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第1篇：納米科學與技術范文

南北高校各有優勢

2011年，北京科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、蘇州大學和南京理工大學五所高校開始招收納米材料與技術專業本科生。五所大學中，北京科技大學、北京航空航天大學和大連理工大學三所北方高校在材料科學上屬傳統名校，而南方院校蘇州大學和南京理工大學把納米材料成果產業化，形成了自己的特點。

北方三所高校算是材料科學與工程領域傳統名校，值得注意的是，它們卻均未設置專門的納米材料研究機構，更多的是依托原有的強勢學科，在傳統材料研究領域引入納米科技，尋求突破。

北京科技大學

北京科技大學原名北京鋼鐵學院，曾被譽為“鋼鐵搖籃”，其材料科學研究側重點是金屬材料。除了材料學院這個重點學院外，從事材料科學研究的還有新金屬國家重點實驗室、高效軋制國家工程研究中心、國家材料服役安全科學中心等機構，側重點也不局限于金屬材料，在無機非金屬、高分子、生物醫藥材料等方面亦有建樹。

目前，北科大納米材料課題組主要研究納米材料制備與表征、納米材料改性、功能納米材料等方面。此外，亦有部分老師研究納米加工、納米組裝、納米器件等應用方向。

北京航空航天大學

與北科大不同，北航材料學院在北航不屬于重點學院，規模較小，師資力量僅百來人，這決定了北航材料學院的研究方向不會太廣。作為航天航空院校，北航材料學院也有自己的優勢，正在籌建的航空科學與技術國家實驗室（航空領域最高級別實驗室），它的側重點在金屬材料、樹脂基復合材料及失效分析、先進結構材料、新型功能材料等方面。

在納米材料上，北航材料學院重點關注納米器件和納米涂層。材料學院的納米材料研究發展趨勢可能是納米技術在航天航空領域的應用。

大連理工大學

大連理工大學的材料學院在金屬材料、材料加工方面實力強，基于大連的地理位置，材料學院還開設了五年制金屬材料工程日語強化班。不過，納米材料與技術專業并非隸屬于材料能源學部，而是化工與環境學部。因而，大連理工大學的納米材料研究偏化工類，包括納米粒子合成化學技術、無機納米功能材料、納米復合材料等方向。納米材料與技術專業開設的專業課中，亦有化工原理、基礎化學、材料化學等化工類課程。可以說，這是大連理工大學納米材料與技術專業的一大特色。

與北方三所高校相比，蘇州大學和南京理工大學納米材料與技術專業的發展方向截然不同。兩所南方高校均成立多個納米材料研發機構，在研究方向上，兩所高校側重于納米材料器件應用，嘗試產業化。這些特點可能與江浙一帶出現納米高新技術企業有關。

蘇州大學

蘇州大學沒有材料科學與工程學院，而是材料與化工學部，研究偏向化工，在無機非金屬、高分子材料方面實力不錯。納米材料與技術專業并沒有開設在材料與化工學部，而是2010年成立的納米科學技術學院。除了納米科學技術學院，蘇州大學研究納米材料的機構還有2008年成立的蘇州大學功能納米與軟物質研究院、2011年成立的蘇州大學-滑鐵盧大學蘇州納米科技研究院。其中，以中科院院士李述湯教授領銜組建的功能納米與軟物質研究院已初具規模，它以功能納米材料和軟物質為研究對象，側重于功能納米材料與器件、有機光電材料與器件、納米生物醫學技術等，尋求在納米器件以及新能源、環保、醫用等領域的應用。

南京理工大學

南京理工大學由軍工學院演變發展而來，其材料科學與工程學院的材料學研究側重于金屬材料及復合材料。不過，南理工是國內最早開展納米材料與技術研究的大學之一，正籌建納米結構研究中心，研究側重點是與納米結構材料相關的分析、材料力學、電化學性能評估等。由南理工化工系和南京部分企業共同支持的南京市高聚物納米復合材料工程技術中心，研究側重點是納米材料制備、應用、納米催化聚合反應、納米復合材料，該中心已與江蘇部分納米企業開展納米技術產業化合作。此外，南理工還共建了金屬納米材料與技術聯合實驗室。

其他高校納米特色

上海交通大學

上海交通大學材料科學與工程學院在各類相關排名中居首，教職工200多人，研究側重點包括金屬材料、復合材料、塑性成形、輕合金精密成型等，在中國是材料科學與工程學子公認的夢想學府。其材料學院也涉及納米材料，比如，復合材料研究所部分老師從事納米復合材料研究，微電子材料與技術研究所從事納米電子材料研究。此外，上海交通大學還成立了微納科學技術研究院，研究方向為納米生物醫學、納米電子學與器件。生物醫藥工程學院也開展納米材料的可控合成與制備、納米生物材料等方面的研究。

清華大學

與北京航空航天大學相似，清華大學材料科學與工程系是學校名氣大于院系實力，每年有數百人爭奪材料系不足30個研究生名額。材料系建有新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室，研究側重點以陶瓷材料為主，同時涉及磁性材料、復合材料、電極材料和核材料。在納米材料方面，清華材料系主要研究納米材料結構、納米材料合成和微納米顆粒等。2010年，清華大學成立了微納米力學與多學科交叉創新研究中心，主要研究微納米器件、納米復合材料在電能存儲上應用和微納米設備研發等。

北京大學

北大材料科學與工程系成立于2005年，教職工10余人，成立之初就把材料科學與納米技術結合起來，欲在納米材料與微納器件方面有所突破。此外，北大成立了納米化學研究中心，教職工7人直博生卻達45人，主要研究領域包括低維新材料與納米器件、納米領域的基本物理化學問題。

西北工業大學

西工大是西部材料科學與工程實力最強的院校，其材料學院師資隊伍近200人，有凝固技術國家重點實驗室和超高溫復合材料國防科技重點實驗室。因此，其研究側重點在凝固，復合材料和金屬材料的實力亦不俗。在納米材料方面，西工大成立了微/納米系統研究中心，致力于航空航天微系統技術、微納器件設計制造技術、微納功能結構技術。總之，西工大的納米材料研究可能集中于納米器件在航天、航空、航海方面的應用。

留學兩大國

納米技術是交叉學科，包括納米科技、物理、化學、數學、分子生物學等課程。報考納米專業或方向的研究生在本科一般學的是材料學、材料物理與化學、凝聚態物理、物理化學等。就留學而言，由于納米材料處于基礎研究階段，容易；各個國家在納米材料方面投入大量資金，使得科研經費相對充足，相比于其他專業容易申請獎學金。這兩點決定了留學攻讀納米技術專業研究生相對容易。

2000年，美國白宮國家納米技術計劃，美國的納米技術得到飛速發展。總體上看，美國的納米技術已經處在納米技術實用化階段，而其他各國仍處在納米技術的基礎研究階段。美國各大高校也爭相進入納米材料各個研究領域——

實力強勁的麻省理工學院在太陽能存儲、航空材料、燃料電池薄膜、封裝材料耐磨織物和生物醫療設備領域的碳納米管、聚合納米復合材料等方面成果顯著。

加州大學伯克利分校注重于納米材料在能源、藥物、環境等方面的應用，已卓有成效。

哈佛大學則側重在生物納米科技，即生物學、工程學與納米科學的交叉領域。

康奈爾大學已經在納米級電子機械設備、碳納米管應用電池、納米纖維等方面獲得突破。

斯坦福大學重在納米晶的光學性能、輸運性能和生物應用，以及納米傳感器、納米圖形技術等。

普渡大學的納米電子學、納米光子學、計算納米技術，尤其是計算納米技術全球領先。

紐約州立大學奧爾巴尼分校專注于納米工程、納米生物科學，其納米技術研究中心是全球該領域最先進的研究機構。

萊斯大學在納米碳材料領域成果顯著，在學校的研究人員中，納米材料研究人員的比重約為四分之一，是美國納米材料研究人員最多的大學之一。

此外，美國有很多研究納米技術的實驗室，它們比較愿意招中國大學生，這一點也值得注意。

日本算是最早開展納米技術基礎及應用研究的國家，早在1981年，日本政府就建立了納米技術扶持計劃。美國公布國家納米技術計劃前，曾派人去日本做調查。日本納米技術的研發特點是企業界是主力軍，它們試圖將納米技術融入到產業中。比如，日本企業紛紛斥巨資建納米技術研究機構，同時建立納米材料分廠實現產業化。此外，企業與大學、科研院所合作，開發納米技術。比如，富士通和德國慕尼黑大學合作，三菱公司和日本京都大學合作。

與美國在納米技術基礎研究和生物工程技術領域領先不同，日本在精細元器件及材料的制造方面獨占鰲頭，日本對納米材料研究的投入不斷加大，也使得去日本讀納米專業是一個不錯的選擇。

Tips：何去何從

納米材料專業畢業生有三大去處。選擇留學深造或進高校、研究院從事研發；進入納米材料行業企業；進入傳統材料企業。

第2篇：納米科學與技術范文

【關鍵詞】納米技術 應用 材料

納米技術屬于高科技范疇，其已經成為國家發展前景十分優越的科學技術之一，當前納米技術已經廣泛涉及到國內很多行業，其中包含化工行業、材料行業、醫藥行業和食品行業等。納米技術主要包含納米的物理、化學、材料、生物、電子等科學，它們彼此雖然是獨立的科學，但是彼此又有著聯系。當前，納米的每個領域都取得了很好的研究成果，納米技術不斷創新、進步。

1 我國納米技術發展現狀

中國是世界上首先開始研究納米技術的國家之一。在二十世紀八十年代的中期，我國政府就開始對納米材料的研究以及設備加大了投入，當前我國的納米技術基礎研究在世界范圍內都占據領先地位。1982年研究出的掃描隧道顯微鏡以及1986年研究出的原子力顯微鏡是納米測量表征上的一個重要標桿，代表著納米技術已經從原本的理論時期，進入到了實踐研究時期。納米技術是一個有著很強的綜合性學科，研究的內涵包含了目前科技發展中的各個領域。納米科學和納米技術主要包含：納米體系物理學、化學、材料學、生物學、電子學、加工學、力學等。這七個相對獨立又彼此關聯的學科與納米材料、納米器械、納米尺度的檢測和表征這三個研究方面。納米材料的制備與研究是整個納米科技的基礎。在這之中，納米物理學與納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最主要研究內容。

2 當前納米技術的應用

2.1 食品方面的應用

納米技術在食品科學的方面已經得到較為廣泛的應用，對于納米技術的研究能夠對食品的品質、營養與安全性等層面進行改善，避免原材料的過度消耗，促進食品科學發展的科學性UI高效性。 近幾年，城市中人們的生活節奏不斷加快，導致亞健康人群的數量不斷提升，因此，人們愈加青睞功能食品。經過研究表明，功能食品功能成分的穩定程度、存在方式和使用方式等對其食品的效果有著很大影響，盡管功能成分能夠加入到食品當中，但因為它的水溶性差、對環境較敏感等因素嚴重造成了功能食品的顏色和氣味等，很多功能食品不容易吸收，補充營養的效果較差。日本首先把納米技術應用于功能食品中，并且使用這一技術將功能食品中的β-聚糖改變成200nm以下的小顆粒，在卵磷脂穩定技術的支撐下，完成吸收。類胡蘿卜素是一種和水不相溶的物質，經過納米技術能夠將其納米化，能夠明顯的提升類胡蘿卜素的水溶性，所以可以保證食品的穩定性和顏色的鮮艷，讓它更容易被人消化和吸收。隨后研究者將納米胡蘿卜素應用在檸檬水生產和黃油生產中，經濟效益得到很大提高。

2.2 通信技術的應用

現代社會是網絡信息社會，通信技術在我們的日常生活中有著非常重要的作用。納米技術在通信技術中的應用給這一技術的發展起到了很大的影響。納米材料也給光纜提供了新的發展空間。近年來，很多廠家已經著手對納米光纖維涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料進行開發。使用納米材料的光纜，能夠讓其具有很多的優點，例如提升光纜的對抗機械沖擊能力、防水、防氣味等，同時還可以讓光纜的使用時間得到延伸，提升了網絡的安全性。同時，在網絡通信的加密上也可以運用納米技術來制造量子點激光器。當前，很多金融部門以及政府部門都使用了這一技術，保證了信息在傳輸過程中的安全問題。

2.3 醫學、藥物中的應用

納米技術在醫學以及藥物中的應用早就已經開始，目前人們已經能夠把健康檢測設備佩戴在身上，這樣就能更好的了解自己的身體情況。假如能夠進一步把這種技術縮小，這樣使用納米技術就能夠將微型傳感器放進人們的身體當中，了解更具體的信息，這樣對于醫生的治療有著很大的便利。另外，納米技術能夠在檢測人們身體的炎癥、術后恢復等情況，納米技術在醫學與藥物當中的應用有著很好的發展前景。

2.4 化學方面的應用

使用納米金屬顆粒粉體當做催化劑，能夠讓化學的反應更加快速，有效地讓化工合成的效率得到提升。假如在金屬材料中假如納米成為，它會變得更加堅硬，比一般金屬的強度增加十幾倍，同時還能夠像橡膠一樣具有彈性。使用納米材料制造來建造汽車、飛機等，不光能讓重量減少，還能在很大程度上提高其性能。

3 納米技術應用的發展趨勢

3.1 大數據傳感器

傳感器的使用能夠給我們帶來以前沒有的大量信息數據，所以要對其進行處理，對于改變交通擁堵以及安全事故十分有效，同時，能夠把數據給警方使用，減少犯罪情況出現。納米技術在這一方面能夠創造出一種超密集的記憶體，來儲存大量的數據，另外，能夠推動快速的運算法則的發展，讓這些數據更加安全、有效。

3.2 應對全球變暖

目前，電動汽車與太陽能發電已經成為研究的重點，節能減排、低碳環保是重要的戰略規劃。納米技術在這一方面也具有很大的作用。在電動機器與太陽能發電中都能夠使用納米紋理以及納米材料，把平面變成更大面積的三維立體表面，進而儲存與形成更多的能量，提升設備的運用效率。

4 結論

綜上所述，納米技術在目前已經得到了廣泛的應用，并且取得了很大的效果，并且有著很大的發展空間。希望通過筆者的分析，讓更多人了解到納米技術的重要作用，相信在廣大學者的共同努力之下，能夠不斷提升納米技術在的應用價值。

參考文獻

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第3篇：納米科學與技術范文

一、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。

（2）新興工業化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前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劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。

（3）發展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。

二、納米科技研發投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，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。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從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《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入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的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，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，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，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年內中央政府的納米技術研究支出達到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。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達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。按照計劃，美國2006年的納米技術研發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，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。

三、世界各國納米科技發展各有千秋

各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現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

根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的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都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。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個多百分點，到2002年已經超過德國，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、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個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）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭

據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，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也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，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年有望商業化。

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

日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

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

四、納米技術產業化步伐加快

目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。

日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。

歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。

第4篇：納米科學與技術范文

納米材料和納米技術是20世紀后期出現的新型材料和高新技術。由于納米材料的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，使它與常規材料相比具有獨特的優異性能。隨著納米技術的迅速發展，各種類型納米材料不斷涌現，如納米陶瓷粉末、納米金屬材料、納米金屬、納米化合物、納米生物材料等。在這些材料中納米金屬材料是重要的研究方向，在科研人員的不斷探索中，納米金屬粉末的制備技術得到了不斷革新和發展。許多納米金屬粉末作為新型抗菌材料（如抗病毒物質、抗菌材料、防污漆和抗真菌材料）的替代品被重點研究。納米金屬粉末也因其在冶金、催化和軍事等領域中廣泛的應用，成為研究人員的熱點研究方向。

全書內容共分為12章：1.納米金屬顆粒的熱力學數據的總體評價，從熱力學背景知識出發，介紹納米金屬顆粒尺寸與材料性能的關系，并將實驗和計算的熔解溫度進行對比；2.單個納米金屬顆粒的數值模擬，包括分子動力學模擬、與尺寸相關的材料性質、兩種納米顆粒的燒結研究和納米顆粒在氧氣環境下的氧化研究以及具有核-殼結構的顆粒的加熱和冷卻等內容；3.放電爆炸下的納米金屬顆粒，主要介紹納米金屬的電爆炸絲生產技術；4.納米金屬粉末的電爆炸絲生產方法，包括如何用等離子技術對納米顆粒進行再凝結、納米鋁粉的特征、納米粉末的化學鈍化、鋁納米顆粒的微膠囊化等內容；5.納米金屬顆粒團聚物的結構，包括表征團聚物結構的實驗技術、力學穩定性、熱穩定性、以及氣體運輸對反應速度的限速作用等內容；6.納米金屬粉末的鈍化，包括理論和實驗背景以及鈍化納米顆粒的特征；7.納米金屬粉末的安全，包括納米顆粒在空氣中氧化的基本現象、對靜電放電的靈敏度、根據災害分級對納米粉末進行排序、包裝要求等；8.鋁粉末與液態水和水蒸氣的反應，包括研究液態、氣態水和鋁粉末反應的實驗技術和不同條件下的鋁粉末的反應情況；9.基于硼烷氨和硼氫化鈉的儲氫系統的鈷納米催化劑，主要介紹物理化學方法；10.機械研磨對反應活性和亞穩態納米材料的預處理；11.金屬微粒燃燒的原位表征：非平衡診斷，包括固體材料的點火和燃燒、鋁的反應機理、火焰管、火焰溫度等內容；12.含能系統中的鋁納米粉末的表征和燃燒。

本書重點介紹納米金屬粉末的表征、氧化和燃燒、生產技術和安全知識。本書適合無機非金屬材料工程、材料科學與工程、復合材料與工程、金屬材料工程和納米材料科學與技術等專業的研究生或相關領域的研究人員閱讀和參考。

郭抒，博士生

（中國科學院理化技術研究所）

第5篇：納米科學與技術范文

21世紀是知識經濟科技新時代，高新技術是又“高”又“新”，其科學原理似乎非常深奧，而信息技術、生物技術更是日新月異，不斷給人驚奇。其實，高新技術離我們并不遙遠，已經深入滲透到社會生活的各個領域，正從形式到觀念上改變著我們日常生活的衣食住行、生老病死等方方面面。

納米，如今大家已不陌生，在家電、醫藥、美容等廣告中，經常見到應用“納米材料”防腐、防霉、保鮮、抗污染、高滲透、高效、高強等諸多美譽。但是，很多人對這具有“神功奇效”的納米材料、納米技術，還是有點說不清楚、講不明白。

納米本意是一長度單位，表示十億分之一米（10-9米），相當于三四個原子的寬度，用“nm”來表示。一根直徑0.1毫米的頭發，用納米來量度就是10萬納米（l000 000nm）。這樣的尺寸度量單位，顯然在我們的日常生活中是難以應用的，沒有什么實用意義。如果你要買2米衣料，對售貨員說扯20億納米……人家一定認為你“有病”。但是，在化學、物理學和材料科學上，納米意義重大。研究決定物質性能的物質結構時，在原子、分子范疇，就用得上納米。因為，大部分的原子、分子只有幾納米到幾百納米大小。

當我們把物質越磨越細后，物質開始表現出一些新的性能。如一般的鋁粉是燒不起來的，而超細的鋁粉，可以成為“固體燃料”；咖啡磨細到一定程度后，可以完全“溶于水”而不再有渣。從科學上講，這些新的性能與原來的性能是有聯系的，只是原來沒有充分顯示出來。鋁本來就是容易氧化的物質，但形成的三氧化二鋁薄膜會保護鋁不再氧化，所以氧化反應不會連續而很劇烈。但超細鋁粉表面積大，同時反應就會形成高溫積聚，高溫又破壞了氧化層使反應連續下去，形成劇烈的放熱氧化反應。劇烈的氧化反應就是燃燒，可以用來熔化金屬進行焊接，也可以用作火箭的固體燃料。而咖啡磨細后，可以在水中懸浮不沉下去，就沒有“渣”了。國外的“速溶咖啡”用中國云南、海南的咖啡豆做原料，靠著“磨細”的技術大大賺錢。而我們為什么磨不細呢？原來靠機械物理方法磨到一定細度后，很難再細下去了，這當中涉及很多物理、化學原因。

長期以來，把物質分離成超細顆粒的努力，一直沒有重大突破。直到20世紀80年代，科學家利用氣相沉淀等物理、化學方法，終于制取成功為數不多的l～l00nm大小的“納米級”顆粒材料。就是這為數不多的納米材料。使我們真正開始著研究“分子尺寸”的物質，并掀起了席卷天下的“納米熱潮”。研究發現，納米材料的性能大大不同于原來的物質，如本來化學性“穩定”的，變成非常“活潑”；本來“絕緣”不導電的，變成“導體”或“半導體”；本來強度不大、硬度不高，變得堅韌無比，硬度甚至超過金剛鉆；納米“金屬”材料居然可以燃燒、爆炸……同樣的材料變為“納米材料”后，似乎有了新的物理、化學性能，這確實令人大吃一驚。

但是，納米材料的制取并非想象中那么容易。一般的機械粉碎、研磨根本得不到“納米級”超細微顆粒，必須通過有針對性的、特殊的高技術物理、化學設施，才能制取“納米材料”。目前，納米材料還沒有成熟的規模生產手段，不同材料的納米級超微粒的制取仍是一道難題。目前的納米材料制造成本相當高，用“一克千金”形容并不夸張。而要進一步推動納米科學和納米技術的研發深化，必須有充足的納米材料做基礎。所以，世界各國都把“高效制取納米材料”作為納米科技研發的重要先導基礎項目。

納米材料在陶瓷材料、生物工程、微電子技術、化工、醫藥等方面的研究開發，最近已有了可喜的進展。不同的納米材料，確實有許多意想不到的“神奇”性能。

第6篇：納米科學與技術范文

納米技術是科學研究中最受歡迎的領域之一，在醫學研究中尤其如此。癌癥治療的常規手段是手術、化療和放療。不幸的是，這些手段都可能引起一系列副作用，包括脫發、消化不良、惡心、乏力和口腔潰瘍等等。而科學家相信，納米棒也能在癌癥治療中有所作為。如果能用黃金納米棒裝載抗癌藥物，它們就能準確攻擊癌瘤。這種療法可能意味著更少的副作用和用藥量。納米棒也能搭載靶向藥物或緩釋藥物。有效劑量的藥物可能被傳送到準確圈定的身體部位，且藥物被設計成緩釋以確保最好療效和安全性。

這些療法旨在利用納米技術的威力和癌細胞的貪婪。眼前有什么，癌細胞都喜歡吃，包括裝了藥物的納米棒。這方面的一項實驗使用了經過改造的細菌細胞，它們的大小是正常細胞的20%。這些細胞裝載的抗體與癌細胞結合，然后釋放自己攜帶的抗癌藥物。另一項實驗使用納米棒作為其他療法的輔助手段。納米棒被癌細胞吸收，然后用磁場加熱癌細胞，使之弱化。被弱化的癌細胞更容易被化療藥物攻擊。

聽起來有點怪，但一種藍色染料（酞化青染料，或稱苯二甲藍染料）的確已被用來與黃金納米棒配對以攻擊癌癥。酞化青染料會與光線發生反應。納米棒把染料直接帶給癌細胞，而正常細胞排斥染料。一旦納米棒到達指定部位，科學家就會用光線“激活”它們去摧毀癌瘤。利用光觸發染料治療皮膚癌的療法已經問世，科學家現在正在研究運用納米棒和染料治療身體內部的癌瘤。

雖然納米棒的運用越來越廣泛，但是一些科學家已在擔憂它們對健康的副作用。納米棒很小，這讓它們幾乎能穿透一切。這對癌癥治療來說當然很好，但納米棒可能會傷害健康細胞和正常DNA。科學家也擔憂納米棒的處置問題。進入水或總體環境的納米微粒根本無法被追蹤，它們有可能造成負面影響。因此，需要找到對這些納米微粒的處置技術。黃金納米棒是醫學研究中的一個熱門選擇，但還有其他多種納米微粒正在使用和研發中。一些科學家呼吁，對于納米微粒的優缺點及相關問題，都必須深入研究。

第7篇：納米科學與技術范文

【關鍵詞】納米技術；食品安全；技術檢測

一、納米技術概述

所謂納米技術(Nanotechnology)是指當令世界人力能控制的最小單位，納米技術其實就是一種用單個原子或分子制造物質的技術。當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。納米技術帶動了技術革命。利用納米技術制作的藥物可以阻斷毛細血管，“餓死”癌細胞。如果在衛星上用納米集成器件，衛星將更小，更容易發射。納米技術是多科學綜合，有些目標需要長時間的努力才會實現。納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流，它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況，可讓醫生對癥下藥。納米科學技術是以許多現代先進科學技術為基礎的科學技術，它是現代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學）和現代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術）結合的產物，納米科學技術又將引發一系列新的科學技術，例如納電子學、納米材科學、納機械學等。激光技術的發展使拉曼光譜技術獲得了長足的進步，而納米科技的迅猛發展使“納米增強拉曼光譜(NERS)”在高靈敏度檢測方面獲得了突破性進展，可達到單分子的檢測水平。陸惠宗博士還在報告中詳細分析了與液相色譜、氣相色譜、質譜、毛細管電泳、ELISA、紅外光譜等常規分析技術相比較，納米增強拉曼光譜在樣品處理、檢測時間、檢測成本、儀器成本、重現性、現場檢測等方面所具有的優點。光納科技還積極與國家質檢總局(AQSIQ)、首都醫科大學等國內單位合作，共同開展了納米增強拉曼光譜在檢驗檢疫、唾液檢測等方面的研究，并取得了很好的效果。

二、納米技術在食品安全快速檢測中的應用

納米技術在食品安全檢測中的運用。納米技術與生物學、電子材料相結合，制備出的新型傳感器件可用于食品快速檢測。目前食品檢測分析一般采用化學分析法(CA)、薄層層析法(TLC)、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)，但需要繁瑣、耗時的前處理，樣品損失也較大。相對于靈敏度較低的CA和TLC方法，GC、HPLC的靈敏度較高，但操作技術要求高、儀器昂貴，并不適合現場快速測定和普及，而納米材料本身就是非常敏感的化學和生物傳感器，與生物芯片等技術結合，可以使分子檢測更加高效、簡便。納米生物傳感器已應用在微生物檢測、食品檢測和體液代謝物監測等方面。所有用于生物傳感的納米材料或器件的結構都有兩個特點：第一，它們含有針對分析物的特定的識別機制，比如抗體或酶；第二，它們可以從分析物中產生獨特的標志信號，并且這種標志信號可以由納米結構自身產生或者由納米結構固定的分子或含有的分子產生。國人深受地溝油之害，網上流傳最廣大蒜鑒別法——大蒜對于黃曲霉素敏感，如果蒜變紅色就是地溝油，但結果證實大蒜與地溝油沒有聯系，所以大蒜鑒別地溝油的方法并不可行。當然，有的鑒別方法還是有科學依據的，比如有人提出食用油電導率小，而地溝油由于混雜了鹽等各種物質，電導率就高。納米技術的應用，能給我們一個全新的視角。

目前食品檢測分析一般采用化學分析法(CA)、薄層層析法(TLC)、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)，但需要繁瑣、耗時的前處理，樣品損失也較大。相對于靈敏度較低的CA和TLC方法，GC、HPLC的靈敏度較高，但操作技術要求高、儀器昂貴，并不適合現場快速測定和普及，而以納米金為免疫標記物的檢測技術正彌補了這些技術的缺點，在現代食品分析檢測中的運用也越來越多。

農藥殘留，農藥殘留分析的困難包括：樣品基質背景復雜、前處理過程繁瑣，需要耗費較多的時間、被測成分濃度較低、分析儀器的定性能力受到限制、儀器檢測靈敏度不夠等一系列問題，但使用金標記的快速檢測可以很好的解決以上問題。國內的王朔分別使用納米金免疫層析和納米金滲濾法檢測西維因的殘留，整個檢測過程只需5min，檢測限也分別達到100ug/L和50μg/L。國內的生物技術公司也開發出了成熟的商品化產品，如克百威農殘速測試紙條等。

致病微生物檢測，目前基于金標記的快速檢測研究在致病微生物方面比較多，檢測的種類也比較多。最早Hasan以免疫磁性分離技術為基礎的免疫膠體金技術已成功應用于01群霍亂弧菌(Vibriocholerae)的檢測。國內洪幫興等人研究了以硝酸纖維膜為載體納米金顯色的寡核苷酸芯片技術，為在分子水平快速簡便的鑒別致病菌提供了可能，甚至可以檢出致病菌的耐藥性變異。該芯片技術對大腸埃希氏菌、沙門氏菌、志賀氏菌、霍亂弧菌、副溶血弧菌、變形桿菌、單核細胞增生李斯特菌、蠟樣芽孢桿菌、肉毒梭菌和空腸彎曲菌等10種(屬)具有高靈敏度和特異性，檢出水平可達10CFU/mlt251。殷涌光等在使用集成化手持式Spreeta TM SPR傳感器快速檢測大腸桿菌時，引入膠體金復合抗體作為二次抗體大幅度增加質量，進一步擴大了檢測信號，同時延長膠體金復合抗體與微生物的結合過程，使檢測信號進一步穩定與放大，從而顯著提高了檢測精度，使該傳感器對大腸桿菌的檢測精度由10 6CFU/ml提高到10 1CFU/ml。金免疫滲濾法重要的食源性致病菌之一大腸埃希氏菌0157:H7，目前的檢測通常先以山梨醇麥康凱瓊脂(sMAC)進行初篩，然后用生化和血清學試驗做鑒定，一般需要24-48h，而采用膠體金免疫滲濾法檢測卻非常的簡便，在很短時間即可得到結果。

真菌毒素的檢測。真菌毒素(Mycotoxin)是由真菌(Fungi)產生的具有毒性的二級代謝產物，廣泛存在食品和飼料中，人類若誤食受污染的食品，就會中毒或誘發一定疾病，甚至癌癥。檢測食品中的真菌毒素常用理化方法或生物學方法。但理化法需要較昂貴的儀器設備，操作復雜。而運用免疫技術檢測真菌毒素敏感性高，特異性強，非常適用于食物樣品的檢測。D.J.Chiao等使用金標免疫層析法在10min之內即可檢測50ng/ml的肉毒桿菌毒素B(BoNT/B)，如果使用銀增強則其檢測限可以達到50pg/ml，而且對A、E型肉毒桿菌毒素沒有交叉反應。貉曲霉毒素是曲霉屬和青霉屬產生的一類真菌毒素，其中毒性最大、與人類健康關系最密切、對農作物的污染最重、分布最廣的是赭曲霉素A(OTA)，賴衛華等研制的赭曲霉毒素A快速檢測膠體金試紙條，檢測限達到了10ng/mlt331，遠遠低于目前我國對赭曲霉毒素的限量要求5μg/L。黃曲霉毒素Bz的快速檢測國內也有很多研究，孫秀蘭研制的黃曲霉毒素B，金標免疫試紙條，其最低檢測限達到2.5ng/ml，而且能定性或半定量檢測食品中的黃曲霉毒素B，含量。

三、小結

食品安全與國人健康幸福指數攸關，做好食品安全監測是我們質量技術監督工作人員艱巨而又偉大的圣神使命。采集各方意見是我們日常工作的重點，同時在采納高科技，新技術方面也要做出大膽嘗試，納米技術的實踐應用就是一個很好的實例，同時我們還要不斷探索，不斷挖掘出更多更好的檢測手段，服務于人民，提升自我科研修養。

參考文獻

[1]李華佳,辛志宏,胡秋輝.食品納米技術與納米食品研究進展[J].食品科學,2006,27.

第8篇：納米科學與技術范文

（一）力學性質

高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有納米結構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生，這就是納米晶強化效應。

（二）磁學性質

當代計算機硬盤系統的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統的巨磁電阻效應高達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。

（三）電學性質

由于晶界面上原子體積分數增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應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半導體器件。

（四）熱學性質

納米材料的比熱和熱膨脹系數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弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。

二、納米材料在化工行業中的應用

（一）在催化方面的應用

催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。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，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑，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，用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時，半導體納米粒子吸收光產生電子——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。

（二）在涂料方面的應用

納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。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。借助于傳統的涂層技術，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性。涂層按其用途可分為結構涂層和功能涂層。結構涂層是指涂層提高基體的某些性質和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統涂層沒有的功能。結構涂層有超硬、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、光選擇吸收的光學涂層，導電、絕緣、半導體特性的電學涂層，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，實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛生用品上應用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學特性，達到儲存太陽能、節約能源的目的。在建材產品如玻璃、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。這些具有半導體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規的氧化物高的導電特性，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性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統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用前景，將為涂層技術帶來一場新的技術革命，也將推動復合材料的研究開發與應用。

（三）在精細化工方面的應用

精細化工是一個巨大的工業領域，產品數量繁多，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、涂料等精細化工領域，納米材料都能發揮重要作用。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提高。

納米科學是一門將基礎科學和應用科學集于一體的新興科學，主要包括納米電子學、納米材料學和納米生物學等。21世紀將是納米技術的時代，為此，國家科委、中科院將納米技術定位為“21世紀最重要、最前沿的科學”。納米材料的應用涉及到各個領域，在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領域有著廣泛的應用前景。納米科學技術的誕生，將對人類社會產生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環境保護等重大問題。

參考文獻:

[1]張立德，牟季美，納米材料和納米結構，科學出版社，2001.

[2]嚴東生，馮端，材料新星?納米材料科學,湖南科學技術出版社，1998年.

[3]H.Gleiter(德)著，崔平，方永，葛庭燧譯，納米材料，原子能出版社，1994年.

[4]DyerPE,FarleyRJ,GiedlR,etal..Excimerlaserablationofpolymersandglassesforgratingfabrication.AppliedSurfaceScience,1996.

第9篇：納米科學與技術范文

[論文摘要]科技的發展，使我們對物質的結構研究的越來越透徹。納米技術便由此產生了，主要對納米材料和納米涂料的應用加以闡述。

一、納米的發展歷史

納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發絲的直徑一般為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別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。

1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品，這是關于納米科技最早的夢想。1991年，美國科學家成功地合成了碳納米管，并發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年，納米產品的年營業額達到500億美元。

二、納米技術在防腐中的應用

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、力學性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結合力，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。

納米技術的應用為涂料工業的發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整體水平落后于西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。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。我國防銹涂料業也蓬勃發展，也可以生產納米漆。

我國自主生產的產品目前已通過國家涂料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測，同時還經過加拿大國家涂料信息中心等國外權威機構的技術分析，結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防銹性能和環保優勢，是防銹涂料領域劃時代產品，復合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權威機構的鑒定后已在多個工業領域得到應用。

三、納米材料在涂料中應用展前景預測

據估算，全球納米技術的年產值已達到500億美元。目前，發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展納米技術和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術視為下一次工業革命的核心，2001年年初把納米技術列為國家戰略目標，在納米科技基礎研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準備像微電子技術那樣在這一領域獨占領先地位。日本也設立了納米材料中心，把納米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點，將以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通信、環境保護等并列為四大重點發展領域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰略領域，全國有19家機構專門建立了納米技術研究網。在人類進入21世紀之際，納米科學技術的發展，對社會的發展和生存環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。

由于表面納米技術運用面廣、產業化周期短、附加值高，所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級，產業化市場前景極好。

在納米功能和結構材料方面，將充分利用納米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品，以及對傳統材料改性；將重點突破各類納米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表征技術。多功能的納米復合材料、高性能的納米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。各類納米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團，將對國民經濟產生重要影響；納米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域，將產生新的經濟增長點。

納米技術在涂料行業的應用和發展，促使涂料更新換代，為涂料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。

納米涂料已被認定為北京奧運村建筑工程的專用產品，展示出該涂料在建筑領域里的應用價值。它利用獨特的光催化技術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，使室內空氣更加清新。經測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內墻涂料，實際上是高級的衛生型涂料，適合于家庭、醫院、賓館和學校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協同的荷葉雙疏機理，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配位反應，使其牢牢結合成一體，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良性之外，可在10℃到25℃之內正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規定，使建筑行業施工縮短了工期，提高了功效，又創造出高質量。

四、結語

由于目前應用納米材料對涂料進行改性尚處在初級階段，技術、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果足以證明，納米改性涂料的市場前景是非常好的。

參考文獻：

[1]橋本和仁等［J］.現代化工.1996(8):25～28.