纳米技术的概念范文
时间：2023-12-07 18:02:34
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篇1
关键词：纳米技术；机电工程；应用；摩擦性能；纳米材料
中图分类号：TP271+.4文献标识码： A 文章编号：
本文对纳米技术在实际应用过程中所存在的各种技术问题进行了探讨。纳米技术的快速发展对于科技发展是非常重大的突破，当前它已经运用在社会各个领域，纳米技术在机电工程中的运用更是成为其核心。表现在很多方面，本文从实例出发，展现纳米技术在机电领域的运用。
1.纳米技术介绍
所谓的纳米技术就是借用单一的分子、原则制造物质的一种科学技术，纳米科学技术已经成为了将很多现代的先进科学技术，作为基础科学技术，并且成为了现代科学和现代技术进行组合的重要产物之一，其中，现代科学主要包括分子生物学、介观物理、量子力学和混沌物理，现代技术主要包括核分析技术、扫描隧道显微镜技术、微电子技术以及计算机技术，纳米技术一定会引发起一系列的全新的科学技术，比如纳米机械学、纳米材科学以及纳米电子学等等。
纳米技术也被称为毫微技术，是对结构尺寸在0.1 nm-100nm范围之内材料的应用和性质的研究，从始至今的相关研究来看，人们将纳米技术分为了二种概念，第一种纳米技术的概念就是指分子纳米技术，这一概念将组合分子机器实用化了，因此，我们可以对所有这类的分子进行任意的组合，并且可以将任何种类分子结构进行制造，但是、这一种概念上的纳米技术仍然没有取得很大的发展;第二种概念将纳米技术看成了微加工技术的极限，第，种概念主要是从生物角度提出的，纳米生物技术中所包含的重要内容已经延伸到了细胞生物计算机开发和DNA分子计算机领域中。
2微型纳米轴承
当前形势下，纳米技术不仅仅是单一的一门新型技术或者学科，纳米技术被广泛的应用到了各类学科之中，其中，在机电工程中进行纳米技术的应用，已经对机电工程技术的变革产生了不可估量的重要作用。纳米技术在机电方面应用甚至是微观机械技术的产生已经成为了我们这个世纪进行研究的、核心的技术，许多国家都在纳米技术方面展开了越来越多甚至越来越深的研究，在机械工程方面，纳米技术在机电工程中应用主要存在微型轴承力面。传统的轴承的体积比较大，其摩擦力也仅仅能够靠来进行减少，但是，仍然不能够将摩擦力进行避免，美国科学家对其行了研究，并且研制出来一种没有摩擦的微型纳米轴承，微型纳米轴承主要包括以下两个特点:
第一，微型，微型纳米轴承的直径仅仅为一根头发半径的万分之一，其应用到机电系统微型的轴承只有1nm，为微型机械的千分之一。
第二，摩擦力极小如果轴承的体积很小，那么，套在一起，管子之间摩擦力就会将微型轴承弱点暴露出来，在其产生的摩擦力很大的时候，会导致微型轴承无法使用。通常制造的微型机械轴承与这种纳米轴承相比较，摩擦力仅仅是其最小值千分之一。
3 纳米技术马达
新一代的纳米技术马达是由美国一家公司生产，这种微型马达的体积只有一般电磁马达体积的二十分之一，它的长度比火柴杆还短很多，但是尽然能够负载四千克的重量，它的寿命却可以达到100多万次。这种马达主要是通过运用纳米技术制造智能材料来取代传统的铜线圈以及磁铁，所有它比传统的马达要更加的轻、噪音很低，成本也更加的低，可以说是世界上最静音的马达。当前这种微型马达在机械中运用的并不是很不多，主要用于汽车的电动车窗，这项研究同时也已经在深圳进行研发和生产。
4纳米磁性液体在旋转轴中的应用
通常情况下，静态密封都是采用金属、塑料或者像胶等等材料制作而成的O型环，将其作为密封的兀件。在旋转的条件下，动态密封一直没有对其问题进行解决，动态密封不能够在高真空、高速的条件进行动态的密封。纳米技术在很大程度上都对磁性液体在旋转轴中的进行起到了促进作用。我国的南京大学也已经成功的进行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多种类型磁性液体的制成，电子计算机硬盘处也已经普遍的采用了磁性液体防尘密封，此外。磁性液体也对新型剂的制造起到了一定的促进作用，在机电工程中应用纳米技术的例子举不胜举，以上新兴技术的产生。我们能够很容易的看出纳米技术对机电工程的不断发展起到了深刻的影响。与此同时，与系统的机电工程相比较，由于纳米技术的各种优势才能够使得机电工程产生了显著的效果。
4.1纳米磁性液体在旋转轴中应用之尺寸效应
在纳米技术领域中，最为显著的效果之一是将旋转轴中的传统尺寸竿位进行了缩小，将其毫米单位转化成了纳米，而纳米也就相当于一米的十亿分之一，将纳米技术应用到机电工程中，可以将机械的体积大大降低，最终促使微型机械这种新型的机械的形成和产生.这种产生并不是传统的机械单纯的在尺度上产生了微小的变化，而通常指的就是可以进行成批制作的微传感器、微能源、微驱动器、集合微结构、信号、控制电路等等处置装置为一体的微型机电系统。大部分都是将纳米技术成果进行了运用，因此，它们已经远远的超过了传统机电的范畴和概念，而是基于现代的科学技术之上，并且作为整个的纳米科技中，重要的组成部分，以及用崭新的技术线路和思维方式指导之下的重要产物。
4.2纳米磁性液体在旋转轴中应用
纳米技术使原材料形成了更加微小的形态，其功能更加强大，不仅仅能够对传统材料进行一定的改良，同样能够使新材料源源不断的产出。磁性液体密封的技术更加证明了磁性液体能够被磁场控制这一特性，将纳米单位液体置于磁场之内，最终达到密封效果。与此同时。在运用材料中，我们能够将微量元素融入到基础的材料之中，以便能够达到更好效果。
4.3纳米磁性液体在旋转轴中应用之材料摩擦性能
纳米技术摩擦性能已经成为了其最为显著的特性之一，在机电工程领域中，各种轴承都会产生摩擦，存在着摩擦性能，但是，自从纳米材料出现了以后，各类机械的尺寸和结构都变小了，对于零件过小，其摩擦力就变得尤其重要，如果其摩擦力相对来说比较大，那么就会造成零件的磨损。进而，纳米技术也就对这问题进行了克服，现在已经出现的纳米材料几乎处于无摩擦状态。
4.4纳米技术在机械行业中的发展前景
（1）汽车工业以及机械的滑配原件，例如：滑轨、轴承上应用的纳米陶瓷镀膜能产生磨擦界面，这样可以大大地减低磨损并且能够提高负载。
（2） 塑胶流道的低粘应用，例如：拉丝模、套筒以及热胶道，这样可有效地减少积料碳化的产生概率。
（3）包封短射、射出成型时发生的粘模 、镜面雾化以及拖痕均具有重要的改善，特别是在和顶针上所展现出来的干式，这样更是任何金属都不能表现出来的优异性。
（4）橡胶、IC 封装胶和发泡塑料，因为其具有极高的粘着性， 所以必须借助大量的脱模剂来协助脱模， 这样纳米陶瓷的荷叶效应就可大大地减少脱模剂的使用和模具清理时间。
（5）纳米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能够使塑胶在模具内的流动性大大提升， 尤其是高精度模具，例如：塑胶镜片、薄光板、汽车聚光灯罩等一些模具应用后对产品的使用均有显著的改善。
篇2
【关键词】纳米材料 微纳米技术 汽车工业 应用 发展
1 纳米材料与微纳米技术
纳米（nanometer）并不是一种物质，它是一个尺寸的度量，与米、厘米、毫米一样，1个纳米等于百万分之一毫米，本身没有物理内涵。20世纪80年代，纳米级颗粒的出现，产生了纳米材料以及后来的微纳米科技。
1.1 纳米材料
以“纳米”命名的颗粒，其尺寸在1nm-100nm范围内。最早的纳米材料是由纳米颗粒、纳米膜以及固体组成，它是一种单元物质。广义上说，纳米材料指在三维立体空间中其有一维或多维处于纳米尺度范围作为基本构成的单元物质。大多数纳米粒子为理想单晶态，与原子和结晶体都不同。
1.2 微纳米技术
纳米技术指研究纳米尺度范围物质的结构、特性和相互作用，以及利用这些特性制造具有特定功能产品的技术[2]。最早提出纳米技术概念是在1959年，由美国著名物理学家理查德・费曼在题为《空间之尽头仍然很大》的开创性发言中提出的，发展的源动力来自20世纪80、90年代仪器设备领域的关键发明。
2 纳米材料与技术在汽车工业上的应用
任何一门科技决不是一种孤立的科学技术，纳米科技不仅如此，较其他科技而言，它涉足的领域更为宽广。近几年来，电子学、生物学、材料学、生物科学、医学、机械工业、环保、汽车、国防都有它的足迹，并且成果累累。尤其在汽车工业领域，纳米科技正日益成为旧科技的汇合点和新科技的孵化器。
2.1 纳米材料与汽车的发展
纳米材料在汽车生产制造上的使用广泛，几乎可应用在汽车的任何部位，内部的内装，外部的车身，动力系统，传动系统，行驶系统。材料种类繁多，有纳米塑料、纳米陶瓷、纳米剂、纳米催化剂、纳米涂料、纳米液体膜、纳米橡胶等几乎包罗了汽车的所有零部件。比如纳米材料科可强化车身钢板结构；纳米涂料可以让车漆色泽光亮、耐蚀以及耐磨；纳米粒子可以使内装更清洁、健康；纳米金属作为排气系统的触媒，可以获得刚好的转换效果。以上材料具备超强的物理性能，对于汽车的安全、轻质、环保等有很大的帮助。同时，对轻量化车身，减少使用成本，净化尾气排放，降低燃油消耗，延长使用寿命具有十分重要的意义。
2.2 减小汽车零部件损耗
机械零部件使用时间长，容易出现磨损、疲劳和腐蚀，磨损造成的经济损失十分巨大。纳米剂利用纳米离子的良好摩擦性，将粒子采取恰当的方式与油液混合，形成悬浮液后通过吸附、游离和扩散等形式产生保护膜。它不对其他车用油剂产生不良作用，是纯石油产品。
纳米剂与高级油或固定添加剂相比，在重载和高温条件下，可以最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长，从而大幅度地降低摩擦和磨损。现代汽车在发动机曲轴轴承和气缸壁等部位应用较多。
2.3 降低尾气污染，净化空气
大气污染是当今世界各国共同面临的重点议题，超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物在大气中扩散蔓延，严重影响人类身体健康。碳纳米管、纳米汽油等新纳米材料和纳米技术的应用能有效缓解并解决产生有害气体的污染问题。
纳米汽油是一种将纳米微粒通过纳米技术制备的一种汽油微乳化剂，用它来替代工业生产中使用的汽油、柴油，能够改善燃料品质，促进油液燃烧。此外，通过活性炭为载体、纳米粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，具有极强的电子得失能力和氧化还原性，所以它能够氧化一氧化碳并且还原氮氧化物，最终转化为一二氧化碳和氮气，对人体没有任何伤害。因此，降低了汽车尾气污染，同时净化了空气。
结语
“十二五规划”对于我国未来汽车工业和汽车技术指明了发展方向，我国汽车工业与国外的竞争，核心和本质是技术水平的竞争。充分利用高新技术，使新型汽车向轻量化、低能耗、低排放、高效能的方向发展，优化汽车产品设计、制造工艺、拓展营销等。同时建立以纳米技术为主导的新兴产业基地，并形成自主知识产权，树立发展以纳米技术促进产业结构调整，推进产业升级的主要指导思想，从而有序推动我国汽车工业健康、快速、高效发展。
参考文献
[1]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构.科学出版社，2001.
[2]曹新，赵振华.纳米科技时代.经济科学出版社，2001.
[3]Charles.M.Lieber.令人惊讶的纳米电路.Scientific American，2001.12.
篇3
纳米技术(Nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。
1．纳米尺度空间
国际上公认0．1～100nm为纳米尺度空间。为研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm视为亚微米体系，尺寸1～100nm划分纳米体系，典型尺寸
纳米尺度空间所涉及的物质层次，是既非宏观又非微观的相对独立的中间领域，被人称之为介观(mesoscopy)研究领域。
2．纳米技术范畴
(1)纳米材料与技术：纳米材料包括纳米微粒与纳米固体。纳米微粒通常>1nm，需用电子显微镜才能看到；纳米固体系纳米结构材料，尺寸为1―100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。又分为晶态、准晶态和非晶态三类。
纳米材料技术(包括纳米相材料技术和纳米复合改性技术)是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学、催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域；医学上可用于人造骨、人造牙齿等。
(2)纳米器件及技术：其一，微型传感器：利用尖端直径小到足以插入活细胞内而不严重干扰细胞的正常生理过程，以获取活细胞内足够的动态信息来反映其功能状态。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指标，也为药理学、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和技术。
其二，微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)微型机器人是指外形很小，便于进入微小空间进行可控操作的微型机器。如果机械结构能做到前所未有的微细，再集成高度的智能的话，那么人们将创造出面目全非的机械，建立一门概念全新的学科。
纳米技术能为医学做些什么
1．纳米生物学(Nanobiology)研究以纳米为尺度，研究(1)细胞内各种细胞器的结构和功能(如线粒体、细胞核)(2)细胞内外之间及生物体的物质、能量和信息交换；(3)生物反应机理：包括修复、复制和调控等方面的生物过程：(4)根据生物学原理，发展分子工程，包括纳米生物分子机器人和纳米信息处理系统。
2．生物与医学工程研究
微操作机器人系统可在生物与医学工程研究中进行显微注射与显微切割，这是一项复杂的微操作过程，其精度要求在微米级。目前上述操作基本上由人工在显微镜下手动或半自动完成。手工操作效率极低，如微注射产生转基因家畜的成功率只有5％左右，一个熟练的操作人员一天大约可注射100个受精卵，而培养一名熟练的操作人员要花5年时间。
3．诊断与监测
(1)光学相干层析术(OCT)已于1997年12月24日，由清华大学单原子探测实验室研制成功，可望1999年进入临床，被科学家誉为“分子雷达”。
OCT的分辨率可达1个微米级，较CT和核磁共振术的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X光、CT、磁共振那样杀死活细胞。有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”而不必等到生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。
(2)激光单原子分子探测术：此术同样具有超高灵敏性，可在含有1000亿亿(1019)个原子或分子的1CM3气态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中一个。按照这一办法，科学家希望对生物体尤其是人体内生物分子的活动进行探测，以找到影响人类健康的某些答案。通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子(或标志体)，相信已不再是一件遥远的事情。
(3)微小探针技术可向人体内植入，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。
4．临床治疗
(1)显微外科术的革命――细胞修复术众所周知，本世纪器官移植，人工器官技术的发展，曾使得外科从修复外科时代(对病变器官与组织的切除)向替代外科时代(器官移植、人工器官)发展，并有专家预言21世纪医学仍然是替代外科为主的时代。
(2)定点给药：利用微型机器人深人体内做到定点给药，将是21世纪内科疾病治疗的革命。①糖尿病：外源性补充胰岛素，需要准确了解体内血糖的变化，且常年肌注，病人极为不便。胰岛移植的手术费用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少问题。利用纳米药物存储器，定点存放在人体胰岛部位，根据纳米监测器对体内血糖水平的变化情况，自动调控对胰岛素的释放。对此，日本科学家已有初步的研究成果。②肿瘤：肿瘤的放疗、化疗及外科手术以及器官移植，心血管疾病的现行治疗方法，因其功用只是弥补疾病后果或推迟死亡，尽管在大众传媒中被视为高技术的同义词，而实际上耗资巨大，已成为西方医疗危机的主要原因，故被刘易斯・托玛斯称为“半拉子”医疗技术。而纳米技术正是向类似的“牛拉子”医疗技术挑战的有力武器，因为利用纳米技术制成的“生物导弹”可导向定点给药，将肿瘤杀灭在萌芽状态之中。
机遇与对策
1．纳米技术在医学领域内的发展前景
除纳米材料在替代医学中得到广泛的应用之外，纳米器件有可能成为未来保卫人类健康的一支忠实可靠的“卫队”。(1)纳米生物传感器用于监测、收集、播送体内细胞的健康状态和病变信息(2)纳米药物存储器(药泵) 用于存储、运输指定存储的药物，并按指定的部位存放，即定点给药，其体积可达数个微米(3)纳米生物导弹直接用于治疗各种细胞水平的疾病，对病变组织有亲和力，对病变细胞有杀伤力，可特异性地杀灭肿瘤细胞(4)纳米细胞修复器用于修复细胞内的各种病变，如线粒体、细胞核的病变(5)纳米细胞监督器用于监视免疫细胞、白细胞等细胞正常功能的发挥；(6)纳米细胞清扫器：帮助清除体内的代谢废物以及外界进入体内的有害物质；(7)纳米细胞检疫器：巴西和美国科学家最近发明了世界上最小的“秤”，能够称量10-9克的物体，即相当于一个病毒的重量。利用纳米“秤”可称出不同病毒的重量，以发现新的病毒。可定点于口腔、咽喉、食道、气管等外界开放的部位，以充当“检疫”。
2．迎接纳米技术的挑战
篇4
关键字：纳米技术；建材；性能；功能
纳米技术不仅具有相当的理论研究价值，而且在当下和未来都具有广泛的应用前景，是最近十多年来最具发展和研究前景的技术之一。早在上个世纪的八十年代末，纳米科技的研发就受到了世界各国的重视，甚至有部分走在前沿的国家已经实现了对该项技术的应用。现阶段来看，纳米科技已经在不少的传统行业中得到了应用，例如：医疗、食品科技以及建筑材料等。其作为一项新兴科学，对建材的影响较大，不仅提高建筑工程的质量水平，更使得建筑的功能性和适用性得到了强化。同时，纳米技术的应用对我国建筑行业而言也具有相当重要的意义，尤其是通过高新技术的优势来拓展国外市场。
一、纳米技术的发展及其现状
距离最初概念的提出，纳米技术已经有40多年的发展，但是其仍旧还有许多的发展空间，可以发展出更多的功能和应用方向。从纳米材料的内涵和特点来看，其发展大致可以划分为三个阶段。第一阶段（1990年以前）。这一阶段主要是进行理论探索和研究，并且尝试利用各种手来制造出具有纳米颗粒的粉体，甚至是块体（包括薄膜）。并将制造的方法进行评估和总结，对其特性进行归纳和分析。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二阶段（1990~1994年）。这一阶段是人们对该技术应用的理论提升阶段，通过其他学科的融合，纳米材料在物理和化学之中的性能特点已经得到了一定的发掘，并且应用到复合型的材料设计之中。同时，这种粒子复合、块体复合以及复合材料的合成物都该项技术在这一阶段的研究重点方向。第三阶段（从1994年到现在）。这一阶段的技术研究和应用已经有了不断的拓展，也受到了来自于民众的关注，国际上更是掀起了一股发展。若是对第一阶段和第二阶段进行总结，前两个阶段的研究还存在一定的盲目性，在这一阶段已经具有明确的方向，技术上也可以满足人们的操作意愿，来进行设计、组装、创造新的体系，并且使之具有人们所希望的特性。
二、纳米技术在建筑材料中的应用
（一）纳米水泥的应用
普通的水泥混凝土往往会具有较大的刚性，而缺乏柔性，这也使得水泥存在固有缺陷难以解决，往往会在今后的施工过程中出现开裂及其他破坏问题。而纳米技术的应用者有效的对该类问题进行了解决。因为在应用了纳米技术之后，混凝土的强度、硬度、抗老化性以及耐腐蚀等性能得到了有效的强化，同时还可以对电磁波和声音进行有效的吸收，满足了建筑物对隔音效果的要求。同时，这类材料也应用到一些特殊建筑使用当中。
（二）纳米玻璃的应用
普通的玻璃往往自动的吸附空气之中的各类有机物，从而是玻璃表明形成一种难以清洗干净的有机污垢。同时还存在其他的不足之处，影响玻璃的透视度。例如：玻璃容易产生水雾，从而使得可见度受到极大的限制。然而，通过利用Ti02来对平板玻璃正反两面进行薄膜的镀制处理，则可以有效的决解这类缺陷所造的影响。除此之外，Ti02作为光催化剂在阳光的作用下，还能够对甲醛和氨气等有害物质进行分解和消除。同时，这类措施的应用也可以更好的提高的玻璃在透光性和机构强度等方面的效果。这种玻璃的应用极大的减小了屏幕玻璃、大度玻璃、住宅玻璃等领域的人工清洗困难，节约了清洗的人工或机械成本。
（三）纳米技术在陶瓷材料中的应用
由于陶瓷具有很强的耐高温性和抗腐蚀性，而且还具备相当的观赏性，因此得到建筑产业的广泛青睐，尤其是在进行墙体和地面的装饰时。然而，陶瓷却及其容易发生脆性损坏，这也造成了该类材料的应用范围受到了极大的限制。将纳米技术融入到陶瓷材料的开发和研制之后，却使得该类材料具有比过去更高的可塑性，甚至可以吸收一定的外来能量。甚至有部分研究生独创性的将金属碳纤维加入到陶瓷材料之中，极大的提升陶瓷的强度，同时具有极其优秀的抗烧烛性，故而这类材料也被应用火箭喷气口的制作。用纳米级SiC、Si3N、ZnO、Si02、Ti02以及A1203等粒子所制成的陶瓷材料，具有比以往更加高的硬度和韧性，即使是在较大的温差之下也能够保持原有的形态，不会参数破损，具有相当广泛的应用范围和前景。
（四）纳米技术在防护材料中的应用
目前的比较常用的防水材料是通过在胶料中加入炭黑等物质来形成，这种材料虽然制作简单，价格便宜，但是却没有较长的使用寿命，极易在使用过程中发生的腐蚀和老化，给居民生活带来了极大的不便。因此，建筑材料的研究者们也髙希望可以研制出具有强、耐腐烛、抗老化性能的防水材料。在通过不断的研究和技术融合之后，纳米级的防水材料得以被研发出来，这种材料最早被北京建筑科学研究院所发现，具有较强的耐腐蚀和耐老化性能。这种纳米材料所制造的防水卷材，拥有一定的强度和韧性，更比传统材料表现出了更高抗老化性和光热稳定性等，从而得到建筑工程的广泛运用。
（五）纳米保温材料
近几年来，我国逐步强化了对节能减排的要求。在建筑施工的过程中，也越发注重对建筑保温性和环保性的标准，尤其是针对目前我国大范围采用的传统保温隔热材料。因为诸如：聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料会在使用过程中产生不少对人体有害的物质，甚至是人体癌症的主要诱因，同时也是大气污染的主要来源，这是我国建筑产业要尽快改善的部分。然而，纳米建筑材料的应用却有效避免了这部分的危害，例如：无机硅酸盐为主要原材料的纳米材料。该材料是经髙过高温和压才形成的一种纳米级功能性材料，具有良好的保温隔热性，但是同时有具有稳定的化学性质，不会产生对人体损害的物质，是我国目前比较倡导的一种绿色环保保温材料。
三、结束语
目前，纳米技术的研究已经是世界各国的重要项目。纳米技术在自身不断发展的同时也对许多传统行业产生了不少的改进。从建筑行业来看，纳米建筑材料的应用必然会产生不小的推进作用，尤其是能耗优化、质量提升以及环保等多个方面。这样一来，建筑材料中纳米技术的应用水平便觉得该企业的竞争力水平，对于我国的建筑企业而言，正是走入世界舞台的重要助力，具有十分重要的现实意义。
作者:赵宇晗 单位:辽宁建筑职业学院
参考文献:
[1]赵文轩,张越.建筑材料中纳米材料和纳米技术的应用[J].河南建材,2012,02:24-26.
篇5
【关键词】 纳米技术； 中药制剂； 中药现代化
【Abstract】 To introduce the definition and characteristic of nanometer Chinese drugs， and the development of nanometer Chinese drugs pharmaceutics. Problems and prospects of nanometer Chinese drugs pharmaceutics were discussed.
【Key words】 nanotechnology； Chinese drugs pharmaceutics； Modernization of Traditional Chinese Medicine
纳米即十亿分之一米，相当于10个氢原子排成直线的长度。纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系［1］。纳米技术作为高新技术，可广泛应用于材料学、电子学、生物学、医药学、显微学等多个领域，并起着重要的作用。1998年，徐辉碧教授等［2］率先提出了“纳米中药”的概念，进行了卓有成效的探索。纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂。因纳米材料和纳米产品在性质上的奇特性和优越性，将增加药物吸收度，建立新的药物控释系统，改善药物的输送，替代病毒载体，催化药物化学反应和辅助设计药物等研究引入了微型、微观领域，为寻找和开发医药材料、合成理想药物提供了强有力的技术保证。运用纳米技术的药物克服了传统药物许多缺陷以及无法解决的问题。将纳米技术应用于中药领域是中药现代化发展的重要方向之一。
1 纳米中药的特点
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0.1～100 nm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10 μm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(200～400 r／min)和时间(2～60 h)，获得了平均粒度不大于100 nm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19 nm。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Vicki Colvin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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目前，我国制造业已有较好基础，并已成为世界制造大国，工业增加值居世界第四位，约为美国的1/4、日本的1／2，与德国接近。产量居世界第—的有80多种产品。然而，我国制造的多是高消耗、低附加值产品，大量产品处于技术链和价值链的低端。在代表制造业发展方向和技术水平的装备制造业，我国的落后状况尤其明显，大多数装备生产企业没有核心技术和自主知识产权。同时，我国制造业劳动生产率水平偏低，许多部门的劳动生产率仅及美国、日本和德国的1／10，甚至低于马来西亚和印度尼西亚。这一差距，尤其明显地表现在资本密集型和知识密集型产业上。在此条件—卜，我国制造业不能继续在技术链低端延伸，不能依靠高消耗获得更多低附加值产品，必须用科学发展观指导制造业运行，转变制造业增长方式。
二、转变制造业增长方式必须发展现代制造技术
产品技术链，没有一个固化的定式，但总是由低端向高端发展。近年，它正伴随着现代制造技术的进步不断向高端延伸。目前，制造业技术链高端几乎被现代技术垄断，处于技术链高端的产品几乎都是由现代技术制造出来的。所以，要转变我国制造业增长方式，必须抓紧发展现代制造技术，通过现代技术促使制造业及其产品向技术链高端延伸，以便降低技术链低端产品的比重，相应提高技术链高端产品的比重。
在知识经济时代到来之际，微电子技术、光电子技术、生物技术、高分子化学工程技术、新型材料技术、原子能利用技术、航空航天技术和海洋开发工程技术等高新技术迅猛发展。以计算机广泛应用为基础的自动化技术和信息技术，与高新技术及传统制造方法结合起来，便产生了现代制造技术。
现代制造技术，保留和继承了传统制造技术的产品创新要求，如增加现有产品的功能，扩大现行产品的效用：增多现有产品的品种、款式和规格：缩小原产品的体积，减轻原产品的重量：简化产品结构，使产品零部件标准化、系列化、通用化：提高现有产品的功效，使之节能省耗等。但是，现代制造技术，在制造范畴的内涵与外延、制造工艺、制造系统和制造模式等方面，与传统制造技术均有重人差别。
在现代制造技术视野中，制造不是单纯把原料加工为成品的生产过程，它包括产品从构思设计到最终退出市场的整个生命周期，涉及产品的构思、构思方案筛选、确定产品概念、效益分析、设计制造和鉴定样品、市场试销、正式投产，以及产品的售前和售后服务等环节。
在现代制造技术视野中，制造不是单纯使用机械加工方法的生产过程，它除了机械加工方法外，还运用光电子加工方法、电子束加工方法、离子束加I：方法、硅微加工方法、电化学加工方法等，往往形成光、机、电一体化的工艺流程和加工系统。
三、发展现代制造技术的重点方向
现代制造技术正在朝着自动化、智能化、柔性化、集成化、精密化、微型化、清洁化、艺术化、个性化、高效化方向发展。为了转变制造业增长方式，促使制造业向技术链高端延伸，我国宜着重发展以下现代制造技术。
(一)以纳米技术为基础的微型系统制造技术
“纳米”是英文nan。meter的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术，表现为在纳米尺度(0．1nm到100nm之间)内研究物质的相互作用和运动规律，以及把它应用于实际的技术。其基本含义是在纳米尺寸范围认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。纳米技术以混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学等现代科学为理论基础，以计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术等现代技术为操作手段，是现代科学与现代技术相结合的产物。
纳米技术主要包括：纳米材料学(nanomaterials)、纳米动力学(nanodynamics)、纳内米电子学(nanoclectronics)、纳米生物学(nanobi010gy)和纳米药物学(nan。pharmics)。就制造技术角度来说，它主要含有纳米设计技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术、纳米材料技术、纳米机械技术等。以纳米技术为基础，在纳米尺度上把机械技术与电子技术有机融合起来，便产生了微型系统制造技术。
自从硅微型压力传感器，作为第一个微型系统制造产品问世以来，相继研制成功微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计等一系列这方面的产品。美国航空航天局运用微型系统制造技术，推出的一款微型卫星，其体积只相当于一枚25美分的硬币。
微型系统制造技术，对制造业的发展产生了巨大影响，已在航天航空、国防安全、医疗、生物等领域崭露头角，并在不断扩大应用范围。
(二)以电子束和离子束等加工为特色的超精密加工技术
超精密加工技术，一般表现为被加工对象的尺寸和形位精度达到零点几微米，表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术。
这项技术包括超精密切削、超精密磨削、研磨和抛光、超精密微细加工等内容，主要用于超精密光学零件、超精密异形零件、超精密偶件和微机电产品等加工。
电广束、离子束、激光束等加工技术，通常出现在超精密微细加上领域，用来制造为集成电路配套的微小型传感器、执行器等新兴微机电产品，以及硅光刻技术和其他微细加工技术的生产设备、检测设备等。20世纪80年代以来，超精密加工技术，在超精密加工机床等设备、超精密加工刀具与加工工艺、超精密加工测量和控制，以及超精密加工所需要的恒温、隔热、洁净之类环境控制等方面，取得了一系列突破性进展。超精密加工技术投资大、风险高，但增值额和回报率也高得惊人。近来，发达国家把它作为提升国力的尖端技术竞相发展，前景非常好。
(三)以节约资源和保护环境为前提的省耗绿色制造技术
制造业在创造社会财富的同时，产生出大量废液、废气、固体废弃物等污染，会直接影响人类的生存环境，不利于社会的可持续发展。所以，需要探索符合环保要求的节能、省耗、少污染的生产方法，即绿色制造技术。绿色制造技术，立足于尽量减少制造业对环境带来的负面影响，促进产品制造与生存环境的协调发展，在提高企业效益的同时增进社会福祉。
这项技术的核心内容是，产品设计上，尽量提高可拆卸性、可回收性和可再制造性：生产工艺和设备选用上，尽量做到低物耗、低能耗、少废弃物、少污染。这项技术的其他内容，还包括绿色制造数据库和知识库、绿色制造过程建模、绿色制造集成技术、绿色制造评价方法等。
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鱼缸式头罩让情侣甜言蜜语
英国一名大学生发明了一款名为“交流泡”的头罩,佩戴“交流泡”的泡吧爱好者们可以在喧闹的酒吧里享受安静的交流。由苏格兰爱丁堡龙比亚大学产品设计系学生发明的“交流泡”,外形就像一个圆圆的玻璃鱼缸,可以屏蔽周围的声音,佩戴者只要互相凑近就可以聊天了。“交流泡”有两种型号:体积稍大、可以固定在桌子上的情侣款和直接戴在头上的单人款。
Nokia设计推出
纳米概念手机
Morph一个应用纳米技术的概念机,来自 Nokia研究中心和剑桥大学的合作,这个概念设计在 MoMA 的 “Design and the Elastic Mind”展览上展出。Nokia Morph 纳米概念机,探索的是未来纳米技术(材料特性)给个人移动终端带来的潜在创新,比如Morph 是柔性的,可以自由转变成各种形状(大显示屏,手机样式,腕表样式),表面自动清洁,透明,可转变3D表面的屏幕等。
智能机器人监督客户瘦身
美国麻省理工学院毕业生基德发明了一款机器人,它能够帮助客户控制饮食,并追查客户的瘦身进度,还不时地从旁给予鼓励,让客户早日达到标准体重。
名为“Autom”的这个机器人将于今年底在美国面世,售价为500美元左右。它的身高只有38公分,设计相当简单,只有头部、长方形的身体和两只脚。
使用者一步步地输入自己的体重、饮食、运动和减肥目标等资料。机器人就会根据这些资料,为客户提供适当的建议,并监督他的瘦身进展。
上海世博会主题丝巾亮相
北欧著名的时尚品牌玛丽亚・古琦为上海世博会特别设计了名为“相聚上海”和“上海印象”的两款丝巾,以上海独有的标志性建图案为主要设计灵感,东方明珠,环球金融中心和金茂大厦相映成辉,在佼佼白玉兰的点缀下,为世人展现一个生机勃勃又不失优雅的现代化国际大都市风采。
柯达方箱式2012伦敦奥运会版相机
柯达为2012伦敦奥运会设计的一款柯达布朗尼相机。它的部件构成是三重镜头被设计成一个主光圈和2个取景孔,对于如此有型的照相机而言,当遇到光线不是十分充分的时候,它的闪光灯通过转轴连接被设计在相机的侧边并与机身融为一体,只有在它被使用的时候你才会看到其庐山真面目。
范思哲家居系列
范思哲紧跟生活主题的脚步,开始了轰轰烈烈的家居系列……意大利VERSACE范思哲米兰公布最新家居系列适逢2010米兰设计周的开始,意大利VERSACE范思哲在自家总部,为这新系列的家饰品举行了鸡尾酒会的展示。
Chanel推出母亲
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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。新晨
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。
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21世纪是知识经济科技新时代，高新技术是又“高”又“新”，其科学原理似乎非常深奥，而信息技术、生物技术更是日新月异，不断给人惊奇。其实，高新技术离我们并不遥远，已经深入渗透到社会生活的各个领域，正从形式到观念上改变着我们日常生活的衣食住行、生老病死等方方面面。
纳米，如今大家已不陌生，在家电、医药、美容等广告中，经常见到应用“纳米材料”防腐、防霉、保鲜、抗污染、高渗透、高效、高强等诸多美誉。但是，很多人对这具有“神功奇效”的纳米材料、纳米技术，还是有点说不清楚、讲不明白。
纳米本意是一长度单位，表示十亿分之一米（10-9米），相当于三四个原子的宽度，用“nm”来表示。一根直径0.1毫米的头发，用纳米来量度就是10万纳米（l000 000nm）。这样的尺寸度量单位，显然在我们的日常生活中是难以应用的，没有什么实用意义。如果你要买2米衣料，对售货员说扯20亿纳米……人家一定认为你“有病”。但是，在化学、物理学和材料科学上，纳米意义重大。研究决定物质性能的物质结构时，在原子、分子范畴，就用得上纳米。因为，大部分的原子、分子只有几纳米到几百纳米大小。
当我们把物质越磨越细后，物质开始表现出一些新的性能。如一般的铝粉是烧不起来的，而超细的铝粉，可以成为“固体燃料”；咖啡磨细到一定程度后，可以完全“溶于水”而不再有渣。从科学上讲，这些新的性能与原来的性能是有联系的，只是原来没有充分显示出来。铝本来就是容易氧化的物质，但形成的三氧化二铝薄膜会保护铝不再氧化，所以氧化反应不会连续而很剧烈。但超细铝粉表面积大，同时反应就会形成高温积聚，高温又破坏了氧化层使反应连续下去，形成剧烈的放热氧化反应。剧烈的氧化反应就是燃烧，可以用来熔化金属进行焊接，也可以用作火箭的固体燃料。而咖啡磨细后，可以在水中悬浮不沉下去，就没有“渣”了。国外的“速溶咖啡”用中国云南、海南的咖啡豆做原料，靠着“磨细”的技术大大赚钱。而我们为什么磨不细呢？原来靠机械物理方法磨到一定细度后，很难再细下去了，这当中涉及很多物理、化学原因。
长期以来，把物质分离成超细颗粒的努力，一直没有重大突破。直到20世纪80年代，科学家利用气相沉淀等物理、化学方法，终于制取成功为数不多的l～l00nm大小的“纳米级”颗粒材料。就是这为数不多的纳米材料。使我们真正开始着研究“分子尺寸”的物质，并掀起了席卷天下的“纳米热潮”。研究发现，纳米材料的性能大大不同于原来的物质，如本来化学性“稳定”的，变成非常“活泼”；本来“绝缘”不导电的，变成“导体”或“半导体”；本来强度不大、硬度不高，变得坚韧无比，硬度甚至超过金刚钻；纳米“金属”材料居然可以燃烧、爆炸……同样的材料变为“纳米材料”后，似乎有了新的物理、化学性能，这确实令人大吃一惊。
但是，纳米材料的制取并非想象中那么容易。一般的机械粉碎、研磨根本得不到“纳米级”超细微颗粒，必须通过有针对性的、特殊的高技术物理、化学设施，才能制取“纳米材料”。目前，纳米材料还没有成熟的规模生产手段，不同材料的纳米级超微粒的制取仍是一道难题。目前的纳米材料制造成本相当高，用“一克千金”形容并不夸张。而要进一步推动纳米科学和纳米技术的研发深化，必须有充足的纳米材料做基础。所以，世界各国都把“高效制取纳米材料”作为纳米科技研发的重要先导基础项目。
纳米材料在陶瓷材料、生物工程、微电子技术、化工、医药等方面的研究开发，最近已有了可喜的进展。不同的纳米材料，确实有许多意想不到的“神奇”性能。
篇10
渗透生活潜力无限
纳米科技与生活的关联性或许比我们想象的大得多。比如手机和电脑等电子产品上的芯片就是纳米成功应用的一个例子。
电脑中的芯片，早期的微处理器都是使用0.5微米（注：相当于500纳米）的工艺制造的，随着芯片频率的增加，原有的工艺已无法满足产品的需求，便出现了数量级越来越小的制造工艺。手机的芯片也大体如此。
从此前的相关消息可以得知，预计从今年开始，三星、台积电等公司将采用20纳米技术。而当前芯片行业的领导者英特尔，他们目前采用的是22纳米技术，但其14纳米工艺预计在2014年就能实现量产。这样一来，未来的电脑、手机等电子产品中的芯片，不仅性能更佳，耗能将越来越少，体积也将更小。
基于纳米技术的纳米复合塑料多功能添加剂，在塑料制品中添加进这种材料，可以让制品具有广谱抗菌的性能，对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率可以达到99%以上。而且，制品的耐磨性、抗冲击强度、硬度都能得到大幅度提高。这些制品可以用来制作电冰箱、空调外壳里的抗菌塑料。
现代社会，服装不再局限于保暖、时尚这样的功能，具有保健功能的衣物更能获得青睐。纳米二氧化硅发挥了巨大的作用，目前，厂家正将其应用到防紫外线、抗菌消臭、抗老化等功能材料方面。
纳米材料让汽车充电仅需一分钟
电动汽车因具有清洁节能、绿色环保的优势，被视为汽车的未来发展方向，但电池技术是其一道难以逾越的坎儿。现在的电动汽车，电池的能量储存密度有限，充一次电能跑200公里就算是优越了，而且充一次电，动辄数十小时。仅有0.34纳米厚的石墨烯，将来或许能成为解决方案中的一环。
目前，美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出了一种新型储能设备，可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。
纳米机器人未来可治病
细胞是生命的基础，而细胞中的核酸、蛋白质组织结构的作用，多发生在纳米尺度。所以，纳米科技在医用方面，也开辟了对人体本身进行人工干预、控制的道路。
原美国国家癌症研究所所长理查德·克劳斯纳曾指出，纳米科学的发展使未来医疗技术取得革命性的突破。
比如可以制造“生物导弹”，在包敷蛋白的磁性三氧化二铁纳米微粒表面携带药物，注射进入人体血管，通过磁场导航输运到病变部位释放药物，可减少肝、脾、肾等由于药物产生的副作用。
美国科幻片《惊异大奇航》中，科学家把变小的人和飞船注射进人体，让它们直接观看人体各器官的“工作状态”。
国家纳米科学中心副主任赵宇亮告诉记者，在现实中，能够治疗重大疾病的纳米机器人现在还停留在概念和基础研究层面，但不可否认这也是未来智能医学的一个重要发展方向。一旦以后有了这种机器人，病患可以免除开刀或是有创口的痛苦，医生用针头就能将医学诊断或治疗的纳米机器注射进体内，然后通过电学、磁学等方式进行体外遥控，从而到达病灶处实施“诊疗”。
