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

篇1

Abstract: Nano technology research and development is a major breakthrough for technology development and has been applied in all areas of society. Using nano technology in mechanical engineering is its core. Its performance are in many aspects. This article attempts to show off the application of nano technology in this area from examples, and comes to the change of traditional mechanical engineering.

關(guān)鍵詞: 納米技術(shù);納米材料;摩擦性能

Key words: nano technology;nano-materials;friction properties

中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0143-01

0引言

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)會議上,正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個新分支開始,納米技術(shù)便一步一步進入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1~100 nm之間的物質(zhì)組成的體系運動規(guī)律和相互作用,以及實際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。從材料的結(jié)構(gòu)層次來說,它介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間領(lǐng)域。納米技術(shù)不是一門單一的新型學(xué)科或者技術(shù),它廣泛應(yīng)用于各類學(xué)科中,其中在機械工程中的應(yīng)用對于機械工程學(xué)科的技術(shù)變革起到了不可估量的作用。納米技術(shù)運用到機械方面尤其是產(chǎn)生了微型機械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀研究的核心技術(shù),很多國家在納米技術(shù)上開始了越來越多的研究,在機械工程方面對于納米技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾方面。

1微型納米軸承

傳統(tǒng)的軸承體積較大,摩擦力也只能靠來減少,但仍不可避免。美國科學(xué)家研制的這種幾乎沒有摩擦的微型納米軸承主要有兩個特點:第一是微型,他的直徑只有一根頭發(fā)的萬分之一,應(yīng)用在機電系統(tǒng)的微型軸承更是只有1nm,是微型機械的千分之一大小。第二是極小的摩擦力。若軸承體積小,那么套在一起的管子之間的摩擦力便會暴露出微型軸承的弱點,摩擦力大時甚至無法使用。這種納米軸承與通常制造的微型機械的軸承相比,摩擦力僅為其最小值的千分之一。

2納米材料運用

合肥大學(xué)研制成功了納米新型陶瓷刀具,這標志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細化品粒。因為對于品粒的細化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時,這種納米技術(shù)的應(yīng)用也大大優(yōu)化了其力學(xué)性能,納米材料加入到傳統(tǒng)的金屬陶瓷中對其力學(xué)性能來說是個很大的提供,刀具的壽命也提高到2倍以上。

3納米技術(shù)馬達

新一代的納米技術(shù)馬達是由美國Nano Muscle公司生產(chǎn),這種微型馬達首次在深圳面世,該產(chǎn)品體積只有傳統(tǒng)電磁馬達體積的二十分之一,長度甚至比火柴桿還短,卻能負載四千克的重量,壽命可達100萬次。這種馬達主要是用納米技術(shù)制造的智能材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅線圈和磁鐵,因而比傳統(tǒng)馬達更輕、成本更低,同時噪音很低,可以成為世界上最靜音的馬達。這種微型馬達在機械中運用不多,主要用于玩具和汽車的電動車窗,這項研究也已在深圳進行研發(fā)和生產(chǎn)。

4納米磁性液體用于旋轉(zhuǎn)軸的動態(tài)密封

通常靜態(tài)的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環(huán)作為密封元件。旋轉(zhuǎn)條件下的動態(tài)密封一直是未能解決的問題,無法在高速、高真空條件下進行動態(tài)密封。納米技術(shù)的出現(xiàn)促進了磁性液體密封技術(shù)的產(chǎn)生。南京大學(xué)已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計算機的硬盤轉(zhuǎn)處已普遍采用磁性液體的防塵密封,除此之外磁性液體還可于制造新型劑,巧妙利用磁場原理改善效果。納米技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用舉不勝舉,通過以上這些新型技術(shù)的產(chǎn)生,我們不難看出納米技術(shù)對于機械工程的發(fā)展有著深遠影響。同時,相對于傳統(tǒng)機械工程來說,也正是因為納米技術(shù)有很多優(yōu)勢才能取得這樣顯著的成果。

第一,納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)。納米技術(shù)的主要效果之一便是縮小了傳統(tǒng)尺寸的單位,將毫米進化為納米,一納米相當于十億分之一米。納米技術(shù)應(yīng)用在機械中,可以大大降低機械的體積,從而形成了新型機械――微型機械。這種不是傳統(tǒng)機械單純地在尺度上微小型化,而通常是指可以成批制作的集合微機構(gòu)、微驅(qū)動器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號處理裝置等于一體的微型機電系統(tǒng)。他們大部分都是運用納米技術(shù)的成果,因而它遠遠超出了傳統(tǒng)機械的概念和范疇,而是基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),并作為整個納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術(shù)路線指導(dǎo)下的產(chǎn)物。

第二,納米技術(shù)使材料多元化,應(yīng)用多元化。納米技術(shù)是原材料形成更微小的形態(tài),功能也更加強大,不僅能改良傳統(tǒng)材料,又能源源不斷地產(chǎn)生出新的材料。磁性液體密封技術(shù)便是證明,利用磁性液體可以被磁場控制的特性,將納米單位的液體置于磁場之內(nèi),從而達到密封的效果。同時在材料運用中可將微量的元素融入到基礎(chǔ)材料中,達到更好的效果。納米復(fù)合氧化鋯是成功應(yīng)用在工業(yè)上的納米材料,這種材料提高了材料的耐高溫性能和導(dǎo)氧及儲氧功能,因此廣泛運用于汽車發(fā)動機系統(tǒng)中。

第三,納米材料摩擦性能。納米技術(shù)最顯著的特性就是其擦性能,在機械中,各種軸承等都存在著摩擦,但是納米材料的出現(xiàn),使得各類機械結(jié)構(gòu)尺寸便小,同時對于過小的零件,摩擦力便顯的尤為重要,摩擦力如果相對較大,則零件便會造成磨損。但是納米技術(shù)也同樣克服了這一問題,現(xiàn)已出現(xiàn)納米材料幾乎無摩擦的狀態(tài)。美國科學(xué)家研制的這種微型納米軸承可在運動是無磨損和撕裂,達到了理想的效果。

第四,納米技術(shù)節(jié)能效果。納米技術(shù)實現(xiàn)了“小材大用”,帶來的又一優(yōu)勢便是節(jié)能和環(huán)保。在納米技術(shù)的應(yīng)用中,產(chǎn)生了很多新型材料,它們減少了很多不必要的消耗,使得傳統(tǒng)的機械工程中需要的大量材料迅速降低,對于原材料的節(jié)約起到了驚人的效果。德國不萊梅應(yīng)用物理所已研制成功并且申請了一項專利,即用納米Ag代替微米Ag制成導(dǎo)電膠,可節(jié)省Ag粉50%,用這種導(dǎo)電膠焊接金屬和陶瓷,涂層不需太厚,而且涂層表面平整,效果理想。

納米材料在機械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運轉(zhuǎn),顯示了其強大的科技含量,但是在其運用中,我們?nèi)杂泻芏喾矫尕酱鉀Q:如何準確表征納米材料的各種精細結(jié)構(gòu);怎樣從結(jié)構(gòu)上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標準來預(yù)測微區(qū)尺寸減少到多大時,材料表現(xiàn)出特殊的性能等等。對于這些問題,我們?nèi)孕枭钊胙芯?以便納米技術(shù)更好地服務(wù)于機械工程領(lǐng)域。

參考文獻:

篇2

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埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認為納米材料應(yīng)該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預(yù)言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個排列原子、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)標志人類對材料性能的發(fā)掘達到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年營業(yè)額達到500億美元。

二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

納米涂料必須滿足兩個條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因為納米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。

納米技術(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)展開辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過簡單的混配得到。同時納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過大量的實驗研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。

納米涂料雖然無毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應(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納米防銹顏料，性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達國家，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；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。

我國自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學(xué)院武漢材料保護研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機構(gòu)的分析和檢測，同時還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機構(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)域劃時代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機構(gòu)的鑒定后已在多個工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

三、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)值已達到500億美元。目前，發(fā)達國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動了發(fā)展納米技術(shù)和納米計劃的研究計劃。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，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，準備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨占領(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劃的研究開發(fā)重點，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)境保護等并列為四大重點發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進入21世紀之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對社會的發(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。從某種意義上說，21世紀將是一個納米世紀。

由于表面納米技術(shù)運用面廣、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)展提供了廣泛的機遇。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，將對國民經(jīng)濟產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點。

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)了突破性的新紀元。

納米涂料已被認定為北京奧運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)用價值。它利用獨特的光催化技術(shù)對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實際上是高級的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。

四、結(jié)語

由于目前應(yīng)用納米材料對涂料進行改性尚處在初級階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進。但涂料的各種性能得到某些改進的試驗結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場前景是非常好的。

[論文關(guān)鍵詞]納米材料應(yīng)用

[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。

參考文獻：

[1]橋本和仁等［J］.現(xiàn)代化工.1996(8):25～28.

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、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預(yù)言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個排列原子、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)標志人類對材料性能的發(fā)掘達到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年營業(yè)額達到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埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。

一般認為納米材料應(yīng)該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區(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)知名人士分別在會上作了報告，與會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方法發(fā)展等課題。

徐院士就當前納米技術(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，徐院士重點談了納米技術(shù)對防銹顏料及涂料發(fā)展的促進作用。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，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應(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，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價格太高，國內(nèi)尚未引進。我國防銹涂料業(yè)亟待一種無毒無害、性能優(yōu)異而又價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》報告中，詳細介紹了復(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、防銹漆技術(shù)指標及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。

在紅丹價格一路攀升的今天，這一信息無疑給各涂料生產(chǎn)廠商提供了巨大的參考價值，會場氣氛十分熱烈，與會者紛紛提出各種問題。萬達科技（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理、生產(chǎn)工藝、載體粉的選擇、產(chǎn)品各項性能指標及納米材料的預(yù)處理方法等一一做了詳細介紹。

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)督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學(xué)院武漢材料保護研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機構(gòu)的分析和檢測，同時還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機構(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)域劃時代產(chǎn)品，為此獲得了中國專利技術(shù)博覽會金獎.復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機構(gòu)的鑒定后已在多個工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并已由總裝備部作為重點項目在全軍部分裝備上全面推廣使用。

本次會議的成功召開，標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)濟效益、社會效益不可估量。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)值已達到500億美元。目前，發(fā)達國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動了發(fā)展納米技術(shù)和納米計劃的研究計劃。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，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，準備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨占領(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劃的研究開發(fā)重點，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)境保護等并列為四大重點發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進入21世紀之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對社會的發(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。從某種意義上說，21世紀將是一個納米世紀。

由于表面納米技術(shù)運用面廣、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，將對國民經(jīng)濟產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點。

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)達國家的1／10，中國人年均涂料消費只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分廣闊的發(fā)展前景。

納米涂料已被認定為北京奧運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)用價值。它利用獨特的光催化技術(shù)對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛

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【關(guān)鍵詞】納米材料；納米技術(shù)；應(yīng)用

有人曾經(jīng)預(yù)測在21世紀納米技術(shù)將成為超過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國相繼投入巨資進行研究，美國從2000年啟動了國家納米計劃，國際納米結(jié)構(gòu)材料會議自1992年以來每兩年召開一次，與納米技術(shù)有關(guān)的國際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質(zhì)

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴散途徑，導(dǎo)致了高擴散率，它對蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、劑等領(lǐng)域。

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發(fā)生，這就是納米晶強化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細或納米晶粒材料時，其韌性、強度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當代計算機硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對可見光具有良好的透射率，對可見光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個數(shù)量級，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數(shù)量級，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分數(shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(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，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

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，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉(zhuǎn)換為熱能。轉(zhuǎn)（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠小于光波波長。與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運動，如果利用納米粒子研制成機器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對人體進行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運更加方便。

二、納米技術(shù)現(xiàn)狀

目前在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產(chǎn)業(yè)化，我國也在國際環(huán)境影響下創(chuàng)立了一（下轉(zhuǎn)第37頁）（上接第26頁）些影響不大的納米材料開發(fā)公司。美國2001年通過了“國家納米技術(shù)啟動計劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達到5億美圓以上。美國科技戰(zhàn)略的重點已由過去的國家通信基礎(chǔ)構(gòu)想轉(zhuǎn)向國家納米技術(shù)計劃。布什總統(tǒng)上臺后，制定了新的發(fā)展納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃目標：到2010年在全國培養(yǎng)80萬名納米技術(shù)人才，納米技術(shù)創(chuàng)造的GDP要達到萬億美圓以上，并由此提供200萬個就業(yè)崗位。2003年，在美國政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立研究中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產(chǎn)線。許多大學(xué)也相繼建立了一系列納米技術(shù)研究中心。在商業(yè)上，納米技術(shù)已經(jīng)被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結(jié)構(gòu)合金、著色劑與化妝品、電子元件等的制備。

目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)理論等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設(shè)備和強化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進地位。日本政府把納米技術(shù)列入國家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴密的“納米技術(shù)發(fā)展計劃”。日本的各個大學(xué)、研究機構(gòu)和企業(yè)界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來。

中國在上世紀80年代，將納米材料科學(xué)列入國家“863計劃”、和國家自然基金項目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項目。但我國的納米技術(shù)水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50多個大學(xué)20多家研究機構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊的公司100多個，主要生產(chǎn)超細納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級產(chǎn)品。

三、前景展望

經(jīng)過幾十年對納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展。可以預(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計算機將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。

納米技術(shù)目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規(guī)模生產(chǎn)階段，但從歷史的角度看：上世紀70年代重視微米科技的國家如今都已成為發(fā)達國家。當今重視發(fā)展納米技術(shù)的國家很可能在21世紀成為先進國家。納米技術(shù)對我們既是嚴峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機遇。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國在21世紀實現(xiàn)經(jīng)濟騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)。整個人類社會將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

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凱里學(xué)院　貴州省凱里市　556000

【摘　要】隨著納米技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，人們對微觀世界的認知更加清晰；而醫(yī)學(xué)領(lǐng)域納米技術(shù)的運用，給人類戰(zhàn)勝疾病提供了更加有力的武器。本文將結(jié)合當前納米技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀，對納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域診斷、治療及醫(yī)學(xué)材料中的運用進行具體探究。

關(guān)鍵詞 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；納米技術(shù)；醫(yī)學(xué)診斷；臨床治療；生物材料

當前，納米技術(shù)已在我國醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，它是將納米技術(shù)與醫(yī)藥技術(shù)相結(jié)合，運用日益成熟的納米技術(shù)理論與應(yīng)用方法，對醫(yī)學(xué)技術(shù)、臨床治療方法等加以綜合研究。隨著納米醫(yī)學(xué)的不斷深入，一些納米藥物制劑也被研發(fā)出來并投入醫(yī)療市場。將納米技術(shù)與醫(yī)學(xué)技術(shù)相結(jié)合，夯實了臨床診斷與治療的基礎(chǔ)，促進我國醫(yī)學(xué)研究又上一個新水平。

1 納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用

1.1 病理診斷

目前，在臨床病理診斷中，免疫組織化學(xué)雖然發(fā)揮了一定作用，但是在定量診斷方面仍存在不足。如果引入納米級粒子，則既能定性檢測又能定量檢測，適應(yīng)性良好，可提高診斷的敏感性，也減少了處理標本的繁瑣過程，診斷結(jié)果更快捷、更準確。

1.2 癌癥診斷

納米技術(shù)應(yīng)用于惡性腫瘤的早期診斷，便于癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早治療。當惡性腫瘤僅有約4 個細胞大小時，利用納米微型溫度計就能夠檢測到人體內(nèi)部的癌變溫度，篩選正常細胞和已經(jīng)癌變的細胞，診斷后可利用高溫將細胞殺死[1]。再如，中國醫(yī)科大學(xué)研制并使用了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質(zhì)體，能夠檢測到3mm 以下直徑的肝臟腫瘤，有效避免病情惡化。

1.3 血液異常識別

利用納米技術(shù)進入血流中進行探測，能夠及時發(fā)現(xiàn)細菌、病毒等，以此診斷傳染性疾病并及早治療。例如，在電場的作用下，細胞芯片能夠?qū)崿F(xiàn)自動尋址，精準定位蛋白質(zhì)亞細胞，便于人體基因功能研究。

2 納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用

2.1 藥物治療

納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)藥物治療中的應(yīng)用較為普遍和廣泛，其主要具備如下優(yōu)勢和作用：其一，有利于藥物的快速吸收，能夠提高診治效果。納米轉(zhuǎn)釋方法應(yīng)用于藥物中，由于適用的表面積較大，因此加快了藥物的溶解，更利于藥物吸收；再加上納米粒徑的藥物能夠較快穿透組織的間隙，分布范圍更廣，增強了藥物利用效率；其二，利用納米技術(shù)進行控制與釋放，如應(yīng)用于納米膠囊中，可更好地保證藥物作用時間，增大藥物效果，同時也能減少患者對藥物的攝入量，降低副作用及不良反應(yīng)發(fā)生率，同時納米技術(shù)對提高藥物穩(wěn)定性也具有良好作用；其三，藥物定向釋放。將藥物傳遞到人體內(nèi)指定的部位，精準定位治療，是納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要方面之一[2]。通過靶向用藥方式，將藥物作用于人體某一部位，以提高治療效果、降低不良反應(yīng)。如目前使用靶向藥較多應(yīng)用于肝臟、卵巢、心臟等部位；其四，采用全新給藥途徑，如臨床使用多肽類藥物較多、效果良好，但是這種藥物成分極易被蛋白水解酶降解，而采用納米技術(shù)，則避免了此類問題。

2.2 基因治療

納米技術(shù)在基因疾病方面的治療，是納米生物技術(shù)的一大亮點，其中包含了基因改性與基因仿生兩大方面。在基因改性方面的應(yīng)用，主要作用在顯微鏡獲取的蛋白質(zhì)、核算分子等圖像中，在微小的環(huán)境中，利用納米技術(shù)實現(xiàn)了堿基序列的重新排列，改變了DNA 分子變構(gòu)；同時，有關(guān)DNA納米仿生制造的應(yīng)用，主要利用了DNA 在復(fù)制過程中會遵循堿基互補法則這一特性，再加上遺傳信息的多樣性，對單個原子和分子進行操作，創(chuàng)造出與人體生命功能類似的納米有機- 無機復(fù)合機器。

2.3 納米機器人

諾貝爾獎得主理查德·費曼最先提出將微型機器人應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，即納米機器人。按照醫(yī)生事先制定好的運作程序，通過血管將納米機器人注入患者體內(nèi)，可以將血液中含有的氧氣、葡萄糖等轉(zhuǎn)化為能量，清除動脈中的脂類沉積物，清理血管，殺死細菌和癌細胞，同時也可反映人體內(nèi)病變情況。另外，人體器官修復(fù)也可應(yīng)用納米機器人技術(shù)，對基因進行裝配，清除有害的DNA 基因，置入正常的DNA 基因，或者修復(fù)大腦及人體臟器的凍傷，在低溫環(huán)境下使人復(fù)活；經(jīng)紐約大學(xué)研制使用的納米機器人，設(shè)計了兩個使用DNA 制作的手臂，可以在指定的位置旋轉(zhuǎn)，適用范圍更廣、更靈活[3]。

3 納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)材料中的應(yīng)用

3.1 人工血紅細胞

納米材料制成人工血紅細胞主要應(yīng)用于肺功能損傷、貧血、人工呼吸等治療中，在約1000 個大氣壓的條件下，將高壓氧充入100mm 內(nèi)徑的球體中，讓氧氣在球中釋放濃度，此時充當人體天然紅細胞的作用，且輸送氧能力優(yōu)于人體紅細胞，能夠有效維持生物炭的活性。

3.2 介入性治療

當納米微粒子材料與人體或者動物體內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)時，就會發(fā)光。利用這一原理，將光導(dǎo)纖維深入到人體血管中，利用光譜分析物質(zhì)的特征、性質(zhì)等要素，這種方法多用于檢測人體的血糖值，用于糖尿病的臨床診斷與治療。

3.3 醫(yī)用敷料

在醫(yī)用敷料中選用納米級銀粒子，主要利用其選擇性與吸附性良好的特征，能夠穿透人體內(nèi)的細菌細胞壁，對細胞內(nèi)特殊結(jié)構(gòu)加以改變，破壞酶活性。一旦納米銀粒子遇到水分，其中粒子將更快地析出，擴散到四周，效果更加明顯。因此，即使在濕潤的環(huán)境中，該種材料仍能夠起到抗菌、抗感染的作用。

總之，納米技術(shù)的應(yīng)用給人類生存與發(fā)展帶來積極影響，目前已在醫(yī)藥、生物等諸多領(lǐng)域采用，未來人們戰(zhàn)勝各種疾病的美好愿望將得以實現(xiàn)，各種疑難雜癥將迎刃而解。因此，加快對納米技術(shù)的研究，客觀分析利弊兩方面，改進不利因素，發(fā)揮有利優(yōu)勢，實現(xiàn)納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的全面應(yīng)用，具有重要意義。

參考文獻

[1] 張曉玲. 納米材料和納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 職業(yè)技術(shù),2013(02).

篇6

1.1納米技術(shù)及納米材料簡介納米材料通常是指粒徑在1nm到100nm之間的材料，這種材料通常具備特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，而納米材料加入其它物質(zhì)中往往會改變其它物質(zhì)的性質(zhì)，這種納米材料改變其它材料性質(zhì)的技術(shù)稱為納米技術(shù)。納米材料因其粒徑過小而具有界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，從而改變了材料的性能，并影響了其它物質(zhì)的性能。從物理學(xué)角度解釋是：納米粒度過小，其表面就占有了很大的比例，當粒度小于10nm時，材料表面的原子占材料原子總數(shù)的三分之一以上，處于表面的原子與內(nèi)部的原子所處的化學(xué)環(huán)境完全不同，就會表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，叫做表面相。在大塊材料中，由于處于表面的原子遠小于體內(nèi)原子，所以表面相很難表現(xiàn)，而納米材料的表面相現(xiàn)象就十分明細，如：在催化過程中，粒度表面結(jié)構(gòu)的變化、表面的吸附以及表面的擴散等。實踐證明：當材料達到納米尺度時，材料的表面相會影響到材料的性質(zhì)。除此之外，納米材料中的電子相關(guān)性很強、能級分裂和電子布局的改變，量子隧道和輸運的不同以及材料中的激發(fā)態(tài)都會影響納米材料的性能。

1.2納米材料對涂料性能的影響分析目前在涂料生產(chǎn)領(lǐng)域使用的涂料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋅等半導(dǎo)體材料，這些材料具備一些其它材料不具備的性能，如光電催化特性、吸收特性、光電特性等，下面以納米二氧化硅和納米二氧化鈦為例，研究納米材料對涂料性能的改變。納米材料對白色涂料的影響試驗：將經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅、納米二氧化鈦分別做成含納米材料不同含量的白色涂料（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），各制作出12塊標準的人工老化試樣板，然后各取其中6塊含納米二氧化硅或納米二氧化鈦不同的進行耐紫外老化試驗，另外的6塊作為對比樣板，最后使用尼康分光光度計測其顏色變化情況。

試驗的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的納米二氧化硅或二氧化鈦，涂膜的老化速度明顯變慢，說明納米二氧化硅或二氧化鈦對紫外光有著很好的屏蔽作用；作為對比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度與含有納米材料的涂料類似，也說明了納米二氧化硅和二氧化鈦有著很好的吸收紫外線的作用。納米涂料耐老化機理分析：耐老化性能是衡量涂料好壞的一種重要性能，紫外線是導(dǎo)致涂料老化的一種電磁波，波長200-400nm，紫外線的波長越短，能量越強，對涂料的損壞也越大。納米二氧化鈦能夠引起紫外線的散射，從而實現(xiàn)屏蔽紫外線的作用，而粒徑是影響其散射能力的主要因素，經(jīng)過試樣驗證得知，二氧化鈦在水中屏蔽紫外線的最佳粒徑是77nm，即銳鈦型納米級二氧化鈦，因此采用銳鈦級二氧化鈦是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒徑。

1.3納米材料在涂料中的應(yīng)用納米材料在涂料生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，按功能分通常分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層，結(jié)構(gòu)涂層是通過提高基體的性質(zhì)或改性，如超硬、抗氧化、耐熱、耐腐蝕等，功能性涂層是指賦予基體所不具備的其它性能，如消光、導(dǎo)電、絕緣、光反射等，在涂料中加入納米材料可以更好的提高涂層的防護能力，如防紫外線、抗降解、變色等。目前已經(jīng)投入生產(chǎn)使用的涂料研究成果有很多，其中最為典型的是光催化涂料和特殊界面涂料。光催化涂料的工作原理是：某些納米材料在光照條件下對有害物質(zhì)的降解有著很好的催化作用，利用這種催化作用原理研制成納米光催化涂料，如：利用特殊處理的納米二氧化鈦與純丙樹脂配制成的光催化涂料，這種涂料對氮氧化物、油脂、甲醛等有害物質(zhì)有著很好的催化降解作用，其中對氮氧化物的降解效率超過了80%。

特殊界面涂料是指通過樹脂與納米材料的特殊復(fù)合后的涂料，會表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性能，如疏水、疏油等，這些特殊性能是衡量涂料質(zhì)量的重要指標之一，對提高涂料的耐污染性能至關(guān)重要，目前存在的有超雙親界面物性材料和超雙疏性界面材料。研究證明，通過有效的光照改變納米二氧化鈦的表面，可以形成親水性和親油性兩相共存的界面，稱為二元協(xié)同納米界面。這樣處理后的具有超雙親性的二氧化鈦表面，用作玻璃表面或建筑物表面，可以是建筑物表面和玻璃表面具有自動清潔和防止煙霧的效果。超雙疏性界面物性材料則是利用特殊的外延生長納米化學(xué)方法在特定表面構(gòu)建納米尺寸幾何形狀互補的界面結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集體的方式構(gòu)建的，最終形成的凹凸相間界面的低凹表面可以吸附氣體分子穩(wěn)定存在，而這種穩(wěn)定存在在宏觀上表現(xiàn)為界面表面有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，從而使材料表現(xiàn)出對水和油的雙疏性。采用這樣的表面涂層修飾輸油管道，可以達到石油和管壁的無接觸運輸，很好的保護輸油管道的安全。納米材料對涂料性能的影響還有很多，如可以提高涂料觸變性、高附著力、儲存穩(wěn)定性等，還有研究人員發(fā)現(xiàn)，納米材料與樹脂結(jié)合時可以形成的大量共價鍵，當納米材料的含量達到30%以上時，涂料膜會具有高強度、高彈性、高耐磨性等特性，但其研究成果還需要進一步驗證。納米技術(shù)還屬于新型技術(shù)，其在涂料要的應(yīng)用還需要進一步的研究和探索，隨著納米技術(shù)的改性特點被不斷的開發(fā)，在不久的將來必然有更多的納米技術(shù)與涂料結(jié)合的成果出現(xiàn)。

2結(jié)束語

篇7

一、發(fā)展中藥納米技術(shù)的意義

百姓看病難,看病貴已經(jīng)成為了阻礙我國社會發(fā)展的詬病。中醫(yī)藥不僅療效好,而且價格便宜，在借鑒西方發(fā)達國家的制藥技術(shù)的情況下，發(fā)展納米高科技有助于宏揚我國幾千年中藥文化，讓百姓擺脫看病資金緊缺的困境。因此，將納米技術(shù)融入中醫(yī)藥,將使中醫(yī)藥的藥效得到更好的發(fā)揮。2002年11月，國務(wù)院正式批轉(zhuǎn)的我國第一部中藥現(xiàn)代化發(fā)展的綱領(lǐng)性文件《中藥現(xiàn)代化發(fā)展綱要》，正是為使我國中藥繼承發(fā)揚傳統(tǒng)和特色，借鑒國際標準和規(guī)范，充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化而制定的。在現(xiàn)代科技中，新崛起的納米科技在生物醫(yī)藥領(lǐng)域已有很多應(yīng)用和成果，將其引入到中藥領(lǐng)域。應(yīng)用于中藥的納米技術(shù)由于物質(zhì)進入到納米尺度表現(xiàn)出的諸多新特性，因此在廣泛的領(lǐng)域里，納米技術(shù)受到了高度重視和應(yīng)用。中藥領(lǐng)域也不例外，中藥現(xiàn)代化的核心是中藥的“安全、有效、可控、穩(wěn)定”，中藥指標必須定量化，生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制必須標準化。因此，把納米技術(shù)引入到中藥制藥領(lǐng)域，研究開發(fā)新的制藥技術(shù)和劑型的改革等方面，必將會大大推動中藥現(xiàn)代化的進程。

二、納米技術(shù)對于病患的有效表現(xiàn)

利用納米粉碎技術(shù)使中藥礦物藥和難溶性藥物等的飲片加工成中藥納米粉，這些粉體中的顆粒直徑減小到納米量級，由于納米微粒的許多效應(yīng)如表面效應(yīng)小尺寸效應(yīng)等，使得加工后的納米中藥表現(xiàn)出許多極有價值的性能。

1．有效性、安全性。礦物藥和難溶性藥物的溶解和生物利用率與藥物顆粒的比表面積正相關(guān)，粒徑的減少，使藥物顆粒的比表面積迅速增大(增大的幅度與普通藥粉微粒相比可提高成千上萬倍，甚至幾十萬上百萬倍)。藥物的活性和生物利用率大幅提高即大大提高了溶解性和療效，從而減少用藥量，節(jié)約中藥資源。由于服藥量大幅減少，也可大大減少某些藥物重金屬含量對人體造成的毒副作用。

2．可控性。利用納米粉碎技術(shù)制成納米中藥的過程中，溫度可控，加熱或不加熱取決于被加工藥物本身，且不提取，可以盡可能保留有效成分，又由于藥物療效與藥物納米粒徑有關(guān)，控制被加工藥物粒徑的大小，可延長藥物在人體內(nèi)作用的時間，增加療效。

3．經(jīng)濟、方便，便于劑型改革。由于藥物粒徑減至納米量級，增加了藥物對生物膜的透過性，有利于藥物的透皮吸收，如果有針對性地做成膏藥，將使中藥外治法發(fā)生重大變革。還可較方便地制成膠囊，或把加工后的藥物微粒加入到中藥復(fù)方中，減少煎煮時間，為司藥人員和患者提供了很大的方便；且由于生物利用率高、減少用藥量，加經(jīng)濟實惠。

4．有可能帶來新的藥效。納米制粒技術(shù)，雖說與傳統(tǒng)的中藥加工技術(shù)無本質(zhì)區(qū)別，但在現(xiàn)階段對于那些難溶性藥物和礦物藥等來說，在改善藥物的溶出度、增加療效、劑型藥量的控制等方面，仍不失為先進的制藥技術(shù)。2.應(yīng)用于中藥的納米膠囊技術(shù)納米膠囊技術(shù)是指將固體顆粒、液體微滴或氣體作為膠囊的芯料，在其外部形成一層連續(xù)而極薄包囊的過程。與傳統(tǒng)的微膠囊不同，納米膠囊的粒徑在1到幾百納米之間，有許多獨特的性質(zhì)使它在許多領(lǐng)域特別是在醫(yī)藥領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。在中藥領(lǐng)域，主要用于包覆中藥的活性成分和有效部位的提取物，其特性除了由于藥粒直徑在納米范圍而帶來的比表面積大、活性大、生物利用率高等性能以外，還有以下幾個主要特點：①提高藥物的穩(wěn)定性和安全性，延長藥效。中藥中有一些藥性劇烈而藥效時間較短的藥物，如麝香、樟腦、冰片等，選擇合適的載體材料或配比能夠保護藥物免受環(huán)境影響，隔離活性成分，降低揮發(fā)性和毒性，可獲得適宜的釋藥速度，起到作用和緩而持久、不良反應(yīng)較少的效果。②具有良好的靶向性。采用表面化學(xué)方法對納米藥粒表面進行修飾，可以提高靶向能力，控制藥物在體內(nèi)的分布，使病灶處的藥物濃度增高，提高功效和藥物的有效利用率。③劑量、劑型易于標準化和規(guī)范化。由于納米藥物膠囊的粒徑小，而人體中最細的毛細血管直徑也有4μm粗，納米藥物膠囊很容易通過而不會造成血管阻塞。對于一些礦物藥等非水溶性藥物也可做成穩(wěn)定的水懸濁液進行注射給藥，直接進入血液循環(huán)，療效好，易于控制。不僅如此，還可將中藥納米膠囊粉體進一步加工成噴霧劑、片劑、口服膠囊、貼劑等多種劑型，易于做到生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制的標準化和規(guī)范化。納米膠囊技術(shù)應(yīng)用于中藥引起了國內(nèi)外專家學(xué)者的高度重視。

三、關(guān)于納米中藥在我國發(fā)展的思考與展望

篇8

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。它所具有的獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的帶來新的機遇。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)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使效益難以提高，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，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。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，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生——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，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、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現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。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，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應(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，是未來催化不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在上的應(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，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當今世界關(guān)注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，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，可進一步提高其防護能力，實現(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。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達到儲存太陽能、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，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。

3.在其它精細化工方面的

精細化工是一個巨大的領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領(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、有機玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的；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TiO2的應(yīng)用還可擴展到涂料、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，能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境領(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，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前，人們對藥物的需求越來越高?？刂扑幬镝尫拧p少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向，已提到日程上來。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入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織；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，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)用也進行了大量的研究工作。據(jù)《人民日報》報道，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，可以獲取細胞內(nèi)的生物信息，從而了解機體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。

篇9

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)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，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，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。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，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時，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，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、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現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。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，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應(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，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當今世界關(guān)注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，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，可進一步提高其防護能力，實現(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。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達到儲存太陽能、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，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。

3.在其它精細化工方面的應(yīng)用

精細化工是一個巨大的工業(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)越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領(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、有機玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的；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TiO2的應(yīng)用還可擴展到涂料、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，能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點，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，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀的健康科學(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?？刂扑幬镝尫?、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入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織；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，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)用也進行了大量的研究工作。據(jù)《人民日報》報道，我國將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團利用納米銀技術(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，可以獲取細胞內(nèi)的生物信息，從而了解機體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。

篇10

關(guān)鍵詞：納米；磁性材料

中圖分類號：TM273文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2007）10-0284-02

1引言

磁性材料一直是國民經(jīng)濟、國防工業(yè)的重要支柱與基礎(chǔ)，廣泛地應(yīng)用于電信、自動控制、通訊、家用電器等領(lǐng)域，在微機、大型計算機中的應(yīng)用具有重要地位。信息化發(fā)展的總趨勢是向小、輕、薄以及多功能方向進展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向發(fā)展。納米磁性材料是指材料尺寸限度在納米級，通常在1～100nm的準零維超細微粉，一維超薄膜或二維超細纖維（絲）或由它們組成的固態(tài)或液態(tài)磁性材料。當傳統(tǒng)固體材料經(jīng)過科技手段被細化到納米級時，其表面和量子隧道等效應(yīng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)和能態(tài)的變化，產(chǎn)生了許多獨特的光、電、磁、力學(xué)等物理化學(xué)特能，有著極高的活性，潛在極大的原能能量，這就是“量變到質(zhì)變”。納米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效應(yīng)、超順磁性、宏觀量子隧道效應(yīng)、磁有序顆粒的小尺寸效應(yīng)、特異的表觀磁性等。

2納米磁性材料的研究概況

納米磁性材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可以分為納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結(jié)構(gòu)材料三大類。

2.1納米顆粒型

磁存儲介質(zhì)材料：近年來隨著信息量飛速增加，要求記錄介質(zhì)材料高性能化，特別是記錄高密度化。高記錄密度的記錄介質(zhì)材料與超微粒有密切的關(guān)系。若以超微粒作記錄單元，可使記錄密度大大提高。納米磁性微粒由于尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)，矯頑力很高的特性，用它制作磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖像質(zhì)量。

納米磁記錄介質(zhì)：如合金磁粉的尺寸在80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸在40nm，今后進一步提高密度向“量子磁盤”化發(fā)展，利用磁納米線的存儲特性，記錄密度達400Gbit/in2，相當于每平方英寸可存儲20萬部紅樓夢小說。

磁性液體：它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑，然后彌漫在基液中而構(gòu)成。利用磁性液體可以被磁場控制的特性，用環(huán)狀永磁體在旋轉(zhuǎn)軸密封部件產(chǎn)生一環(huán)狀的磁場分布，從而可將磁性液體約束在磁場之中而形成磁性液體的“O”形環(huán)，且沒有磨損，可以做到長壽命的動態(tài)密封。這也是磁性液體較早、較廣泛的應(yīng)用之一。此外，在電子計算機中為防止塵埃進入硬盤中損壞磁頭與磁盤，在轉(zhuǎn)軸處也已普遍采用磁性液體的防塵密封。磁性液體還有其他許多用途，如儀器儀表中的阻尼器、無聲快速的磁印刷、磁性液體發(fā)電機、醫(yī)療中的造影劑等等。

納米磁性藥物：磁性治療技術(shù)在國內(nèi)外的研究領(lǐng)域在拓寬，如治療癌癥，用納米的金屬性磁粉液體注射進人體病變的部位，并用磁體固定在病灶的細胞附近，再用微波輻射金屬加熱法升到一定的溫度，能有效地殺死癌細胞。另外，還可以用磁粉包裹藥物，用磁體固定在病灶附近，這樣能加強藥物治療作用。

電波吸收（隱身）材料：納米粒子對紅外和電磁波有吸收隱身作用。由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3-4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標，起到了隱身作用。

2.2納米微晶型

納米微晶稀土永磁材料：稀土釹鐵硼磁體的發(fā)展突飛猛進，磁體磁性能也在不斷提高，目前燒結(jié)釹鐵硼磁體的磁能積達到50MGOe，接近理論值64MGOe，并已進入規(guī)模生產(chǎn)。為進一步改善磁性能，目前已經(jīng)用速凝薄片合金的生產(chǎn)工藝，一般的快淬磁粉晶粒尺寸為20-50nm，如作為粘結(jié)釹鐵硼永磁原材料的快淬磁粉。為克服釹鐵硼磁體低的居里溫度，易氧化和比鐵氧體高的成本價格等缺點，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如釤鐵氮、釹鐵氮等化合物。另一方面，開發(fā)研制復(fù)合稀土永磁材料，將軟磁相與永磁相在納米尺寸內(nèi)進行復(fù)合，就可獲得高飽和磁化強度和高矯頑力的新型永磁材料。

納米微晶稀土軟磁材料：在1988年，首先發(fā)現(xiàn)在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經(jīng)適當溫度晶化退火后，獲得一種性能優(yōu)異的具有超細晶粒（直徑約10nm）軟磁合金，后被稱為納米晶軟磁合金。納米晶磁性材料可開發(fā)成各種各樣的磁性器，應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，用作電流互感器、開關(guān)電源變壓器、濾波器、漏電保護器、互感器及傳感器等，可取得令人滿意的經(jīng)濟效益。

2.3磁微電子結(jié)構(gòu)材料

巨磁電阻材料：將納米晶的金屬軟磁顆粒彌散鑲嵌在高電阻非磁性材料中，構(gòu)成兩相組織的納米顆粒薄膜，這種薄膜最大特點是電阻率高，稱為巨磁電阻效應(yīng)材料，在100MHz以上的超高頻段顯示出優(yōu)良的軟磁特性。由于巨磁電阻效應(yīng)大，可便器件小型化、廉價，可作成各種傳感器件，例如，測量位移、角度，數(shù)控機床、汽車測速，旋轉(zhuǎn)編碼器，微弱磁場探測器（SQUIDS）等

磁性薄膜變壓器：個人電腦和手機的小型化，必須采用高頻開關(guān)電源，并且工作頻率越來越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高頻開關(guān)電源進一步向輕薄小方向發(fā)展，立體的三維結(jié)構(gòu)鐵芯已經(jīng)不能滿足要求，只有向低維的平面結(jié)構(gòu)發(fā)展，才能使高度更薄、長度更短、體積更小。對于10～25W小功率開關(guān)電源，將采用印刷鐵芯和磁性薄膜鐵芯。幾個微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三維立體結(jié)構(gòu)，而是二維平面結(jié)構(gòu)，其物理特性也與原來的立體結(jié)構(gòu)不同，可以獲得前所未有的高性能和綜合性能。

磁光存儲器：當前只讀和一次刻錄式的光盤已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是可重復(fù)寫、擦的光盤還沒有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。最具有發(fā)展前途的是磁性材料介質(zhì)的磁光存儲器，其可以像磁盤一樣反復(fù)多次地重復(fù)記錄。目前大量使用的軟磁盤，由于材料介質(zhì)和記錄磁頭的局限性，其存儲密度已經(jīng)達到極限；另外其已經(jīng)不能滿足信息技術(shù)的發(fā)展要求，無法在一張盤上存儲更多的圖象和數(shù)據(jù)。采用磁光盤存儲，就能在一張盤上記錄數(shù)千兆字節(jié)到數(shù)十千兆字節(jié)的容量，并且能反復(fù)地擦寫使用。

3展望

納米技術(shù)是本世紀前20年的主導(dǎo)技術(shù),納米材料是納米技術(shù)的核心,是21世紀最有前途的材料,也是納米技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之一。納米科技的發(fā)展給傳統(tǒng)磁性產(chǎn)業(yè)帶來了跨越式發(fā)展的重大機遇和挑戰(zhàn),納米級磁性材料的開發(fā)和研究是磁性材料發(fā)展的一個必然方向,但同時也應(yīng)重視用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和對現(xiàn)有材料進行納米改性方面的研究,以全面提高企業(yè)的技術(shù)水平和競爭能力,在世界民族之林樹立中華民族的大旗。

參考文獻

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［2］許改霞，王平，李蓉等.納米傳感技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用［J］.國外醫(yī)學(xué)生物工程分冊，2002，25（2）：49-54.