纳米技术论文

评职称或毕业的时候，都会遇到论文的烦恼，为此精选了《纳米技术论文(精选5篇)》相关资料，欢迎阅读！【摘要】纳米技术是20世纪末崛起的、亟待开发的高科技领域。它对于21世纪信息技术、生命科学、军事科学、新材料和生态系统可持续发展具有非常重大的意义。

第一篇：纳米技术论文

纳米技术改变世界

21世纪初，国内曾兴起过一阵“纳米热”，先后出现了纳米钢皂、纳米衣服……此后，纳米科技与人们的日常生活似乎越来越“脱节”。其实，纳米科技是身边“最熟悉的陌生者”。智能手机苹果、三星等大牌手机使用的大都是纳米芯片;医院检查身体，使用的试纸和试剂很多都是纳米产品;电视机，也是用碳纳米管制作的显示屏……

纳米，从未远离。它一直和其他技术相结合包装在层层“外衣”下，默默为人类提供着便利。未来，纳米科技有望在信息技术、生物医药、能源环境等领域，给人类带来更多福祉，甚至成为未来世界的改变者。

颠覆性变革印刷业

对于公众来说，纳米技术似乎远不如3D打印技术那么“看得见摸得着”，也不如智慧城市那样耳熟能详。它似乎被束之高阁，仅仅停留在实验室里。

事实真的如此吗?不久前，记者随同中科院北京综合研究中心工作人员到位于怀柔科教园区的中科纳新印刷技术有限公司，与印刷领域的纳米科技来了一次“面对面”接触。

“我们的核心技术是纳米材料绿色制版技术，这是一种非感光、无污染、低成本的新型印刷制版技术，”在中科纳新工作的中科院化学所博士纪艺琼介绍，“如果进一步推广，它必将引发整个印刷业颠覆性的变革。”

走进生产车间，几台看似不起眼的制版机躺在中间，几名工作人员正将一张铝板放进机器内，不多时，一张制好的版材就从机器尾端出口“跑”了出来。没有刺鼻的化学药水味，没有排污管道，甚至没有大的噪音，报纸、杂志制版过程轻而易举完成了。

“喷墨是手段，纳米是我们的核心技术，用纳米手段来实现亲水亲油区域的自由调控。”据纪艺琼介绍，纳米科技给印刷技术带来新的突破，不但环保，还可节约成本，“用这样的印刷设备，可节约30%左右的成本”。

据了解，该项技术的产业化正稳步推进，目前山东等地的报社已开始利用中科纳新的设备大规模印刷报纸。不产生废水，不造成重金属污染，印刷业革命已成为现实。

“纳米”就在我们生活中

除了印刷制版，纳米科技其实早已应用于人们的日常生活之中。只不过，它如同春雨一般，“随风潜入夜，润物细无声”，以至于公众都忽视了它的存在。

“拿纳米钢皂来说，其实技术早就成熟了，在很多地方也买得到。”据国家纳米科学技术指导协调委员会专家组秘书长、国家纳米科学中心科技管理部副主任任红轩介绍，纳米钢皂最早在德国生产出来，近年国内也出现同类产品。这种不锈钢肥皂，能有效去除鱼腥味等多种异味，但由于价格高昂并未进入超市销售，而主要在大商场贩卖。

“纳米科技早就无孔不入了。”在办公室里，任红轩拿起一部苹果手机向记者比画了一下，“这里面的芯片都是利用纳米技术制造出来的，但一般人谁知道?”

在芯片制造领域，纳米科技进步意义重大。每一台电脑、智能手机的生产都离不开芯片。目前，英特尔最先进的移动SoC(系统级芯片)采用22纳米工艺，高通的高端SoC采用28纳米工艺。采用纳米级较低的工艺生产芯片，可提高芯片的性能和能耗效率。最新消息是，英特尔将公布14纳米制造工艺，并表示将利用这项新工艺生产新一代智能手机和平板电脑芯片。毫无疑问，这将带来智能手机、平板电脑性能的新飞跃。

“前两年红火的纳米衣服，在技术上也有了新发展。”据任红轩介绍，国家纳米科学中心正在帮助一家企业研制一种耐高温、透气的纳米衣服，可用于高温下作业的特种行业，“我们提供材料和技术支持，他们生产”。

在医疗领域，纳米科技也早已应用多年。但相对于治疗，目前纳米科技主要在疾病检测领域发挥作用。科学家针对不同病情设计出不同试纸，“最简单的应用就是检查女性是否怀孕的试纸，用的也是纳米技术。”任红轩说。

据了解，2011年，国家纳米科学中心和检验检疫部门合作，研发了用于快速检测植物病毒的试剂盒，目前这种试剂盒已被海关部门投入使用。中科院生物物理所研究员阎锡蕴也向记者介绍，纳米科技在医学成像、农药检测等领域用途很广。她曾利用纳米模拟酶发展了肿瘤诊断新技术。该技术简便、快捷，突破了免疫组化法依赖于昂贵抗体的限制。

人们日常生活中必须用到的电池、手机显示屏等，也离不开纳米技术。“碳纳米管被用作导电材料，已经用于锂离子电池中，且实现了产业化;利用碳纳米管场发射性质制造的显示屏，在手机上的运用效果非常好，也已实现了产业化。”任红轩告诉记者，每当人们打开手机享受其带来的便利时，就已在不自觉地享受着纳米科技带给人类的福祉了。

下一次工业革命的核心?

1991年，碳纳米管为人类发现，此后被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等研究中。1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于纳米产品的营业额达500亿美元……

如今，纳米技术与信息技术、生物技术共同构成当今世界高新技术三大支柱。包括美国、日本、欧盟、俄罗斯等50多个国家和地区都有各自明确的纳米科技发展战略，并投入巨资抢占战略制高点。美国甚至将纳米计划视为下一次工业革命的核心。

“从我国对纳米技术的支持力度看，纳米研究一直是热点。”据任红轩介绍，近年国家在这方面投入的经费基本上每年在10亿元以上。此外，地方政府也有相应投入。当前及未来纳米科技热点在哪里?任红轩称主要集中在以石墨烯为代表的纳米材料、生物医药、信息技术、能源环境几个方面。

“石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体，可是制备功耗更小、速率更高的新一代纳米电子元件的重要基础性材料。它的发现是纳米科技发展史上，距现在最近的一个里程碑事件。”任红轩表示。

在生物医药方面，尽管纳米科技用于新药研发成功的案例不多，但这并非纳米本身的原因，而是因为世界上对药品的研发、上市有着严格审定程序。实际上，科学家们已在实验室研发出很多种新药，在临床数据的表现都很好，但因为审批的原因，正式上市尚需时日。任红轩举例说，经过10多年努力，一种名为“富勒烯包钆”的药物被研发出来，可用于治疗各种肿瘤。它的原理是可在肿瘤组织外围形成一个包围圈，阻断肿瘤组织与外界物质交换，从而实现抑制其生长的目的。目前，研究人员通过实验发现，它在治疗乳腺癌、胰腺癌方面疗效显著，已申请了三个国际专利和20多个附属专利，并通过了动物实验阶段，未来如果能够走入市场，可能会改变目前现有的肿瘤治疗方式。

在信息技术方面，纳米科技对提高每平方英寸存储器的存储密度、提高中央处理器的计算速度有着至关重要的作用。目前，中科院上海微系统所在纳米相变存储器的产业化关键技术上已取得重大突破。“时下流行的可穿戴智能设备，其芯片、材料将来都离不开纳米技术。纳米技术的进步将推进这些智能设备的发展。”任红轩说。

对于中国纳米科技未来的发展，任红轩称和国外主要区别是，我国企业在纳米科技创新方面所承担的角色不同。国内发展纳米科技的主体是科研院所和高校，大型企业参与较少，导致很多技术“沉淀”在机构与院校。“科技创新本来就应以企业为主体，如果没有企业参与，国家的投入再多都没有用。”

此外，纳米技术也亟须建立标准以及认证、认可制度。现在国内在纳米试纸、纳米太阳镜等部分成形的产品生产方面有相关企业标准，但谈不上国家标准，更多产品则缺乏标准，行业有些混乱。任红轩认为有关方面应在产业规范方面作出更多努力。

作者：彭科峰

第二篇：纳米技术的未来

翻译 刘斌

在今后二十年中，纳米技术作为一个新兴领域，将会经历四个发展阶段，显示出强大的威力。

 

本文作者

米哈伊尔·C·罗科是美国国家科学基金会纳米技术资深顾问和美国国家纳米计划的主要设计师。

 

今天，纳米技术仍处于成长阶段——与20世纪60年代的计算机科学或80年代的生物技术的情况类似。不过它正在快速成熟。从1997年到2005年，世界各国政府对纳米技术研究和开发的投入，从4.32亿美元飙升到41亿美元左右，同期的工业投入在2005年更是超过了政府投入。到2015年，采用纳米技术的产品对全球经济的贡献将达1万亿美元左右，纳米技术产业的雇员人数将达200万左右，而从事相关支持保障工作的人员将有600万之多。

人们对纳米技术的描述，往往仅限于相关物理特征的微观尺寸——体积为1个原子到100个分子大小的组件。这种描述使人感觉，与传统的工程技术相比，纳米技术寻求的似乎只是无限微缩的部件。其实在纳米尺度上,原子和分子的重新排列能使物质产生全新的性质。人们看到单个原子和分子固定不变的行为，可以转变为可调整的集体行为。因此，也许应该这样来看待纳米技术：它应用量子理论和其他特有的纳米现象，从根本上控制物质的性质和行为。

在今后20年里，纳米技术的发展，将会经历产品原型开发和早期商业化的四个互有重叠的阶段。第一个阶段始于2000年以后，主要是开发被动纳米结构：拥有稳定结构和功能的材料，它们常被用作某种产品的组件。这些材料既可以像防晒油遮光剂中的氧化锌颗粒一样普通，也可以像新型复合材料中的强化纤维或超小型电路中的碳纳米管导线那样精细。

第二个阶段始于2005年，主要是开发使用时能够改变尺寸、形状、导电率或其他性质的纳米结构。新型载药颗粒也许能够做到只在到达靶标病变组织之后，才在体内释放治疗药物分子。具有自适应功能的电子元件, 如晶体管和放大器，其体积也可以缩小到单个复合分子的大小。

在2010年前后,纳米技术工作者将开始改进纳米结构系统方面的专门技艺,控制大量复杂元件实现特定的目的。应用之一可能涉及三维电路和整个装置中纳米电子元件的引导性自组装（guided self-assembly）。医学领域可能会采用这样一些系统来改善移植组织的相容性, 或为组织再生搭建脚手架,甚至制作人造器官。

2015年-2020年以后，该领域的范围将进一步扩大到分子纳米系统，将分子和超分子结构作为独立的器件，构架起异构网络(heterogeneous network)。细胞中的蛋白质就是以这种方式协同工作的，但是生物系统以水为基础，并且对温度极为敏感，而这些分子纳米系统却能在变化范围广泛得多的环境下运行，运行速度也将更快。 计算机和机器人的体积可能会小得异乎寻常。纳米技术的医学应用可能会像新型基因治疗和抗老化治疗一样时髦。将人直接与电子线路连接在一起的新型接口可能会改变远程通信的面貌。

因此，随着时间的推移，纳米技术会使各个工业部门和卫生保健领域受益。通过更有效地利用资源，采用更好的方法控制污染，它还能够帮助改善环境。然而，纳米技术也的确对风险治理提出了新的挑战。国际社会必须作出更多的努力，收集必需的科技信息，以解决分歧并制定监督规章。帮助公众从维护人类价值和生活质量的大局出发，清醒地认识纳米技术，对这一强大的新兴学科发挥其惊人的潜力也将是至关重要的。

 

作者：米哈伊尔·Ｃ·罗科

第三篇：纳米技术前景展望

【摘要】纳米技术是20世纪末崛起的、亟待开发的高科技领域。它对于21世纪信息技术、生命科学、军事科学、新材料和生态系统可持续发展具有非常重大的意义。

【关键词】纳米技术;前景展望

21世纪纳米技术将把我们带入一个神话般的全新世界，正像产业革命、抗菌素、核能和微电子技术的出现和应用所产生的巨大影响一样，纳米技术将创造人们想像不到的诸多奇迹，成为信息时代的核心技术。在不久的将来，纳米技术对人类生活的影响，连因特网也相形见绌。

一、纳米和纳米技术

纳米是长度计量单位，一纳米就是十亿分之一米(10-9m)，记作nm。如此微小的单位，它是用人类肉眼所不能看到的，甚至用光学显微镜、电子显微镜都不能看见它!一根头发丝有7万到8万纳米。拿一个小小的纳米机器人与人相比，就像拿一个人与地球相比一样，悬殊实在太大了。

所谓纳米技术，是研究结构在0.1～ 100nm范围内材料的性质及其应用。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、納米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。在广博的自然界、生物界中早已充满了纳米科学的内涵。高比表面易于产生对于阳光光合作用的高活性，已在生机勃勃的植物群体中存在几亿年。在坚硬的牙齿的外表面排列着纳米尺寸的微晶，也早已在人类和动物的牙齿中存在。考古学家观察到了几千年前制备的古铜器和古瓷器表面至今完好无损，这些表面均是由纳米级的晶粒组成。

由此可知纳米是一个极小的尺寸，但它又代表人们认识上的一个新的层次。纳米不仅是一个空间尺度上的概念，而且是一种新的思维方式。纳米科学技术是80年代末诞生并正在蓬勃发展的一种高新科技。它的内容是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新时代——纳米科技时代。许多专家预测，纳米科技必将成为21世纪的主导新技术之一。

纳米科技的诞生是以扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜的发明为先导的。1981年美国IBM公司在瑞士的苏黎世实验室的教授G.Binning和H.Rohrer博士发明了扫描隧道电子显微镜简称为STM。这是目前为止进行表面分析的最精密的仪器，可以直接观察到原子。它的横向分辨率达0.1nm，纵向分辨率达0.01nm。这项天才的发明被喻为“原子世界的眼睛”两位博士因发明了STM而于1986年获得诺贝尔物理奖。

由于STM及原子力显微镜的发明，不仅可以直接观察原子、分子，而且能够利用STM直接操纵和安排原子和分子，这就实现了人们由来已久的两个幻想，一是直接看到原子，二是按人们的意愿去安排原子、分子、这在人类科学史上是一个巨大的进步。

二、纳米技术应用前景

纳米科学技术是一门暂新的交叉学科，学科领域涵盖纳米物理学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学、纳米医学、纳米显微学、纳米计量学和纳米制造等，有着十分宽广的学科领域和诱人的发展前景。

纳米时代纳米电子学将得到迅速发展，将引起新的电子技术革命。开发单电子晶体管，只要控制一个电子的行为即可完成特定功能，使功耗降低到原来的1000-10000分之1，从根本上解决集成电路日益严重的功耗问题，而响应速度提高1000-10000倍。未来出现的微型晶体管和存储器芯片，将使计算机的速度和效率提高数百万倍，使存储器的存储容量达到数万亿比特，并且使能耗降低到现在的几十万分之一。通信带宽可能会增大好几百倍，可折叠的显示器将比目前的显示器明亮10倍。纳米加工技术可制备高密度的存储器，可使整个美国国会图书馆的信息放入一个只有糖块大小的装置中。一个分子存储器能够存储的信息，相当于100万张光盘的存储量;而一张同样大小的原子存储器的容量，将能够存入人类有史以来的全部知识!利用纳米技术还可能制造出原子级的计算机开关器件。

新世纪还要研制能够收集、处理和传送大量数据的集成纳米传感器 系统。传感器是纳米技术最有前途的应用领域之一。传感器所要求的多功能、微型化、高速化、灵敏度高、响应速度快、检测范围宽、选择性好、稳定可靠，纳米微粒都能较好地符合上述要求。

纳米技术使许多产品变“小”，而且美丽，这是未来科学技术发展的趋势。

用极微小的部件组装成一辆比米粒还小，能够运转的汽车;能够转动的微车床;直径仅5.5毫米的“尺蠖”，有朝一日它也许会钻进核电站管道系统检查管道是否有裂缝;只有蜜蜂大小且能升空的直升机;眼睛几乎看不见的发动机;提供化工产业使用的火柴盒大小的反应器。

在硅片上制造成功微机电系统，一个芯片就是一个系统;如削尖的铅笔尖大小，能高速转动的微型发动机，最终将推动电子显示器、手表、摄录机和激光扫描器的发展。

纳米机器人是纳米医学和生物学中最具诱惑力的内容。最小的纳米机器人可以注入人体血管内，它一步行走的距离仅为5纳米，逆行全身进行健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，吞噬病毒，杀死癌细胞。纳米机器人将包含有纳米计算机和可以进行人机对话的装置。有的科学家甚至认为，利用纳米技术能够在细胞老化时一个分子一个分子地制造出新的细胞能把人的寿命无限地延长。

用碳纳米管制造太空升降机，一根碳纳米管缆绳从地球同步轨道卫星上垂到地球表面，提供了一种把人或构件提升到外层空间的可能方法，也许将成为人类星际旅行的理想方法。

利用纳米有机发光材料制作的电视屏幕，使“一卷即拿走”的电视成为可能。高质量的碳纳米管能储存大量的氢气，从而可以实现用氢气为燃料驱动无污染汽车。用碳纳米制成电子枪，点亮新一代平面显示屏。

在飞机外表面涂上纳米超微粒材料“超黑粉”，对雷达波的吸收率达100%，这必将促进隐身技术的新发展。

纳米铜和铝一遇到空气就会激烈燃烧发生爆炸，这也许可以作为未来的固体燃料使火箭具有更大的推动力。

利用纳米技术能够改变材料制造业的现状，制造出纯度很高的材料。可以奇迹般地回收并提取微量元素;纳米机器还能清除废水中的有毒化学物质。可以制造超级嗅觉器，用来检测毒品、炸药、工厂泄露物质等等。纳米机器每秒能完成数十亿次操作，目前，需几天或几个月来完成的事情，有可能在几分乃至几秒钟内完成。使用納米机器，可以使传统的装配工艺变成一次成型工艺。它可以做修理工作，其工作范围从消除发动机零件的腐蚀损坏与细小裂纹到医治患者的病变、修复损坏的器官、进入人体肢体再生、人体整容等。纳米逻辑器件具有先进水平，亿倍于目前微处理器和随机存取存储器芯片的容量。纳米机器不仅可以控制单个电子，而且可以控制单个光子，实现通信瞬时化。

在能源方面纳米技术将会对能量功效、能量存储以及能量生产等方面有显著影响。可能开发出更加节能的照明技术;开发出强度更大的轻质材料以提高运输效率;使用低能的化学过程来破坏有毒物质从而保护环境;利用纳米技术可以大大降低太阳能电池的制造成本。

农业方面纳米技术可用于给职务提供营养和保护植物免遭虫害;可用于改良动物和植物基因，将基因和药物倒入动物体内。

纳米在军事上的应用更是令各国部队时刻关注。“麻雀”、“棒球”卫星，“米粒”、“沙子”炸弹，“苍蝇”、“蚊子”导弹，“蜻蜓”、“黄蜂”轰炸机，“小草”“臭虫”探测器以及“蚂蚁”士兵，微型飞船都将一一成为现实。纳米武器具有更强的杀伤力、隐蔽性、廉价性，它的出现和使用，将大大改变人们对战争力量对比的看法，使人们重新认识军事领域数量与质量的关系，产生全新的战争理念。

纳米技术将把我们带入一个神话般的全新世界：这里有用原子制成的太阳能马达，有米粒般的汽车，有黄蜂大小的直升机，有可以“一卷即拿走”的电视机，有可帮助心脏跳动的“微型马达”，人体血液中流动的将是“纳米红细胞”。在纳米时代，你再也不用洗衣服、拖地板、清洁卫生，这并不是因为机器人帮你完成这项工作，而是因为所有的东西都不会脏。纳米材料制成的东西可以永久性抗菌。预期，纳米科学技术将使人类许许多多异想天开的理想得以逐个实现。纳米机器可能做出器官再生、环境复原等许多惊人之举。

纳米技术广阔的应用前景和巨大的经济效益已引起各发达国家的极大重视，现在“纳米热”已遍及全球，从大西洋到太平洋，从日本到欧洲，各国都把它作为重要的未来发展战略。目前全球纳米技术的年产值已达到500亿美元，预计到2010年，市场容量将达到14400亿美元。

总之：纳米技术会将人类带入一个奇迹层出不穷的时代。纳米技术对社会的发展将会起重要作用，将给我们带来数不尽的新产品、新工艺、新技术和潜在的利益。它的发展和实用化必将促进人类文明的进步，纳米科技时代正向我们阔步走来。我们期待着纳米技术带给我们更方便、更美好的生活。

作者：吴晨瑞

第四篇：纳米技术的发展趋势

【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米在信息产业、环境产业、能源环保、生物医药、纳米新材料、传统产业方面的主要应用。

【关键词】纳米 纳米材料 纳米技术

纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。正像美国科学家估计的“纳米这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。

纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。由于纳米结构单元的尺度(1～100urn)与物质中的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求。这就是纳米技术的发展趋势。

1 信息产业中的纳米技术

①通过极小的晶体管和记忆芯片提高电脑速度和效率几百万倍,而体积只有针头大小的计算机。②网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术;纳米结构的微处理器,效率提高一百万倍;10倍带宽的高频网络系统;兆兆比特的存储器(提高1000倍);集成纳米传感器系统等。③光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。但是更小并非没有限度,纳米技术是建设者的最后疆界。用纳米薄层和纳米记录点的全媒体存贮器;平板显示器;全频道通讯工程和计算机用的器件,信息存贮密度和运算速度都要比现在大3-6个数量级,且廉价而节能。④网络通讯的关键纳米器件,如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极及可添加氧化锌纳米材料改性的压敏电阻、非线性电阻等。

2 环境产业中的纳米技术

去除在水和空气中最细微的污染物,得到更清洁的环境和可以饮用的水必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备,可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm;利用多孔小球组合光催化纳米材料,已成功用于污水中有机物的降解,对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物,有很好的降解效果。采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显;治理淡水湖内藻类引起的污染,最近已在实验室初步研究成功。纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。

3 能源环保中的纳米技术

工业废污处理、廉价的海水除盐膜、确定环境中纳米粒子的效应等从原子或分子做起的制造工艺,无切削、无化学处理,材料消耗最少。我国当前和今后的重要任务包括合理利用传统能源和开发新能源。在合理利用传统能源方面,现在主要是净化剂、助燃剂,它们能使煤充分燃烧,燃烧当中自循环,使硫减少排放。另外,利用纳米改进汽油、柴油的添加剂,有助燃、净化作用。在开发新能源方面包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

4 生物医药中的纳米技术

在医药方面,可在纳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药品纳米材料粒子将使药物在人体内的输运更加方便。这样通过对传统药物的改进,采用纳米技术可以提高一个档次。如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,dna的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。 运用基因和药物传送纳米级的mri对照剂来发现癌细胞或定位人体组织器官。疾病早期诊断的纳米传感器系统。

5 纳米新材料

在纳米尺度下,物质中电子的量子力学性质和原子的相互作用将受到尺度大小的影响,从而使其具有许多与传统材料不同的物理、化学性质。科学实验证明一克具有纳米尺寸的微粒,其表面积可达几万平方米,由于表面积增大,活性就增强;五颜六色的金属,由于吸光能力增加而一律变成黑体,熔点也随之降低。而且纳米铁材料的断裂应力比常规材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比一般材料快几千倍;纳米铜材料比常规铜材料的热扩散增强了近一倍。铜到纳米级就不再导电,纳米铜的膨胀系数比普通铜成倍增加。绝缘的二氧化硅、晶体等,在20纳米就开始导电成为导体。人们还发现,纳米颗粒的外形会逐渐变化,粒度越小,变化越强;纳米材料中有大颗粒“并吞”小颗粒的现象,纳米颗粒与生物细胞膜的物化作用很强,因而能被细菌吞噬而产生特殊的生化效应。正由于纳米材料这些奇特的力、电、光、磁、吸收、催化、敏感等性能而使之具有广泛而诱人的应用前景。如能得到纳米尺度的结构,就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色,而不改变物质的化学成份,最终实现根据材料的性能要求,设计、合成纳米复合材料。据美国测算,到21世纪30年代,汽车上40%钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替,这样可以节省汽油40%,减少co2,排放40%,就这一项,每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外,还有各种功能材料,玻璃透明度好但份量重,用纳米改进它,使它变轻,使这种材料不仅有力学性能,而且还具有其他功能,还有光的变色、贮光,反射各种紫外线、红外线,光的吸收、贮藏等功能。

6 纳米技术对传统产业改造

当前我国将纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合。首先是家电、轻工、电子行业。可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉,用的是抗菌涂料,里面的果盘都采用纳米材料。发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展;其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势,保温被、保温衣已应用了纳米技术,特殊功能的有防静电的、阻燃的等等。第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶,可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能,而且釉不结霜,其它综合性能也都很好;第四是建材工业中的油漆和涂料,包括各种陶瓷的釉料、油墨,纳米技术的介入,可以使产品性能升级。

纳米时代即将到来,人们的生活即刻将发生巨大的变化。生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。70年代重视微米的国家如今都成为发达国家,现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。我们必须加倍重视纳米科技的研究,注意纳米技术与其它领域的交叉,加速知识创新和技术创新,为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。

作者：张建磊　李　璞

第五篇：纳米技术及纳米材料性能及服用功能

摘要：纳米技术和材料的研发是当前各类新兴学科研究的重点领域，纳米材料具有的电磁屏蔽、抗紫外、抗菌、防臭、染色性能、自清洁、阻燃等性能在纺织服装领域的应用也十分广泛。将纳米材料在纺织工业和功能性面料方面开展深入研究，对促进纺织服装产品创新开发，进一步适应市场和消费者的新需求，必将产生良好的经济和社会效益。

关键词：纳米技术;纳米材料;性能;服用功能

纳米技术是当今世界上最活跃的科学研究范畴之一，它研究的对象主要是由厚度在0.1-100纳米左右的物体，所构成的复杂系统的形态特征、运动规则和作用，以及实际运用这种特征的技术^[1]。纳米技术的发现，标志着人们理解和改变自然界现象的能力和，技术手段也开始扩展到了分子和原子之间的水平。

纳米技术是现代科学研究如混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学等与现代技术如计算机科学、微电子产品和激光扫描隧道显微镜法科技、核分析方法等相结合的产品。它代表了今后人类科学研究和信息技术发展的必然趋势，它也将成为现代科学技术和新型学科专业蓬勃发展的重要基石。纳米科技也日益渗入现代科技的各个领域，并产生了不少与纳米科技有关的新型学科专业，如纳米电子学、纳米材料学、纳米机械工程学、纳米化工等专业^[1]。这些专业的蓬勃发展使人们可以对物质的本性，从更为微观的水平上加以探究与了解，因而更有机会快速地转变物质生产方式，从而引起人类社会结构发生的重大变化。

一、纳米服用材料的特征

1. 电磁屏蔽。通过物理化学方法，也就是先把硫酸银溶解在相应的溶液中，再使用化学还原剂把二阶银离子还原成银分子，再一层一层地沉淀到涤棉面料的表层上生成了纳米构成的金属原子覆膜，相似于银镜反應^[2]。利用这些布料就可以生产各类电磁屏蔽材料，对高频电磁波的反射率更可以超过百分之99. 99 % 。

2. 抗菌、防臭。把棉化纤生长所产生的微隙空间用作一种“纳米”化学反应器，在适当的溶料上将这种空间适当地膨化，而后再在这种有限空间中完成化学反应。再通过类似于纳米金属材料微小颗粒制造方法的手段，在这种空间中种植所需要的纳米金属微粒。如把一价的各种金属材料如银分子，从化纤上进行还原成金属银的纳米粒子，再沉积于化纤的内层空穴。然后利用棉纤维内层遇碱会产生不可逆膨胀的特点，将这种纳米材料的应用固着于化纤内层，进而生产抗菌、防臭等的各类特殊功能天然纤维^[3、4]。

3. 染色性能。部分合成纤维由于染料问题而阻碍了用作服饰织物的应用，如聚丙烯、聚乙烯醇化纤和超级聚乙烯化纤，这种化纤则需要用载体染色。而这种容易污染环境的工艺技术也必将会被废弃。而如果在这种化纤的合成过程中加入一些能够与染料物进行化学反应的特殊功能纳米材料，就能够提高化纤的染料位置来提高化纤的染料特性。

4. 防紫外线、杀菌技术、防臭。纳米相材料的主要特性，是有较大比率的小分子处在缺陷的环境中。因为表面上原子间的周围并没有邻近原子间，所以颗粒表面产生了大批多余的悬键，而产生了不饱和性质。而这些独特构造也决定了在纳米材料的实际应用中有许多独特化学性质。因此，科学家利用电顺磁共振谱研究，可以证明在纳米层次ZnO粉体表层的锌和氧的比值大约为1∶1（分析误差±0.03%）。结果表明，在ZnO微晶表面上有巨大的空穴或缺口出现。微粒表层由氧缺陷而产生Zn+电离。而这种由氧负离子空位所产生的带正电子的空穴，能够活化室内空气中的氧化物而变成活性氧，并具有很大的化学活性而能和许多生物（主要是细胞）进行抗氧化反应，因而将大部分细胞和病毒进行杀灭^[5、6]。

5. 自清洁。现代科学研究已经证实了氧化钛的纳米微粒受紫外光刺激，产生了较强的光催化、氧化降解等特性。在强光照下，可以使吸附于微粒表面的碳氢化合物和尘埃等脏物迅速溶解。用这种效果，可以生产各类的自洁物料。

6. 阻燃。将黏土互层中的金属阳离子交换与己内酰胺插层，并且将复合和己内酰胺复合单体的原位聚集在一个固定的胶体扩散体中，同步进行。制得粘土片晶的以纳米尺度，均衡地散布于聚酰胺基质中的纳米复合材料。该种复合材料比常规尼龙六的拉伸变形硬度增加了40%，拉伸变形模量增加了68%，扭转硬度增加60%，冲击硬度增加了16%。同时热量释放速度也减少了50%，所以有着优异的阻燃效果^[7]。

二、纳米服用材料的制备

1. 纤维改性功能化。纳米材质广泛应用于化纤改性功能化，主要是通过运用化学纤维改性技术，将纳米材料的应用用作添加剂来对化纤产品进行改造，从而生产功能型化纤/纳米材料的应用复合化纤。比如在湿法纺丝术中的水溶液共混，即在将阻燃高聚物经合适的溶剂水解后，将纳米微小颗粒掺入其间，并充分地拌和均匀，而后再进行纺织工艺，而热融纺则是通过将纳米微小颗粒掺入到熔融的高分子物质中，从而生产功能型化纤，这个方式主要是利用了纳米微小颗粒的高热稳定性，并要求它对高分子材料有着良好的热分散性和相容性^[8]。

2. 后整理技术。对天然纤维而言，后梳理也是把纳米微粒和纺织技术相结合的另一个方式。一般分为涂层法和浸渍法，涂层技术是后整理中使用的一项工艺技术，就是把纳米微粒添加到涂料溶剂中去，而后将其在面料表层加以细致涂膜，再经过烘烤和一些必要的化学处理后，在面料表层产生某种特殊功能性的涂膜，这样可以获得特定的功效，该种方式有简便耐用、工序步骤简单等优势。而浸渍法是把纳米微粒的乳胶溶剂与其它整理物搅拌均匀后，使面料浸泡在其中以达到特定效果的。

三、纳米服用材料的应用

1.在防紫外、抗静电整理和远红外保健方面应用

众所周知，虽然适度的紫外光有着杀菌杀菌的功效，但是对人类来说，如果过度的辐射紫外光，就会引起各类皮肤病，甚至促发老年性白内障等眼病，从而减弱抵抗力，特别在大气臭氧层不断受到损害，地球表面上的紫外辐射量急剧上升，所以对纺织品做好抗紫外整理工作已经是非常必要的了。但也有的纳米微小颗粒具有了吸附和反射紫外光的能力，如纳米氧化锌粉状物就具备了此特性，能更有效的避免在肌肤上形成大红斑，预防了皮肤癌等疾病的出现。并且由于合成纤维的大规模使用，也因为其吸湿性不好等原由，由于磨擦时所形成的静电驱动现象很是强烈，进而大幅吸收了环境中的灰尘^[9]。使用光纳米技术，有保温和抗氧化细菌，增进血流的正常循环，提高抵抗力的功效。

2.在抗菌、防电磁辐射方面应用

有些金属微粒如银、铜、锌、铁等，还能利用其释放出微量的金属离子，与带负电性的细菌蛋白质融合而使细胞变形或沉淀，进而获得杀菌作用。但目前，中国国内使用的纺织品抗菌药物大致包括有机抗菌药物与银系列的无机抗菌药物二类，其中有机抗菌药物由于存在单向的抗菌特性，很容易使病菌形成长期耐药，而银系列的无机抗菌藥品由于生产成本较高且制造工序比较繁琐。而纳米氧化锌、氧化银等微粉材料不但具备优异的抗菌消臭功能外，还具备了优异的紫外屏蔽功能，如中国国内研制的纳米抗霉防臭巾，被即是一类具备广谱抗细菌特性的卫生保健家居日用品^[10]。各种家电、手机、笔记本电脑等电子通讯设备的广泛应用，导致了电磁辐射对人类身体健康的影响也越来越受到了人类的广泛重视，此前不久在上海市举行的“电磁辐射及其防范专家研讨会”上，10余名专家学者共同提出针对长时间接触电磁波的人进行了预防措施，而由于纳米材料本来就具有良好的防辐射特性，所以在此方面也可被普遍使用。

3. 在抗日晒、抗老化、高强度耐磨方面应用

有些化纤产品不耐日晒，正是由于有机大分子材料在紫外光的辐射下，会引起有机分子链的分解，从而形成了大批的自由基，使得化纤产品和纺织品的色泽、强度等都深受影响，而纳米TiO2微粒则是一类稳定的紫外光吸收剂，使其均匀地散布在大分子材料中，利用它对紫外光的吸附功能，就可以避免了有机分子链的分解，进而起到抗日晒不易老化的功效。

在纳米功能材质的研发中，有一个“纳米碳管”，代表为经典的一维量子计算机材质，拥有超高机械强度，惊人的电子特征，弹性模量也非常高，并且还拥有卓越的耐磨、抗疲劳、耐侵蚀、耐热等特点，甚至在里面还能充满各种化学物质。所以，纳米碳管也可用来制造各类的纺织新材质和织物，如高导电及抗静电纤维及功能面料，以及高强高模材质等。此外，纳米碳管还拥有优异的光吸波的特质，用包含其微粒的玻璃纤维所制成的布料，拥有比普通吸收料高许多的光吸收率，也可用来制造特定应用的吸波防反光面料等。

四、总结

纳米材料，由于具有特殊的光、电、磁、温、声、力、化学反应和生态特性，在高新技术应用领域中具有着难以取代的重要功能，它将给传统的材料工业增添新生命与活力。在继互联网、基因以后，纳米现象已经成为了世界所瞩目的又一“焦点”，尽管纳米技术表面看起来神秘莫测，但实际上却早已渗入了人们日常生活中的方方面面，正逐渐的改善着人们的日常生活，使我们的生活变得更加多彩，更加美好，纳米技术带动纳米经济的发展已经昭示着十分美好的前景。所以，奈米技术的发展对于传统服装纺织产业来说，不仅仅是挑战，更是机遇，人们应该促进奈米技术和传统服装纺织产业的融合，为中国传统服装纺织产业带来新的活力与生命，并研制出不同功效的纳米纺织材料与纺织产品。

参考文献：

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[10]颜宇豪.医用防护服的透气透湿与气体传感功能研究[D].东华大学，2021.

基金项目：2019年甘肃省陇原青年创新人才项目、2020年甘肃省天水市秦州区科技支撑项目阶段性研究成果。2021年度天水师范学院研究生指导教师教育研究立项项目（No.TYXM2113）

作者：李慧芳