納米技術(shù)的研究精選(九篇)

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第1篇：納米技術(shù)的研究范文

[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。非線性光學(xué)效應(yīng)。納米材料的非線性光學(xué)效應(yīng)分為共振和非共振光學(xué)非線性效應(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)的非線性，從而使納米材料的非線性響應(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，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。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：納米技術(shù)的研究范文

Abstract： The thesis researches the wear condition of the cylinder piston ring at the two kinds of nano additives in the different kinds of lubricating oil by the ferrography technique， analyzes the particle characteristics and piston ring wear， and compare the performances of different kinds of lubricating oil， receiving the anti wear mechanism of the nanometer lubricating oil additive. The thesis provides a reference value for further research on the theory of reducing wear and friction.

關(guān)鍵詞：納米添加劑；減磨機(jī)理；鐵譜分析技術(shù)；納米CaCO3

Key words： nano additives；anti wear mechanism；ferrography；nano CaCO3

中圖分類(lèi)號(hào)：TH117.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）24-0118-04

0 引言

現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備向大型、高速、高溫、重載、高精度等方向發(fā)展，磨損現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，因此減磨已成為迫切需要解決的問(wèn)題。技術(shù)是降低摩擦、減少磨損的重要手段。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，納米材料具有的小尺寸效應(yīng)、比表面大、量子效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)及界面效益[1]等結(jié)構(gòu)的特殊性，將納米技術(shù)應(yīng)用于邊界領(lǐng)域中已成為一種新的研究磨損機(jī)理的方法。

1 磨損試驗(yàn)

以某內(nèi)燃機(jī)廠生產(chǎn)的活塞環(huán)-缸套為試驗(yàn)對(duì)象，并以國(guó)內(nèi)昆侖油和恒陽(yáng)油作為條件，運(yùn)用鐵譜研究CaCO3添加劑在兩種油中三個(gè)磨損期的磨粒特征，及活塞環(huán)的磨損量，從宏觀及微觀角度分析納米CaCO3油添加劑的磨損機(jī)理。

2 磨損量分析

2.1 未添加納米CaCO3的磨損實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)采用的油規(guī)格如表格1所示。

在固定試驗(yàn)條件的情況下，活塞環(huán)的磨損量隨時(shí)間的變化如表2所示。

2.2 添加納米CaCO3的磨損實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)采用的油規(guī)格如表3所示。

在固定試驗(yàn)條件的情況下，活塞環(huán)的磨損量隨時(shí)間的變化如表4所示。

2.3 兩種條件下磨損量曲線進(jìn)行比較分析

圖1為昆侖牌機(jī)油不加入添加劑與加入CaCO3添加劑的時(shí)間磨損量曲線，從圖中可以看出，兩條曲線離得很遠(yuǎn)，磨損狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。從磨損階段可以看出，加入CaCO3條件下，前60分鐘為磨合階段，從100分鐘進(jìn)入穩(wěn)定磨損期，1000分鐘后開(kāi)始慢慢進(jìn)入嚴(yán)重磨損期，而不加添加劑條件下磨合期較長(zhǎng)即前100分鐘，穩(wěn)定磨損期較短即從200分鐘至600分鐘。從磨損量這一方面分析，加入納米金屬CaCO3使磨損量有很大的變化，約為不加添加劑的磨損量的1/6。

3 加入納米金屬CaCO3的鐵譜分析

3.1 不同油磨合階段相關(guān)鐵譜分析

圖2-圖5中為加入納米金屬CaCO3添加劑及不同種類(lèi)油條件下磨合初期磨粒視場(chǎng)。圖中磨粒均沿磁力線呈鏈狀均勻分布，出現(xiàn)紅色Fe2O3團(tuán)粒和黑色Fe3O4磨粒。

圖2與圖3為恒陽(yáng)油中加入納米CaCO3添加劑的試驗(yàn)60分鐘所制譜片圖，此時(shí)，磨損處于磨合階段，出現(xiàn)了圖2中的異常團(tuán)聚磨粒，由一些單獨(dú)的磨粒聚集，其中可以清晰看到彎刀行的切削磨粒，主要是由于相對(duì)比較硬的表面凸出體嵌入到軟表面，導(dǎo)致軟表面材料剝落，其長(zhǎng)度大約有15μm-20μm。圖3為試驗(yàn)60分鐘的大磨粒視場(chǎng)，磨粒沉積鏈細(xì)長(zhǎng)均勻，可以清晰看到少量金屬單個(gè)磨粒，其他磨粒都沉積于磁力線中。

通過(guò)比較不加入添加劑與加入CaCO3添加劑工況下磨合期磨粒特征，可以看到，加入CaCO3添加劑條件下其磁力線比不加添加劑細(xì)長(zhǎng)，如圖2與圖5。且典型磨粒大小也比不加入CaCO3添加劑的典型磨粒小5μm左右。

3.2 不同油穩(wěn)定磨損階段相關(guān)鐵譜分析

圖6是在200倍視場(chǎng)下所觀察，試驗(yàn)400分鐘時(shí)磨粒沉積鏈清晰且均勻，大磨粒均被小磨粒區(qū)域所覆蓋，出現(xiàn)少量摩擦聚合物，隨著磨損試驗(yàn)的繼續(xù)，摩擦聚合物增多，磨粒沉積鏈增多而變得粗密，如圖7所示。圖8與圖9中在磁力線中可以清晰看到典型大磨粒，磨粒表面光滑，圖8中大磨粒尺寸約為10μm，輪廓邊緣不規(guī)則。圖9為試驗(yàn)400分鐘所制譜片，圖中大磨粒尺寸約為15μm，磨粒具有一條直線邊棱，其他邊緣不規(guī)則。圖10為試驗(yàn)800分鐘所制譜片，磨粒沉積鏈增多且聚集，摩擦聚合物也增多。

整個(gè)穩(wěn)定磨損期，磁力線均勻細(xì)長(zhǎng)，磨粒尺寸變化范圍不大，只存在個(gè)別大磨粒。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，加入添加劑后的磨粒都需要在200倍以上才能觀察清晰的磨粒大視場(chǎng)，一般500倍視場(chǎng)才能觀察到典型大磨粒。這個(gè)時(shí)期，國(guó)內(nèi)兩種油加入添加劑的大磨粒大約為10μm-15μm，而其不加添加劑的典型大磨粒約為15μm。

3.3 不同油嚴(yán)重磨損階段相關(guān)鐵譜分析

圖11為在昆侖油中加入納米CaCO3添加劑的200倍視場(chǎng)的譜片圖，可以清晰看到摩擦聚合物比較多，且磨粒沉積鏈較多，大磨粒的表面光澤度高，大磨粒比較多。圖13為試驗(yàn)1200分鐘時(shí)恒陽(yáng)油中加入納米CaCO3添加劑的200倍視圖，圖中不能看到單條磨粒沉積鏈，而是許多磨粒沉積鏈富集在一起，相比圖11可知，恒陽(yáng)油的磨損程度更大。

試驗(yàn)至1000分鐘時(shí)，如圖11與圖13所示，200倍的視場(chǎng)明顯可以發(fā)現(xiàn)磨粒沉積鏈粗大且增多，大磨粒尺寸明顯增大，并出現(xiàn)摩擦聚合物。由于磨損加劇，在磁力線中出現(xiàn)疲勞剝落磨粒，如圖12所示，該磨粒表面較為平整，厚度較大，疲勞剝落磨粒主要是由摩擦表面發(fā)生點(diǎn)蝕而導(dǎo)致金屬材料被剝落，剛開(kāi)始，只是微觀上剝落，隨著磨損的繼續(xù)，相繼出現(xiàn)宏觀上剝落直至磨損失效。圖14為嚴(yán)重滑動(dòng)磨損磨粒，其大小大于15μm，磨粒表面有嚴(yán)重的劃痕，且?guī)Щ鼗鹕摺?/p>

4 納米CaCO3的減磨機(jī)理分析

在摩擦過(guò)程中，油中的納米CaCO3微粒受到兩種因素作用，導(dǎo)致其向摩擦接觸表面遷移。一是摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的局部高溫使強(qiáng)度大于體相的分子漲落，這些強(qiáng)度大的分子漲落發(fā)生了不定向遷移，因此增大了納米CaCO3微粒向摩擦接觸表面遷移機(jī)會(huì)；二是摩擦接觸面產(chǎn)生外逸電子等強(qiáng)化了摩擦表面的界面電場(chǎng)，使強(qiáng)化的界面電場(chǎng)產(chǎn)生強(qiáng)化的磁場(chǎng)，由于表面微弱電磁場(chǎng)的存在和納米CaCO3微粒的表面吸附性極強(qiáng)，從而使納米CaCO3微粒更加容易富集于缸套-活塞環(huán)接觸表面，如圖15。由于納米CaCO3顆粒粒徑小且高表面能，在摩擦剛剛開(kāi)始時(shí)，在摩擦接觸面形成了一層物理吸附膜，這層吸附膜與摩擦接觸面垂直取向，其不僅排列緊密，而且附著力強(qiáng)。隨著摩擦局部溫度慢慢升高，由于納米CaCO3具有很高的極壓性，即使到達(dá)吸附膜的吸附溫度以上也不至于將吸附膜破壞。當(dāng)溫度繼續(xù)升高至某一溫度時(shí)，納米CaCO3顆粒中的元素滲透至摩擦表面或摩擦亞表面與缸套-活塞的基體形成了固溶體，同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成很薄的耐磨化學(xué)反應(yīng)膜，如圖16。從而提高了油的抗磨減磨性能。

5 結(jié)論

納米CaCO3作為油添加劑在兩種不同油基液中進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)，結(jié)合鐵譜技術(shù)根據(jù)磨粒特征研究并分析納米CaCO3油添加劑的減磨機(jī)理。通過(guò)分析結(jié)果可知，與未添加納米CaCO3的油相比，添加了納米CaCO3的油其性能極大提高，磨損量顯著降低，極大改善了缸套-活塞環(huán)的磨損狀況。在不同的油基液中，納米CaCO3添加劑對(duì)磨損量的影響不同，簡(jiǎn)而言之，在本文所述實(shí)驗(yàn)條件下，納米CaCO3添加劑在昆侖油基液中的減磨性能優(yōu)于恒陽(yáng)油基液。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：納米技術(shù)的研究范文

[關(guān)鍵詞] 超順磁性納米鐵顆粒（SPIO）；骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞；普魯士藍(lán)染色

[中圖分類(lèi)號(hào)] R457.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2013）05（c）-0028-03

用干細(xì)胞移植治療疾病是當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[1-2]，但移植后如何從受體辨別供體細(xì)胞，并觀察其在活體內(nèi)的生存遷徙情況，一直是困擾其臨床應(yīng)用的瓶頸之一[3]。超順磁性納米鐵粒子（superparamagnetic iron nanoparticle， SPIO）可作為磁共振成像分子探針標(biāo)記骨髓基質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow stem cells，BMSCs）[3]，從而能夠檢測(cè)活體內(nèi)細(xì)胞的遷徙、代謝和生物學(xué)行為。本實(shí)驗(yàn)以超順磁性納米鐵粒子標(biāo)記大鼠BMSCs，檢測(cè)其對(duì)細(xì)胞生物學(xué)特性的影響并探討不同濃度SPIO標(biāo)記大鼠BMSCs的生物學(xué)特性和生命狀態(tài)，為BMSCs的活體內(nèi)示蹤研究提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以4周齡雌性SD大鼠（體重約120 g，由第四軍醫(yī)大學(xué)動(dòng)物中心提供）為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，主要試劑：DMEM/F12培養(yǎng)基、復(fù)合膠原酶NB4、胎牛血清（FBS）、0.25%胰蛋白酶、納米鐵（由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心惠贈(zèng)）、亞鐵氰化鉀、鹽酸。主要儀器：倒置相差顯微鏡、JEN-M1220型透射電鏡。

1.2 SD大鼠BMSCs的分離培養(yǎng)與鑒定

取大鼠雙側(cè)脛骨及股骨，用無(wú)血清DMEM培養(yǎng)基反復(fù)沖洗骨髓腔，將沖洗獲得的細(xì)胞懸液離心，取細(xì)胞沉淀，加入適量含10%胎牛血清的低糖型DMEM/F12培養(yǎng)基，置于5% CO2、37°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。多次換液傳代使BMSCs純化，取第4代細(xì)胞進(jìn)行爬片，4%多聚甲醛固定后行HE染色，光鏡下觀察。取培養(yǎng)的第5代細(xì)胞，吹打?yàn)閱渭?xì)胞懸液接種，進(jìn)行細(xì)胞爬片。磷酸緩沖液（phosphate buffer solution，PBS）洗去培養(yǎng)液，4%多聚甲醛固定15 min，以封閉液（PBS含1%牛血清白蛋白，0.1% Triton）室溫下封閉30 min，加入兔抗小鼠CD45，CD105，CD166，CD90抗體4°C過(guò)夜后室溫30 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，然后以CY3聯(lián)抗兔抗體室溫下避光孵育1 h，DAPI室溫（1∶500）染核5 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，加熒光保護(hù)劑，激光共聚焦觀察CD45、CD105、CD166、CD90的表達(dá)。

1.3 SPIO標(biāo)記BMSCs的制備與鑒定

1.3.1 SPIO-BMSCs制備

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的BMSCs，反復(fù)吹打成單細(xì)胞懸液。以5×105/mL的密度接種到含有不同濃度SPIO的20%胎牛血清DMEM/F12培養(yǎng)基中孵育。SPIO濃度分別為15、25、50 mg/L，5% CO2、37°C培養(yǎng)48 h。不含SPIO的20%胎牛血清培養(yǎng)基為對(duì)照。

1.3.2 SPIO-BMSCs鑒定

1.3.2.1普魯士藍(lán)染色 用不同濃度SPIO標(biāo)記的BMSCs制備細(xì)胞爬片，4%多聚甲醛固定15 min，PBS洗3次，放入Pearl液（含2%亞鐵氰化鉀和6%鹽酸溶液）中常溫孵育30 min，蒸餾水洗滌，顯微鏡下觀察。以未標(biāo)記細(xì)胞作對(duì)照。

1.3.2.2 透射電鏡檢查 標(biāo)記后BMSCs經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化，1500 r/min離心10 min后棄上清液，向細(xì)胞沉淀中加入2.5%戊二醛液固定30 min，再用1%鋨酸固定30 min，0.5%醋酸鈾4°C染色固定過(guò)夜，梯度乙醇脫水，EP812包埋。超薄切片，醋酸鈾復(fù)染，透射電鏡觀察。

1.4 SPIO-BMSCs的生物學(xué)特性檢測(cè)

1.4.1 SPIO-BMSCs的存活

分別將15、25、50 mg/L濃度SPIO標(biāo)記培養(yǎng)的第4代BMSCs單細(xì)胞懸液與臺(tái)藍(lán)染色液以9∶1的比例混勻，靜置3 min，光鏡下計(jì)數(shù)，死細(xì)胞為藍(lán)色，活細(xì)胞不著色，計(jì)數(shù)200個(gè)細(xì)胞，計(jì)算活細(xì)胞百分比。設(shè)未標(biāo)記SPIO的細(xì)胞對(duì)照組。

1.4.2 SPIO-BMSCs增殖活性

用MTT法繪制生長(zhǎng)曲線，將各濃度的SPIO標(biāo)記前后的細(xì)胞懸液接種于96孔板，每孔200 μL，設(shè)5個(gè)復(fù)孔。分別于第1、3、5、7 d取5孔，加入MTT液，在5%CO2、37°C培養(yǎng)4 h后取出，小心吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)上清，每孔加入150 μL DMSO。振蕩10 min，用酶標(biāo)儀在490 nm處側(cè)出吸光度A值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理。計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組間均數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較用LSD-t檢驗(yàn)。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 細(xì)胞生長(zhǎng)情況

原代細(xì)胞48 h半換液，見(jiàn)大量懸浮細(xì)胞，在瓶底可見(jiàn)單個(gè)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)，多為短多角形。個(gè)別細(xì)胞偽足伸長(zhǎng)，4 d全量換液，PBS漂洗，去除大量漂浮的細(xì)胞，可見(jiàn)分散的BMSCs成簇生長(zhǎng)為集落狀，細(xì)胞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)梭形，紡錘狀，胞核為圓形或橢圓形，胞漿內(nèi)可見(jiàn)較多的顆粒（圖1a）。10 d左右細(xì)胞大部分融合，達(dá)90%以上，細(xì)胞形態(tài)均勻，長(zhǎng)梭形，排列緊密，呈旋渦狀，有一定的方向性。傳代后，細(xì)胞形態(tài)類(lèi)似纖維狀，排列更加整齊（圖1b）。

2.2 BMSCs的免疫熒光鑒定

BMSCs經(jīng)免疫熒光染色，絕大多數(shù)細(xì)胞呈CD105、CD166、CD90（間質(zhì)干細(xì)胞特征性標(biāo)志物）陽(yáng)性，CD45呈陰性。見(jiàn)圖2。

2.3 SPIO-BMSCs標(biāo)記鑒定

2.3.1 普魯士藍(lán)鐵染色

普魯士藍(lán)染色見(jiàn)細(xì)胞染色陽(yáng)性率>99%，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)有大量藍(lán)染顆粒，部分聚集成團(tuán)，顆粒分布以核周和靠近細(xì)胞膜處較為明顯（圖3）。

2.3.2 透射電鏡檢查

透射電鏡觀察標(biāo)記的細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)見(jiàn)高電子密度顆粒聚集，主要位于各級(jí)溶酶體內(nèi)（圖4）。

2.4 SPIO-BMSCs活性

2.4.1 臺(tái)藍(lán)染色SPIO-BMSCs活細(xì)胞計(jì)數(shù)

實(shí)驗(yàn)組1的SPIO濃度為15 mg/L時(shí)，活細(xì)胞比率與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但在實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組3，當(dāng)SPIO濃度為25、50 mg/L時(shí)活細(xì)胞比率有所降低（P < 0.05）。見(jiàn)表1。

2.4.2 細(xì)胞增殖活性檢測(cè)

MTT結(jié)果顯示，SPIO的濃度為15 mg/L時(shí)對(duì)細(xì)胞增殖無(wú)明顯影響（P > 0.05），而當(dāng)SPIO的濃度為25、50 mg/L時(shí)，細(xì)胞增殖受到明顯抑制（P < 0.05）。見(jiàn)圖4。

3 討論

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在體外特定的誘導(dǎo)條件下或體內(nèi)特定環(huán)境下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、骨髓基質(zhì)、肌腱及韌帶等組織[4]。BMSCs具有定向遷移至損傷部位進(jìn)行增值、分化、并修復(fù)損傷組織的能力[5-7]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞取材容易，對(duì)機(jī)體損傷小，且體外培養(yǎng)簡(jiǎn)單，細(xì)胞擴(kuò)增速度快，由于自體移植無(wú)明顯的免疫排斥反應(yīng)，也不涉及倫理道德問(wèn)題，具有良好的臨床應(yīng)用前景，目前在組織工程、基因工程等研究中成為理想的種子細(xì)胞，在臨床疾病的治療過(guò)程中，對(duì)白血病、神經(jīng)損傷、癌癥的治療具有很高的醫(yī)療價(jià)值。

應(yīng)用外源性BMSCs治療后如何明確其療效是目前尚需解決的關(guān)鍵難題之一，SPIO是近年國(guó)外開(kāi)始推廣應(yīng)用的一種標(biāo)記細(xì)胞的對(duì)比劑，它利用干細(xì)胞吞噬能力，通過(guò)簡(jiǎn)單的體外培養(yǎng)，干細(xì)胞就會(huì)吞噬目該顆粒，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行活體的示蹤研究，取得了很理想的成果[8]。本實(shí)驗(yàn)所用的SPIO是由Fe3O4和Fe2O3組成，是一種不需要轉(zhuǎn)染劑的SPIO。由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊，即使在較弱的外磁場(chǎng)中也可以產(chǎn)生巨大的磁性，而外磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后磁性也迅速消失，即所謂超順磁性[9]。成為目前最常用的MRI監(jiān)測(cè)的負(fù)性對(duì)比劑，應(yīng)用于多種細(xì)胞的標(biāo)記，以及標(biāo)記后體內(nèi)移植的活體示蹤研究。但是對(duì)于細(xì)胞的毒副作用主要來(lái)自于細(xì)胞體內(nèi)鐵的含量，如何確定Fe濃度的安全有效范圍成為我們研究的重點(diǎn)，一般文獻(xiàn)中常用的SPIO標(biāo)記細(xì)胞的濃度，通常在10～50 mg/L。但是有研究指出20 mg/L鐵已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)記干細(xì)胞所需要濃度的最高限，在此濃度閾值孵育過(guò)夜，細(xì)胞標(biāo)記率超過(guò)97%。然而Fe的濃度達(dá)到50 mg/L，細(xì)胞的生物學(xué)特性、增殖能力、遷移能力就會(huì)受到不同程度的抑制。Ben等[10]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的游離的鐵能使細(xì)胞的氧化作用加強(qiáng)，產(chǎn)生過(guò)多的氧化產(chǎn)物和羥基自由基，細(xì)胞容易受到損傷，增殖活性降低，甚至細(xì)胞出現(xiàn)壞死的現(xiàn)象。這與本實(shí)驗(yàn)濃度25 mg/L組的臺(tái)盼藍(lán)活細(xì)胞計(jì)數(shù)及MTT比對(duì)照組明顯降低，這與高濃度Fe抑制干細(xì)胞的增殖，活性降低互相吻合。本實(shí)驗(yàn)的初步結(jié)果顯示濃度為15 mg/L的SPIO標(biāo)記后的BMSCs生長(zhǎng)狀態(tài)與對(duì)照組無(wú)差異，能夠保持原有的細(xì)胞狀態(tài)，形態(tài)均勻，呈長(zhǎng)狀，排列緊密，傳代融合時(shí)間與對(duì)照組一致，臺(tái)盼藍(lán)活細(xì)胞計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)及MTT細(xì)胞增殖檢測(cè)都證明了標(biāo)記后的細(xì)胞仍具有良好的生物學(xué)活性和正常的增殖能力。I ttrich等[11]研究結(jié)果也證實(shí)低濃度的Fe不會(huì)對(duì)細(xì)胞生命產(chǎn)生影響。因此，SPIO濃度為15 mg/L可安全高效標(biāo)記BMSCs，為活體示蹤提供較好的技術(shù)方法，可用于對(duì)BMSCs在體內(nèi)遷移、分化相關(guān)研究的示蹤。

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第4篇：納米技術(shù)的研究范文

    如今非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)器在人們生活工作的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用,其中局部俘獲型多晶硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(SONOS)存儲(chǔ)器因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)多值/多位技術(shù)實(shí)現(xiàn)高密度存儲(chǔ),而受到人們的廣泛的重視和深入的研究。但是隨著器件尺寸不斷縮小,當(dāng)工藝節(jié)點(diǎn)縮小到納米量級(jí)后,在SONOS存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)多值多位存儲(chǔ)面臨著諸多挑戰(zhàn)。

    例如由于在編程擦除過(guò)程中注入的電子和空穴的空間分布不匹配性加速了器件耐受特性的退化;在納米SONOS存儲(chǔ)器中分別在源極與漏極實(shí)現(xiàn)兩位存儲(chǔ)時(shí),這兩位相互間的干擾也變得更嚴(yán)重;同時(shí)人們對(duì)于存儲(chǔ)器在保持特性中電荷的主要流失機(jī)制也一直存在爭(zhēng)論。本篇論文主要針對(duì)在納米SONOS存儲(chǔ)器中出現(xiàn)的這些問(wèn)題,通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)的溝道熱電子注入編程、脈沖激發(fā)襯底熱電子注入編程以及改進(jìn)的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程,這三種局部注入編程方法在90nm SONOS存儲(chǔ)器中的耐受特性與保持特性,并利用測(cè)量電荷泵電流等表征方法來(lái)分析它們對(duì)納米SONOS存儲(chǔ)器多值多位存儲(chǔ)特性的提高。在耐受性實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)的溝道熱電子注入編程,另外兩種編程方法都有明顯改善,其中使用改進(jìn)的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程方法的樣品耐受特性表現(xiàn)最好。這與用測(cè)量電荷泵電流等方法表征出其中殘余電荷最少的結(jié)果相一致,說(shuō)明改進(jìn)的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程方法有效地抑制了編程中二次離子注入,減少了存儲(chǔ)層中因?yàn)樽⑷腚姾煞植疾黄ヅ湟鸬哪褪芴匦酝嘶?/p>

    同時(shí)電子注入范圍變窄還抑制了第二位比特效應(yīng),我們將這種編程方法應(yīng)用于4Bit/4Level操作中,發(fā)現(xiàn)樣品在經(jīng)過(guò)10K次反復(fù)編程擦除后仍有著足夠大的編程窗口,并且將保持特性外推十年后仍然有足夠大的讀取窗口。同時(shí)這種編程方法還避免了襯底與漏極之間的PN結(jié)正偏降低了功耗,并且與產(chǎn)品編程中遞增步長(zhǎng)脈沖編程方法相兼容。為研究器件在保持過(guò)程中主要的電荷流失機(jī)制,我們對(duì)比經(jīng)過(guò)三種不同編程方法10K次編程擦除操作后樣品的保持特性,因?yàn)檫@三種編程方法中電子注入的空間分布不同,那么經(jīng)過(guò)反復(fù)編程擦除操作后必然會(huì)造成存儲(chǔ)層中殘余電荷分布不同。假設(shè)電荷橫向遷移是主要流失機(jī)制,那么經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間后,樣品的閾值漂移必然會(huì)有差別。但最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果中三者并沒(méi)有明顯的差異,而且對(duì)比在保持特性實(shí)驗(yàn)前后三組樣品電荷泵電流曲線也沒(méi)有明顯的漂移,這與橫向遷移模型明顯矛盾。因此相對(duì)電荷橫向遷移,縱向電荷丟失對(duì)常溫下存儲(chǔ)器保持特性影響更大。

第5篇：納米技術(shù)的研究范文

1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃

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

（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃

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

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

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

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

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

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

（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超

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

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

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

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

日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始支持納米科學(xué)研究，近年來(lái)納米科技投入迅速增長(zhǎng)，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(zhǎng)20%。

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

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

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

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

3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋

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

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國(guó)不相上下

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

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

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

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

（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭

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

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

（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)

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

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

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

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

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

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

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

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

4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

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

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

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

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

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

第6篇：納米技術(shù)的研究范文

關(guān)鍵詞：納米 環(huán)境 健康 公正分配

中圖分類(lèi)號(hào)：X9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2012）002-185-02

在電影《食破天驚》中，男主角弗林特為自己只有沙丁魚(yú)吃的家鄉(xiāng)發(fā)明了一款依據(jù)水分子變異便什么食物都能產(chǎn)出的機(jī)器。該電影的導(dǎo)演或者編劇也許并不知道有了納米技術(shù)，這樣的機(jī)器可能會(huì)以另外的形式成為現(xiàn)實(shí)。后來(lái)機(jī)器的失控給小鎮(zhèn)帶去了一些麻煩，在這幻想里，我們看到了納米技術(shù)可能帶來(lái)的巨大利益和巨大災(zāi)難。作為一門(mén)交叉學(xué)科，納米技術(shù)涉及的范圍十分廣泛，在軍事、生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、環(huán)境、電子、信息、分子組裝等領(lǐng)域都有聽(tīng)到過(guò)關(guān)于納米的發(fā)展。世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家，英、美、日、德等都將發(fā)展納米科技作為自己新世紀(jì)的戰(zhàn)略項(xiàng)目。在納米技術(shù)還沒(méi)有引起如工業(yè)革命那般的巨大影響時(shí)，人們吸取了工業(yè)革命的教訓(xùn)，對(duì)納米技術(shù)的可行性進(jìn)行了各種考察，近年來(lái)也越來(lái)越關(guān)注納米技術(shù)的倫理問(wèn)題了。下面我們將探討納米技術(shù)帶來(lái)的兩大倫理問(wèn)題。

1 人類(lèi)健康和環(huán)境問(wèn)題

根據(jù)美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)行動(dòng)計(jì)劃，納米技術(shù)的社會(huì)和倫理問(wèn)題主要包括三個(gè)問(wèn)題，其中一個(gè)便是納米技術(shù)的環(huán)境、健康和安全議題。納米技術(shù)對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的毒性及風(fēng)險(xiǎn)，主要包括納米微粒的危害和暴露風(fēng)險(xiǎn)的兩個(gè)焦點(diǎn)。納米技術(shù)作為一個(gè)全新的領(lǐng)域在給人類(lèi)帶來(lái)巨大機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)了巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。納米新材料具有了全新的特性，并且可以做到無(wú)孔不入，特別是對(duì)人和動(dòng)物這樣的有機(jī)組織，不可回收的納米粒子可以穿越自然的屏障排放到包括有機(jī)體在內(nèi)的環(huán)境中，還可能對(duì)包括人自身的有機(jī)體造成實(shí)質(zhì)改變。2002年，Erosion technology and Concentration行動(dòng)小組（ETC）呼吁政府頒布法令禁止納米材料以及納米材料的商業(yè)生產(chǎn)。面對(duì)ETC的禁止呼聲，擔(dān)心納米技術(shù)的發(fā)展受到阻礙的專(zhuān)家們，旨在縮小納米技術(shù)與倫理之間的差距。王國(guó)豫教授等指出，納米倫理的興起首先是因?yàn)榧{米材料的安全問(wèn)題。安全是人們自由生活的保障，是社會(huì)人人都應(yīng)享有，不應(yīng)被侵犯的權(quán)利，是“正義的最低限度要求。”而我們要鑒定的安全，首先便是人的自身安全。山西大學(xué)科技哲學(xué)研究中心的費(fèi)多益認(rèn)為材料變成納米級(jí)后，活性、毒性都更加的大。如果這材料暴露在空氣中，無(wú)疑對(duì)可能接觸的人和環(huán)境都會(huì)帶去破壞。納米技術(shù)的發(fā)展，使得接觸納米材料的人群從研發(fā)人員擴(kuò)大到了產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)者和消費(fèi)者。2009年北京朝陽(yáng)醫(yī)院宋玉果課題組對(duì)一起職業(yè)中毒死亡事故進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)死去的兩名女工肺部及肺盥洗液中均檢出了30nm尺寸的顆粒物，課題組認(rèn)為女工的死亡與納米顆粒有關(guān)。工人是在原材料生產(chǎn)場(chǎng)地長(zhǎng)時(shí)間接觸高濃度納米材料的人群，在生產(chǎn)場(chǎng)地的呼吸與皮膚接觸都使他們暴露在可能的危險(xiǎn)中。緊接著在加工的過(guò)程中，工人們也可能以同樣的方式接觸到納米材料，并且無(wú)論是原材料生產(chǎn)還是產(chǎn)品加工生產(chǎn)，工廠都有可能將生產(chǎn)的廢氣、廢料排入環(huán)境中。最后，消費(fèi)者通過(guò)使用納米材料化妝品和體育用品進(jìn)行皮膚接觸，使用過(guò)后的產(chǎn)品也會(huì)隨生活垃圾進(jìn)入環(huán)境。

當(dāng)然，上述的風(fēng)險(xiǎn)只有在納米顆粒具有毒性并且有暴露發(fā)生時(shí)才會(huì)存在。那么，納米微粒是否存在毒性？盡管關(guān)于工程納米材料的人體健康以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究正在進(jìn)行，但是研究成果很少公布，在波蘭華沙的某研究小組稱(chēng)“在含有碳納米管的塵埃中工作不會(huì)產(chǎn)生太大的健康問(wèn)題”。NASA的研究人員卻發(fā)現(xiàn)，與同等質(zhì)量的炭黑或石英相比，“碳納米管如果被吸入肺部，會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的毒性”。杜邦公司則發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露于高濃度的單臂納米管的環(huán)境中時(shí)，有一部分小老鼠會(huì)死亡，但是存活下來(lái)的老鼠并沒(méi)有顯示出任何炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的毒性是極其不穩(wěn)定不確定的因素。種種不確定因素聚集起來(lái)，就形成了“評(píng)估人體健康風(fēng)險(xiǎn)時(shí)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的不確定性”。許多毒理學(xué)家都承認(rèn)毒性評(píng)估“非常不準(zhǔn)確”。Rice大學(xué)生物及環(huán)境納米技術(shù)中心主任Vicki Colivin博士在2003年向國(guó)會(huì)的陳述中概括了這一領(lǐng)域的不確定性：“近年來(lái)，如果你曾使用過(guò)防曬霜，那么你的皮膚就有可能接觸過(guò)納米級(jí)陶瓷材料。該不該為此而擔(dān)心呢？沒(méi)有人知道……納米材料是十分有價(jià)值的材料……然而，諸如研究人員、在工廠上班的工人甚至普通大眾如果不小心接觸某些納米級(jí)物質(zhì)，則有可能產(chǎn)生非常可怕的后果，遠(yuǎn)比讓皮膚變藍(lán)可怕得多。當(dāng)然結(jié)果也有可能是良性的。只是我們不知道罷了。”

筆者認(rèn)為，人類(lèi)健康和環(huán)境問(wèn)題是納米倫理學(xué)中最關(guān)鍵的問(wèn)題，納米科技的安全由于其材料本身毒性風(fēng)險(xiǎn)的不確定性，給參與其中的人員埋下了一塊定時(shí)炸彈。科學(xué)家應(yīng)在國(guó)家安全前提下及時(shí)將納米的毒性研究公之于眾，并致力于納米毒性的檢測(cè)。在研究過(guò)程中采取必要安全措施，保證自身安全，從事相關(guān)工作的人員亦是如此，否則可能會(huì)對(duì)人員與環(huán)境造成無(wú)法挽救的傷害。

2 公正分配問(wèn)題

從一個(gè)國(guó)家內(nèi)部來(lái)說(shuō)，以納米技術(shù)為支撐的任何生物技術(shù)都需要大量的資金支持，用于醫(yī)學(xué)時(shí)更是只有富貴的階層才負(fù)擔(dān)得起，結(jié)果只有社會(huì)的小部分人能夠從納米技術(shù)中獲益。沒(méi)有公正的分配制度，巨大的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)變成巨大的社會(huì)問(wèn)題。而最重要的問(wèn)題是風(fēng)險(xiǎn)與利益分配的不公正，即少數(shù)人享受了納米技術(shù)帶來(lái)的巨大利益，而大多數(shù)人卻要為之付出健康與環(huán)境的代價(jià)。這樣最終也影響到納米技術(shù)的健康、可持續(xù)發(fā)展。從國(guó)與國(guó)之間來(lái)看，國(guó)內(nèi)的加劇不公也會(huì)同理沿用到各國(guó)之間，在有些發(fā)展中國(guó)家還在解決糧食問(wèn)題，醫(yī)療問(wèn)題，維護(hù)國(guó)內(nèi)和平的時(shí)候，發(fā)達(dá)國(guó)家卻有時(shí)間和精力去研發(fā)納米技術(shù)，這將加劇各國(guó)之間的不平等。南京大學(xué)哲學(xué)系的沈驪天教授談到，納米技術(shù)在被認(rèn)為擁有緩解人們爭(zhēng)奪能源大戰(zhàn)，大幅度削減物質(zhì)能量消耗的正面能量時(shí)，納米時(shí)代也被人們?cè)O(shè)想為了納米武器的戰(zhàn)爭(zhēng)年代。而納米在軍事上的強(qiáng)大應(yīng)用的可能性，會(huì)掀起新一輪的軍備競(jìng)賽，結(jié)果還可能使新的霸權(quán)主義誕生。

納米技術(shù)用于治療疾病之外，還被考慮用在健康的人身上使人變得更滿意自己或更被別人滿意。現(xiàn)在在人們思考范圍內(nèi)的納米技術(shù)用于人類(lèi)增強(qiáng)引發(fā)的生命倫理思考大概有用于延長(zhǎng)壽命、基因優(yōu)先和人類(lèi)復(fù)制。長(zhǎng)生不老的靈丹妙藥是古代道士帝王的不舍追求，如果納米技術(shù)讓他那變成了現(xiàn)實(shí)，也許并不是什么好事。當(dāng)延長(zhǎng)壽命普及到社會(huì)的時(shí)候，生命的質(zhì)量和生命的價(jià)值都將受到影響，更不利于社會(huì)的發(fā)展。誰(shuí)有生命無(wú)限的權(quán)利？少數(shù)人或每個(gè)人？科學(xué)家會(huì)成為控制個(gè)人生死的實(shí)施者嗎？額外獲得的壽命也許使人的價(jià)值觀整個(gè)顛覆，漫長(zhǎng)甚至無(wú)期的人生路人們能否依然保持該有的動(dòng)力？人們能否依然只有唯一的伴侶？人們能否依然致力于保持家庭的穩(wěn)定？甚至只來(lái)但久久不去的人會(huì)給早已超重負(fù)荷的地球更添壓力，為了搶奪資源，將上演怎么樣的大戰(zhàn)。

基因工程剛剛被提出能幫助治愈如亨廷頓舞蹈這類(lèi)家族遺傳“絕癥”時(shí)，本應(yīng)獲得來(lái)自社會(huì)受其迫害和善良的人們的歡呼，但當(dāng)人們同時(shí)想到基因工程也能用來(lái)做點(diǎn)其他的改變，使人更完美或更如父母社會(huì)所期待的那樣時(shí)，倫理學(xué)家們指出了其中的問(wèn)題。神學(xué)論證認(rèn)為人類(lèi)不能代替上帝。但也有神學(xué)家認(rèn)為上帝與人都有義務(wù)利用基因工程改善人類(lèi)生物學(xué)。世俗論證主要反對(duì)改變?nèi)祟?lèi)胚胎基因和設(shè)計(jì)嬰兒，強(qiáng)調(diào)生物復(fù)制性和不可預(yù)測(cè)性。生物學(xué)家紐曼引用動(dòng)物克隆的教訓(xùn)，指出克隆和生殖細(xì)胞基因工程往往出現(xiàn)差錯(cuò)，破壞胚胎的正常發(fā)育，給人類(lèi)胚胎帶來(lái)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。但也有人認(rèn)為現(xiàn)今的國(guó)際協(xié)議并沒(méi)有妨礙父母利用生殖細(xì)胞和胚胎選擇技術(shù)來(lái)改良他們的后代。在筆者看來(lái)，我們也許輕易地發(fā)現(xiàn)將納米技術(shù)用于基因優(yōu)生給人類(lèi)帶來(lái)的影響。首先，人們可以根據(jù)自己的意愿選擇擁有一個(gè)兒子還是女兒。在傳統(tǒng)的中國(guó)，我們將面臨更嚴(yán)峻的男女比例嚴(yán)重不平衡狀態(tài)，因?yàn)榧词乖谖拿鞒潭冗_(dá)到如此境地的今天，重男輕女的思想依然存在。其次，貧富差距和社會(huì)不公愈演愈烈。有機(jī)會(huì)并有能力選擇的父母將為自己的孩子選擇盡可能好的未來(lái)嗎，更好的外表、更強(qiáng)的記憶，更高的智商，將人生的比賽起點(diǎn)提前了很多，這些“優(yōu)生” 的孩子將在未來(lái)處于更有利的地位，并“惡性循環(huán)”。

納米技術(shù)引發(fā)的倫理問(wèn)題歸納起來(lái)最引人擔(dān)憂的還是安全問(wèn)題，雖然納米技術(shù)完全發(fā)揮科學(xué)家預(yù)想的功能還需要無(wú)法估量的時(shí)間，但是未雨綢繆，總可以避免毀滅性的災(zāi)難，以免“弗萊肯斯坦”的故成現(xiàn)實(shí)。一步步探索，一步步求證，納米倫理與納米技術(shù)同步發(fā)展，將為納米技術(shù)保駕護(hù)航。盡管我國(guó)政府也重視發(fā)展納米技術(shù)，也強(qiáng)調(diào)發(fā)展納米倫理，但是我國(guó)納米技術(shù)的倫理研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于納米技術(shù)的發(fā)展。首先，目前我國(guó)倫理問(wèn)題的提出沒(méi)有得到解決的辦法，也沒(méi)有國(guó)際的認(rèn)可。其次，我國(guó)公眾參與納米倫理的意識(shí)薄弱。再者，文理分界明顯阻礙發(fā)展。美國(guó)曾預(yù)言，納米技術(shù)將帶來(lái)與工業(yè)革命一樣的影響，在可持續(xù)發(fā)展發(fā)面，工業(yè)革命留給世界很多的遺憾，人們希望這一次可以在還沒(méi)有給環(huán)境給人類(lèi)帶來(lái)不能挽救的傷害時(shí)就采取對(duì)策引導(dǎo)其發(fā)展，我國(guó)納米倫理的研究可以說(shuō)才剛剛起步，完善納米倫理研究方式為人類(lèi)造福是所有納米倫理研究人員的目標(biāo)。

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第7篇：納米技術(shù)的研究范文

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；機(jī)械工程；應(yīng)用；摩擦性能；納米材料

中圖分類(lèi)號(hào)： TU6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

本文對(duì)納米技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所存在的各種技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。作為一項(xiàng)重大的科技突破――納米技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)應(yīng)用到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域之中，在機(jī)械工程中的運(yùn)用更是成為其核心，表現(xiàn)在很多方面。本文從實(shí)例出發(fā)，展現(xiàn)納米技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的運(yùn)用。

1納米技術(shù)的概念

所謂的納米技術(shù)就是借用單一的分子、原子制造物質(zhì)的一種科學(xué)技術(shù)，納米科學(xué)技術(shù)將很多現(xiàn)代的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)作為基礎(chǔ)，并加以改進(jìn)和升華，成為了現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)組合后的重要產(chǎn)物之一，其中，現(xiàn)代科學(xué)主要包括分子生物學(xué)、介觀物理、量子力學(xué)和混沌物理，現(xiàn)代技術(shù)主要包括核分析技術(shù)、掃描隧道顯微鏡技術(shù)、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，納米技術(shù)一定會(huì)引發(fā)起一系列的全新的科學(xué)技術(shù)革命，并產(chǎn)生新的學(xué)科，比如納米機(jī)械學(xué)、納米材料學(xué)以及納米電子學(xué)等等。

納米技術(shù)也被稱(chēng)為毫微技術(shù)，是對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸在0.1 nm-100nm范圍之內(nèi)材料的應(yīng)用和性質(zhì)的研究，從始至今的相關(guān)研究來(lái)看，人們將納米技術(shù)分為了二種概念，第一種納米技術(shù)的概念就是指分子納米技術(shù)，這一概念將組合分子的機(jī)器實(shí)用化了，因此，我們可以對(duì)所有這類(lèi)的分子進(jìn)行任意的組合，并且可以將任何種類(lèi)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造，但是，這一種概念上的納米技術(shù)仍然沒(méi)有取得很大的進(jìn)展;第二種概念將納米技術(shù)看成了微加工技術(shù)的極限，后者主要是從生物角度提出的，納米生物技術(shù)中所包含的重要內(nèi)容已經(jīng)延伸到了細(xì)胞生物計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)和DNA分子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中。

2微型納米軸承

當(dāng)前形勢(shì)下，納米技術(shù)不僅僅是一門(mén)單一的新型技術(shù)或者學(xué)科，它被廣泛的應(yīng)用到了各類(lèi)學(xué)科之中，其中，在機(jī)械工程中進(jìn)行納米技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)對(duì)機(jī)械工程學(xué)科技術(shù)的變革產(chǎn)生了不可估量的重要作用。納米技術(shù)在機(jī)械方面的應(yīng)用乃至是微觀機(jī)械技術(shù)的產(chǎn)生已經(jīng)成為了我們這個(gè)世紀(jì)進(jìn)行研究的核心的技術(shù)，許多國(guó)家都在納米技術(shù)方面展開(kāi)了越來(lái)越多甚至越來(lái)越深的研究，在機(jī)械工程方面，納米技術(shù)在機(jī)械工程中應(yīng)用主要存在于微型軸承方面。傳統(tǒng)的軸承體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠來(lái)進(jìn)行減少，但是，仍然不能夠?qū)⒛Σ亮M(jìn)行避免，美國(guó)科學(xué)家對(duì)其行了研究，并且研制出來(lái)一種沒(méi)有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個(gè)特點(diǎn):

第一，微型，微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)直徑的萬(wàn)分之一，其應(yīng)用到機(jī)電系統(tǒng)微型的軸承只有1nm，為微型機(jī)械的千分之一。

第二，摩擦力極小，如果軸承的體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會(huì)將微型軸承弱點(diǎn)暴露出來(lái)，在其產(chǎn)生的摩擦力很大的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致微型軸承無(wú)法使用。通常納米軸承與這種微型機(jī)械軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。

3 納米技術(shù)馬達(dá)

新一代的納米技術(shù)馬達(dá)是由美國(guó)一家公司生產(chǎn)，這種微型馬達(dá)的體積只有一般電磁馬達(dá)體積的二十分之一，它的長(zhǎng)度比火柴桿還短很多，但是竟然能夠負(fù)載4千克的重量，它的壽命可以達(dá)到100多萬(wàn)次。這種馬達(dá)主要是通過(guò)運(yùn)用納米技術(shù)制造智能材料來(lái)取代傳統(tǒng)的銅線圈以及磁鐵，所以它比傳統(tǒng)的馬達(dá)重量更輕、噪音更低，可以說(shuō)是世界上最輕便、最靜音的馬達(dá)，同時(shí)成本也比傳統(tǒng)的馬達(dá)更加的低。當(dāng)前這種微型馬達(dá)在機(jī)械中運(yùn)用的并不是很多，主要用于汽車(chē)的電動(dòng)車(chē)窗，這項(xiàng)研究同時(shí)也已經(jīng)在深圳進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。

4納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用

通常情況下，靜態(tài)密封都是采用金屬、塑料或者橡膠等材料制作而成的O型環(huán)，將其作為密封的元件。在旋轉(zhuǎn)的條件下，動(dòng)態(tài)密封一直沒(méi)有對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行解決，動(dòng)態(tài)密封不能夠在高真空、高速的條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)的密封。納米技術(shù)在很大程度上都對(duì)磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的運(yùn)行起到了促進(jìn)作用。我國(guó)的南京大學(xué)也已經(jīng)成功的進(jìn)行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多種類(lèi)型磁性液體的制成，電子計(jì)算機(jī)硬盤(pán)處也已經(jīng)普遍的采用了磁性液體防塵密封，此外，磁性液體也對(duì)新型劑的制造起到了一定的促進(jìn)作用，由此可見(jiàn)，在機(jī)械工程中應(yīng)用納米技術(shù)的例子舉不勝舉。以上新興技術(shù)的產(chǎn)生，我們能夠很容易的看出納米技術(shù)對(duì)機(jī)械工程的不斷發(fā)展起到了深刻的影響。與此同時(shí)，與系統(tǒng)的機(jī)械工程相比較，由于納米技術(shù)的各種優(yōu)勢(shì)才能夠使得機(jī)械工程產(chǎn)生了顯著的提升。

4.1納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之尺寸效應(yīng)

在納米技術(shù)領(lǐng)域中，最為顯著的效果之一是將旋轉(zhuǎn)軸中的傳統(tǒng)尺寸竿位進(jìn)行了縮小，將其毫米單位轉(zhuǎn)化成了納米，而納米也就相當(dāng)于一米的十億分之一，將納米技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可以將機(jī)械的體積大大降低，最終促使微型機(jī)械這種新型的機(jī)械的形成和產(chǎn)生.這種產(chǎn)生并不是傳統(tǒng)的機(jī)械單純的在尺度上產(chǎn)生的微小的變化，而是指可以進(jìn)行成批制作的微傳感器、微能源、微驅(qū)動(dòng)器、集合微結(jié)構(gòu)、信號(hào)、控制電路等等處置裝置為一體的微型機(jī)電系統(tǒng)的產(chǎn)生，微型機(jī)電系統(tǒng)大部分都是將納米技術(shù)成果進(jìn)行了運(yùn)用。因此，它們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了傳統(tǒng)機(jī)械的范疇和概念，而是基于現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)之上，在嶄新的技術(shù)線路和思維方式指導(dǎo)之下的重要產(chǎn)物，并且作為整個(gè)的納米科技中重要的組成部分。

4.2納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之材料應(yīng)用多元化

納米技術(shù)使原材料形成了更加微小的形態(tài)，其功能更加強(qiáng)大，不僅僅能夠?qū)鹘y(tǒng)材料進(jìn)行一定的改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產(chǎn)出。磁性液體密封的技術(shù)更加證明了磁性液體能夠被磁場(chǎng)控制這一特性，將納米單位液體置于磁場(chǎng)之內(nèi)，最終達(dá)到密封效果。與此同時(shí)。在運(yùn)用材料中，我們能夠?qū)⑽⒘吭厝谌氲交A(chǔ)的材料之中，以便能夠達(dá)到更好的效果。

4.3納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之材料摩擦性能

納米技術(shù)摩擦性能已經(jīng)成為了其最為顯著的特性之一，在機(jī)械工程領(lǐng)域中，各種軸承都會(huì)產(chǎn)生摩擦，存在著摩擦性能。自從納米材料出現(xiàn)了以后，各類(lèi)機(jī)械的尺寸和結(jié)構(gòu)都變小了，對(duì)于過(guò)小的零件，其摩擦力就變得尤其重要，如果其摩擦力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，那么就會(huì)造成零件的磨損。但是，納米技術(shù)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了克服，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的納米材料幾乎處于無(wú)摩擦狀態(tài)。

5納米技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的發(fā)展前景

（1）汽車(chē)工業(yè)以及機(jī)械的滑配原件，例如：滑軌、軸承上應(yīng)用的納米陶瓷鍍膜能產(chǎn)生磨擦界面，這樣可以大大地減低磨損并且能夠提高負(fù)載。

（2） 塑膠流道的低粘應(yīng)用，例如：拉絲模、套筒以及熱膠道，這樣可有效地減少積料碳化產(chǎn)生的概率。

（3）射出成型時(shí)發(fā)生的粘模、包封短射、鏡面霧化以及拖痕均具有重要的改善，特別是在滑塊和頂針上所展現(xiàn)出來(lái)的干式，這樣更是任何金屬都不能表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異性。

（4）橡膠、IC 封裝膠和發(fā)泡塑料，因?yàn)槠渚哂袠O高的粘著性，所以必須借助大量的脫模劑來(lái)協(xié)助脫模，但是納米陶瓷的荷葉效應(yīng)就可大大地減少脫模劑的使用和模具清理時(shí)間。

（5）納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能夠使塑膠在模具內(nèi)的流動(dòng)性大大提升，尤其是高精度模具，例如：塑膠鏡片、薄光板、汽車(chē)聚光燈罩等一些模具應(yīng)用后對(duì)產(chǎn)品的使用均有顯著的改善。

結(jié)論

在本文中，筆者首先闡述了納米技術(shù)的概念，然后從微型納米軸承、納米技術(shù)馬達(dá)及納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用這三個(gè)方面對(duì)納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，在進(jìn)行納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用探析時(shí)，筆者主要從納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之尺寸效應(yīng)、納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之材料應(yīng)用多元化以及納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之材料摩擦性能這三個(gè)方面來(lái)講行闡述的，最后簡(jiǎn)單介紹了一下納米技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的發(fā)展前景。

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第8篇：納米技術(shù)的研究范文

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 電子技術(shù) 未來(lái)展望

納米技術(shù)在近幾年中接連取得一系列的突破諸如碳納米管的出現(xiàn)，納米制造工藝的進(jìn)步等等。納米技術(shù)成為一個(gè)國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力中非常重要的一個(gè)方面，其未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米電子技術(shù)研究也漸漸取得突破。納米電子技術(shù)成為國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展那壯大疾馳在世界前列的根本推動(dòng)力。也成為保持世界電子技術(shù)快速發(fā)展并使摩爾繼續(xù)延續(xù)的重要影響因素。本文就當(dāng)前納米電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)納米技術(shù)可能的發(fā)展方向做出思考并提出相關(guān)芻議。

1 納米電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 納米電子技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及地位

傳統(tǒng)硅基電子元件技術(shù)將很快面臨其發(fā)展瓶頸，電子元件技術(shù)若想獲得進(jìn)一步發(fā)展必須對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行突破，微電子理念作為主流電子發(fā)展理念結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理對(duì)未來(lái)電子元件技術(shù)實(shí)現(xiàn)必將以納米電子技術(shù)為主要突破口，換言之，納米電子技術(shù)是未來(lái)電子元件技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，是國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展的必然選擇，在國(guó)家科技發(fā)展中占有十分重要的發(fā)展地位。納米電子技術(shù)有著許多優(yōu)點(diǎn)，例如納米電子元件體積非常小，集成度極高，運(yùn)算速度以及處理速度非常快同時(shí)有著極小的耗能更低的散熱。無(wú)論在制造領(lǐng)域，信息領(lǐng)域還是軍事應(yīng)用，納米電子技術(shù)都⒂兇攀分廣闊的應(yīng)用。納米電子技術(shù)憑借以上優(yōu)點(diǎn)將能夠?qū)崿F(xiàn)許多的未被實(shí)現(xiàn)的技術(shù)諸如量子運(yùn)算，更大的存儲(chǔ)技術(shù)，VR技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等等。可預(yù)見(jiàn)的，納米電子技術(shù)應(yīng)用將在信息領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)革命性突破。

1.2 納米電子技術(shù)現(xiàn)階段成果

在現(xiàn)階段，納米電子技術(shù)主要還是以實(shí)現(xiàn)納米電子元件以及各種納米電子材料為主。

1.2.1 納米電子材料

納米電子材料研究在現(xiàn)階段取得了很多成果包括納米硅薄膜、納米硅材料以及納米半導(dǎo)體材料等等。現(xiàn)階段對(duì)于硅基材料的更種應(yīng)用還在進(jìn)行，納米硅材料的出現(xiàn)符合現(xiàn)階段人們對(duì)于電子技術(shù)發(fā)展的需求，納米硅材料應(yīng)用有許多好處，運(yùn)用納米硅材料能制造出集成度更高，運(yùn)行更穩(wěn)定，能耗更低，效率更優(yōu)的電子板以及處理器芯片。能夠有效降低高性能計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)成本。納米硅材料相較于一般材料有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其在生活中的應(yīng)用能夠?yàn)槿藗儙?lái)更意料之外的便捷。

1.2.2 納米電子元件出現(xiàn)

電子元件的發(fā)展一直都在努力實(shí)現(xiàn)在單位面積上實(shí)現(xiàn)更多電路的集成，所以，在之前的發(fā)展中電子元件經(jīng)歷了集成元件發(fā)展，大規(guī)模集成元件，超大規(guī)模集成元件三個(gè)歷史發(fā)展。最終相關(guān)電子設(shè)備由一整個(gè)房屋大小微縮到如今的桌面大小。電子元件發(fā)展進(jìn)步有著很重要的意義。基于集成電路的發(fā)展進(jìn)步融合納米技術(shù)便出現(xiàn)了納米電子元件。

1.2.3 納米電子技術(shù)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

隨著納米電子材料發(fā)展以及高度集成的納米電子元件出現(xiàn)，納米電子技術(shù)開(kāi)始真正的運(yùn)用于醫(yī)學(xué)軍事等領(lǐng)域中。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，納米傳感器使得現(xiàn)代醫(yī)學(xué)細(xì)微部位研究取得突破，進(jìn)一步的對(duì)人體生化反應(yīng)中各種化學(xué)信息以及電化學(xué)信息進(jìn)行展示。另外，納米電子技術(shù)應(yīng)用高級(jí)醫(yī)療設(shè)備制造出現(xiàn)了一大批如螺旋CT和MRI等高科技醫(yī)療設(shè)備的問(wèn)世。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)其他領(lǐng)域也有著十分廣泛的運(yùn)用，這些都大大推動(dòng)了醫(yī)學(xué)行業(yè)的發(fā)展。

軍事領(lǐng)域的應(yīng)用更為普遍，專(zhuān)家預(yù)測(cè)未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)就是信息化的戰(zhàn)爭(zhēng)，掌握信息多的一方就能夠獲得絕對(duì)的主動(dòng)，納米電子技術(shù)推動(dòng)了軍事化信息戰(zhàn)的發(fā)展。不僅如此，納米技術(shù)應(yīng)用與武器制造進(jìn)而出現(xiàn)制導(dǎo)更精確的導(dǎo)彈，各種微型飛行器，納米裝備等等。軍事領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。

2 納米電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望

其實(shí)在目前，世界主要國(guó)家都已經(jīng)加強(qiáng)對(duì)納米電子技術(shù)的重視程度并積極進(jìn)行著各種各樣的推動(dòng)納米電子技術(shù)發(fā)展的計(jì)劃。諸如美國(guó)的國(guó)家納米計(jì)劃，歐盟的框架計(jì)劃等等。其中主要針對(duì)的方向是納米電子學(xué)發(fā)展，納米信息處理和納米儲(chǔ)存技術(shù)等。通過(guò)對(duì)世界主要國(guó)家納米電子技術(shù)計(jì)劃的分析能夠看出未來(lái)主流納米電子技術(shù)發(fā)展方向?yàn)榧{米信息系統(tǒng)以及納米電子學(xué)兩個(gè)方面。具體方向?qū)⒅饕性谛滦碗娮釉_(kāi)發(fā)制造，石墨烯材料研究應(yīng)用，碳納米管研究應(yīng)用等等。

通過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)制造新的納米電子元件進(jìn)而推動(dòng)未來(lái)納米級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)。在未來(lái)，能夠通過(guò)納米電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子晶體管技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)量子超級(jí)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)為世界科技進(jìn)步做出卓越貢獻(xiàn)。

石墨烯以及碳納米管應(yīng)用于新一代的半導(dǎo)體材料中，新一代半導(dǎo)體材料將對(duì)未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)步，未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展，未來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展等等帶來(lái)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

再進(jìn)一步的暢想，納米電子技術(shù)能夠方便的用于人體，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人體與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互動(dòng)，人體的各種數(shù)據(jù)諸如身份信息，健康信息等等都能得到實(shí)時(shí)監(jiān)控遇保護(hù)對(duì)人們的生活方式進(jìn)行改變。納米電子技術(shù)的不斷突破還將會(huì)為太空電梯，海底隧道技術(shù)等等高精尖技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)推動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

納米技術(shù)在當(dāng)前發(fā)展迅速并且影響深遠(yuǎn)，抓住機(jī)遇，集中優(yōu)勢(shì)力量，進(jìn)一步加強(qiáng)納米電子基礎(chǔ)研究和相關(guān)應(yīng)用研究，搶占納米電子技術(shù)高地，是推進(jìn)我國(guó)新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展的必然選擇。加強(qiáng)納米電子學(xué)基礎(chǔ)理論研究，順應(yīng)世界發(fā)展潮流，特別是納米電子器件中最基本的載流子輸運(yùn)現(xiàn)象及其規(guī)律的研究是把握好未來(lái)納米電子技術(shù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

陳建（1978-），女，遼寧省錦州市人。任職河北省高校工業(yè)數(shù)據(jù)通信與自動(dòng)化儀表應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心，承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校，講師，大學(xué)本科學(xué)歷，在職研究生，主要從事電子技術(shù)，工業(yè)數(shù)據(jù)通信方面的研究。

第9篇：納米技術(shù)的研究范文

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(duì)微觀世界的認(rèn)知更加清晰；而醫(yī)學(xué)領(lǐng)域納米技術(shù)的運(yùn)用，給人類(lèi)戰(zhàn)勝疾病提供了更加有力的武器。本文將結(jié)合當(dāng)前納米技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)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(yùn)用進(jìn)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(dāng)前，納米技術(shù)已在我國(guó)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(yùn)用日益成熟的納米技術(shù)理論與應(yīng)用方法，對(duì)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(lái)并投入醫(yī)療市場(chǎng)。將納米技術(shù)與醫(yī)學(xué)技術(shù)相結(jié)合，夯實(shí)了臨床診斷與治療的基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)醫(yī)學(xué)研究又上一個(gè)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(jí)粒子，則既能定性檢測(cè)又能定量檢測(cè)，適應(yīng)性良好，可提高診斷的敏感性，也減少了處理標(biāo)本的繁瑣過(guò)程，診斷結(jié)果更快捷、更準(zhǔn)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(dāng)惡性腫瘤僅有約4 個(gè)細(xì)胞大小時(shí)，利用納米微型溫度計(jì)就能夠檢測(cè)到人體內(nèi)部的癌變溫度，篩選正常細(xì)胞和已經(jīng)癌變的細(xì)胞，診斷后可利用高溫將細(xì)胞殺死[1]。再如，中國(guó)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(cè)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(shí)別

利用納米技術(shù)進(jìn)入血流中進(jìn)行探測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌、病毒等，以此診斷傳染性疾病并及早治療。例如，在電場(chǎng)的作用下，細(xì)胞芯片能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)尋址，精準(zhǔn)定位蛋白質(zhì)亞細(xì)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(shì)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(qiáng)了藥物利用效率；其二，利用納米技術(shù)進(jìn)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(shí)間，增大藥物效果，同時(shí)也能減少患者對(duì)藥物的攝入量，降低副作用及不良反應(yīng)發(fā)生率，同時(shí)納米技術(shù)對(duì)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(zhǔn)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(guò)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(lèi)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(lèi)問(wèn)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)了堿基序列的重新排列，改變了DNA 分子變構(gòu)；同時(shí)，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(guò)程中會(huì)遵循堿基互補(bǔ)法則這一特性，再加上遺傳信息的多樣性，對(duì)單個(gè)原子和分子進(jìn)行操作，創(chuàng)造出與人體生命功能類(lèi)似的納米有機(jī)- 無(wú)機(jī)復(fù)合機(jī)器。

2.3 納米機(jī)器人

諾貝爾獎(jiǎng)得主理查德·費(fèi)曼最先提出將微型機(jī)器人應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，即納米機(jī)器人。按照醫(yī)生事先制定好的運(yùn)作程序，通過(guò)血管將納米機(jī)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(dòng)脈中的脂類(lèi)沉積物，清理血管，殺死細(xì)菌和癌細(xì)胞，同時(shí)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(jī)器人技術(shù)，對(duì)基因進(jìn)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(jī)器人，設(shè)計(jì)了兩個(gè)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(xì)胞

納米材料制成人工血紅細(xì)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(gè)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(shí)充當(dāng)人體天然紅細(xì)胞的作用，且輸送氧能力優(yōu)于人體紅細(xì)胞，能夠有效維持生物炭的活性。

3.2 介入性治療

當(dāng)納米微粒子材料與人體或者動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)，就會(huì)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(cè)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(jí)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(xì)菌細(xì)胞壁，對(duì)細(xì)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(kuò)散到四周，效果更加明顯。因此，即使在濕潤(rùn)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(lèi)生存與發(fā)展帶來(lái)積極影響，目前已在醫(yī)藥、生物等諸多領(lǐng)域采用，未來(lái)人們戰(zhàn)勝各種疾病的美好愿望將得以實(shí)現(xiàn)，各種疑難雜癥將迎刃而解。因此，加快對(duì)納米技術(shù)的研究，客觀分析利弊兩方面，改進(jìn)不利因素，發(fā)揮有利優(yōu)勢(shì)，實(shí)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(xiàn)

[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).