纳米技术的性质范文
时间：2023-12-01 17:32:59
导语：如何才能写好一篇纳米技术的性质，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：纺织服装领域；纳米技术；应用与安全性
中图分类号：TB114 文献标识码：A
纳米技术应用于纺织行业主要是利用物理方面独特的特性，通过加工处理对原有纤维物的性能做改变与调整，并使其产生新的功效。改变的内容包括了外观，使用时的舒适度，自身对于污物的清理、医疗保健功能等。
一、纺织品服装创新开发中纳米技术的作用
（一）纤维素的功能性处理
将棉纤维自身所具有的空隙看作是纳米的反应器，通过合适的溶剂使空隙得到充分膨化。之后在受限空间内进行反应。在空隙内植入金属微粒。采用的是类似于纳米微粒生产的方法。比如将银粒子在纤维上还原，以金属银的纳米颗粒形式存在，沉淀在纤维空间内。之后将其固定在空间内部，该过程利用的是纤维遇碱产生的不可逆膨胀特性。制成的功能性纤维有抗菌，防臭等功能。
（二）着色因子植入
某些合成纤维存在染色困难现象，会影响到某些服装面料使用，如聚丙烯。某些纤维在着色过程中则必须要用到载体，会对环境造成污染，工艺在发展过程中必然面临着淘汰。但是纳米技术则可以解决这个问题。在纤维合成过程中添加纳米材料，添加材料可以与纤维发生一定反应。通过增加纤维的染色位置来对其染色性能改变。
（三）抗菌，防臭纤维的制造
纳米材料的特征在于占有较大比例的原子所处在环境都存在缺陷性。表面原子周围缺少原子，颗粒出现了大量的剩余悬键，从而具有了不饱和性质。该性质则决定了纳米材料的特殊性质。实验已经证明，纳米级别的ZnO粉体表面存在一定的锌氧比。微晶表面存在空穴或者是缺陷。微粒在表面由于氧缺陷生成锌离子。由于氧负离子空位形成的电穴可以将空气中的氧激活变为活性氧。该物质的化学活性极强，可以与多种有机物进行化学反应，从而杀死细菌与病毒。将纳米级别的ZnO粉掺入聚酯纤维之中，制造的合成纤维有杀菌，杀毒的作用，同时也能够屏蔽紫外线。该种面料可以应用于手术服等医务工作人员服装，也可以作为内衣，外装等用料。
（四）纤维综合力学性能的提升
综合力学性能的提升主要是利用了纳米复合技术。比如利用原位插层聚合法。该方法完全区别于传统方法，利用该方法将单体渗入黏土片层活性中心反应器中，进行原位聚合。反应器是纳米级的，而原位聚合是定量的。从而实现纳米相自组装排列与分散，从而实现纳米级别水平材料设计。
（五）自清洁纳米材料应用于纺织材料
在紫外线的作用下，氧化钛以纳米微粒在形式存在，会产生氧化反应。在阳光作用下可以将微粒表面的污物进行分解。自清洁材料正是利用了该效应。将氧化钛微粒涂于材料上可以形成特殊的界面。而材料表面呈现出的双疏性则会强于一般情况。由此研发新的界面材料。其基本原理在于将纳米级别的几何形状界面结构建立在特定的表面上。从宏观上来看相当于材料的表面有一层气体薄膜、油、水等污物无法直接与材料接触。将其应用于汽车行业，在下雨时就不需要刮水器。应用于眼镜行业，就不会因为温度变化镜片形成水膜。经过该技术处理的纺织面料在拒水与拒油方面表现出的性能卓越。而纤维自身的某些性能如强度，亲和力不会产生影响。同时也能增加特殊的效果，如杀菌。
（六）碳纳米纤维管
碳纳米管在力学性能方面表现良好，实验与理论都已经证明，纳米管的剪切与杨氏模量和金刚石是相当的。与钢相比，强度大而密度小。在柔性、延伸率、弯曲性、弹性、耐高温、不燃等方面都表面出了良好的性能。
（七）纳米光敏微米应用于纺织面料
纳米光敏对于可见光较为敏感，依据其波长的不同及对可见光的敏感程度可以对自身色彩进行调节，从而与周围环境更好的融合在一起，形成保护色。将该种性能用于纺织，服装就有了隐形功能。
二、纳米技术与纺织材料的结合方式
（一）涂布法
该方法是将含有纳米粒子的材料与织物表面相结合，从而形成纳米织物。如将面料的表层涂上与纳米粒子混合的高分子薄膜。当纳米薄膜与其他的面料复合时，会产生细微的凹凸。在水存在的情况下，细微的凹凸会使其他物质及灰尘离开涂层的表面，从而将其洁净。利用此种面料制作的服装，在清洗的时候无需要进行搓洗，只需要适量的喷水并进行擦拭，衣服就会恢复洁净。
（二）混裹法
该方法是将含纳米粒子材料或者是纳米粒子与其他的纤维进行混合，形成纳米纤维。如将其应用于消防服，可以有效地减轻消防服的重量并且能够有效地抑制烈火灼烧。通过分散粒子将碳系粒子均匀地分布于碳系纤维之中，其升热扩散功能会有效的提升，由于具备了更好的热传导效率，面料的耐热与隔热性能都能够有效提升。而自身重量也会相应减轻，衣物舒适性也会大幅增加。
（三）包覆法
此方法是将纳米粒子植入纤维中，或者将纤维的外部用含有纳米粒子物质进行包覆，从而形成具有纳米特性的纺织材料。科学家研究已经证实了可以利用人体活动提供从能量，以作为纳米发电机的能量来源。通过纳米技术将能量进行转换，就可以产生电流。
三、纳米纺织品服装的安全性问题分析
技术是一把双刃剑，纳米技术与纳米材料的应用给人们生活带来便利的同时，也会带来某些安全方面的问题。而最主要的是对人体健康造成的危害。工业与商业化过程中使用到的纳米颗粒有一定的毒性，使用该材料制造的产品在对环境造成影响的同时，更重要的是对人体健康造成了危害。比如碳纳米管会导致胃癌与肺癌。纳米银则会将人体过敏的概率大幅度提升。
纳米之所以有巨大的优势就在于其具有较小的体积，但是从另一方面而言，对人体危害最大的也正是这一特性。细小的纳米粒子通过呼吸作用进入人的身体，也可以由人体皮肤进入，到达内部器官。研究发现，当颗粒直径在100纳米时，穿透肺部防线的时间不到一分钟。出现在其他的器官的时间不会超过一个小时。在时间的作用下，人体内颗粒会过度积累，影响到身体健康甚至是威胁到生命。如肺部炎症，DNA损伤，内脏组织病变，胎儿发育异常等。与蛋白质、细菌等相互作用则可能会带来一些新的疾病。比如在医学界已经有了纳米病理学学科。
鉴于纳米技术存在的问题较多，因此在某些领域使用时要慎重。比如在某些年龄段，衣物在生产过程中要对含有纳米粒子的材料进行处理，降低纳米粒子进入到人体的概率。或者是使用更先进的方法所生产的材料。除了从年龄方面来考虑以外，还要从与人体接触面积方面来考虑。某些物品与人体的接触面积较大，关系也比较密切，这一类主要是贴身衣物，如内衣，浴衣，睡衣，还有床单，毛巾，浴巾等。此类物品要通过一定的技术手段将其对人体有害的部分M行规避。在生产上则可能地减少成品材料中含有的对人体的有害物质，从源头上保证产品的安全。
技术可以为人们带来便利，关键就在于如何利用。对于行业而言，就应该有行业规范，纳米技术应用于纺织行业，相应地也应该有规范为人体健康提供保证。除过行业标准，政府要从宏观角度来把握，制定严格的质量标准，同时为了确保标准在实施过程中的有效性，可以将其上升到法律法规层面，形成一种强制性约束。管理工作人员在工作过程中要严格依据相应标准及规定行事，加强对企业的监督，从多个方面来保证产品质量及安全。
结语
技术推动了社会的发展，给人们的生活带来了便利，但是在技术应用过程中也会存在不好的一面，不应该被忽视。纳米技术应用于纺织行业的前提是，技术不会对人体健康带来影响。要实现这个目标就要从多个方面入手，从管理、制度、标准、法律等多方面形成合力，从而让技术真正地为人类服务。
参考文献
篇2
关键词：包块内注射5-氟脲嘧啶；治疗；乳腺增生；疗效观察
乳腺增生是育龄妇女中比较常见的一种乳腺疾病，随着人们生活水平的提高，这几年的发病率逐年增加，国内有相关报道称乳腺增生的发病率已经超过了40%[1]，下面本文通过对我院收治的60例乳腺增生患者，进行包块内注射5-氟脲嘧啶治疗的治疗方法与采用乳癖消化加三苯氧胺的治疗方法进行比较，从而探讨包块内注射5-氟脲嘧啶治疗乳腺增生的临床治疗效果。通过对比分析两组的治疗效果，现总结如下。
1资料与方法
1.1一般资料选取我院于2009年1月~2011年6月收治的60例乳腺增生患者，按照随机方法将其分为治疗组和观察组，其中治疗组和观察组各30例，治疗组30例患者，年龄25~55岁；观察组30例患者，年龄25~55岁。两组患者一般临床资料无显著差异性（P>0.05），具有可比性。
1.2方法 患者出现了周期性的疼痛而就诊，通过临床检测，发现以下症状符合乳腺增生疾病的表现：①触诊部位增厚且呈现块状；②持续性的胀痛；③腺体有触痛；④经过彩色B超检测以后，排除了乳腺癌、乳腺炎等疾病，但仍然存在持续性的胀痛。
1.3方法治疗组：包块内注射5-氟脲嘧啶和利多卡因，依据包块直径大小控制用量，通常1cm注射5ml的5-氟脲嘧啶和3ml的利多卡因[2]，1次/w，通常5~7d为一个疗程。观察组：口服乳癖消，3次/d，2粒/次，同时兼口服三苯氧胺，2次/d，5mg/次。连续使用2个月为一个疗程。
1.4疗效判定依据及标准 疗效判定依据及标准：患者痊愈表现为：临床症状和疼痛完全不见，同时生活恢复正常[3]；患者有效表现为：临床症状和疼痛有所减缓，包块最大直径缩小一半；没有效果表现为：临床症状和疼痛完全没有改变，甚至情况变坏。也就是总有效率=（痊愈+有效）×100%。
1.5统计学处理本次采用SPSS18.0统计学软件进行处理分析，计量资料采用t检验，组间对比采用x2检验，P＜0.05为差异显著性，有统计学意义。
2结果
2.1两组患者的临床疗效结果对比两组患者的临床疗效结果对比发现，治疗组30例患者中，痊愈患者为17例，所占百分比为56.66%，有效患者为11例，所占百分比为36.67%，没有效果的患者为2例，所占百分比为6.67%，治疗组的总有效率高达93.33%；而对照组的30例患者中，痊愈患者为12例，所占百分比为40.00%，有效患者为10例，所占百分比为33.33%，没有效果的患者为8例，所占百分比为26.67%，对照组的总有效率只有73.33%。两组对比（P＜0.05）有差异显著性，有统计学意义，见表1。
2.2两组患者包块变化情况对比治疗组治疗前后包块大小有明显差异，（P0.05），不具有统计学意义。
3讨论
通过包块内注射5-氟脲嘧啶和利多卡因治疗乳腺增生的治疗方法，可以快速地提高治疗的有效性及其效率，能够有效地防止病情恶化。因此随着医疗的发展，通过包块内注射5-氟脲嘧啶和利多卡因治疗乳腺增生的治疗方法越来越受到医院的重视和市场的肯定。因此，通过包块内注射5-氟脲嘧啶和利多卡因治疗乳腺增生的治疗方法值得在临床上应用和不断地推广发展。
参考文献：
[1]于海文，石莹莹，沈琦，等.包块内注射5-氟脲嘧啶治疗乳腺增生的临床疗效[J]中国现代普通外科进展.2009，12（01）:18-20.
篇3
【关键词】纳米材料；纳米技术；应用
有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。
一、纳米材料的特殊性质
纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、剂等领域。
（一）力学性质
高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
（二）磁学性质
当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。目前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71Gb/cm2。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。
（三）电学性质
由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
（四）热学性质
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。转（五）光学性质
纳米粒子的粒径远小于光波波长。与入射光有交互作用，光透性可以通过控制粒径和气孔率而加以精确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光谱一般存在蓝移现象，其光吸收率很大，所以可应用于红外线感测器材料。
（六）生物医药材料应用
纳米粒子比红血细胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由运动，如果利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，就可以对人体进行全身健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。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。
二、纳米技术现状
目前在欧美日上已有多家厂商相继将纳米粉末和纳米元件产业化，我国也在国际环境影响下创立了一（下转第37页）（上接第26页）些影响不大的纳米材料开发公司。美国2001年通过了“国家纳米技术启动计划（NationalTechnologyInitiative）”，年度拨款已达到5亿美圆以上。美国科技战略的重点已由过去的国家通信基础构想转向国家纳米技术计划。布什总统上台后，制定了新的发展纳米技术的战略规划目标：到2010年在全国培养80万名纳米技术人才，纳米技术创造的GDP要达到万亿美圆以上，并由此提供200万个就业岗位。2003年，在美国政府支持下，英特尔、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条纳米芯生产线。许多大学也相继建立了一系列纳米技术研究中心。在商业上，纳米技术已经被用于陶瓷、金属、聚合物的纳米粒子、纳米结构合金、着色剂与化妆品、电子元件等的制备。
目前美国在纳米合成、纳米装置精密加工、纳米生物技术、纳米基础理论等多方面处于世界领先地位。欧洲在涂层和新仪器应用方面处于世界领先地位。早在“尤里卡计划”中就将纳米技术研究纳入其中，现在又将纳米技术列入欧盟2002——2006科研框架计划。日本在纳米设备和强化纳米结构领域处于世界先进地位。日本政府把纳米技术列入国家科技发展战略4大重点领域，加大预算投入，制定了宏伟而严密的“纳米技术发展计划”。日本的各个大学、研究机构和企业界也纷纷以各种方式投入到纳米技术开发大潮中来。
中国在上世纪80年代，将纳米材料科学列入国家“863计划”、和国家自然基金项目，投资上亿元用于有关纳米材料和技术的研究项目。但我国的纳米技术水平与欧美等国的差距很大。目前我国有50多个大学20多家研究机构和300多所企业从事纳米研究，已经建立了10多条纳米技术生产线，以纳米技术注册的公司100多个，主要生产超细纳米粉末、生物化学纳米粉末等初级产品。
三、前景展望
经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。
篇4
既然，这一项新兴技术让世界各国站在同一起跑线上，我们完全可以利用我国扎实的基础教育在中学阶段开发和实践纳米课程，争取能培养更多学生对于科学的兴趣，提高学生的科学素养，并为高校输送一些愿意在科学道路上继续埋头苦干的学子.
本文笔者主要想和大家一起讨论在高中阶段开展纳米课程的一点思考，选择高中生这个群体，是因为他们已经在初中阶段学过了物理、生物、化学的一些基础知识，这样对于接受纳米知识做好了一些科学准备.幸运的是，笔者所在的学校十分重视实验室的建设，装备了纳米实验室，也为笔者进一步开发课程资源提供了近水楼台的条件.
我们可以在高中阶段对学生开发哪些纳米课程资源呢？能在中学装备纳米实验室的学校不多，高校的课程对于高中生又太难，在实践中我们只能摸着石头过河，我们相信将来随着纳米技术的普及，会有更多的学校开设这样的课程，这里我们只能是抛砖引玉，提一些自己粗浅的想法.
1 了解纳米和纳米技术
1.1 让学生知道纳米究竟是什么东西？
纳米（nm）实际上是一种计量单位，从宏观的角度上看1米等于100万微米，而1微米等于1000纳米；从微观上看，纳米是描述原子、分子等尺寸及其距离，1纳米仅等于十亿分之一米，人的一根头发丝的直径相当于6万个纳米.纳米小得可爱，却威力无比，它可以对材料性质产生影响，并发生变化，使材料呈现出极强的活跃性.科学家们说，纳米这个“小东西”将给人类生活带来的震憾会比被视为迄今为止影响现代生活方式最为重要的计算机技术更深刻、更广泛、更持久.
1.2 让学生知道纳米技术应用广泛
在汽车行业，纳米技术的应用十分广阔.特别是纳米技术的集成，可以使这个传统产业产生新的亮点，拥有更清洁的能源、更好的安全性能，更强的马力等等.这些方面已经引起一些大公司的关注，预计在近期内可形成约10亿美元的市场.
在建材行业，纳米技术的全面应用，将使这个传统产业发生翻天覆地的一场革命，绿色家具、环保洁具、绿色装修、清洁能源等等，将彻底改变人类的生活.
在纺织行业，纳米技术的应用将给人类提供更加舒适的着装，提供更优良品质的功能纤维，甚至可以应用到国防技术上，从而引发纺织面料的又一次革命，提高我国纺织品的附加值和我国纺织业的整体实力水平，同时大大提高我国纤维产业在国际市场的竞争力，把我国从纺织大国变成真正的纺织强国.
在机械行业，纳米技术的应用，将解决该行业的一些难题，加速产品的升级换代，提升我国机械工业的水平，从而促进我国的加工制造业飞速发展，承担起世界加工厂的重任.
在改造传统工业部门的同时，纳米经济也在促进着新兴经济部门的不断发展和创新.下面让我们具体的来看一下纳米技术对新兴经济的作用.
在电子信息产业，纳米技术的应用将为电子信息产业的发展克服以强场效应、量子隧穿效应等为代表的物理限制，制造出基于量子效应的新型纳米器件和制备技术.这将是对信息产业和其它相关产业的一场深刻的革命.这些技术的突破将全面地改变人类的生存方式.正如美国《新技术周刊》指出，纳米技术在电子信息产业中的应用，将成为21世纪经济增长的一个主要发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌.
纳米技术将在生物医学、药学、人类健康等生命科学领域有重大应用.在纳米生物材料、微细加工、光学显示、生物信息和分子生物学等技术积累的基础上，发展生物芯片技术，形成新型生物分子识别的专家系统、临床疾病检测系统、药物筛选系统和生物工业活性监测系统等实用化技术，具有重要的社会与经济前景.
纳米技术在环保产业上的应用，将使处理“三废”的手段更有效率，使人类居住的环境得到很大程度的改善.我国为实现可持续发展战略，对新型纳米环境材料及技术也提出了新的迫切需求.
2 了解我们身边的纳米材料和纳米技术的应用
这样的例子举不胜举，完全可以让学生通过网络自己搜寻，然后再相互沟通和交流.
比如：日本的8 mm摄像机的生产，抗菌除臭冰箱、洗衣机、高性能彩打墨粉等，都是采用的纳米技术，如果在分散的纳米分子材料上经过特殊处理，再运用到纤维物体上，那么衣服就可以不粘油、不粘水，由于纳米分子非常非常小，它不会影响纤维物体的透气性和清洗效果.
又如：纳米技术用在医学上，专家们把磁性纳米复合高分子微粒用于细胞分离，或者把非常细小磁性纳米微粒，放入一种液体中，然后让病人喝下后，对人身体的病灶部位进行治疗，并且通过操纵，可使纳米微粒在人的身体病灶部位聚集进行有目标的治疗，在不破坏正常细胞的情况下，可以把癌细胞等分离出来，也可以制成靶向药物控释纳米微粒载体（俗称“生物导弹”），用于治疗脑栓塞等疾病，同时也可用纳米技术生产出纳米探针（微型机器人）深入体内治疗疾病或清理体内垃圾等.如果在火箭燃料中加入不到1%的纳米铝粉，就可将燃烧能力提高一倍，纳米技术如果应用在陶瓷上，可使陶瓷具有超塑性，大大增强了陶瓷的韧性，不怕摔，不怕碎，陶瓷坚固无比.另外，戴上涂有纳米涂料的眼镜，在寒冷的冬季，人们从室外进入室内，就能避免眼镜上蒙上一层水气.令科学家高兴的是，纳米钛与树脂化合后生成的多种全新涂料，具有多种同类产品无法相比的优越性，在海水中浸泡10年不损，并具有神奇的自我修复能力和自洁性，纳米钛还作为唯一对人植物神经、味觉没有任何影响的金属，其用途广泛.
3 利用扫描隧道显微镜TSTM看微观世界并制作简单的纳米材料
3.1 了解扫描隧道显微镜的原理，学会操作扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜Scanning Tunneling Microscope缩写为STM.它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率.此外，扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具.
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一.
扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料.就如同一根唱针扫过一张唱片，一根探针慢慢地通过要被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组成）.一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面.当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来.电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓.在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片.
操作扫描隧道显微镜是个精细活儿，学生需要在教师指导下分步骤反复训练才能逐渐熟练起来.制作一个良好的针尖是实验成功的关键，而针尖的材料是铂金，为了让这个价格昂贵的实验耗材以后少损失，教师特别需要指导学生在实验初学好此基本功，这就如同学武功的人一定要练好马步一样.同时，学生还需要学会操作软件，记录数据和图像，因此学生需要具备一定的操作电脑的能力.
3.2 学会制作纳米材料
比如Fe纳米材料的制备方法可以分为两种：
（1）物理制备方法
具体又包含气相法、惰性气体蒸发、原位加压制备法、磁控溅射法与等离子体法等.
（2）化学制备方法
具体又包含水热法、溶胶-凝胶法、喷雾干燥法、微乳法等.
我们可以与学生用其中一两种方法尝试制作Fe纳米材料并[HJ1.73mm]研究其性质，这需要学生具备一定的物理、化学知识功底.
4 了解假纳米和纳米技术的风险
4.1 纳米打假
纳米技术并非高不可攀，但也决非人人都能“纳”一把，因此，我们要提前做好纳米技术的打假工作，为纳米技术的发展创造良好的空间.现在只要留心大城市的市场上，打着“纳米家用电器”、“纳米防辐射衣服”、“纳米防紫外线化妆品”、“纳米太阳伞”等新奇广告招牌随处可见，就如同“绿色食品”、“基因食品”、“数字电视”等一样，“前卫”商品堂而皇之地摆在商场的柜台上，纳米技术的用途相当广泛这点不错，但还没有到广泛地应用阶段，因此，一些企业借纳米造势，趁老百姓对纳米技术的内涵还不太清楚，或把一点点皮毛的加工谎称为纳米技术，甚至置纳米材料不会释放微波这一普通常识不顾，声称自己产品能释放保健微波来欺骗消费者.
学生既然在学校学习了相应的纳米知识，应该去更多地影响身边的人，帮助大家识别真假纳米，这其实也是学生学以致用的过程，在这过程中，学生会更多地查找资料，思考讨论，更进一步提高了科学研究的能力.
4.2 纳米技术的负面效应
北京大学化学与分子工程学院刘元方院士说，随着纳米科技的迅猛发展，各种性能优异的纳米材料已经从实验室走出来，成为触手可及的商品，但除了产品功能，这些新型材料对生态环境的影响远远没有被我们了解.
目前需要解决的问题是，原来没有毒性的化学物质到了纳米尺度后是否对环境安全带来新的风险.目前有关尺度、形貌对毒性的影响，纳米材料与其他物质相互作用，外界环境如温场、光场、pH值对暴露在环境中的纳米粒子可能带来的安全风险等方面的研究甚少，基本处于空白状态.因此，需要着手建立纳米尺度有毒化学物质的数据库，进一步明确划分纳米尺度有毒化学物质的范围，以利于重点防范这些物质在生产和应用过程中对环境安全造成的危害.
同时，在纳米改性升级产品中，对纳米材料存在引起环境安全风险的研究，也才刚刚引起人们的注意.其中最值得注意的是化工产品，如农药、化肥、杀虫剂，因为这些产品与农业关系密切.纳米材料改性后产品功能升级，提高了使用效率，但是无机纳米粒子和有机修饰的纳米粒子，以及纳米尺度的有机金属离子的络合物却直接暴露在空气、水和土壤中，它们给环境安全带来的潜在风险应引起高度重视.
篇5
关键词：纳米技术；食品科学；应用
一、纳米技术
自从上个世纪90年代出现纳米技术后，在纳米技术领域的新概念、新名词、新材料不断涌现，使得人们对纳米技术的理解不够透彻，对其研究也处于初级阶段。其实，纳米技术是一门基础研究与应用研究多学科交叉的科学，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上对其分析，纳米技术都堪称是一项新的、空前的技术创新，对今后物理学的发展起着重要作用。纳米技术的目标主要是根据纳米结构所具有的特性和功能，结合人们的需求，对材料进行加工，并制造具有特定功能的产品，给人们带来全新的技术革命。此外，在设计过程中在原子、分子的水平上运用纳米技术进行材料设计，进而制造出具有全新性质和各种功能的材料，从而满足人们日益增长的生活需求。
二、纳米食品的概述
所谓纳米食品，指的是在食品加工、生产或包装过程中采用了纳米技术手段的食品。但是，纳米食品不仅仅是采用纳米技术将食品的尺寸加工至纳米级别，也涉及到通过纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。从而使经过纳米技术加工的食品在营养、吸收等方面会很大的提高，在这方面应用最广泛主要有维生素制剂、钙、硒等矿物质制剂、豆奶与纳米添加营养素的钙奶茶等。但是，由于人们对纳米技术研究的局限性决定了纳米食品也存在一些问题，从而使得纳米食品的安全日益受到人们的关注。因为，在纳米食品生产过程中主要采用球磨法使食品的尺寸变小而达到纳米级别，从而不可避免地产生粉料污染，同时，纳米技术给食品所带来的危害与不利影响等，目前我们还无法预测，难以判断纳米材料是否对人体有害。目前，我国乃至国际上的纳米食品行业还没有形成一个统一的、有效的标准，无法对纳米食品进行安全性评价，也不利于食品健康的管理与监控。此外，据研究部分纳米食品存在一些有害成分，采用球磨法对食品进行加工，所制备得到的纳米粉末更容易进入细胞甚至细胞核内，进而对人体所产生的危害也没有研究清楚。
三、纳米技术在食品科学中的应用分析
1.微乳化技术和纳米胶囊制备技术
所谓的微乳液，就是通过将两种互不相溶的液体形成的吉布斯自由能最小、状体均匀并且稳定，各向同性、粒径大小为l～100纳米、外观透明或半透明的分散体系，而制备该微乳液的技术也称为微乳化技术。自从上个世纪末以来，人们加大对微乳理论和应用的研究，并将微乳化技术已应用于纳米颗粒、微胶囊和纳米胶囊的制备。采用纳米技术，将微胶囊制备成具有粒径大小在10～1 000纳米尺寸的新型材料。由于纳米胶囊颗粒微小，形成胶体溶液，易于分散和悬浮在水中，并形成清澈透明的液体，从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，进而有利于提高疗效的目的，增加药品生产效率。
在食品包装行业，纳米技术的应用最为普遍，并且该技术能给人们带来极大的利益。因为，在包装材料过程中，只需加入一定的纳米微粒就能够有效地增加包装材料的抗菌性能与密封效果，从而更好地为食品包装提高质量安全保障。同时，在冰箱制造行业也能看到纳米技术的应用情况，通过纳米技术能够有效地生产出一些抗菌性的冰箱，从而满足人们日常生活需求。此外，由于纳米材料的尺寸微小（纳米级别），并体现出特殊的功能，在食品包装过程中加入一定的纳米微粒有利于改变对现有包装材料的性能，从而进一步保证食品的安全。甚至已有不少人研究纳米技术在玻璃和陶瓷容器等领域的应用，通过加入纳米颗粒，可以有效地增加了脆性材料的韧性与强度，还可以有效地吸收紫外线防止塑料包装由于时间过长而出现老化、变质等现象，进而增加食品包装的使用寿命，促进食品包装行业的发展。
2.纳米技术在超细微粒和纳米粒子制备中的应用
在当今的高新技术研究领域中，超细微粒尤其是纳米粒子已经成为人们研究的热门方向，并是当今急需加大研究投入的领域。经过超细化处理后的物质，粒子之间的接触面积增大，比表面积也大大增加，界面能显著提高，表面能会发生巨大变化，从而显现出独特的物理与化学性能。通常情况下，制备超细粒子的方法为超细碾磨法，例如市场上比较普遍的具有强抗氧化性的超细绿茶粉与具有强结合水能力的超细面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人体的吸收消化，约1 000纳米的超细绿茶粉呈现出较好的营养消化和吸收率，其营养价值大大超出普通的绿茶粉。又近年来迅速发展起来的新技术――超临界流体制备超细微粒技术，也属于纳米技术制备超细粒子的范畴，该技术可以较准确地控制结晶过程，对粒子尺寸进行精确的控制，从而生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀，该技术在医疗药物制造行业较为普遍，具有诱人的应用前景。
3.纳米技术在食品检测中的应用
随着计算机技术的飞速发展，使得纳米传感器技术也得到了惊人的发展，并已在食品安全监测中得到广泛的应用。所谓纳米生物传感器技术，采用选择性结合靶分子的生物探针，对食品进行安全监测的技术。因为，纳米材料本身就是非常敏感，对于不均匀的生物与化学物质反应灵敏，将纳米技术与生物学、计算机技术、电子材料相结合，可以制备新型的传感器件，并提高食品安全监测效率。例如与生物芯片等技术结合，可以使分子检测更加简便、高效的纳米生物传感器。近年来，人们通过纳米生物传感器技术可以实现对食品安全、临床诊断与治疗的快速、有效、灵敏地检测。例如，在传统的检测领域，尤其是监测微量细菌时需要扩增或富集样本中的目标菌，从而无形中增加监测步骤，同时过程繁琐而费时费力，然而，利用纳米技术与表面等离子体共振、石英晶体微天平等研制而成的纳米生物传感器，不仅能够大大减少检测所需的时间，还可以提高检测的灵敏度，进而提高监测效率与精确度。
四、结语
综上所述，由于纳米材料发展比较晚，各方面的研究还不够完善，纳米技术也存在一些不足和缺陷。但是，这并不影响纳米技术在食品工业中的应用，随着人们对纳米技术研究的不断深入，我相信在不久的将来纳米技术将会引发一场新的食品科学的革命，为食品行业带来巨大的经济效益与发展空间，也会使人们的饮食结构和生活方式发生巨大的变化，引领人们走进一个全新的食品行业，进而提在很大程度上提高人们的生活水平。
参考文献：
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1.1纳米技术及纳米材料简介纳米材料通常是指粒径在1nm到100nm之间的材料，这种材料通常具备特殊的物理化学性质，而纳米材料加入其它物质中往往会改变其它物质的性质，这种纳米材料改变其它材料性质的技术称为纳米技术。纳米材料因其粒径过小而具有界面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，从而改变了材料的性能，并影响了其它物质的性能。从物理学角度解释是：纳米粒度过小，其表面就占有了很大的比例，当粒度小于10nm时，材料表面的原子占材料原子总数的三分之一以上，处于表面的原子与内部的原子所处的化学环境完全不同，就会表现出一些特殊的物理化学性质，叫做表面相。在大块材料中，由于处于表面的原子远小于体内原子，所以表面相很难表现，而纳米材料的表面相现象就十分明细，如：在催化过程中，粒度表面结构的变化、表面的吸附以及表面的扩散等。实践证明：当材料达到纳米尺度时，材料的表面相会影响到材料的性质。除此之外，纳米材料中的电子相关性很强、能级分裂和电子布局的改变，量子隧道和输运的不同以及材料中的激发态都会影响纳米材料的性能。
1.2纳米材料对涂料性能的影响分析目前在涂料生产领域使用的涂料有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等半导体材料，这些材料具备一些其它材料不具备的性能，如光电催化特性、吸收特性、光电特性等，下面以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛为例，研究纳米材料对涂料性能的改变。纳米材料对白色涂料的影响试验：将经过表面处理的纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别做成含纳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块标准的人工老化试样板，然后各取其中6块含纳米二氧化硅或纳米二氧化钛不同的进行耐紫外老化试验，另外的6块作为对比样板，最后使用尼康分光光度计测其颜色变化情况。
试验的结果分析发现：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的纳米二氧化硅或二氧化钛，涂膜的老化速度明显变慢，说明纳米二氧化硅或二氧化钛对紫外光有着很好的屏蔽作用；作为对比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度与含有纳米材料的涂料类似，也说明了纳米二氧化硅和二氧化钛有着很好的吸收紫外线的作用。纳米涂料耐老化机理分析：耐老化性能是衡量涂料好坏的一种重要性能，紫外线是导致涂料老化的一种电磁波，波长200-400nm，紫外线的波长越短，能量越强，对涂料的损坏也越大。纳米二氧化钛能够引起紫外线的散射，从而实现屏蔽紫外线的作用，而粒径是影响其散射能力的主要因素，经过试样验证得知，二氧化钛在水中屏蔽紫外线的最佳粒径是77nm，即锐钛型纳米级二氧化钛，因此采用锐钛级二氧化钛是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒径。
1.3纳米材料在涂料中的应用纳米材料在涂料生产中应用非常广泛，按功能分通常分为结构涂层和功能涂层，结构涂层是通过提高基体的性质或改性，如超硬、抗氧化、耐热、耐腐蚀等，功能性涂层是指赋予基体所不具备的其它性能，如消光、导电、绝缘、光反射等，在涂料中加入纳米材料可以更好的提高涂层的防护能力，如防紫外线、抗降解、变色等。目前已经投入生产使用的涂料研究成果有很多，其中最为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：某些纳米材料在光照条件下对有害物质的降解有着很好的催化作用，利用这种催化作用原理研制成纳米光催化涂料，如：利用特殊处理的纳米二氧化钛与纯丙树脂配制成的光催化涂料，这种涂料对氮氧化物、油脂、甲醛等有害物质有着很好的催化降解作用，其中对氮氧化物的降解效率超过了80%。
特殊界面涂料是指通过树脂与纳米材料的特殊复合后的涂料，会表现出一些特殊的物理化学性能，如疏水、疏油等，这些特殊性能是衡量涂料质量的重要指标之一，对提高涂料的耐污染性能至关重要，目前存在的有超双亲界面物性材料和超双疏性界面材料。研究证明，通过有效的光照改变纳米二氧化钛的表面，可以形成亲水性和亲油性两相共存的界面，称为二元协同纳米界面。这样处理后的具有超双亲性的二氧化钛表面，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动清洁和防止烟雾的效果。超双疏性界面物性材料则是利用特殊的外延生长纳米化学方法在特定表面构建纳米尺寸几何形状互补的界面结构，这种构造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集体的方式构建的，最终形成的凹凸相间界面的低凹表面可以吸附气体分子稳定存在，而这种稳定存在在宏观上表现为界面表面有一层稳定的气体薄膜，从而使材料表现出对水和油的双疏性。采用这样的表面涂层修饰输油管道，可以达到石油和管壁的无接触运输，很好的保护输油管道的安全。纳米材料对涂料性能的影响还有很多，如可以提高涂料触变性、高附着力、储存稳定性等，还有研究人员发现，纳米材料与树脂结合时可以形成的大量共价键，当纳米材料的含量达到30%以上时，涂料膜会具有高强度、高弹性、高耐磨性等特性，但其研究成果还需要进一步验证。纳米技术还属于新型技术，其在涂料要的应用还需要进一步的研究和探索，随着纳米技术的改性特点被不断的开发，在不久的将来必然有更多的纳米技术与涂料结合的成果出现。
2结束语
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1.1原药纳米化后呈现新的药效或增强原有疗效中药被制成粒径0.1～100nm大小，其物理、化学、生物学特性可能发生深刻的变化，使活性增强和/或产生新的药效。如灵芝通过纳米级处理，可将孢子破壁，并采用超临界流体萃取技术萃取出灵芝孢子的脂质活性物质，从而增强抗肿瘤的功效。
1．2改善难溶性药物的口服吸收
在表面活性剂、水等存在下，直接将药物粉碎成纳米混悬剂，增加了药物溶解度，适于口服、注射等途径给药，以提高生物利用度。
1．3增加药物对血脑屏障或生物膜的穿透性
纳米粒能够穿透大粒子难以进入的器官组织、血脑屏障及生物膜。如阿霉素α聚氰基丙烯酸正丁酯纳米粒(NADM)可以改变阿霉素的体内分布特征，对肝、脾表现出明显的靶向性，而血、心、肺、肾中的药物分布则减少。
1．4靶向作用
徐碧辉教授等在研究中发现，一味普通的中药牛黄，加工到纳米级水平后，其理化性质和疗效会发生惊人的变化，甚至可以治疗某些疑难杂症，并具有极强的靶向作用。
1.5使药物达到缓释、控释
借助高分子纳米粒作载体等技术手段，可实现药物的缓释、控释。如雷公藤乙酸乙酯提取物固体纳米脂质粒有良好的缓释、控释功能。
2纳米中药的制备技术及其进展［3］
纳米中药的制备是研究纳米中药最基础的，也是最重要的问题。将纳米技术引入中药的研究，必须考虑中药组方的多样性、成分的复杂性，例如中药单味药可分为矿物质、植类药、动物药和菌物药等，中药的有效部位和有效成分又包括无机化合物和有机化合物、水溶性成分和脂溶性成分等，因此，针对不同的药物，在进行纳米化时必须采用不同的技术路线。此外，还必需考虑中药的剂型。纳米中药与中药新制剂关系十分密切，如何在中医理论的指导下进行纳米中药新制剂的研究，将中药制成高效、速效、长效、剂量小、低毒、服用方便的现代化制剂，也是进行中药纳米化所必须考虑的问题。纳米中药是针对中药的有效成分或有效部位进行纳米技术加工处理，开发中药的新功效。聚合物纳米粒可作为药物纳米粒子和药物纳米载体。药物纳米载体系指溶解或分散有药物的各种纳米粒，药物纳米载体包括纳米脂质体、固体脂质纳米粒以及纳米囊和纳米球。而对于不同类型的纳米中药，有不同的制备方法。
2.1药物纳米粒子的制备
药物纳米粒子的制备是针对组成中药方剂的单味药的有效部位或有效成分进行纳米技术加工处理。在进行纳米中药粒子的加工时，必须考虑中药处方的多样性、中药成份的复杂性。
纳米超微化技术［4］，是改进某些药物的难溶性或保护某些药物的特殊活性，适用于不宜工业化提取的某些中药。如矿物药、贵重药、有毒中药、有效成分易受湿热破坏的药物、有效成分不明的药物。目前比较常用的是超微粉碎技术。所谓超微粉碎是指利用机械或流体动力的途径将物质颗粒粉碎至粒径小于10μm的过程。根据破坏物质分子间内聚力的方式不同，目前的超微粉碎设备可分为机械粉碎机、气流粉碎机、超声波粉碎机。
机械粉碎法［5］是利用机械力的作用来实现粉碎目的。边可君等采用自主开发的温度可控(-30～-50℃)的惰性气氛高能球磨装置系统制备纳米石决明。将石决明置于配有深冷外套的惰性气氛球磨罐中，同时装入磨球，磨球与石决明粉比保持在15：1～5：1范围，控制高能球磨机的转速(200～400r／min)和时间(2～60h)，获得了平均粒度不大于100nm的石决明粉末。
气流粉碎法［6］是以压缩空气或过热蒸汽通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作用为颗粒的载体。颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性挤压、摩擦和剪切等作用，从而达到粉碎的目的。与普通机械冲击式超微粉碎机相比，气流粉碎产品粉碎更细，粒度分布范围更窄。同时气体在喷嘴处膨胀降温，粉碎过程中不会产生很大的热量。所以粉碎温升很低。这一特性对于低融点和热敏性物料的超微粉碎特别重要。世界上首项将纳米技术应用于中药加工领域的纳米级中药微胶囊生产技术，是通过对植物生理活性成分和有效部位进行提取。并用超音速干燥技术制成纳米级包囊。利用这项技术生产出的甘草粉体和绞股蓝粉体。经西安交通大学材料科学工程学院金属材料强度国家重点实验室和第四军医大学基础部药物化学研究室鉴定，均达到了纳米级。其中甘草微胶囊微粒平均粒径为19nm。这样的纳米粒可跨越血脑障碍，实现脑位靶向［6］。
中药纳米超微化技术既丰富了传统的炮制方法，又能为中药的生产和应用带来新的活力。纳米产品目前已成为中药行业新的经济增长点。将这项技术应用于中药行业可以开发具有更好疗效、更优品种的纳米中药新产品。这将对中药行业的发展带来深远的理论和现实意义。
2.2药物纳米载体的制备
药物纳米载体的制备主要是选择特殊的材料，它们应具备以下特征：性质稳定，不与药物产生化学反应，无毒，无刺激，生物相容性好，不影响人的正常生理活动，有适宜的药物释放速率，能与药物配伍，不影响药物的物理作用和含量测定；有一定的力学强度和可塑性(即易于形成具有一定强度的纳米粒，并能够完全包封药物或使药物较完全的进入到微球的骨架内)；具有符合要求的黏度、亲水性、渗透性、溶解性等性质。这与所用药物的性质、给药方式有关［7］。近年来，可生物降解的高分子载体材料被认为是很有潜力的药物传递体系，因为它们性能多样，适应性广，且具有良好的药物控制性质，达到靶向部位的能力及经口服给药方式能够传递蛋白质、肽链、基因等药物的性能。常见的高分子材料有淀粉及其衍生物、明胶、海藻酸盐、蛋白类、聚酯类等。
对于纳米中药载体，目前常用的是纳米包复技术［8］。纳米包复化学药品和生物制品的技术在世界药学领域是最受关注的前沿技术之一。根据待包复的中药的性质不同，可选取不同的纳米包复技术，得到纳米中药。毛声俊等［9］采用3琥珀酸3O硬脂醇甘草次酸酯作为导向分子，采用乙醇注入法制备了甘草酸表面修饰脂质体，作为肝细胞主动靶向给药的载体。杨时成等［10］采用热分散技术将喜树碱制成poloxamer188包衣的固体脂质纳米粒混悬液。陈大兵等［11］用“乳化蒸发—低温固化”法制备紫杉醇长循环固体脂质纳米粒，延长了药物在体内的滞留时间。
此外，还有乳化聚合法［12］、高压乳匀法［13］、聚合物分散法等。制备成纳米微粒载体系统的中药多为单一有效成分，如抗肝癌或肝炎药物：蓖麻毒蛋白、猪苓多糖、斑蝥素、羟喜树碱、黄芪多糖等；抗感染药：小檗碱等；消化道疾病药：硫酸氢黄连素等；抗肿瘤药：秋水仙碱、高三尖杉酯碱、泰素等；心血管疾病药：银杏叶有效成分等；其它还有鹤草酚、苦杏仁苷等。也有将多种中药成分复合后制备纳米微粒载体系统的，如口服结肠靶向给药系统——通便通胶囊，其主药成分为3种极性相似的火麻仁油、郁李仁油和莱菔子油的混合油。还有将中药复合西药后制备纳米微粒载体系统的，如多相脂质体1393，其主要成分为氟脲嘧啶、人参多糖和油酸等；中药复方“散结化瘀冲剂”浸膏和5氟脲嘧啶(5FU)相结合后制备的磁性微球制剂也属此列。总之，不同的制备技术和工艺适合不同种类纳米中药的制备。
3问题与展望
尽管目前纳米技术的研究进展一日千里，纳米技术的飞速发展将有可能使中药的现代化迈上一个台阶，但是，目前纳米中药的研究尚处于基础阶段，纳米中药的制备技术也很不成熟，有许多问题仍需进一步研究。纳米粒制备时，载体材料多为生物降解性的合成高分子，在体内降解较慢，连续给药会产生蓄积，且降解产物有一定的毒性。另外有毒有机溶剂、表面活性剂的应用都给纳米控释系统的产业化带来了较大的困难。美国Rice大学生物和环境纳米技术中心(CBEN)主任VickiColvin认为至少有两点需要引起重视：“一是纳米材料微小，它们有可能进入人体中那些大颗粒所不能到达的区域，如健康细胞。二是对比普通材料纳米量级性质会有所改变”。也就是很有可能在粒径减小到一定程度时，原本可视为无毒或毒性不强的纳米材料开始出现毒性或毒性明显加强，例如改变纳米材料表面的电荷性质，改变纳米材料所处的物理化学环境，相同的纳米材料可能会出现不同的毒性，纳米材料在生物体内可能会出现特殊的代谢情况，并且可能会与某些特定部位的器官或者组织细胞进行作用进而使其带来某些特而且纳米化后中药有效成分和药效学的不确定性，将给药物质量的稳定可控留下隐患。另外纳米中药的范围应有所限制，当一种中药粉碎到了纳米级时，药效可能会发生改变，不能为获得纳米微粒而损坏了药物的有效成分。目前对中药的微观研究尚不深入，对其有效成分与非有效成分还认识不清，仓促对其纳米化处理有可能得不偿失。在目前这个时期，进行商品化的纳米中药生产为时尚早。而应该进行开发纳米中药的制备技术研究并建立一整套纳米药理、药效和毒理学的理论与系统评价方法。
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[关键词] 纳米技术 体育 道德
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料的光、电、热、磁等物理性质与常规材料不同，出现诸多新奇特性和优良性能，在材料、电子、光电等领域得到广泛的应用。现代体育运动是随着科学技术的进步而发展的，现代科学技术及其成果在体育运动中的广泛渗透与应用，给体育运动带来勃勃生机。在现代体育中，纳米技术越来越多的应用于运动器材和装备中。根据著名商业经济杂志《Forbes》2003和2004年十大纳米产品统计，医用清洁类、服装纺织类的许多产品都率先为运动员所用，与体育运动相关的纳米产品几乎占据50％。
一、以减阻作用为主的产品
涉及减阻作用的产品，主要是那些速度竞争的项目。如2000年奥运会上的“Fastskin泳衣”是以聚四氟乙烯为主的材料制成。研制这种泳装的目的是要减少人体与水的运动阻力，并通过弹性材料使运动员更合理地分配肌肉和关节的负荷，更容易产生运动动力。运动船艇减阻涂层是以强疏水光固化含氟蜡为基质材料，将纳米粒子通过表面修饰和特殊工艺处理，使之均匀分散于基质蜡中形成的。
二、以减少重量、增加性能等综合作用的产品
在球拍中，网球拍、羽毛球拍、乒乓球拍已经率先采用纳米技术，它们在减轻球拍重量的前提下，增加其性能，如弹性、耐用度、手感等;而自行车、跑鞋作为实现最快速度的装备，则要求以重量轻，抗冲撞能力强为前提。如2005年环法自行车赛上，瑞士Phonak队的运动员骑着车架中含有碳纳米管的自行车参与比赛，这款自行车车架重不到一公斤，并且具有很好的刚性与强度。
三、以增强弹性或增加牢度为主的产品
在田径比赛中，跑道的好坏往往决定径赛运动员的成绩，纳米跑道是在传统的制造跑道的材料――聚氨酯中加入一定比例的纳米粉体得到的纳米聚氨酯，经过实验对比，纳米跑道不但秉承了一般聚氨酯塑胶的特点，而且有更佳的耐磨、阻燃及防霉性能。其优良的回弹值及压缩复原性更是备受运动员推崇，在纳米跑道中比赛，运动员会有更惬意的感觉，可创造出更优异的成绩。撑杆跳用的撑杆从过去竹竿到玻璃钢尼龙，再到现在的纳米碳纤维材料，已使世界纪录提升了2米多。这些以增加比赛器械弹性作用的新材料为比赛的精彩程度增添了科技含量。
四、以疏水作用为主的产品
用纳米技术处理过的疏水织物面料不仅有超疏水、疏油的作用，而且能保持原有织物的任何特性与特征。这种疏水层可以减弱纺织品表面张力，从而促成水珠形成从织物表面滑落，而不是被织物吸收，但水蒸气和热量却可以畅通无阻地通过此面料，排出体外。在这些疏水产品中，以滑雪服在竞技体育中应用最为普遍，倘若赛艇、皮划艇等水上项目运动员身着纳米防水服,冬日训练便不用忍受湿衣冷衫之苦。
五、以防护和保健作用为主的产品
纳米药物在医学领域中具有极其重要的地位，在提高药物的生物利用度、减少副作用等方面起着十分重要的作用。纳米中药由于小的粒径和大的选择吸附能力,可能有更强的穿透能力，从而使更多的纳米中药穿透皮肤屏障,进入血液循环。
总之，随着纳米科技的不断发展，如何将纳米科技真正用于体育运动，使运动员的运动能力和技术水平得到更充分的发挥，运动成绩的提高更加有保证已经成为研究重点。然而，人类对纳米材料的认识尚属起步阶段，对它可能对机体产生的潜在危害方面却缺乏足够的重视,世界范围内还没有任何研究机构对纳米材料进行过安全性评价，纳米技术的不合理使用存在影响运动员的身心健康,违背奥林匹克精神和体育伦理道德的潜在危险。例如，纳米药物由于小的粒径可以穿透皮肤屏障,进入血液循环，发挥比常规药物更好的功效，但是反过来，药物粒径变小后它的毒副作用也得到不同程度的增大，现已证实常规药物被纳米颗粒物装载后,急性毒性、细胞毒性、肾毒性等明显增强。器材的高科技化可能会削弱运动员在竞技体育中的主体地位，从而变相剥夺运动员的竞赛权利、若运动成绩的提高在较大程度上依赖于器械和服装的高科技化，可能会带来一些新的不公平、器材作弊也可能会成为兴奋剂的另一种表现形式。因此竞技体育在充分享受纳米技术带来巨大恩惠的同时,也面临严峻的挑战。必要全面、客观、公正审视纳米技术，为纳米时代竞技体育的健康稳定发展提供理论上的依据，顺应奥运会提出的更干净、更人性、更团结这一精神。
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关键词：纳米材料；化学化工领域；应用
基于现代科学技术不断进步的基础上，纳米材料是一种新型材料，具有独特的性质，在特殊结构层次的影响下，表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应是其主要的特点。在化学化工领域内，纳米材料具有良好的应用价值，以下进行具体分析。
1纳米材料及其特性
纳米材料是一种新型材料，三维空间中至少有一维处于纳米尺度，或者以纳米尺度作为基本结构，该材料的尺寸结构特殊，相当于10-100个原子紧密排列在一起。纳米科技将成为21世纪科学技术发展的主流，它不仅是信息技术、生物技术等新兴领域发展的推动力，而且因其具有独特的物理、化学、生物特性为涂料等领域的发展提供了新的机遇。
纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成，其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子达15%～50%，且原子排列互不相同，界面周围的晶格原子结构互不相关，使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态。纳米材料主要有四方面特性，分别是表面效应、小尺寸效应以及宏观两字隧道效应，以下分别进行具体分析：
一是表面效应，纳米材料的表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数的比例值随着粒径变小而急剧增长后所导致的性质改变。根据相关研究表示，伴随着粒子直径的缩短，避免原子个数的增长速度迅猛，而表面原子由于周围缺乏相邻原子，呈现不饱和性状态，强化了纳米粒子的化学活性，从而使得纳米材料能够在吸附、催化等作用上明显的优势。
二是小尺寸效应。小尺寸效应即为纳米粒子的粒径小于或等于超导态的相干波长时，其周期性的边界条件将被损害，从而使得纳米材料的化学性质、催化性质相对于其他材料来说有着明显的区别。小尺寸效应不单单显著扩展了纳米材料的物理与化学特性范围，并且大大拓展了其应用领域。
三是宏观量子隧道效应。该效应主要是指纳米粒子能穿越宏观系统的壁垒而出现变化的一种特征。这一效应对纳米材料的基础研究与实际应用都有着十分关键的作用。宏观量子隧道效应限制了磁盘对信息存储量的限制，明确了现代微电子元件微型化的极限。
四是量子尺寸效应。该效应主要是指纳米粒子尺寸持续减少到某一数值时，纳米能级周边的电子能级可以转变为分离能级粒。这一效应使得纳米粒子拥有高水平的光学非线性、光催化性等特征。
总的来说，纳米材料与其他材料不同，拥有众多与众不同的特性，这使得其在力学、磁学、热学等各个领域都拥有十分重要的应用价值，并给资源利用拓展了更大的空间。
2纳米材料在化学化工领域内的应用
2.1在环境保护方面的应用
纳米材料以其自身基本特性在环境保护领域内发挥着重要的作用，为空气污染与水体污染治理等提供了可靠的技术支持，改善了空气与水体质量，满足可持续发展理念下环境保护的基本要求。
就纳米材料在空气净化方面的作用来看，其具有细微的颗粒尺寸，并且纳米微粒表面形态特殊，粒径大小各不相同，对着粒径的减少纳米微粒表面粗糙状态加剧，最终形成凹凸不平的原子台阶，从而对空气污染进行科学化治理，提高空气净化效果。纳米材料与技术在汽车尾气超标报警器与净化设备中也具有良好的应用效果，能够有效提高设备性能，从而切实减少汽车排放尾气中所含的有毒物质，降低空气污染指数，从而为社会群体的工作与生活提供优质的环境。除此之外，纳米材料与技术在石油提炼工业中也具有良好的应用价值，能够优化脱硫环节，从而提高石油炼化工业的生产效率。
就纳米材料在污水治理方面的作用来看，其能够有效提取污水中的贵金属，去除污水中的有害物质、污染物质和细菌等，从而改善水质，并能够实现循环利用，对于社会生态的稳定平衡发展具有重要意义。水体中的污染物均可以基于纳米材料与技术来进行治理，在有机污染物与无机污染物上并没有明显差异，尤其是纳米为例光催化作用，能够将水体中的污染物制造为矿化物，从而促进改善水质，去除有害污染物的目标得以顺利实现。
2.2在涂料领域内的应用
纳米材料及技术在涂料领域内也发挥着重要的作用，由于纳米材料存在一定表面效应，其结构层次特殊，与其他材料相比纳米材料的性质比较特殊，并具有一定优势与活力。纳米材料在化学化工领域内的应用主要体现在表面涂层方面，并且受到社会群体的高度灌注。纳米材料及其技术的合理应用，推进了涂料领域内表面涂层技术的不断发展，为化学化工领域各项活动的规范进行提供可靠的技术支持。基于传统涂层技术的基础上，纳米复合体系涂层得以实现，并促进了表面涂层技术的不断发展进步。由于纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性能，将其用于涂料中后，除了可以改性传统涂料外，更为重要的是可以制备各种功能涂料，如具有抗辐射、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能的涂料。
基于纳米材料与技术的纳米复合体系涂层的出现和应用，改善了涂料的防护能力，并使得涂料具备防紫外线等作用，使得涂料的使用价值得到明显改善。在汽车装饰喷涂行业中对纳米材料与技术加以合理应用，能够海山汽车漆面的色彩效果；将纳米材料应用于建筑材料涂料中，能够改善热传递效果，并减少透光性，从而优化涂料性能，满足实际使用需求。
2.3纳米材料材料在催化领域中的应用
催化剂在众多化工领域中都占据着十分重要的地位，其能够控制反应时间、提升反应速度与效率，显著提升经济效益，减少对生态环境的污染。首先，光催化反应。纳米粒子作为光催化剂拥有粒径细、催化效率高等优势，十分容易利用光学手段来对界面的电荷转移进行等特点进行研究。例如，利用纳米Ti02应用在高速公路照明装置的玻璃罩面中，由于其拥有较高水平的光催化活性，能够对其表面的油污进行分解处理，从而保证其良好的透视性。又例如，在火箭发射所使用的固体燃料推进器中，如添加大约为1wt%的超细铝或镍颗粒，可以使得其燃烧使用率增加100%。将表面为180m2/g的碳纳米管直接应用在NO的催化还原中，从而可以增加NO的转化率。
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纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。
1.在催化方面的应用
催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。
纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。
光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。
2.在涂料方面的应用
纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。
3.在其它精细化工方面的应用
精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
4.在医药方面的应用
21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。
微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。
纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。
