性，美國著名的毒物學(xué)家歐博德瑞斯特(0berdorster)經(jīng)過研究提出，在一些聚四氟乙烯材料中，直徑低于20nm的顆粒性物質(zhì)會(huì)在空氣中漂浮，嚴(yán)重污染環(huán)境，并直接或者及間接性地滲入到生物體中。歐博德瑞斯特通過實(shí)驗(yàn)證明納米污染物的危害，將實(shí)驗(yàn)用的小白鼠放置在懸浮著納米顆粒物的環(huán)境中，大約15min后，小白鼠就會(huì)死亡。但是如果環(huán)境中的納米顆粒物直徑超過120nm，實(shí)驗(yàn)小白鼠就沒有產(chǎn)生發(fā)病效應(yīng)，依然存活。

2解決納米環(huán)境安全問題的途徑

目前運(yùn)用納米技術(shù)制作的人造納米材料還沒有在社會(huì)中普及，但是其對環(huán)境安全的威脅已經(jīng)引起關(guān)注。納米技術(shù)的運(yùn)用是為了能夠使人類更好地生活，對于其對人體健康和環(huán)境的影響，則需要從學(xué)術(shù)角度以技術(shù)性評估，并做出安全評價(jià)，這就需要對納米技術(shù)以及人造納米材料在應(yīng)用領(lǐng)域所產(chǎn)生的負(fù)面影響以認(rèn)識。納米材料研究的學(xué)科覆蓋面廣泛，除了物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)外，包括電子學(xué)以及交叉學(xué)科也會(huì)有所涉及，在對人造納米材料進(jìn)行安全性評估中，就要材料的納米負(fù)面效用進(jìn)行綜合性評價(jià)，以具有針對性地提出安全措施。在納米材料生產(chǎn)中，處于工業(yè)環(huán)節(jié)就要把好環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)關(guān)，以防止納米污染物泄露于環(huán)境中。建立納米風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，并制定出泄露風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)、安全操作條例，在納米材料的運(yùn)輸上也要按照規(guī)定執(zhí)行。此外，還要注重納米材料的回收，在生產(chǎn)人造納米材料的同時(shí)，要發(fā)展納米材料綠色處理技術(shù)，以避免人造納米材料在環(huán)境中造成二次污染。對于納米材料的使用要予以控制，強(qiáng)化納米廢棄材料的處理，大力開展納米材料的防護(hù)研究，以提升納米材料在應(yīng)用領(lǐng)域中的安全性。

3結(jié)論

篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)械材料；鋁合金；等溫淬火球墨鑄鐵；納米材料

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.237

1 引言

隨著國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)的飛迅發(fā)展，機(jī)械材料的市場需求大大提升。性能好運(yùn)用廣泛的機(jī)械材料市場發(fā)展迅速，例如：鋁合金、納米材料等，都有很好的市場前景。

2 幾種機(jī)械材料

2.1 鋁合金

（1）鋁合金的性能。鋁合金密度低，強(qiáng)度比較高，接近優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼。

（2）鋁合金在機(jī)械方面的運(yùn)用。鋁合金的運(yùn)用十分廣泛，尤其是運(yùn)用于各種機(jī)械類零器件，各類飛機(jī)、人造地球衛(wèi)星和空間探測器都是以鋁合金作為主要結(jié)構(gòu)材料，例如：發(fā)射“阿波羅”號飛船的“土星”5號運(yùn)載火箭。

（3）鋁合金的市場前景。近幾年，隨著市場競爭優(yōu)勝劣汰機(jī)制作用的進(jìn)一步發(fā)揮，中國鋁合金工業(yè)在總量快速增長的同時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化，產(chǎn)業(yè)開始逐漸走向成熟。目前，中國鋁合金型材工業(yè)已經(jīng)跨越了以數(shù)量增長為特征的初級發(fā)展階段，初步進(jìn)入了以提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量、豐富產(chǎn)品種類、依靠綜合實(shí)力參與市場競爭的新階段。

2.2 等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）

（1）等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的性能特點(diǎn)。等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）是一種高性能的金屬材料，它是由優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵經(jīng)等溫淬火熱處理后獲得的，具有良好的綜合力學(xué)性能，是鑄鋼、鑄鋁、焊接件和鍛鋼件的理想替代材料。

（2）等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的在機(jī)械方面運(yùn)用。依據(jù)目前國內(nèi)ADI的生產(chǎn)狀況，可將產(chǎn)品大致分為以下幾大類：1）普通耐磨件。此類產(chǎn)品多用于礦山、建筑、農(nóng)業(yè)等抗磨零件，主要利用其高硬度、高抗磨性并且具有較好的沖擊韌度；2）機(jī)械承載構(gòu)件。此類產(chǎn)品多用于汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械等要求耐磨及沖擊韌性的零件。主要發(fā)揮了ADI高強(qiáng)度、高耐磨性，零件質(zhì)量與抗拉強(qiáng)度比值低等性能特點(diǎn)；3）高性能、高精度要求且為大批量生產(chǎn)，要求穩(wěn)定性好的重要構(gòu)件。

（3）等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的市場前景。ADI材料由于具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，成為2l世紀(jì)人們關(guān)注的熱點(diǎn)材料。目前，在國內(nèi)ADI正被工程設(shè)計(jì)人員所認(rèn)可，ADI的生產(chǎn)技術(shù)已被部分熱處理人員掌握，國內(nèi)ADI熱處理專用爐的開發(fā)以及國際先進(jìn)等溫?zé)崽幚頎t的引進(jìn)，可以斷定ADI的生產(chǎn)技術(shù)水平將逐步提高，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤貙挘a(chǎn)量將大幅增長。汽車工業(yè)是國外ADI應(yīng)用的主要部門，2010年至2015年，我國汽車產(chǎn)量從年產(chǎn)1826.47萬輛增加到2450萬輛，汽車產(chǎn)量的高速增長，為ADI的應(yīng)用提供了廣闊的潛在市場。

3 新型機(jī)械材料：納米材料

納米材料不僅是一種機(jī)械材料，它更是影響著各行各業(yè)，是當(dāng)今世界上運(yùn)用很廣的一種熱門材料，是世界各國材料研究的焦點(diǎn)。納米材料的性能優(yōu)于一般的材料，從而使其在機(jī)械工業(yè)中具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

對納米材料的結(jié)構(gòu)特性、性能特點(diǎn)、運(yùn)用及市場發(fā)展前景進(jìn)行如下分析：

3.1 納米材料的結(jié)構(gòu)特性

（1）納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大，這使得粒子發(fā)生性質(zhì)上的改變；（2）隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)；

3.2 納米材料的性能特點(diǎn)

（1）高韌性、高硬度、高強(qiáng)度是納米材料得到廣泛發(fā)展的前提原因。當(dāng)納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅度提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，同時(shí)加快了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展；（2）利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫倫堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)；（3）納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值。這也使得納米材料在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能運(yùn)用方面有其廣泛的市場前景；（4）納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長，由于量子尺寸效應(yīng)，使得納米材料也可以運(yùn)用于紅外線感測器方面。

3.3 納米材料在機(jī)械工業(yè)方面的運(yùn)用及市場發(fā)展前景

很多研究都表明納米材料將會(huì)給世界工業(yè)帶來巨大的變化，而且我國政府已經(jīng)明確提出了將新材料和納米技術(shù)的進(jìn)展作為“十五”規(guī)劃中科技進(jìn)步和創(chuàng)新的重要任務(wù)。這些年我國也在為研究納米材料不斷努力，現(xiàn)在納米技術(shù)運(yùn)用于且便利于機(jī)械工程的不同方面，例如：微型納米軸承；納米分子電動(dòng)機(jī)；微型機(jī)器人等等。

自從1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支開始，納米技術(shù)便一步一步進(jìn)入人們的生活。而且納米技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械方面尤其是微型機(jī)械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)研究的核心技術(shù)，納米材料在機(jī)械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示了其強(qiáng)大的科技含量。對于這些我們?nèi)孕枭钊胙芯?，以便納米技術(shù)更好地服務(wù)于國內(nèi)機(jī)械工程領(lǐng)域，帶動(dòng)國內(nèi)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。

4 總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，機(jī)械材料的市場逐漸打開，機(jī)械材料也越來越受到人們的關(guān)注，特別是像納米材料這類新型機(jī)械材料，給機(jī)械工業(yè)帶來了巨大便利。相信在不斷研究與探索下，機(jī)械材料會(huì)給人們的生活帶來更大的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]邊泊乾，王紹勤.等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）在國內(nèi)市場的機(jī)遇[J].2008全國耐磨材料暨水泥礦山應(yīng)用技術(shù)交流會(huì).

[2]夏勇譯，曾藝成校.等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）在中國內(nèi)市場的機(jī)會(huì)[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，1006-9658（2006）01-4.

篇10

納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。

1.在催化方面的應(yīng)用

催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。

光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。

2.在涂料方面的應(yīng)用

納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。

3.在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。國外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，除了利用納米材料作為催化劑來處理工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能探測到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進(jìn)行過濾，從而消除污染。版權(quán)所有

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀(jì)的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對藥物的需求越來越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學(xué)院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動(dòng)，因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日報(bào)》報(bào)道，我國將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京?？萍瘓F(tuán)利用納米銀技術(shù)研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過納米技術(shù)將銀制成尺寸在納米級的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對臨床常見的外科感染細(xì)菌都有較好的抑制作用。

微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質(zhì)是無毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。

納米生物學(xué)用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據(jù)生物學(xué)原理發(fā)展分子應(yīng)用工程。在金屬鐵的超細(xì)顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質(zhì)特別是酶，從而控制生化反應(yīng)。這在生化技術(shù)、酶工程中大有用處。使納米技術(shù)和生物學(xué)相結(jié)合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細(xì)胞內(nèi)的生物信息，從而了解機(jī)體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。