導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇納米技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞： 納米技術(shù)意義展望

一、納米技術(shù)的內(nèi)涵

納米技術(shù)是一門(mén)在0.1―100nm空間尺度內(nèi)操縱原子和分子，對(duì)材料進(jìn)行加工、制造具有特定性能的產(chǎn)品，或?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行研究、掌握其原子和分子的規(guī)律和特征的高新技術(shù)學(xué)科，被認(rèn)為是“今后十年最可能使人類(lèi)發(fā)生巨大變化的十項(xiàng)技術(shù)”之一。

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，即0.1―100nm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(lái)組成的原子、分子，又不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。（2）納米動(dòng)力學(xué)。主要是微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱(chēng)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(lèi)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μm，而寬度誤差很小。（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，dna的精細(xì)結(jié)構(gòu)，等等。納米生物學(xué)發(fā)展到一定技術(shù)時(shí)，可以用納米材料制成具有識(shí)別能力的納米生物細(xì)胞，并可以吸收癌細(xì)胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，用于定向殺癌細(xì)胞。（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，等等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢(shì)要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。更快，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(méi)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。

二、研發(fā)納米技術(shù)的重要意義

在充滿(mǎn)生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防的高速發(fā)展必然對(duì)材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來(lái)越??；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來(lái)越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)、新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來(lái)10年對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國(guó)力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。近年來(lái)，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方英寸400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤(pán)，成本低廉、發(fā)光頻段可調(diào)的高效納米陣列激光器，價(jià)格低廉。高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問(wèn)世，充分顯示了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的極微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對(duì)調(diào)整國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開(kāi)辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是知識(shí)創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（0.1―100nrn）與物質(zhì)中的許多特征長(zhǎng)度，如電子的德布洛意波長(zhǎng)、超導(dǎo)相干長(zhǎng)度、隧穿勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，因而納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，又不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。

納米技術(shù)作為一門(mén)新興的學(xué)科，被譽(yù)為21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù)，是對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在社會(huì)上的應(yīng)用前景非常廣闊，納米技術(shù)不僅會(huì)推動(dòng)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，而且將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量作出不可估量的貢獻(xiàn)。納米技術(shù)將成為21世紀(jì)新型技術(shù)的發(fā)展新方向，相信在不久的將來(lái)，我們將跨入一個(gè)全新的時(shí)代。

三、對(duì)納米技術(shù)未來(lái)發(fā)展的展望

納米技術(shù)將從根本上改變未來(lái)制造的兩種基本類(lèi)型方式――連續(xù)制造和離散制造。連續(xù)制造是指批量物質(zhì)或材料的生產(chǎn)，例如化學(xué)品或金屬卷材。離散制造是指單個(gè)配件的生產(chǎn)，例如螺栓或元件（集成電路）或組裝系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）。對(duì)于納米尺度制造來(lái)說(shuō)，原子、分子與團(tuán)簇都是生產(chǎn)“原料”。因此，納米尺度制造的生產(chǎn)工藝和設(shè)備與目前應(yīng)用于大于100nm的微制造工藝與設(shè)備將會(huì)有很大不同。納米制造未來(lái)的研究方向包括以下幾個(gè)。

1.材料開(kāi)發(fā)

了解和模擬納米尺度物質(zhì)合成、操控及監(jiān)測(cè)的現(xiàn)象和工藝，這是開(kāi)發(fā)新型納米制造技術(shù)所需的；開(kāi)發(fā)表征、監(jiān)測(cè)、篩選、分離和控制納米結(jié)構(gòu)大小/形狀/多分散性和表面或體積特征的方法。

2.制造納米系統(tǒng)的材料操控與控制

分子、大分子、納米顆粒及納米尺度組件的定位、定向、分散、集群和導(dǎo)向自我組裝，非共價(jià)鍵和信息內(nèi)容是不可或缺的；納米材料的包裝和輸運(yùn)，如通過(guò)超聲和納米流化床；納米自組裝結(jié)構(gòu)融入功能器件和系統(tǒng)。

3.與微觀和宏觀系統(tǒng)相結(jié)合

把自下而上和自上而下的制備技術(shù)融入低本高效的優(yōu)化生產(chǎn)制造中；制造技術(shù)的尺度放大、并行和集成能力，如平行探針或束陣列等方法。

4.制造工具

改造和控制表面組成/結(jié)構(gòu)，以確保隨后組裝的穩(wěn)定性和功能性；開(kāi)發(fā)可支撐的、用戶(hù)與環(huán)境友好、廉價(jià)而高產(chǎn)的制圖技術(shù)；開(kāi)發(fā)和運(yùn)用納米結(jié)構(gòu)復(fù)制方法；納米制造結(jié)構(gòu)和性能的低本高效清除/修復(fù)/接縫技術(shù)，等等。

5.測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)工具

納米顆粒與結(jié)構(gòu)的化學(xué)和結(jié)構(gòu)表征技術(shù)（除幾何形狀特征外）；開(kāi)發(fā)三維加工和非破壞性表面下探測(cè)技術(shù)；把在線(xiàn)傳感與監(jiān)測(cè)技術(shù)同制造方法融合在一起；遠(yuǎn)程制作和遠(yuǎn)程表征設(shè)備和儀器，等等。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：納米材料；奇異物性；納米顆粒

中圖分類(lèi)號(hào)：O59 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

納米材料是指在納米量級(jí)(1~100nm)內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的具有特異性能的新材料。納米材料具有尺寸小、表面積大、表面能高、表面原子比例大的四大特點(diǎn)，并且，具有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、表面效應(yīng)的四大效應(yīng)。納米材料特性主要取決于制備方法，當(dāng)材料顆粒的尺寸進(jìn)入微米量級(jí)（1～100nm）時(shí)，由于其尺寸小而表現(xiàn)出一些奇特效應(yīng)和奇特的物理特性。

一、納米顆?；拘?yīng)

1.表面與界面效應(yīng)

納米微粒尺寸小，表面大，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。隨著粒徑減小，表面急劇變大，引起表面原子數(shù)迅速增加，缺少近鄰配位的表面原子，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結(jié)合，表現(xiàn)出很高的活性。

2.小尺寸效應(yīng)

隨著顆粒尺寸變小，周期性的邊界條件將被破壞，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變,聲、光、電磁、熱力學(xué)等特性均會(huì)出現(xiàn)新的尺寸效應(yīng)。由于顆粒尺寸所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。例如：光吸收顯著增加，所有金屬失去光澤，變?yōu)楹谏?/p>

3.量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)

對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場(chǎng)能或者磁場(chǎng)能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱(chēng)之為量子尺寸效應(yīng)。例如，導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時(shí)可以變成絕緣體，光譜線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生向短波長(zhǎng)方向的移動(dòng)。電子具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此存在隧道效應(yīng)。量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)微電子、光電子器件的基礎(chǔ)。

二、奇異物性

上述四個(gè)效應(yīng)是納米微粒與納米團(tuán)體的基本特性，從而導(dǎo)致納米微粒的熱、磁、光、敏感特性和表面穩(wěn)定性等不同于正常粒子，出現(xiàn)一些“反常現(xiàn)象”。這就使得它具有許多奇異物性。因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.奇異的熱學(xué)性質(zhì)

(1)熔點(diǎn)降低

由于顆粒小，納米微粒表面能高、比表面原子數(shù)多，這些表面原子近鄰配位不全，活性大以及納米微粒體積遠(yuǎn)小于大塊材料，因此納米粒子熔化時(shí)所增加的內(nèi)能小得多。這就使得納米微粒熔點(diǎn)急劇下降。

(2)燒結(jié)溫度降低（陶瓷材料或難熔金屬）

在低于熔點(diǎn)下進(jìn)行加熱燒結(jié),使粉末互相結(jié)合成塊，使密度接近材料的理論密度的最低加熱溫度稱(chēng)為燒結(jié)溫度。

納米微粒尺寸小，表面能高，在燒結(jié)中高的界面能成為原子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，有利于界面中的孔洞收縮，因此，在較低的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的，即燒結(jié)溫度降低，燒結(jié)速度加快。

2.特殊的光學(xué)性能

光的發(fā)射與吸收與原子的狀態(tài)有關(guān),納米顆粒大的比表面使處于表面態(tài)的原子、電子與處于顆粒內(nèi)部的原子、電子的行為有很大的差別，甚至使納米微粒具有同樣材質(zhì)的宏觀大塊物體不具備的新的光學(xué)特性。

(1)寬頻帶強(qiáng)吸收

大塊金屬具有不同顏色的光澤，這表明它們對(duì)可見(jiàn)光范圍．各種顏色(波長(zhǎng))的反射和吸收能力不同。當(dāng)尺寸減小到納米級(jí)時(shí)各種金屬納米微粒幾乎都呈黑色，它們對(duì)可見(jiàn)光的反射率極低，例如鉑金納米粒子的反射率為1%，金納米粒子的反射率小于10%。這種對(duì)可見(jiàn)光低反射率，強(qiáng)吸收率導(dǎo)致粒子變黑。

(2)藍(lán)移現(xiàn)象

與大塊材料相比，納米微粒的吸收帶普遍存在“藍(lán)移”現(xiàn)象，即吸收帶移向短波方向。例如，納米SiC顆粒和大塊SiC固體的峰值紅外吸收頻率分且是814cm-1和794cm-1。由不同粒徑的Si納米微粒吸收光譜看出，隨著微粒尺寸的變小而有明顯的藍(lán)移。

(3)新的發(fā)光光譜

硅是具有良好半導(dǎo)體持性的材料．是微電子的核心材料之一,可美中不足的是硅材料不是好的發(fā)光材料．將稀土發(fā)光材料加入到納米氧化物當(dāng)中，可提高其的發(fā)光效率，制得新型的熒光材料。

3.特殊的電學(xué)性能

傳統(tǒng)的金屬是良導(dǎo)體，但納米金屬顆粒卻強(qiáng)烈地趨向電中性，如5～15nm納米銅就不導(dǎo)電了，且電阻隨著粒徑減小而增大。而原本絕緣的SiO2在20nm時(shí)開(kāi)始導(dǎo)電。

4.特殊的力學(xué)性質(zhì)

(1)陶瓷材料的良好韌性

因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力的作用下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。

(2)納米材料的強(qiáng)度、硬度和塑性

納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬-陶瓷的復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。納米材料的代表之一：碳納米管，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，是納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)，它將是未來(lái)制造業(yè)的首選材料。

5.特殊的磁學(xué)性質(zhì)

(1)磁性材料

所謂磁性材料是指具有可利用的磁學(xué)性質(zhì)的材料。

任何物質(zhì)在磁場(chǎng)作用下都會(huì)處于磁化狀態(tài)，但各物質(zhì)的磁化強(qiáng)度卻有很大的不同。

(2)納米材料的特殊磁學(xué)性質(zhì)

納米微粒的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等使得它具有常規(guī)粗晶材料不具備的磁特性。納米微粒的主要磁特性表現(xiàn)在它具有超順磁性或高的矯頑力上。

A矯頑力提高

矯頑力的大小反映了鐵磁物質(zhì)保留剩磁的能力。

10～25nm的鐵磁性金屬顆粒的矯頑力比相同的常規(guī)材料大1000倍.。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已制成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等。

B.鐵磁性到超順磁性轉(zhuǎn)變

納米微粒尺寸小到一定臨界值時(shí)進(jìn)入超順磁狀態(tài)。

特點(diǎn)：在磁場(chǎng)中極易磁化，但當(dāng)外加磁場(chǎng)消失時(shí)其磁性消失。

原因：由于磁性顆粒尺寸減小到一定值時(shí)，各向異性能與熱運(yùn)動(dòng)能可相比擬．磁化顆粒就不再固定存一個(gè)易磁化方向，易磁化方問(wèn)作無(wú)規(guī)則的變化。

三、納米材料的制備技術(shù)

制備技術(shù)是納米科技的關(guān)鍵。影響納米材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能。通過(guò)不同的制備技術(shù)可以得到納米顆粒材料、納米膜材料、納米固體材料等等。

很久以前,我國(guó)人們用石蠟做成蠟燭，用光滑的陶瓷在蠟燭火焰的上方收集煙霧，經(jīng)冷凝后變成很細(xì)的碳粉，實(shí)際上就是納米粉體。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天．人工制備納米材料的方法得到了很大的發(fā)展。通常采用兩個(gè)不同的途徑得到納米材料：

納米材料需要制備成各種形式以滿(mǎn)足各種應(yīng)用的需要，納米固體(塊體、膜)是重要的形式。它的制備方法是近幾年逐漸發(fā)展起來(lái)的。

由于納米陶瓷呈現(xiàn)出許多優(yōu)異的持性，因此引起人們的關(guān)注。目前，材料科學(xué)工作者正在摸索制備具有高致密度的納米陶瓷的工藝。

參考文獻(xiàn)

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[3]雷秀娟.納米材料的力學(xué)性能[D].陜西：西北工業(yè)大學(xué)，2001.

篇3

研究各國(guó)納米技術(shù)專(zhuān)利在中國(guó)的專(zhuān)利發(fā)展情況，本文所依據(jù)的數(shù)據(jù)檢索自CPRS文摘數(shù)據(jù)庫(kù)(CPRSABS)，納米技術(shù)高速發(fā)展階段(2000-2011年)期間的，時(shí)間限定在2013年1月31日以前公開(kāi)的文件。由于2011和2012年的部分專(zhuān)利文獻(xiàn)還沒(méi)有入庫(kù)，因此未采納2012年的數(shù)據(jù)，其中2011年僅提供參考，通過(guò)綜合分析，相信這些數(shù)據(jù)并不影響對(duì)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。在CPRS文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中采用納米技術(shù)領(lǐng)域涉及的關(guān)鍵詞：納米、富勒烯、量子點(diǎn)、量子線(xiàn)、準(zhǔn)晶體、自組裝、原子力顯微鏡、掃描顯微鏡、分子電子學(xué)、分子模擬、分子馬達(dá)、分子傳感器、分子仿真、分子器件、原子模擬進(jìn)行檢索，得到65817篇專(zhuān)利申請(qǐng)，下面以這些專(zhuān)利申請(qǐng)為樣本，分析了納米技術(shù)領(lǐng)域在我國(guó)的專(zhuān)利技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

1.1年度數(shù)量統(tǒng)計(jì)

圖1給出了納米技術(shù)領(lǐng)域在我國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)分布情況，從圖中可以看出，中國(guó)申請(qǐng)人提出的申請(qǐng)數(shù)量最多，占86%，國(guó)外來(lái)說(shuō)，美國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利最多，排名第二的是日本，其次是韓國(guó)。我們應(yīng)該對(duì)其他主要國(guó)家在中國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利進(jìn)行仔細(xì)解讀，以便今后我們的產(chǎn)品走向國(guó)際化。圖2和圖3給出了在納米技術(shù)高速發(fā)展的階段我國(guó)、日本、美國(guó)和韓國(guó)年度申請(qǐng)量趨勢(shì)分布情況，明顯看出，從2002年開(kāi)始我國(guó)一直保持較高的增長(zhǎng)幅度，處于上升階段；美國(guó)在2007年之前也保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，之后兩年出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，從2010年開(kāi)始增量又趨于明顯；日本在2007-2010年申請(qǐng)量保持平穩(wěn)趨勢(shì)，可見(jiàn)，日本關(guān)于納米技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)相對(duì)進(jìn)入穩(wěn)定期，而韓國(guó)在2006年之前處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，后趨于平緩下行。

1.2領(lǐng)域分布統(tǒng)計(jì)(分類(lèi))對(duì)比各國(guó)研究熱點(diǎn)

圖4和圖5給出了納米技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利IPC技術(shù)構(gòu)成(小類(lèi))分析結(jié)果。結(jié)果顯示，我國(guó)排名第一的是A61K(醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品)，該小類(lèi)共申請(qǐng)專(zhuān)利4701件；排名第二的是B01J(化學(xué)或物理方法)小類(lèi)4361件；其次是C08L(高分子化合物的組合物)小類(lèi)3904件。然而，國(guó)外來(lái)說(shuō)，美國(guó)、日本、韓國(guó)排名第一的都是H01L(半導(dǎo)體器件；其他類(lèi)目未包含的電固體器件)。美國(guó)在H01L領(lǐng)域尤為突出，其他分類(lèi)領(lǐng)域較為均衡；日本排名第二的C01B(非金屬元素，其化合物)同排名第一的H01L數(shù)量相當(dāng)；而韓國(guó)同樣是在H01L領(lǐng)域比較突出，排名第二、三的分別是B82B(超微結(jié)構(gòu);超微結(jié)構(gòu)的制造或處理)和C01B。

1.3申請(qǐng)人分析統(tǒng)計(jì)

從納米技術(shù)相關(guān)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的申請(qǐng)人構(gòu)成來(lái)看，高校和科研機(jī)構(gòu)占了一半以上，見(jiàn)圖6。這一點(diǎn)說(shuō)明，目前納米技術(shù)在中國(guó)仍然是一個(gè)有待于深入研究的技術(shù)，離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還有一定距離。國(guó)內(nèi)各地區(qū)的申請(qǐng)呈不均衡態(tài)勢(shì)，體現(xiàn)出一定的地區(qū)優(yōu)勢(shì)：國(guó)內(nèi)從事納米技術(shù)研發(fā)的高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)主要集中在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、資金實(shí)力較為雄厚、科研院校較為集中的省市地區(qū)，如北京、上海、江蘇等地，這些省市都是較早開(kāi)展研究與申請(qǐng)?jiān)擃I(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)利的地區(qū)，見(jiàn)圖7，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展具有明顯的推動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)納米技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)中國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利的申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示，發(fā)現(xiàn)中國(guó)排名前三位的是清華大學(xué)，上海交通大學(xué)，浙江大學(xué)；然而，美國(guó)排名前三的分別是國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司、英特爾公司、通用電器；日本排名靠前的是索尼公司、松下電器；韓國(guó)排名靠前的是三星電子、樂(lè)金顯示有限公司。

2我國(guó)存在的問(wèn)題

通過(guò)上述對(duì)納米技術(shù)領(lǐng)域各主要國(guó)家的專(zhuān)利分析得出我國(guó)的納米專(zhuān)利發(fā)展非?？欤沁€存在以下問(wèn)題：

1)根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科領(lǐng)域?yàn)榧{米化學(xué)、納米材料、納米器件，在納米材料制造、納米微觀屬性研究等方面較強(qiáng)，而在納米通信技術(shù)方面尤其是納米光電領(lǐng)域的研究有明顯的不足，不利于納米主流技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)國(guó)外企業(yè)的阻擊。

2)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)研究的比例高達(dá)60%以上，高產(chǎn)機(jī)構(gòu)全部都是高等院校和科研機(jī)構(gòu)且比較分散，我國(guó)的企業(yè)還遠(yuǎn)未成為國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新主體，對(duì)當(dāng)前迅速變化的市場(chǎng)、稍縱即逝的發(fā)展機(jī)會(huì)、瞬變的主流技術(shù)等情報(bào)分析認(rèn)識(shí)不足；這一點(diǎn)與國(guó)外情況恰恰相反，國(guó)外的高科技專(zhuān)利不僅僅是由研究機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的，而且絕大部分都是由企業(yè)或大公司申請(qǐng)的。從國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)專(zhuān)利的主體來(lái)看，說(shuō)明我國(guó)納米技術(shù)型企業(yè)的創(chuàng)新能力仍然不足，還有待進(jìn)一步的提高。

3納米技術(shù)專(zhuān)利戰(zhàn)略

在納米技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，但要成為專(zhuān)利強(qiáng)國(guó)還任重道遠(yuǎn)。基于上述分析，筆者提出如下建議：

3.1增強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研之間的合作

近年來(lái)，我國(guó)納米技術(shù)專(zhuān)利發(fā)展迅速，但與市場(chǎng)脫節(jié)的狀況尚未根本改變。我國(guó)企業(yè)依然不是我國(guó)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新主體，而技術(shù)發(fā)明所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益需要企業(yè)去創(chuàng)造，故應(yīng)當(dāng)加大高?？蒲谐晒霓D(zhuǎn)化效果與效率。我國(guó)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)新形勢(shì)進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)高等院校與產(chǎn)業(yè)界的合作，促進(jìn)中國(guó)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.2加大對(duì)相關(guān)企業(yè)的扶持力度

篇4

通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差,耐老化、耐洗刷性差,光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問(wèn)題,納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:(1)具有很好的伸縮性,能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫,具有對(duì)微裂縫的自修復(fù)作用。(2)具有很好的防水性,抗異物粘附、沾污性能,抗堿、耐沖刷性。(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外觀等。

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)納米涂料的研究還處在初步階段,但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用,如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷,效果良好。在首體改造工程中,使用納米涂料1700噸,涂刷6萬(wàn)平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專(zhuān)家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。

2納米水泥的應(yīng)用

普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小,同時(shí)其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生開(kāi)裂并破壞。為了解決這一問(wèn)題就必須加速對(duì)具有特殊性能混凝土的研發(fā),而納米混凝土就能有效的解決這樣問(wèn)題,納米混凝土,與普通混凝土相比,納米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高,同時(shí)還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國(guó)防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級(jí)SiO2、納米級(jí)CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能,而且通過(guò)改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開(kāi)發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥,納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。

納米防水水泥是通過(guò)在水泥中添加X(jué)PM水泥外加劑的納米材料而制成的,該納米外加劑摻入水泥后,可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng),改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu),同時(shí)提高水泥石的密實(shí)度,增強(qiáng)了防水性能。

納米敏感水泥是在水泥中加入對(duì)周?chē)h(huán)境變化十分敏感的納米材料,從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。

納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能,從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。

納米隱身復(fù)合材料是通過(guò)使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多),在電磁波照射時(shí),納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動(dòng)加劇,促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能,加強(qiáng)對(duì)電磁波的吸收,從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開(kāi)雷達(dá)、紅外光的偵查,這一材料常用于軍事國(guó)防建筑等。

3納米玻璃的應(yīng)用

普通玻璃在使用過(guò)程中會(huì)吸附空氣中的有機(jī)物,形成難以清洗的有機(jī)污垢,同時(shí),水在玻璃上易形成水霧,影響可見(jiàn)度和反光度。而通過(guò)在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃,則能有效的解決上述缺陷,同時(shí)TiO2光催化劑在陽(yáng)光作用下,可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過(guò)程。

4納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用

陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚),但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞,因而在使用過(guò)程中也受到了一定的限制。使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能,能夠吸收一定量的外來(lái)能量。在陶瓷基中加入納米級(jí)的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度,同時(shí)具有良好的抗燒蝕性,火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

5納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用

通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差,易老化,研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問(wèn)題,納米防水材料能夠很好滿(mǎn)足上述要求,北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材,該類(lèi)防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景,如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。

6納米保溫材料

隨著我國(guó)推行節(jié)能減排的方針,工程界也越來(lái)越注重建筑的保溫節(jié)能性能,我國(guó)目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料,這些材料在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生一些對(duì)人體有害的物質(zhì),如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì),聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體,而通過(guò)使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端,如以無(wú)機(jī)硅酸鹽為基料,經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果,同時(shí)對(duì)人體也無(wú)損害,是一種綠色環(huán)保保溫材料。

7納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和劑方面的應(yīng)用

對(duì)于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件,它們對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高,已超過(guò)了普通粘合劑和密封劑所能滿(mǎn)足的范圍。國(guó)外通過(guò)在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑,使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料,使之具有永久性,將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu),即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動(dòng),提高粘接效果,由于顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時(shí)的噪聲達(dá)到上百分貝,用納米材料制成的劑,既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜,產(chǎn)生根好的作用,大大降低噪聲,又能延長(zhǎng)裝備使用壽命,具有非常好的應(yīng)用前景。

篇5

化妝品作為一種特殊日用化工產(chǎn)品，由各種原料或添加劑經(jīng)過(guò)合理配方加工而成。因此，化妝品學(xué)也通常被認(rèn)為是一門(mén)交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，其主要涉及物理、化學(xué)、生物、生理、化工工藝、化工工程機(jī)械、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料等多種學(xué)科。因此，在化妝品產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，將納米技術(shù)科研成果轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到新的化妝品產(chǎn)品中，能從根本上大大提高化妝品的性能、科技含量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。正因?yàn)槿绱?，納米技術(shù)有望在未來(lái)的化妝品產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

納米無(wú)機(jī)材料在抗紫外線(xiàn)化妝品中的廣泛應(yīng)用，可以很好地克服有機(jī)紫外線(xiàn)吸收劑的缺點(diǎn)，提高物理防曬劑的防曬效果。

納米ZnO可采用固相反應(yīng)――高溫?zé)峤夥ā⒕鶆虺恋矸ǖ确椒▉?lái)制備。納米ZnO粉末顆粒尺寸可小于1nm，可見(jiàn)光可以穿過(guò)粉末顆粒，其特點(diǎn)是滲透性和分散能力強(qiáng)，在化妝品和個(gè)人護(hù)理用品的配制中能充分發(fā)揮防曬能力。納米ZnO在陽(yáng)光、尤其是在紫外線(xiàn)的照射下，在水和空氣(氧氣)中能自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子，同時(shí)留下帶正電荷的空穴.這種空穴可以激活空氣中的氧變成活性氧，活性氧有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物在內(nèi)的多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。據(jù)測(cè)定，納米ZnO的濃度為1％時(shí)，在5分鐘內(nèi)對(duì)金黃色葡萄球菌的殺菌率為98.86％，對(duì)大腸桿菌的殺菌率為99.93％。因此，在化妝品中添加納米ZnO，既能屏蔽紫外線(xiàn)，具有防曬功能，又能抗菌除臭。

納米SiOx為無(wú)機(jī)物，易于與化妝品其他組分配伍，無(wú)毒無(wú)味，不產(chǎn)生化學(xué)過(guò)敏。并且它本身是白色的，可以簡(jiǎn)單地加以著色。尤其可貴的是，納米SiOx反射紫外線(xiàn)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，被紫外線(xiàn)照射后不分解、不變色。也不會(huì)與配方中其他組分起化學(xué)反應(yīng)。因此。納米SiOx在防曬化妝品中得到了廣泛的應(yīng)用，目前，已經(jīng)成功地在染發(fā)油梳、油膏和防曬霜等產(chǎn)品中應(yīng)用納米SiOx，使得該類(lèi)產(chǎn)品的性能獲得顯著的提高。

納米Ti02具有很好的散射和吸收紫外線(xiàn)的能力，它吸收紫外線(xiàn)的能力與顆粒尺寸密切相關(guān)。吸收波長(zhǎng)為300nm的紫外線(xiàn)的最佳顆粒尺寸為50nm，波長(zhǎng)增加時(shí)，最佳顆粒尺寸隨之增大，但吸收的絕對(duì)值減少。TiO2的顆粒尺寸越小，抗紫外線(xiàn)的能力越強(qiáng).同時(shí)也有使皮膚增白的效果。在化妝品中適當(dāng)增加納米TiO2的含量，可以顯著地提高防曬系數(shù)(SPF)，如含5％時(shí)SPF為15，含10％時(shí)SPF為30。納米TiO2防曬劑在UVB和UUVA處對(duì)紫外線(xiàn)的吸收都很強(qiáng)，其吸收效果遠(yuǎn)好于有機(jī)紫外吸收劑。納米TiO2基于光催化反應(yīng)使有機(jī)物分解而具有抗菌效果.在水和空氣的體系中，它在陽(yáng)光，尤其是紫外線(xiàn)的照射下能夠自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的空穴。發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，形成電子一空穴對(duì)。吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成O-2.而空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成HO-，生成的原子氧和氫氧自由基都有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(氧化)，同時(shí)能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)，生成CO2和H2O，從而在短時(shí)間內(nèi)殺死細(xì)菌。

防曬劑的選擇是防曬化妝品配方的核心所在。傳統(tǒng)的防曬化妝品往往使用有機(jī)化合物作為紫外吸收劑，但是，為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線(xiàn)，必須提高其添加量，而這樣就會(huì)增加產(chǎn)品成本，降低產(chǎn)品的安全性。與傳統(tǒng)的防曬化妝品相比納米防曬化妝品有顯著的優(yōu)越性，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.更強(qiáng)的防曬性能：將二氧化鈦及氧化鋅納米化、超細(xì)化，在粉體表面包覆具有親水、親油功能基團(tuán)的表面化處理，以此提高粉體的適配性以及在不降低透明度的情況下顯著提高兩者的UvA屏蔽效果；

2.較弱的刺激性：傳統(tǒng)的有機(jī)防曬劑活性和刺激性較強(qiáng)，會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生毒副作用，而納米無(wú)機(jī)材料克服了傳統(tǒng)配方的缺點(diǎn)，應(yīng)用非常安全；

篇6

1.1汽車(chē)尾氣的凈化城市建設(shè)的發(fā)展與城市人民生活水平的提高，使汽車(chē)成為了人們出行必不可少的交通工具。汽車(chē)數(shù)量的增多，在很大程度上加劇了我國(guó)汽車(chē)尾氣的排放量，從而加重了我國(guó)大氣污染的程度。大氣中汽車(chē)尾氣含量的增加不僅會(huì)對(duì)人們的生活空間造成嚴(yán)重的污染，并且會(huì)進(jìn)一步危害人們的生命健康安全。為了解決這一問(wèn)題，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)新型清潔能源的研究以及對(duì)汽車(chē)尾氣凈化方法的鉆研，然而收效甚微。而納米技術(shù)與納米材料的出現(xiàn)在很大程度上為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了重大突破，對(duì)我國(guó)城市大氣環(huán)境凈化具有重要的作用與意義。人們通過(guò)利用納米材料來(lái)制作汽車(chē)尾氣傳感器的方式，來(lái)對(duì)汽車(chē)尾氣中的污染氣體進(jìn)行吸附與過(guò)濾，并對(duì)超標(biāo)的尾氣排放情況進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)警，從而更好的提高汽車(chē)尾氣的凈化程度，降低汽車(chē)尾氣的排放量。并且人們還利用納米技術(shù)來(lái)對(duì)汽車(chē)尾氣的空燃比情況進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)試，以最大限度的減少汽車(chē)富油燃燒情況的出現(xiàn)，從而有效的降低汽車(chē)尾氣中有害氣體的排放量、減少石油能源的消耗。通常來(lái)說(shuō)，人們選用納米稀土鈦礦型符復(fù)合氧化物來(lái)作為尾氣筒的制作材料，因?yàn)榇朔N材料能夠有效的對(duì)汽車(chē)排放出來(lái)的一氧化碳、一氧化氮等有毒氣體進(jìn)行催化和轉(zhuǎn)化。使其轉(zhuǎn)化成為干凈的空氣。

1.2室內(nèi)空氣凈化人們?yōu)榱嗣阑约旱木幼】臻g或是需要對(duì)新購(gòu)置的房產(chǎn)進(jìn)行裝修，就難免會(huì)使用大量的涂料、油漆等富含甲醛、甲苯的化學(xué)用品來(lái)涂刷家具或墻壁，這就會(huì)使得裝修房間內(nèi)甲醛、甲苯等有害氣體濃度大大提高，從而對(duì)人們的生命健康造成一定不良的影響。而將光催化劑用于新裝修的房屋內(nèi)能夠很好的對(duì)超標(biāo)的甲醛、甲苯等有害物質(zhì)進(jìn)行降解和吸附，提高物內(nèi)的空氣清新度，使室內(nèi)空氣更加安全、無(wú)害。而納米TiO2則是一款十分不錯(cuò)的光催化劑原料，對(duì)甲醛、甲苯等有害物質(zhì)具有良好的吸附于降解作用。與此同時(shí)，納米TiO2新材料還具有十分強(qiáng)大的殺菌與除臭作用，能夠快速、高效的提高室內(nèi)的衛(wèi)生安全程度。由于納米TiO2新材料具有這一優(yōu)勢(shì)，因此其在醫(yī)院中的病房與手術(shù)室中也具有十分廣泛的應(yīng)用。1.3對(duì)大氣中硫氧化物的凈化工業(yè)，尤其是重工業(yè)的發(fā)展使得我國(guó)城市空氣中的二氧化硫、一氧化碳與碳氧化物氣體含量大幅增加，對(duì)人們的健康造成了十分惡劣的影響，長(zhǎng)此以往，將會(huì)造成不可估量的嚴(yán)重后果。而大氣中這些有害氣體的增加主要是由于化工場(chǎng)各種化學(xué)燃料未能充分燃燒造成的。而將納米材料制成的催化劑應(yīng)用到燃料燃燒過(guò)程中，能夠有效的促進(jìn)化學(xué)能源的充分燃燒，從而降低一氧化碳有害氣體的排放量，并且還能夠使燃燒中產(chǎn)生的硫化物以固體的形式保存下來(lái)。而這對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的改善具有十分重要的作用和意義。并且利用納米材料作為燃燒的催化劑，還可以促進(jìn)能源利用率的有效提高，推動(dòng)我國(guó)企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展。

2納米技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用

2.1處理無(wú)機(jī)污染廢水重金屬是一種十分有價(jià)值的資源，在我國(guó)的生產(chǎn)生活中具有十分重要的作用。然而由于在重金屬開(kāi)采與工業(yè)生產(chǎn)中人們沒(méi)有做好相應(yīng)的技術(shù)處理措施，致使大量的重金屬資源流失，其中一部分流失的重金屬會(huì)進(jìn)入水中，造成水資源的嚴(yán)重污染。而受污染的水會(huì)通過(guò)各種渠道對(duì)環(huán)境與人們的身體健康造成不良的影響與危害。而利用納米技術(shù)中的納米粒子對(duì)無(wú)機(jī)污染廢水進(jìn)行處理，能夠?qū)λ械闹亟饘倭Ｗ舆M(jìn)行還原，使其形成重金屬結(jié)晶體。這樣一來(lái)，就既有效的使水資源變得更加清潔健康，而且也在另一程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)重金屬的回收，減少了資源浪費(fèi)，可謂是一舉兩得。

2.2處理有機(jī)污染廢水科學(xué)研究已經(jīng)證明，作為光催化劑原料的TiO2能夠有效的對(duì)被氧化水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解。相關(guān)科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)證實(shí)，納米光催化劑能夠?qū)ξ廴舅械陌耸喾N有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行降解處理，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)使這些有毒物質(zhì)變?yōu)閷?duì)環(huán)境和人力無(wú)危害的物質(zhì)，從而有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中有機(jī)污染廢水的凈化。提高環(huán)境中水的健康清潔程度。

2.3對(duì)自來(lái)水進(jìn)行凈化處理新型納米級(jí)凈水劑的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑AL2O3的十到二十倍。新型納米凈水劑通過(guò)對(duì)納米磁性物質(zhì)、纖維物質(zhì)以及活性炭裝置的利用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)水中懸浮顆粒以及各種雜質(zhì)的吸附，使水中的異味和鐵銹等物質(zhì)得以去除干凈，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水的全面凈化。在此基礎(chǔ)上，人們還可以利用帶有納米孔徑的處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球處理裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)殺滅自來(lái)水中細(xì)菌、病毒的目的，從而進(jìn)一步提高飲用純凈水的衛(wèi)生安全質(zhì)量，并且在這一過(guò)程中，水中的各種礦物質(zhì)元素并不會(huì)被吸附掉，而是能夠最終保存在水中，提高自來(lái)水的礦物活性成分含量。

3納米技術(shù)在其它環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1納米技術(shù)在城市固體廢物處理方面的應(yīng)用納米技術(shù)在城市固體廢物處理方面所發(fā)揮的作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，利用納米技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)橡膠、塑料以及印刷電路板等固體廢物的處理。人們通過(guò)利用納米技術(shù)對(duì)這一類(lèi)型的固體廢物進(jìn)行再加工，使其形成微粉顆粒，并將其中夾雜的各種雜物、異物去除，就能使這些由橡膠、塑料等制成的微粉顆粒原料得以循環(huán)利用，提高資源利用率。第二，利用納米TiO2催化技術(shù)加速城市廢物的降解速度，從而有效緩解城市垃圾量不斷加大給城市環(huán)境污染治理帶來(lái)的壓力。

3.2納米技術(shù)在防止電磁波輻射方面的應(yīng)用電子信息科技的發(fā)展使得電磁場(chǎng)、電磁波等在城市中的運(yùn)用越來(lái)越普遍。而研究發(fā)現(xiàn)，電磁場(chǎng)發(fā)出的電磁波在很大程度上會(huì)對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)造成一定的不利影響、威脅人們的生命健康安全。而納米技術(shù)與納米材料的出現(xiàn)則有效緩解了電磁波問(wèn)題帶給人們的壓力。人們通過(guò)在墻體中安裝納米材料的方式來(lái)提高建筑的抗輻射能力，從而保證生活在建筑內(nèi)的人免受電磁波的干擾與輻射。

3.3納米技術(shù)及納米材料在噪聲控制方面的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中的人口聚集程度也越來(lái)越高。喧鬧的人群、發(fā)達(dá)的工業(yè)生產(chǎn)、汽車(chē)等都在很大程度上加劇了城市噪音的強(qiáng)度?？茖W(xué)家們已經(jīng)通過(guò)相關(guān)的科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)噪聲污染達(dá)到一定級(jí)別時(shí)很可能對(duì)人類(lèi)的身體健康造成不利影響，重者甚至?xí)斐扇说乃劳?。一般?lái)說(shuō)，飛機(jī)、輪船、汽車(chē)以及工廠中的某些機(jī)械在啟動(dòng)狀態(tài)下，其噪聲可達(dá)到上百分貝，導(dǎo)致環(huán)境噪聲污染的形成。而將納米技術(shù)應(yīng)用到這些機(jī)械設(shè)備中，能夠有效降低機(jī)械設(shè)備之間的摩擦作用力，從而有效降低噪聲的分貝，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲污染的有效控制。利用納米科技研發(fā)出的劑應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備后，不僅能降低機(jī)械運(yùn)行時(shí)的噪聲，還可以促進(jìn)機(jī)械運(yùn)行壽命的延長(zhǎng)。

4結(jié)束語(yǔ)

篇7

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)；概念界定；體系辨識(shí)。

當(dāng)前，“發(fā)展納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)”這一口號(hào)，已被提升到實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)蘇州篇章、蘇州實(shí)施創(chuàng)新引領(lǐng)戰(zhàn)略進(jìn)而華麗轉(zhuǎn)身的重大戰(zhàn)略高度，那么什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，搞清楚這一問(wèn)題，則無(wú)論對(duì)于蘇州的決策者、研究者還是實(shí)踐者來(lái)講，都具有重要的建設(shè)性意義。

去年，我們?cè)趫?zhí)行一項(xiàng)有關(guān)促進(jìn)蘇州市納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大軟科學(xué)課題時(shí)，首當(dāng)其沖地遭遇到這一問(wèn)題。通過(guò)文獻(xiàn)檢索與分析，我們發(fā)現(xiàn)，由于納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)紛繁復(fù)雜，納米科學(xué)技術(shù)界尚未對(duì)該一問(wèn)題形成共識(shí)；同時(shí)，社會(huì)科學(xué)理論界卷入納米領(lǐng)域研究較少，可資借鑒的成果太少。然而，這一問(wèn)題的解決將直接影響到我們研究項(xiàng)目的進(jìn)一步履行，為此，我們?cè)O(shè)立了一個(gè)研究子課題，本文即是該子課題研究成果，在此拋磚引玉，期望不僅對(duì)蘇州市，也對(duì)國(guó)內(nèi)其他正在促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)起到啟迪作用。

一、什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)

要搞清楚納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)首先要理解納米與納米尺度范圍，以及納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義，本節(jié)我們將據(jù)此入手，進(jìn)而界定納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念。

1.納米與納米尺度范圍

納米（Nanometer，縮寫(xiě)nm）是計(jì)量學(xué)中的長(zhǎng)度單位。1納米（nm）等于10-3微米（mm），等于 10-6毫米（mm），等于 10-9米。1—100納米（nm）被納米學(xué)界公認(rèn)確定為納米尺度。 通過(guò)不同物體相對(duì)尺度大小比較（見(jiàn)圖1）及納米尺度范圍內(nèi)常見(jiàn)球形物體大小比較（見(jiàn)圖2），可以加深對(duì)于納米及納米尺度范圍概念的理解。

2.納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物質(zhì)小到1 ～100納米時(shí)，由于其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，又不同于單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象（白春禮，2001）。即在原子、分子及納米尺度上，物質(zhì)表現(xiàn)出極其新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，該特性能被人類(lèi)學(xué)習(xí)、掌握、控制和利用，從而使得人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)存的一切發(fā)生翻天覆地的變化。

3. 國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)

看一看國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)或許對(duì)我們會(huì)有很大幫助，以下是國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋?zhuān)ㄞD(zhuǎn)引自彭練矛，2011）：

“The term nanotechnology means different things to different people. It used to cover anything from making microelectromechanical systems （MEMS） to creating designer proteins.”

“Whatever we call it， it should let us

—— Get essentially every atom in the right place.

—— Make almost any structure consistent with the laws of physics and chemistry that we can specify in atomic details.

—— Have manufacturing costs not greatly exceeding the cost of the required raw materials and energy.”

這兩段英文的中文翻譯如下：納米技術(shù)術(shù)語(yǔ)意味著對(duì)于不同對(duì)象人群的不同事情。它通常涵蓋從制造微電子機(jī)械系統(tǒng)到創(chuàng)造人造蛋白質(zhì)的所有事情。然而，不管我們?nèi)绾畏Q(chēng)呼，納米技術(shù)的實(shí)質(zhì)應(yīng)該包括：每一個(gè)原子應(yīng)被安排在合適的位置，任何相應(yīng)建構(gòu)應(yīng)符合原子水平上的物理和化學(xué)原理，原材料和能源等相應(yīng)制造成本應(yīng)不是太貴。

從以上國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋中我們可以發(fā)現(xiàn)，納米技術(shù)（nanotechnology）在國(guó)外是一個(gè)約定俗成的術(shù)語(yǔ)，是對(duì)納米領(lǐng)域新生事物科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱(chēng)，納米技術(shù)尚是一個(gè)發(fā)展中的概念，目前還沒(méi)有被嚴(yán)格界定。

4. 納米技術(shù)概念

經(jīng)過(guò)上面的鋪墊，現(xiàn)在我們可以來(lái)探討界定納米技術(shù)概念。對(duì)于什么是納米技術(shù)，麻省理工學(xué)院（MIT）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出過(guò)一個(gè)解釋?zhuān)?/p>

“在分子水平上，通過(guò)操縱原子來(lái)控制物質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用單個(gè)原子組建分子系統(tǒng)，據(jù)此制備不同類(lèi)型的納米器件”（Drexler，1990）。

而在中文語(yǔ)境中，談到技術(shù)往往還牽連到科學(xué)與工程，對(duì)此，白春禮院士也有一個(gè)解釋?zhuān)?/p>

“納米科技是20世紀(jì)80年代末、90年代初才發(fā)展起來(lái)的前沿、交叉性新興學(xué)科領(lǐng)域，是指在納米尺度上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)”（白春禮，2001）。

白院士所指的納米科技既包括納米科學(xué)又涵蓋納米技術(shù)。實(shí)際上，中文語(yǔ)境中的納米科技常常是納米科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱(chēng)。指在納米尺度上研究物質(zhì)和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用，重新認(rèn)識(shí)自然界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識(shí)，并通過(guò)直接操控原子、分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)來(lái)創(chuàng)造對(duì)人類(lèi)有用的新的物質(zhì)和產(chǎn)品。

綜上所述，可見(jiàn)所謂納米技術(shù)是指涉及到納米科學(xué)研究、材料發(fā)展和制備、器件制造以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)之所有技術(shù)的總和。

5. 納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念

知道了什么是納米技術(shù)以后就較易分辨納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。過(guò)去的二、三十年，納米科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是納米技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)和正在對(duì)人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)防安全產(chǎn)生重大影響。然而，這僅僅是開(kāi)始，納米科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用已經(jīng)和正在引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命，證據(jù)表明，納米技術(shù)在材料、信息、能源、環(huán)境、生命、生物、軍事、制造、紡織、染料、涂料、食品等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都具有廣泛而重要的應(yīng)用。而一旦這些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品批量化、商品化和規(guī)?；瑒t自然形成一個(gè)個(gè)納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

二、納米技術(shù)體系范疇

界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念后，本節(jié)與下節(jié)我們可以轉(zhuǎn)而討論納米技術(shù)體系范疇以及納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇。

技術(shù)來(lái)源于科學(xué)，是理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐、解決實(shí)際問(wèn)題的方法和手段，因此談到納米技術(shù)不能不涉及到納米科學(xué)。盡管目前學(xué)術(shù)界對(duì)于納米科學(xué)的內(nèi)涵和分類(lèi)尚存在著不同的認(rèn)識(shí)和提法，但對(duì)于這一新興領(lǐng)域多學(xué)科交叉特性的認(rèn)識(shí)是一致的。一般而言，納米科學(xué)可以包括納米材料物理學(xué)、納米材料化學(xué)、納米材料學(xué)、納米測(cè)量學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)和納米生物醫(yī)學(xué)等，由此也產(chǎn)生了按照這一體系分類(lèi)的納米技術(shù)。

然而，白春禮院士（2001）認(rèn)為這種與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類(lèi)方式無(wú)法簡(jiǎn)單便捷地勾勒出納米科技的大致輪廓，而且各類(lèi)別之間又有交叉和重疊。因此，他建議將納米科學(xué)研究分為“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大領(lǐng)域， “其中納米材料是納米科技的基礎(chǔ)； 納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類(lèi)是否進(jìn)入納米科技時(shí)代的重要標(biāo)志； 納米尺度的檢測(cè)與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)”（白春禮，2003）。據(jù)此，納米技術(shù)體系又可主要由上述三大范疇來(lái)表達(dá)。

我們認(rèn)為上述與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類(lèi)及三個(gè)大類(lèi)的簡(jiǎn)單分類(lèi)都有各自的道理和應(yīng)用價(jià)值，前一個(gè)分類(lèi)便于整合發(fā)展納米學(xué)科知識(shí)和實(shí)施教育培訓(xùn)，而后一個(gè)分類(lèi)則更多地聚焦到納米科學(xué)技術(shù)當(dāng)前關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域，重點(diǎn)特出、應(yīng)用性強(qiáng)。若與納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系，則我們更傾向于并將更多地采納和應(yīng)用后一個(gè)分類(lèi)。

無(wú)獨(dú)有偶，日本專(zhuān)利局《專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)動(dòng)向調(diào)查報(bào)告》中提供了一個(gè)與應(yīng)用實(shí)際聯(lián)系密切的納米技術(shù)分類(lèi)（見(jiàn)圖3，該圖由DRM咨詢(xún)公司補(bǔ)充修改而完成），該分類(lèi)基本遵循上述三個(gè)大類(lèi)分類(lèi)范疇，并采用圖式標(biāo)識(shí)了各主要應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r，恰好為三大類(lèi)納米技術(shù)分類(lèi)體系作了一個(gè)生動(dòng)的注解，雖然尚未達(dá)到完整完善的程度，但已有很大的參考價(jià)值。

沿著三大類(lèi)納米技術(shù)分類(lèi)思路繼續(xù)往下走，可以得到圖4所示納米技術(shù)分類(lèi)體系。其中一級(jí)狀態(tài)子目錄包括“納米檢測(cè)和表征技術(shù)”、“納米材料制備技術(shù)”和“納米器件制造技術(shù)”。而每個(gè)一級(jí)目錄又可進(jìn)一步產(chǎn)生二級(jí)目錄，如納米檢測(cè)和表征技術(shù)可分為“掃描探針顯微技術(shù)”和“原子級(jí)和超精密加工技術(shù)”；納米材料制備技術(shù)可分為“化學(xué)制備技術(shù)”、“物理制備技術(shù)”和“綜合制備技術(shù)”；納米器件制造技術(shù)可分為“LIGA制造技術(shù)”、“超精密機(jī)械加工技術(shù)”、“特種加工技術(shù)”、“注塑成形加工技術(shù)”和“機(jī)械組裝技術(shù)”等。需要說(shuō)明的是，這一分類(lèi)只是大體上勾勒了納米技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提供了一個(gè)整體認(rèn)識(shí)把握的粗略框架?，F(xiàn)實(shí)納米世界中的實(shí)際情況則更為紛繁復(fù)雜，不僅存在著旁支末葉，也可以進(jìn)一步細(xì)分和再細(xì)分。

三、納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇

應(yīng)用上述“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大范疇的納米技術(shù)分類(lèi)思想，可以推導(dǎo)出納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇，如圖5所示：

如圖5所示，首先，納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)可以被界定為納米材料產(chǎn)業(yè)、納米器件產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)，其中納米材料是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)得以生存發(fā)展的原始基礎(chǔ)，沒(méi)有納米材料則一切無(wú)從談起；納米器件系納米材料進(jìn)一步加工組合后的產(chǎn)物，是延伸發(fā)展各種納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品的基礎(chǔ)；而納米檢測(cè)儀器和設(shè)備則是發(fā)展納米材料、器件及其延伸產(chǎn)品的必不可少的硬件手段，缺乏這些手段，事情就無(wú)法進(jìn)行。

上述三者一方面構(gòu)成了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生存發(fā)展的基礎(chǔ)，另一方面，正是基于這種基礎(chǔ)性和不可替代性，它們各自能夠發(fā)展成三個(gè)供需旺盛的分支產(chǎn)業(yè)，并在每個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

此外，鑒于納米材料和納米器件能夠被應(yīng)用到各個(gè)新興和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，創(chuàng)造出各種各樣新穎獨(dú)特、質(zhì)量上乘、性能優(yōu)異的新產(chǎn)品，因此，在上述三個(gè)分支產(chǎn)業(yè)以外，又可辨識(shí)出納米材料應(yīng)用和納米器件應(yīng)用兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然，這兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面更能各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

若從事情發(fā)生的先后次序來(lái)看， 納米科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展的需要首先造就了納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)和納米材料產(chǎn)業(yè)。結(jié)合納米檢測(cè)手段和納米材料的研究創(chuàng)造了納米器件， 納米器件（如納米傳感器）的推廣應(yīng)用催生了納米器件產(chǎn)業(yè)。接著，納米材料和器件在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用開(kāi)發(fā)出許多新穎產(chǎn)品和更新?lián)Q代產(chǎn)品，從而發(fā)展出形形的納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，并進(jìn)一步促進(jìn)納米材料、器件和檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相伴共生、互促共長(zhǎng)的內(nèi)在邏輯。

在現(xiàn)實(shí)生活中， 納米材料產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，發(fā)展相對(duì)成熟。處于納米技術(shù)高端的納米器件產(chǎn)業(yè)（電子/光電子器件、量子器件、以及微/納機(jī)電系統(tǒng)）目前尚處在發(fā)展成長(zhǎng)過(guò)程中，這是納米大國(guó)共同關(guān)注、競(jìng)相角逐的領(lǐng)域，也是進(jìn)一步發(fā)展的方向，其中屬于MEMS/NEMS范疇的微納傳感器分支產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。同時(shí)，納米材料和器件的應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)入許多不同的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域，例如，電子和信息、生物與醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等，從而增殖衍生出發(fā)展?fàn)顩r各異、紛繁復(fù)雜的納米技術(shù)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)然，換一個(gè)角度，如果忽略納米技術(shù)居中扮演的角色，這一復(fù)雜邏輯體系中各個(gè)分支仍可分屬于自己的母體產(chǎn)業(yè)，例如，納米材料產(chǎn)業(yè)可歸屬于材料產(chǎn)業(yè)，納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)可歸屬于儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)等等，由此也揭示了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)所具有的雙重產(chǎn)業(yè)屬性。

四、結(jié) 語(yǔ)

以上我們通過(guò)運(yùn)用相關(guān)文獻(xiàn)資料， 進(jìn)行抽絲剝繭式的邏輯分析，界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念， 進(jìn)而揭示了納米技術(shù)及其納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的體系范疇，從而為從社會(huì)科學(xué)角度研究促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（譬如制定技術(shù)/產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)圖）奠定了有關(guān)客體對(duì)象的認(rèn)知基礎(chǔ)。

當(dāng)前，納米技術(shù)與信息技術(shù)和生物技術(shù)一起并列為世界三大高技術(shù)前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域，而納米技術(shù)又在促進(jìn)信息技術(shù)和生物技術(shù)發(fā)展中扮演了重要角色，正在悄然引發(fā)著新一輪工業(yè)革命，成為國(guó)際高科技及其產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。期待我們這一拋磚引玉的工作能為蘇州/中國(guó)搶占這一制高點(diǎn)作出些微貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：蘇州市2012年度重大軟科學(xué)課題，項(xiàng)目編號(hào)：SR201201。

作者簡(jiǎn)介：趙康（1950 –），男，江蘇蘇州人，博士，教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)楣补芾?、咨?xún)學(xué)、專(zhuān)業(yè)社會(huì)學(xué)。顧茜茜與陳加豐均為趙的博士研究生，趙迪凡為項(xiàng)目研究助理。

What Is Nanotechnology and Its Related Industries

——Concept Defination and System Identification

ZHAO Kang GU Xixi CHEN Jiafeng ZHAO Difan

（School of Politics and Public Adminstration， Soochow University， Suzhou 215021， China）

篇8

微細(xì)加工技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)主要包含超精密機(jī)械加工技術(shù)、ICY工藝、能量束加工等很多方面和方法。如果是一些較為簡(jiǎn)單的加工，比如面、線(xiàn)輪廓等的加工，采用的難點(diǎn)金剛石和立方氮化硼刀具就能完成切削、拋光等技術(shù)。對(duì)于一些稍微復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，機(jī)械加工的方法是無(wú)法完成的，所以還需要工藝硅的加工技術(shù)。納米機(jī)械技術(shù)和加工技術(shù)納米機(jī)械技術(shù)是一個(gè)很廣泛的領(lǐng)域，研究的方面有納米加工過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方面、納米摩擦學(xué)方面和納米構(gòu)件工程等，本文所講的納米機(jī)械技術(shù)只是納米機(jī)械實(shí)現(xiàn)納米尺寸的一些方面的功能，比如納米尺度的移動(dòng)和定位等。納米加工技術(shù)主要在兩大方面發(fā)展，即：傳統(tǒng)的超精度加工技術(shù)的完成，比如完成機(jī)械加工中及其極限的精度加工等；新的加工方法，比如使用可操縱的原子和分子的表面刻蝕等。這些加工工藝一般的加工是很難完成的。

2納米技術(shù)在機(jī)械中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代的機(jī)械制造業(yè)大力發(fā)展，納米的加工技術(shù)包含的方面也越來(lái)越廣泛，越來(lái)越受到各國(guó)的關(guān)注。微型機(jī)械的納米加工技術(shù)總體可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：第一，微加工技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于環(huán)境的要求較高，需要較為清潔的環(huán)境，主要是微型機(jī)械的零件刻蝕技術(shù)上的應(yīng)用。第二，控制方面，比如微型傳感器的應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)器和控制器在傳感器的作用下，可以協(xié)調(diào)的進(jìn)行工作。第三，微裝配技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是把微型機(jī)械所用到的微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)等結(jié)合起來(lái)，成為一個(gè)有機(jī)的整體。下面是一些納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用方面的例子。無(wú)摩擦微型納米軸承最新的世界納米技術(shù)成果是美國(guó)科學(xué)家研究出的接近無(wú)摩擦的納米軸承，它的直徑僅為頭發(fā)的直徑大小。這種新技術(shù)下的軸承在進(jìn)行使用時(shí)基本上實(shí)現(xiàn)了無(wú)磨損和無(wú)撕裂，這將被投入到微型裝置的原件使用中。微型機(jī)械本身的尺寸就相當(dāng)于頭發(fā)的直徑，而納米幾點(diǎn)系統(tǒng)的尺寸更小，接近1nm，是普通微型機(jī)械的千分之一。在微型的機(jī)電中摩擦問(wèn)題是一大難題，新型的納米軸承基本上解決了這一難題，達(dá)到了最小摩擦的極限。納米陶瓷刀具我國(guó)某工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院就完成了我國(guó)地方重大的納米項(xiàng)目，研究出了金屬陶瓷刀具的制作技術(shù)，并且這一技術(shù)已經(jīng)通過(guò)認(rèn)定，這將是一項(xiàng)利用納米技術(shù)進(jìn)行材料制作的新標(biāo)志。納米磁性液體密封磁性液體是一種新型的材料，它同時(shí)具有磁性和流動(dòng)性，是世界上很多發(fā)達(dá)國(guó)家目前使用較多的一種密封技術(shù).普通的材料根本無(wú)法達(dá)到同時(shí)具有這兩種性質(zhì)。這種新型的材料滿(mǎn)足了一些高硬度物料超細(xì)粉體的密封要求，在密封時(shí)利用磁場(chǎng)將磁性的液體固定在要密封處，此時(shí)就會(huì)形成一個(gè)磁液圈，這樣不僅使得污染和浪費(fèi)都減少了，還提高了效率。

3納米材料在閥片上的應(yīng)用

我國(guó)中科院上海硅酸鹽研究所同上海電瓷廠共同研究出的特殊功能的閥片，主要應(yīng)用于功能陶瓷材料中，這里可以提高閥片的絕緣強(qiáng)度，也即提高了閥片大電流耐受力。這也是我國(guó)納米技術(shù)的一項(xiàng)在機(jī)械方面的應(yīng)用。納米發(fā)動(dòng)機(jī)材料納米復(fù)合氧化鋯是納米材料中應(yīng)用于工業(yè)方面比較成功的材料之一。納米復(fù)合鋯材料能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)氧及儲(chǔ)氧的功能，同時(shí)它的耐高溫性也很強(qiáng)，主要被應(yīng)用到最新的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及尾氣排放等的系統(tǒng)中。納米技術(shù)馬達(dá)納米技術(shù)馬達(dá)是由美國(guó)研制，在中國(guó)首次面世的一項(xiàng)納米技術(shù)。納米技術(shù)馬達(dá)體積很小，是傳統(tǒng)電磁馬達(dá)的0.05倍，長(zhǎng)度是平常使用火柴的3/4，負(fù)載能力是4kg以上，與傳統(tǒng)的馬達(dá)相比，壽命也高了很多。主要用在玩具和汽車(chē)的一些電動(dòng)設(shè)施中。納米燃油裝置我國(guó)的專(zhuān)家成功的研制出具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的納米燃油裝置。這種裝置與傳統(tǒng)的裝置相比，燃油更加充分。主要應(yīng)用到了極地車(chē)輛中。納米劑技術(shù)的產(chǎn)生很好地解決了摩擦和機(jī)械磨損。納米劑的發(fā)明使得很大一部分零件不再需要頻繁的更換，同時(shí)這些機(jī)械的使用壽命有了很大程度的提高。

4納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的機(jī)械工程相比，納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中體現(xiàn)出了很多方面的優(yōu)勢(shì)，在不斷的發(fā)展中獲得了明顯的成果。納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)優(yōu)勢(shì)納米技術(shù)使傳統(tǒng)的一些使用部件的尺寸縮小了很多，將過(guò)去的毫米級(jí)別的進(jìn)化到了納米級(jí)別。納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中，降低了機(jī)械體積，這也促進(jìn)機(jī)械方面形成一種心動(dòng)的機(jī)械：微型機(jī)械。微型機(jī)械不僅僅是在尺寸上減小了很多，在微機(jī)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微能源以及微傳感器等裝置都有了改進(jìn)，形成了一整套微型機(jī)電系統(tǒng)。這些微型機(jī)電構(gòu)置都是納米技術(shù)的研究成果。這種技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的范疇，是現(xiàn)代的一種創(chuàng)新思維下的科技納米技術(shù)成果。納米技術(shù)的多元化應(yīng)用納米材料的特殊性，使得納米技術(shù)的應(yīng)用多元化。納米材料在納米技術(shù)下形成的產(chǎn)品，不僅形態(tài)更加微小，而且功能更加強(qiáng)大。對(duì)于傳統(tǒng)材料無(wú)法完成的功能，納米材料產(chǎn)品可以完成，而且還在不斷的發(fā)明出更多新型的材料。納米材料可以將微量元素融入到基礎(chǔ)材料當(dāng)中，從而達(dá)到更好的功能效果。納米材料摩擦性能的提升納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中最為突出的應(yīng)用是解決機(jī)械摩擦的性能。再繼續(xù)額運(yùn)動(dòng)中，軸承間的摩擦是無(wú)法消除的。過(guò)去的軸承在使用當(dāng)中摩擦問(wèn)題是一個(gè)難題。當(dāng)納米技術(shù)出現(xiàn)后，一方面使得各類(lèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸減小了很多，零件尺寸越小摩擦力的影響越大，如果摩擦力過(guò)大，那么更嚴(yán)重的還會(huì)磨損到零件，影響到正常的使用。但是納米技術(shù)也解決了這一問(wèn)題，納米材料實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的最小摩擦極限，達(dá)到了理想的運(yùn)行狀態(tài)。納米技術(shù)節(jié)能效果納米技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了體積上的減小、功能上的強(qiáng)大，還能實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，真正實(shí)現(xiàn)了集功能、實(shí)用、環(huán)保于一體。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新型的材料也被研發(fā)出來(lái)，這些新型的材料實(shí)現(xiàn)了材料的節(jié)約目標(biāo)，所以傳統(tǒng)的機(jī)械工程中有些需求量較大的材料使用率大大降低了，對(duì)于原材料的節(jié)省，起到了很大的節(jié)約作用。

5納米加工技術(shù)與微型機(jī)械

納米加工技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展為微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件，使微型機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。微型機(jī)械現(xiàn)在世界上的微型機(jī)械的研究已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很高的水平，已經(jīng)能夠制造出很多類(lèi)型的微型機(jī)構(gòu)和微型零部件。在三維的機(jī)械構(gòu)件上已經(jīng)有了很多研制品，比如微齒輪、微軸承、微彈簧等。其中微執(zhí)行器是相對(duì)較為復(fù)雜的微型器件，但是也研制出了微開(kāi)關(guān)、微電動(dòng)機(jī)、微泵等器件。微型機(jī)電系統(tǒng)微型機(jī)電系統(tǒng)就是相對(duì)比較復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，比如微型機(jī)器人，它可以用于搜集情報(bào)、竊聽(tīng)等。微型機(jī)電系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上也有荷藕使用的意義，比如微型醫(yī)學(xué)機(jī)器人可以進(jìn)入人體的血管進(jìn)行一些操作?？傊@些微型機(jī)電系統(tǒng)越來(lái)越接近實(shí)用化，接近人的生活。在航空航天上微型機(jī)電系統(tǒng)也有很重要的使用，比如慣性?xún)x表，它具有體積小，重量輕、精度高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在微型器件的發(fā)展也有了一定的應(yīng)用水平，加上微電子的工業(yè)集成電路的經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用到這個(gè)新的方面，所以縱觀各方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在MEMS的發(fā)展條件已具備。

6總結(jié)

篇9

關(guān)鍵詞 納米技術(shù) 化工 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)： TQ02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application Analysis of Nanotechnology in Chemical Industry

WANG Jingxia

(Department of Chemistry and Chemical Engineering of Jining University, Jining, Shandong 273155)

AbstractWith the development of science and technology, nanotechnology has been more and more into people's daily lives, and the chemical industry as a pillar industry of national economy, apply nano-materials and nano technology-based high-tech to chemical production, will certainly have a positive role in promoting. Therefore, this paper analyzes the application of nanotechnology in chemical industry.

Key wordsnanotechnology; chemical; application

1 納米技術(shù)的特點(diǎn)

納米是一種新的度量單位，當(dāng)物質(zhì)達(dá)到或者接近納米尺度范圍以后就會(huì)形成一種特殊的結(jié)構(gòu)層次，使其本身所具有的諸如強(qiáng)度、韌度、比熱、導(dǎo)電磁等性能發(fā)生突變，從而表現(xiàn)出一些新的性能。這種性能既不同于原來(lái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中單個(gè)的原子或分子，也不同于宏觀物質(zhì)所構(gòu)成的材料的性能。下面就對(duì)納米材料所表現(xiàn)出的一些特殊性能進(jìn)行細(xì)致分析：

（1）力學(xué)性能。提高材料的硬度、韌性以及強(qiáng)度一直都是材料研究的主要方向。而具有納米結(jié)構(gòu)的材料則能夠表現(xiàn)出更強(qiáng)的力學(xué)性能，由于納米材料的強(qiáng)度與粒子直徑成反比，而材料中粒子的細(xì)化以及高密度的存在極大程度的降低了納米材料的位錯(cuò)密度，使得臨界位錯(cuò)圈直徑遠(yuǎn)大于納米粒子的直徑，這也就避免了在納米結(jié)構(gòu)中發(fā)生位錯(cuò)滑移和增殖，即納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。（2）磁學(xué)性能。當(dāng)粒子間的尺寸達(dá)到納米范圍內(nèi)時(shí)，粒子間的相互作用就會(huì)發(fā)生變化從而影響到物質(zhì)材料的宏觀磁性。在納米結(jié)構(gòu)中，各粒子的磁性隨著方向的變化而改變，所表現(xiàn)出的磁性 也與粒子的形狀、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，并且具有明顯的體積效應(yīng)。（3）電學(xué)性能。在納米結(jié)構(gòu)中，由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大其電阻也就高于同類(lèi)的粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(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)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。（4）熱學(xué)性能。由于在納米結(jié)構(gòu)中的界面原子的密度很低并且排列混亂，也就削弱了彼此間的藕合作用，所以就使得納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類(lèi)粗晶材料和非晶體材料的值。因此，在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。

2 納米技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用

由于納米結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、韌度、比熱、導(dǎo)電磁等性能上都明顯優(yōu)于同類(lèi)型的物質(zhì)材料，因此可以利用這些納米技術(shù)制造出一些具有特殊功能的材料，并將其運(yùn)用到化工行業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。目前，納米材料已經(jīng)在高力學(xué)性能環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用，在化工行業(yè)當(dāng)中利用納米技術(shù)制造的超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、表面涂層以及劑等都有著非常重要的應(yīng)用。

在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，為了提高化學(xué)反應(yīng)的速度和反應(yīng)速率，要在反應(yīng)過(guò)程中添加一些催化劑。傳統(tǒng)的催化劑存在著明顯的缺點(diǎn)，造成生產(chǎn)原料巨大浪費(fèi)的同時(shí)也大大降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，甚至還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境危害，而如果使用納米材料作為催化劑，利用其表面活性中心多這一特點(diǎn)，可以有效地提高化學(xué)反應(yīng)速度和反應(yīng)速率。由于納米材料所具有的特殊性能，將其利用于表面涂層技術(shù)當(dāng)中也是化工行業(yè)研究的重點(diǎn)。表面涂層技術(shù)按照用途的不同可以分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。其中結(jié)構(gòu)涂層的作用是用來(lái)提高和穩(wěn)固基體材料本身所具有的性能，例如有用來(lái)增強(qiáng)基體材料的硬度以及耐磨性、抗氧化能力、耐熱耐腐蝕性等的結(jié)構(gòu)涂層。而功能涂層則是指給基體材料增加一些本身并不具備的功能，從而提高基體材料的整體性能，例如有增加導(dǎo)電性、絕緣性的電學(xué)功能涂層，增加光反射、光吸收以及消光的光學(xué)涂層以及增加熱敏、濕敏、氣敏的敏感性涂層等等。而納米結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度以及韌性方面都有極強(qiáng)的優(yōu)越性，能夠很好地起到靜電屏蔽的作用，因此用納米材料做為表面涂層，能夠很好保護(hù)基體材料的同時(shí)也可以使其本身的功能得到進(jìn)一步的提升。另外，也可以在傳統(tǒng)表面涂層的基礎(chǔ)上配合使用納米材料，即為納米復(fù)合體涂層。這種將納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)涂層技術(shù)相融合，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的方式，將傳統(tǒng)的表面涂層工藝提升到一個(gè)新的高度。由此不難看出，納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

納米技術(shù)在精細(xì)化工領(lǐng)域也有著極為廣泛的應(yīng)用。由于精細(xì)化工的涵蓋面非常廣，產(chǎn)品數(shù)量眾多，并且涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｒ虼?，將以納米技術(shù)為主的高新科技融入其中，進(jìn)一步改造和提升精細(xì)化工的產(chǎn)品性能是其未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。例如利用納米結(jié)構(gòu)制造高強(qiáng)度的聚合物材料、研制納米色素以及納米感光膠片等等。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料也能夠發(fā)揮其重要作用。在橡膠中加入以納米材料作為添加劑，可以有效地提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力，并且能夠增強(qiáng)相交的耐磨度。將納米材料運(yùn)用到塑料生產(chǎn)當(dāng)中，可以很好的提高塑料的強(qiáng)度和韌性，并且能夠增加塑料本身的致密性以及防水性能。而且在粘合劑和密封膠當(dāng)中添加SiO2，利用SiO2表面的一層有機(jī)材料使其具有了親水性這一特點(diǎn)，在添加到密封膠以及粘合劑當(dāng)中，使之能夠迅速形成一種硅石結(jié)構(gòu)，從而限制了膠體流動(dòng)，加快固化速度，并且由于顆粒尺寸很小，可以進(jìn)一步提高粘合劑的粘結(jié)效果以及密封膠的密封性。

目前，我國(guó)納米技術(shù)在化工行業(yè)中應(yīng)用正在穩(wěn)固前行，所以還需要加大科技創(chuàng)新，以及對(duì)基礎(chǔ)技術(shù)的研究工作，建立出一套完整技術(shù)創(chuàng)新體系和管理機(jī)制，提高我國(guó)化工行業(yè)整體效益和競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造出一個(gè)良好的發(fā)展環(huán)境，也只有這樣才能順應(yīng)時(shí)代的潮流，使傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)工藝在新形勢(shì)下重新煥發(fā)生機(jī)，并且?guī)?dòng)整個(gè)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 我國(guó)納米技術(shù)應(yīng)用的展望

納米技術(shù)雖然起源于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，但是目前在我國(guó)也具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ瑖?guó)家也在不斷提升對(duì)這方面的關(guān)注程度，一方面增加對(duì)納米技術(shù)的研究經(jīng)費(fèi)，并密切關(guān)注納米技術(shù)以及納米材料的基礎(chǔ)研究工作。另一方面積極推動(dòng)地方政府和企業(yè)對(duì)于納米技術(shù)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了以基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品應(yīng)用的完整體系?，F(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)一些納米材料的研究也取得了令人矚目的成就。在物理、化學(xué)方面采用多種方法研制出的高密度、性能優(yōu)越的納米陶瓷，以及制備出的金屬合金氧化物、碳化物等納米化合物，并且建立了相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)備，能夠真正意義上做到控制納米微粒的尺寸大小，制成納米薄膜以及其它納米材料與傳統(tǒng)材料相比較而言，在強(qiáng)度、硬度、韌性以及擴(kuò)散度、可塑性、導(dǎo)電率等方面都有顯著提升。并且我國(guó)還在世界上首次發(fā)現(xiàn)了氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應(yīng)力集中區(qū)所表現(xiàn)出的超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應(yīng)、磁光效應(yīng)以及自旋波共振等領(lǐng)域也取得了卓越的成就；設(shè)計(jì)并研制出了納米復(fù)合氧化物體系，它對(duì)中紅外波段吸收率高達(dá) 92％，并將其應(yīng)用于紅外保暖纖維。目前，納米材料和納米技術(shù)這項(xiàng)誕生于二十一世紀(jì)的嶄新技術(shù)已經(jīng)逐漸打破了人們的傳統(tǒng)生活理念，并從根本上解決了人類(lèi)所面臨的諸如能源、環(huán)境保護(hù)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等重大問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著社會(huì)的高速發(fā)展必將會(huì)對(duì)能源、環(huán)境、材料技術(shù)提出新的要求，并且對(duì)其性能的要求也會(huì)越來(lái)越高。因此，以納米材料為基礎(chǔ)的納米技術(shù)的誕生，將在未來(lái)對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。因此可以預(yù)見(jiàn)，不斷出現(xiàn)的新型納米材料，以及納米技術(shù)的不斷改良，在未來(lái)將是納米技術(shù)的時(shí)代，所以現(xiàn)在要加倍重視對(duì)納米技術(shù)的研究工作。

參考文獻(xiàn)

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篇10

[關(guān)鍵詞]納米技術(shù)、包裝、食品包裝、藥品包裝

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383.1；TB484 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）06-0047-02

20世紀(jì)90年代初興起的納米技術(shù)，被認(rèn)為是21世紀(jì)科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域。它主要研究0.1～100nm尺寸之間的物質(zhì)組成體系以及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用，其中在實(shí)際應(yīng)用中納米技術(shù)的實(shí)用性。它是一種結(jié)合科學(xué)前沿和高技術(shù)于一體的完整體系。納米技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類(lèi)改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，標(biāo)志著人類(lèi)科學(xué)技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代――納米科技時(shí)代。其科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，納米科學(xué)與技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)3大科技之一。納米技術(shù)主要包括：納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)和納米力學(xué)。在包裝行業(yè)迅速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，納米技術(shù)必然會(huì)引領(lǐng)包裝行業(yè)走向更好的未來(lái)。

1 納米材料

納米材料是納米科學(xué)技術(shù)最基本的組成部分。納米材料可定義為：把組成相或晶粒結(jié)構(gòu)控制在100nm以下長(zhǎng)度尺寸的材料。從廣義上說(shuō)，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸長(zhǎng)度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。

1.1 納米材料的結(jié)構(gòu)特征和性質(zhì)

納米材料又稱(chēng)為納米結(jié)構(gòu)材料，主要由晶粒和晶界組成。納米晶體結(jié)構(gòu)與常規(guī)物質(zhì)不同，關(guān)于納米晶體結(jié)構(gòu)特征主要有兩類(lèi)看法：a.以Gleiter為代表的1類(lèi)氣體0結(jié)構(gòu)。它既不同于長(zhǎng)程有序的晶體也不同于近程有序的非晶體，而是處于一種無(wú)序度更高的狀態(tài)；b.近程有序結(jié)構(gòu)說(shuō)。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，納米材料的晶界處存在著短程有序的結(jié)構(gòu)單元，原子保持一定的有序度，趨于低能態(tài)排列。按不同的分類(lèi)原則，納米材料有不同的分類(lèi)。按納米晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)劃分成4類(lèi)：零維納米材料，如原子團(tuán)、量子點(diǎn)等；一維納米材料，即在一維方向上晶粒尺寸為納米量級(jí)，如納米絲、量子線(xiàn)等；二維納米材料，即在二維方向上晶粒尺寸為納米量級(jí)，如納米厚度薄膜，碳納米管等；三維納米材料，即在三維方向上晶粒尺寸為納米量級(jí)，如通常所指的納米固體。把所有納米材料從結(jié)構(gòu)上區(qū)分為兩類(lèi)：第一類(lèi)納米材料結(jié)構(gòu)全部為晶粒和晶界組成，結(jié)構(gòu)基元尺寸為納米量級(jí)；第二類(lèi)是低密度具有大量納米尺寸空洞的無(wú)規(guī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，由納米晶粒和納米空洞（有時(shí)還有納米骨架結(jié)構(gòu)和更小的亞穩(wěn)原子團(tuán)簇）組成。

1.2 納米材料優(yōu)異的特性[1～2]

a.表面效應(yīng) 表面效應(yīng)是指納米晶粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比，隨粒徑變小而表面急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化 這種表面效應(yīng)使其在催化、吸附、化學(xué)反應(yīng)等方面具有普通材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性。

b.體積效應(yīng) 當(dāng)納米晶粒的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)，其周期性的邊界條件將被破壞，使其物理性質(zhì)、化學(xué)活性、電磁活性、光吸收和催化特性等與普通材料相比都將發(fā)生很大變化，這就是納米粒子的體積效應(yīng)。

c.量子尺寸效應(yīng) 指納米粒子尺寸下降到一定值時(shí)，納米能級(jí)附近的電子能級(jí)由連續(xù)能級(jí)變?yōu)榉蛛x能級(jí)的現(xiàn)象，這一效應(yīng)可使納米粒子具有高的光學(xué)非線(xiàn)性、特異催化性和光學(xué)催化性等。

d.宏觀量子隧道效應(yīng) 微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量如微粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而發(fā)生變化，故稱(chēng)為宏觀量子隧道效應(yīng)MQT。早期曾被用來(lái)定性的解釋納米Ni晶粒在低溫下保持順磁性現(xiàn)象。這一效應(yīng)與量子尺寸效應(yīng)一起確定了微器件進(jìn)一步微型化的極限，同時(shí)也限定了采用磁帶磁盤(pán)進(jìn)行信息存儲(chǔ)的最短時(shí)間。

e.獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì) 又分為：線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)。納米材料的紅外吸收研究是近年來(lái)比較活躍的領(lǐng)域，在納米SnO2、Fe2O3、Al2O3中均觀察到異常紅外振動(dòng)吸收。目前，納米材料拉曼光譜的研究也日益引起關(guān)注。當(dāng)Si晶粒尺寸減小到5nm或更小時(shí)，觀察到很強(qiáng)的可見(jiàn)光發(fā)射。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，CdS、CuCl、TiO2、SnO2、Fe2O3等的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)時(shí)，也觀察到發(fā)光現(xiàn)象。非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)。納米材料的非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)分為共振和非共振光學(xué)非線(xiàn)性效應(yīng)，前者由波長(zhǎng)低于共振吸收區(qū)的光照射樣品而導(dǎo)致，其來(lái)源于電子在不同電子能級(jí)的分布而引起電子結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性，從而使納米材料的非線(xiàn)性響應(yīng)顯著增大；后者由高于納米材料的光吸收邊的光照射樣品導(dǎo)致，目前主要采用ZSCAN和DFWM技術(shù)來(lái)探測(cè)納米材料的光學(xué)非線(xiàn)性。

f.巨磁電阻效應(yīng)（GMR） 磁場(chǎng)導(dǎo)致物體電阻率改變的現(xiàn)象，稱(chēng)為磁電阻效應(yīng)（MR），對(duì)于一般的金屬其效應(yīng)（2%～3%）常可忽略。巨磁電阻效應(yīng)（GMR）是指在一定的磁場(chǎng)下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值約高10余倍。最近，在一些磁性納米材料中觀測(cè)到比巨磁電阻效應(yīng)大得多的效應(yīng)稱(chēng)為龐磁電阻效應(yīng)（CMR）。

g.超塑性 指材料在特定條件下變形時(shí)不存在加工硬化現(xiàn)象，且可以承受很大程度的塑性變形而不斷裂，這種特性被稱(chēng)為超塑性或超延展性。材料超塑變形的基本原理是高溫下的晶界滑移。除以上特性外，納米材料還具有高導(dǎo)電率和擴(kuò)散率、高比熱和熱膨脹、高磁化率和矯頑力，在催化、光電化學(xué)、熔點(diǎn)、超導(dǎo)等方面也顯示出與宏觀晶體材料不同的特性。

2 納米技術(shù)在食品包裝應(yīng)用研究的最新技術(shù)

2.1 納米抗菌性包裝材料

傳統(tǒng)的抗菌材料一般采用以銀、銅、鋅等金屬離子為抗菌活性成分的抗菌劑生產(chǎn)工藝，新的MOD系列納米高性能無(wú)機(jī)抗菌劑是將納米技術(shù)導(dǎo)入無(wú)菌復(fù)合包裝，是以MOD活性基因及無(wú)機(jī)納米銀化合物為主要抗菌成份，以各種無(wú)機(jī)材料為載體而制成的無(wú)機(jī)抗菌粉體。該抗菌材料采用高科技納米技術(shù)制備而成，抗菌機(jī)理為金屬離子作用和光催化作用，具有強(qiáng)力的長(zhǎng)效抗菌功能，抗菌率可達(dá)99.9%，徹底解決了無(wú)機(jī)抗菌包裝材料在應(yīng)用中變色的難題，是一種無(wú)毒的廣譜抗菌劑，可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)液體奶、飲料無(wú)菌復(fù)合包裝產(chǎn)品。抗菌制品被世界各國(guó)認(rèn)為是跨世紀(jì)的環(huán)保和健康產(chǎn)品，納米無(wú)機(jī)抗菌劑具有巨大的潛在市場(chǎng)[3]。新型抗菌材料尼龍66中摻加了一種特殊的納米粘土復(fù)合材料，經(jīng)改性后，不但提高了強(qiáng)度、韌性等物理力學(xué)性能，還對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有明顯的殺傷效果，同時(shí)生產(chǎn)成本也可大幅度降低，應(yīng)用于食品等高檔包裝薄膜的生產(chǎn)。日本開(kāi)發(fā)了以銀沸石為母料的全新型無(wú)機(jī)抗菌劑，既起催化作用，同時(shí)有具有顯著的抗菌特性，其特點(diǎn)為抗菌效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不會(huì)氣化和遷移而對(duì)包裝物產(chǎn)生影響，加工穩(wěn)定性高，不會(huì)污染環(huán)境。添加銀沸石母料（含量1%～ 3%）制得的薄膜或表面覆一層這種薄膜的容器，經(jīng)2年試用表明：在無(wú)營(yíng)養(yǎng)源的情況下，含1%銀沸石的薄膜在1～2天內(nèi)完全殺死會(huì)引起食品中毒菌類(lèi)，廣泛應(yīng)用于熟食肉類(lèi)、水產(chǎn)品和液體食品包裝[4]。

2.2 納米保鮮包裝材料

在保鮮包裝中，果蔬釋放出乙烯，當(dāng)乙烯釋放到一定濃度后，果蔬會(huì)加速腐爛。因此，果蔬等新鮮食品的保鮮技術(shù)的思路，是加入乙烯吸收劑，減少加快果蔬后熟過(guò)程的乙烯氣體含量，控制包裝內(nèi)部氣氛濃度。納米Ag粉具有乙烯氧化的催化作用，在保鮮包裝材料中加入納米銀粉，便可加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，減少包裝中乙烯含量，從而達(dá)到良好的保鮮效果，并延長(zhǎng)貨架壽命。紫外線(xiàn)不僅能使肉類(lèi)食品自動(dòng)氧化而變色，而且還會(huì)破壞食品中的維生素和芳香化合物，從而降低食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。利用納米材料的光學(xué)特性，納米TiO2粉體可以有效地屏蔽紫外線(xiàn)，用添加0.1%～0.5%的納米TiO2制成的透明塑料包裝材料包裝食品，既可防止紫外線(xiàn)對(duì)食品的破壞作用，還可以使食品保持新鮮。納米技術(shù)在食品包裝領(lǐng)域已得到較廣泛地應(yīng)用，陳麗、李喜宏[5]等人成功研制出富士蘋(píng)果PVC/TiO2納米保鮮膜；李喜宏等[6]還進(jìn)行了PE/Ag納米防霉保鮮膜研制；黃媛媛等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研制了一種新型綠茶納米包裝材料，與普通包裝材料相比，透氧量降低2.1%，透濕量降低28.0%，縱向拉伸強(qiáng)度提高24.0%；綠茶包裝240d后，新型納米材料包裝的綠茶中，維生素C、葉綠素、茶多酚、氨基酸保留量比采用普通包裝綠茶分別高7.7%、6.9%、10.0%、2.0%。

2.3 納米高阻隔性材料及其在高阻隔性PET塑料啤酒瓶中的應(yīng)用

食品包裝阻隔性主要是指氧氣、二氧化碳等的氣體阻隔性，水蒸氣阻隔性等。目前市場(chǎng)上較普遍的玻璃啤酒瓶存在質(zhì)重、運(yùn)輸破損與易爆裂，制造污染等不利因素，國(guó)外上世紀(jì)90年代就已經(jīng)著手研制用于啤酒灌裝的PET瓶。啤酒對(duì)包裝材料要求的一個(gè)重要指標(biāo)是對(duì)氣體的阻隔性，首先要保證在6個(gè)月的貨架期內(nèi)CO2的損失率小于10%，同時(shí)氧氣的透過(guò)量不超過(guò)110-6。氧氣尤為敏感，極微量的氧氣就可以使啤酒產(chǎn)生異味從而影響口感，甚至是塑料瓶體材料自身溶解的氧的滲出都會(huì)影響啤酒的品質(zhì)，塑料作為啤酒包裝材料首先必須解決的就是氣體的阻隔性問(wèn)題。PET瓶因透明，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，阻隔性相對(duì)好，質(zhì)輕價(jià)廉，回收方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于軟飲料和含氣飲料的包裝，但作為啤酒瓶，PET的氣體阻隔性仍不夠高，普通PET裝啤酒一般只有1個(gè)月左右的保質(zhì)期，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。如何改進(jìn)PET材料組分使之適用于啤酒包裝是該領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，提高聚酯瓶氣體阻隔性是實(shí)現(xiàn)啤酒包裝塑料化首要解決的技術(shù)問(wèn)題。法國(guó)Sidel公司開(kāi)發(fā)的無(wú)定形納米碳涂覆技術(shù)（ACTIS）是使等離子乙炔在PET瓶?jī)?nèi)壁凝聚淀積，形成一層高度氫化的非晶態(tài)碳均勻的納米固體膜，厚度為20～150nm。采用ACTIS工藝處理的PET瓶，較普通PET瓶的隔氧化性能效果提高30倍，對(duì)CO2的阻透性提高7倍多，防乙醛的滲入性提高了6倍[7]。此外，中科院化學(xué)所工程塑料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）聚合插層復(fù)合技術(shù)，將有機(jī)蒙脫石與PET單體一起加和到聚合釜中，成功地制備了PET納米塑料（NPET），這種納米塑料的阻隔性較普通的PET有了很大改善，實(shí)驗(yàn)表明：把啤酒裝在NPET瓶里保存了4～5個(gè)月后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)啤酒的口味與新鮮啤酒沒(méi)有明顯區(qū)別[8]。

3 納米技術(shù)在藥品包裝應(yīng)用研究的最新技術(shù)

3.1 高阻隔性包裝

高阻隔性包裝是指對(duì)氧氣、水蒸氣、二氧化碳等有高阻隔性的包裝，高阻隔包裝常采用多層復(fù)合膜。藥用泡罩包裝材料包括藥用鋁箔、塑料硬片（最常用的材料是藥用聚氯乙烯PVC硬片）、熱封涂料等。但因?yàn)樗幤穼?duì)濕氣、氧氣等敏感和人們對(duì)藥用包裝要求的提高及藥品儲(chǔ)存期的延長(zhǎng)，現(xiàn)在正在采用新技術(shù)將塑料硬片復(fù)合一層高阻隔性材料，如PVDC等，以提高對(duì)濕氣等氣體的阻隔性能，最具有代表的結(jié)構(gòu)為PVC/PVDC，PVDC作為高阻隔層材料，其最大的特點(diǎn)就是對(duì)氣體水蒸汽優(yōu)異的阻隔性，很好的保持藥品原味。

添加納米級(jí)材料的無(wú)機(jī)粒子可以極大地改進(jìn)基礎(chǔ)樹(shù)脂的物性，在高阻隔包裝材料中發(fā)揮神奇的作用[9]。如德國(guó)Bayer公司推出的尼龍納米復(fù)合材料，把化學(xué)改性的硅酸鹽粘土分散在PA6薄膜中，這些細(xì)小顆粒不影響薄膜透明度，但建立了迷宮式的氣體通路，減慢氣體通過(guò)薄膜的進(jìn)程。日本納米材料公司將納米復(fù)合材料涂在各種薄膜基體上，據(jù)稱(chēng)阻隔性與鍍鋁膜相同。既具有無(wú)機(jī)材料的高阻隔性又有塑料透明性的涂氧化硅膜是塑料阻隔技術(shù)發(fā)展的代表，這種薄膜光澤、透明性好，阻隔性?xún)?yōu)于一般共擠出薄膜和PVDC涂布膜。氧化硅的深層厚度僅為0.05～0.06 m，不會(huì)影響透明度，氧氣、水蒸氣的透過(guò)率極低，而且與塑料膜粘合極牢，抗彎折性極佳，耐消毒，因而在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已生產(chǎn)和使用。

3.2 納米抗菌性包裝材料

納米抗菌性包裝材料在藥品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用前景有具有抗菌功能的納米紙、納米復(fù)合抗菌素薄膜等。主要是將一些納米級(jí)的無(wú)機(jī)抗菌劑加入到造紙漿料或者薄膜中，制成抗菌性能極強(qiáng)的納米紙[10]、納米薄膜。

由于許多有機(jī)抗菌劑存在著耐熱性差、易揮發(fā)、易分解產(chǎn)生有害物質(zhì)、安全性能不好等問(wèn)題，所以無(wú)機(jī)抗菌劑的開(kāi)發(fā)成為人們的研究重點(diǎn)。人們利用超微細(xì)技術(shù)可以產(chǎn)生納米級(jí)的無(wú)機(jī)抗菌劑，無(wú)機(jī)抗菌劑主要包括銀、銅、鋅、硫、砷及其離子元素。光催化抗菌劑有納米級(jí)氧化鈦、氧化硅、氧化鋅等，它們能將細(xì)菌和殘骸一起殺滅和消除，所以比傳統(tǒng)的抗菌劑僅能殺死細(xì)菌本身的性能更加優(yōu)越。MOD系列的納米高性能無(wú)機(jī)抗菌劑還解決了無(wú)機(jī)抗菌劑在應(yīng)用中 變色的世界性難題。

4 展望

納米技術(shù)是未來(lái)包裝技術(shù)的希望。它可以使用更少的材料，同時(shí)具有更好的性能，并且使包裝成為智能化系統(tǒng)的一部分。納米技術(shù)制造的包裝材料有更好的強(qiáng)度、剛性、生物降解性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱力穩(wěn)定性、隔熱防火特性和防紫外線(xiàn)特性等。這必將使得食品和藥品包裝領(lǐng)域的新材料新技術(shù)大量出現(xiàn)。從而使這些與我們生活密切相關(guān)的商品質(zhì)量得到更好的保障。

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