镍基纳米合成材料毕业论文

纳米科技已在国际间形成研究开发的热潮，世界各国将发展纳米科技作为国家科技发展战略目标的一部分，纷纷投入巨资用于纳米科技和材料的研究开发。纳米材料是纳米科技的重要组成部分，日益受到各国的重视。各国（地区）制定了相应的发展战略和计划，指导和推进纳米科技和纳米材料的发展，将支持纳米技术和材料领域的研究开发作为21世纪技术创新的主要驱动器，纳米科技和材料展现了其广阔的发展前景和趋势。各国纳米科技／材料发展战略计划和重点研究领域当前世界上已有30多个国家从事纳米科技的研究开发活动，各国对纳米科技的投资增长加快，已从1997年的4．32亿美元增加至2002年的21．74亿美元， 2002年世界各国（地区）政府投资纳米科技领域的经费比1997年增加了503％（见表1）。从表1可以看出，2000年以来，各国（地区）政府投入纳米科技的研究开发经费增长速度加快。美国、日本和西欧是纳米科技投资的大国（地区），其他国家和地区对纳米科技投资总额还不及美国和日本单个国家的投资多。美国自2000年2月提出“国家纳米技术计划”（NNI），纳米科技研究开发经费从2001财年的4．22亿美元增至2004财年的8．49亿美元（见表2）。2000 年NNI实施计划确定了5个重点发展的战略领域（见表3），近几年来这5个战略研究领域所包含的研究内容有调整。2003财年重大挑战项目涉及的重点研究领域： 1） “设计”组装更强、更轻、更硬并具有自修复和安全性的纳米材料：10倍于当前工业、运输和建筑用钢材强度的碳和陶瓷结构材料；强度3倍于目前遇100摄氏度高温就融化的汽车工业用材料的聚合物材料、多功能智能材料； 2）纳米电子学、纳米光电子学和纳米磁学：提高计算机运行速度并使芯片的存储效率提高百万倍；使电子的存储量增加到数千太比特�将单位表面积的存储量提高1千倍；增加数百倍的带宽改变通信方式； 3）在卫生保健方面，通过诊断和治疗器件减少卫生保健的昂贵费用并增强其有效性；利用基因的快速排序和细胞内传感器进行诊断和治疗；探测早期癌细胞并传递药物；研究能使人工器官的排斥率降低50％、探测早期疾病的生物传感器；研制最大限度减少人体组织损害的小型医疗器件； 4）在纳米尺度加工和环境保护方面，清除水中小于300纳米和空气中小于50纳米的污染微粒，以促进环境和水的清洁； 5）提高能源转换和存储效率，使太阳能电池的能效提高1倍； 6）研制探索太阳系外层空间的低功率（lowpower）微型空间飞行器； 7）研究纳米生物器件，以减轻人类因治疗产生的痛苦：快速有效的生物化学探测器；保护健康、修复受损组织的纳米电子／机械／化学器件； 8）在经济与安全运输方面，引入新型材料、电子学、能源和环境等方面的概念； 9）在国家安全方面，密切注视纳米电子学、多功能材料和纳米生物器件的重大挑战。 2003财年能源部新增3个有关纳米材料特性方面的基础研究项目： ●在纳米材料的合成和处理方面，基本了解涉及材料变形和断裂的纳米加工，利用定模技术有序排列纳米粒子以合成纳米材料。利用统一尺寸和形状的纳米材料来合成更大尺寸的纳米材料； ●在凝聚态物理方面的纳米材料研究，重点了解怎样使宏观分子平衡构造并自组织成为更大的纳米结构材料； ●从事了解纳米材料的特性在转化和控制催化变化的过程中所扮演的角色等方面的基础研究。 2004财年NNI支持的5个重点发展战略领域仍然与2003年相同（见表3）。重点强调支持在原子和分子水平上操纵物质的长期研究，充分发挥创造力以构造如分子和人体细胞大小的先进新器件，从而进一步改进应用于信息技术的电子器件；研究开发应用于制造、国防、运输、空间和环境等方面的高性能低维护材料（lower－maintenance materials）；加速纳米技术在生物技术、卫生保健和农业等方面的应用。研究开发重点领域：生物－化学－辐射－爆炸探测和保护�CBRE方面的纳米技术创新解决方法；纳米制造研究；纳米生物系统；纳米标准仪器开发；教育和培训适应未来产业发展需要的新一代工人；扩大参与纳米技术革命的产业阵容。日本政府在第二个“科学技术基本计划”（2001－2006年）中，将纳米技术和材料与生命科学、信息通信、环境保护等作为国家的科技重点发展战略的重中之重领域。该计划在2001年投入纳米科技的研究经费达142亿日元，比2000年度增加了88亿日元。该计划确定的纳米技术与材料重点研究领域：纳米物质与材料及其在电子、电磁、光学上的应用；纳米物质与材料及其在结构材料中的应用；纳米信息元件；纳米科技在医疗、生命科学、能源科学及环境科学方面的应用；有关表面和界面控制的物质及材料；纳米计量和标准技术；纳米加工、合成和工程技术；纳米技术的计算、理论和模拟技术；形成安全空间的材料技术等。日本通产省2001年制定了“纳米材料计划”（NMP），每年经费3500万美元，为期7年（2001－2007年），由政府部门、政府研究机构、大学和产业界联合研究，旨在为产业界建立集研究开发新的纳米功能材料和教育功能于一体的纳米技术材料研究开发平台（见表4）。通产省2001年还制定并实施了“下一代半导体技术开发计划”，开发50－70纳米的下一代半导体处理基础技术，政府每年投资6000万美元。日本“先进技术的探索研究”计划涉及了许多有关纳米粒子、纳米结构、纳米生物学和纳米电子学等方面的探索性研究。项目研究期限定为5年，均由政府出资，5年间政府对项目的平均资助金额为1600万美元。每个项目通常由15－25名科学家和技术人员组成，分为3个研究小组。该计划鼓励国内外的产业界、大学和研究机构合作研究。该计划已完成了许多项目，主要在研项目。日本文部科学省发布了2003年的科技预算，其中纳米技术和材料的预算总计为1491亿日元（见表6）。日本内阁府综合科学技术会议于2003年7月14日召开了“纳米技术及材料研究开发推动项目”第6次会议，确定了研究开发的重点领域：“纳米药物传输系统”、“纳米医疗设备”以及“创新性纳米结构材料” 。这些项目由内阁府牵头、多个政府部门联合推动，于2004年实施。欧洲共同体力争在纳米科技方面的国际地位，一方面积极创建欧洲新的纳米技术产业，另一方面，力促现有产业部门提高纳米技术能力。欧洲共同体在第6个框架计划（2002－2006年）中，将纳米技术和纳米科学作为7个重点发展的战略领域之一，经费为12亿美元，确定了具体的战略目标和重点研究领域：一、纳米技术和纳米科学将长期的跨学科研究转向了解新现象、掌握新工艺和开发研究工具：将重点研究分子和介观尺度现象；自组织材料和结构；分子和生物分子力学与马达；集成开发无机、有机、生物材料和工艺的跨学科研究的新方法。纳米生物技术：其目标是支持一体化的生物和非生物体的研究，有广泛应用的纳米生物技术，如能用于加工、医学和环境分析系统的纳米生物技术。重点研究领域涉及芯片实验室（lab－on －chip），生物实体的界面，纳米粒子表面修复，先进的药物传递方式和纳米电子学；生物分子或复合物的处理、操纵和探测，生物实体的电子探测，微流体，促进和控制在酶作用基础上的细胞生长。创造材料和部件的纳米工程技术：通过控制纳米结构，开发超高性能的新的功能和结构材料，包括开发材料的生产技术和加工技术。重点研究纳米结构合金和复合材料，先进的功能聚合物材料，纳米结构的功能材料。开发操作和控制器件及仪器：开发分辨率为10纳米的新一代的纳米测量和分析仪器。重点研究领域涉及各种先进的纳米测量技术；突破探索物质自组织特性的技术、方法或手段和开发纳米机械。纳米技术在卫生、化学、能源、光学和环境中的应用。重点研究计算模拟，先进的生产技术；开发能改性的创新材料。二、智能多功能材料高知识含量、具有新功能和改性的新材料将是技术创新、器件和系统的关键。开发基础知识：目标是了解与材料有关的复杂的物理－化学和生物现象，掌握和处理有助于试验、理论和模拟工具的智能材料。重点研究领域：设计和开发已定义特性的新结构材料；开发超分子和微观分子工程，重点是新型的高复杂性分子及其复合物的合成、探索和潜在的应用。技术与生产的结合：以知识为基础的多功能材料和生物材料的运输和加工：目标是生产能构造更大结构的新型的多功能“智能”材料。重点研究领域：新材料；自修复的工程材料；包括表面技术和工程技术的跨技术。对材料开发的工程支持：目标是在知识生产和知识使用之间架起一座桥梁，克服欧洲共同体的产业在材料和生产一体化方面的弱点。通过开发新工具，使新材料能够在稳定竞争的环境下生产。重点研究领域：优化材料设计，加工和工具；材料试验；使材料成为更大的结构，考虑生物兼容性与经济效益。三、新型的生产工艺和器件新生产的概念包含更灵活、集成度更高、更安全和更清洁，这将依赖组织创新和技术的发展。欧洲委员会在“纳米技术信息器件倡议”5年计划（1999－2003年）中确定了3个目标：设计出超越互补金属氧化物半导体硅兼容器件性能的器件；在化学、电子学、光电子、生物学和力学等学科的基础上，设计原子或分子尺度的新型器件和系统，利用分子的特性解决专门的计算问题。欧洲科学基金会提出了于2003年开始实施的“自组织纳米结构”5年计划，将分子自组织、与力学机制相联系的软物质或超分子研究、自组织纳米结构的功能和制备列为第一阶段的研究重点。英国政府在《科学研究重点》中，确定了2001－2004年的科学研究战略和研究重点，其中的材料科学（研究经费为444，000，000英镑）和基础技术（研究经费为2100英镑）两个领域涉及纳米材料和纳米技术的研究重点：促进前瞻性的材料模拟研究；促进纳米技术的研究，促进跨机构管理的跨学科纳米技术研究合作中心（IRCs）的发展。英国工程与物质科学研究委员会在材料科学发展5年计划（1994－1999年）中投资700万美元左右，其中约100万美元专用于纳米粒子的研究，这项计划于2000年继续资助纳米材料领域的研究。英国政府2003年投资纳米技术的经费约为3000万英镑。英国政府的纳米技术应用分委员会咨询专家组调查了上百个科学家和发明者后，在2002年6月题为“英国纳米技术发展战略”的报告中勾画了英国纳米技术发展战略（见表7），选定了认为英国具有研究优势和产业发展机会的6个纳米技术领域：电子与通信；药品传递系统；生物组织工程、药物植入和器件；纳米材料，尤其是生物医学和功能界面纳米材料；纳米仪器、工具和度量；传感器和致动器（actuators）。法国政府目前主要资助3个纳米科技项目：“法国微纳米技术网络”（1000万欧元）；“纳米结构材料”（230万欧元）；“独立纳米对象”（1200万欧元）。德国联邦教育与研究部和德国联邦经济部资助6个纳米技术能力中心，每年投资6500万德国马克，资助的领域主要是：超薄功能薄膜；纳米结构在光电子领域的应用；新型纳米结构的开发；超精细表面测量；纳米结构的分析方法。 2002年德国联邦教育与研究部发布了提升纳米研究能力的新战略，将纳米技术的研究经费从 1998年的2760万欧元增至2002年的8850欧元，4年增长了200％。重点研究领域涉及增强用于纳米技术研究的基础设施的安全性；重建集成和创新型研究机构；将纳米技术商业化；促进创新企业的建立；增强SMEs的作用，评估与其他国家合作的机会；缩短相关的专利或授权的期限；促进下一代科技研究和发展相关的科技法律。资助下一代的材料研究的经费达7500万欧元，其中包括资助纳米结构材料。英、法、德国等欧盟国家除本国政府支持的纳米科技研究外，还要参加上述欧盟在第6个框架计划中的有关纳米材料等方面的项目。韩国政府在2002－2006年“科学技术发展基本计划”中，将纳米技术与生物技术、信息技术和航空航天技术等作为国家科技发展的重点战略领域。2000年制定的“纳米生物技术发展10年计划”，重点研究开发纳米诊断器件、纳米治疗系统和纳米生物仿生器件。 “2001－2010年太比特纳米器件计划”确定了太比特纳米电子学、自旋电子学、分子电子学和核心技术为研究重点领域。政府投资该计划的经费总计为1．42亿美元。科学技术部积极鼓励私营企业设立纳米技术专项投资金作为匹配经费。“2002年度纳米技术开发行动计划”，预算为2031亿韩元，比2001年的1052亿韩元增加了93．1％。旨在开发纳米核心技术，新建国家纳米制造研究中心（250亿韩元），以及信息技术和纳米技术融合中心。到2010年，使韩国将拥有13000名纳米技术领域的专家并跻身纳米技术领域世界10强之列。澳大利亚在2003财年将纳米材料与生物材料作为重点战略研究领域，主要研究通过原子和分子的纳米自组织形成块材。中国台湾自1999年开始，相继制定了“纳米材料尖端研究计划”（1999年）； “纳米科技研究计划”（2001－2005），5年预计投入的经费每年达上亿元新台币。中国台湾计划从2002－2007年在纳米技术相关领域中投资总额为6亿美元的预算，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。世界纳米科技／材料的发展各国（地区）通过实施纳米科技计划，纳米材料和技术水平有很大发展。在纳米材料方面，仅以近两年世界部分研究成果为例，纳米科技／材料的发展是显而易见的。美国IBM和康耐尔大学于2002年相继开发出碳纳米晶体管。威斯康星州立大学研制出存储密度是目前光盘100万倍的原子级的硅记忆材料。麻省理工学院和美国陆军合作建立的纳米技术研究所研制了具有防水性和灭菌作用的纳米涂层。美国依利诺斯州西北大学Stupp领导的材料研究小组首次设计并制备出了骨状纳米纤维（Science，23，11，2002）；美国加州伯克利大学化学系的Joshua Goldberger领导的研究小组，与美国劳伦斯国家实验室的科学家合作，利用外延镀膜新技术，首次成功地合成了具有单晶结构的氮化镓�GaN纳米管，这种新技术也可以应用于合成其它材料的单晶纳米管。氮化镓�GaN纳米管还可应用于纳米毛细现象电泳、生物化学纳米流体感应，以及纳米尺度的电子与光电元件等方面（ Nature 422� 599 2003）。俄国莫斯科大学化学系首次研制出氧化铝纳米管。俄科学院电化学研究所成功研制出具有良好杀菌和环保性能的新型纳米涂料。日本产业综合研究所开发出利用碳纳米管在常温下工作的单电子半导体。名古屋大学在此基础上开发出可控制电传导性的碳纳米管。日本东芝研究开发中心利用碳氢化合物催化分解法，在氧化锌（ZnO2）多孔介质材料中覆上一层作为催化剂的铁铝系复合氧化物，而制备出在其表面能形成每平方毫米约4万根纳米纤维、直径为5～8纳米、5层左右的多层高密度填充碳纳米纤维。研究该材料的目的是为研制以吸附氢气等燃料的储氢能量材料。日立研究所利用纳米技术，将软磁金属与高电阻陶瓷通过机械力的作用，使混合物质在固态下达到原子级的相互混合，以便在软磁金属纳米晶粒的周围形成高电阻陶瓷结构。软磁金属的纳米晶粒之间通过高电阻隔断而形成高电阻，可降低高频段上由于涡电流而引起的损耗，从而成功地合成了高频电磁波吸收纳米材料。通过这种方法制备的电磁波吸收纳米材料能将电磁波吸收材料的厚度减小约50％，有望作为涂层电磁波吸收材料投入实际应用。日本国家物质材料研究所的Yoshio Bando领导的研究小组，成功研制出了在内径约 20～60 纳米的氧化镁单晶结构纳米管内填充了液态金属镓�gallium的纳米复合材料温度计，该温度计利用氧化镁耐高温和在高温下结构稳定的物理特性，使纳米温度计的温度测量范围大幅度增加，估计其测量温度可达摄氏1000度（App． Phys． Lett． 83 999 ，2003），该测量温度比Yoshio Bando所在的研究小组于2002年研究的碳纳米管温度计的测量温度摄氏50－500度要高得多（Nature 415 599 ，2002）。法国国家科研中心图卢兹结构研究和材料制造中心与丹麦阿尔霍斯大学天文物理学系合作，联合设计出一种能在铜表面自动聚集原子线功能的纳米“模具”分子，为未来单分子电路分子元器件的电子相互连接打开了通道。纳米科技在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展和新突破。本文就不在此列举了。中国通过“国家攻关计划”、“863计划”、“973计划”的实施，纳米材料和纳米技术已取得较为突出的成果，并引起了国际上的关注。例如，在纳电子方面，成功地研制出波导型单电子器件晶体管和对电荷超敏感的库仑计；实现6纳米宽的半导体量子线台面和6纳米宽的线条金属栅，制备出间隔仅为10纳米的多种“纳米电极对”；用GMR效应进行高灵敏度传感器和硬盘磁头原型的研制工作。在纳米材料方面，中科院化学研究所有机固体重点实验室与北京大学人工微结构及介观物理国家重点实验室共同合作，利用C60粉末直接构筑C60纳米管。所获得的C60纳米管是由C60晶体在500℃下生长而成，它保留了C60分子的结构和性质，同时作为新的聚集态结构又具有准一维纳米材料的特点（J．Am．Chem．Soc，2002年11月13日）。研制出了碳纳米管准一维纳米材料及其阵列体系、非水热合成纳米材料；纳米铜金属的超延展性、块体金属合金、纳米复相陶瓷、巨磁电阻、磁热效应、介孔组装体系的光学特性、纳米生物骨修复材料、二元协同纳米界面材料等领域的研究，在国际上有一定的影响。在纳米器件的构筑与自组装、超高密度信息存储、纳米分子电子器件等方面也取得了许多有意义和有影响的成果。纳米技术／材料的未来发展趋势从科技发展史来看，新技术的发展往往需要新材料的支持。如果没有1970年制成的使光强度几乎不衰减的光导纤维，可能不会有现代的光通信；如果没有高纯度大直径的硅单晶，很难想象集成电路、先进的计算机及通信设备的高速发展。纳米材料是受纳米尺度控制、具有新特性和行为的纳米尺度材料。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，纳米材料是构建两维和三维复杂功能纳米体系的单元，在此基础上可产生许多纳米新器件和功能器件。许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。纳米材料和技术对许多领域都将产生极大的冲击和影响。从文献计量的角度来看，纳米技术涉及的研究领域达87个之多。从世界范围来看，纳米科学和技术在各国（地区）政府的大力支持、各界的努力研究开发下不断得到发展，将有许多纳米新材料、新特性和新应用不断发现，纳米科技／材料的发展已展现了诱人的前景。如上所述，纳米技术／材料涉及的研究领域和对科技经济及社会的影响很广，其未来发展方向涉及多个方面，本文在此重点表明纳米材料的未来发展趋势。 ●纳米材料及其性能向着更加优质的方向发展，从而将有更多性能优越价格低廉的纳米粉末、纳米粒子和纳米复合材料得到更加广泛的应用。如纳米粒子可以被用于创造新的光学薄膜和创造具有光、磁特性的新功能材料。磁性纳米粒子和量子点将可用于生产10倍于目前芯片存储容量、数百千兆赫速度的超小光盘驱动器。 ●在纳米材料与加工方面，将通过控制纳米晶体、纳米薄膜、纳米粒子和碳纳米管等创造新的功能结构材料；开发超轻、超强结构材料；开发长寿命材料、支撑能量转换的材料和具有新功能的电子材料；了解涉及材料变形和断裂的纳米工艺，利用仿制技术有序排列纳米粒子合成纳米材料； ●纳米材料将成为化学和能源转化工艺方面具有高度选择性和有效性的催化剂。这不仅对能源和化学生产非常重要，而且对能源转换和环境保护极具经济价值； ●纳米材料的发展将对生物医学领域，如对植入性和弥补性生物兼容材料、诊断器件、治疗学等产生很大影响，纳米材料将有更多的机会用于药物传递系统。新型的生物兼容性纳米材料和纳米机械元件将创造更多的植入性新材料、人造器官新材料和纳米新元件。 ●开发基于天然纤维材料和具有环境兼容性、保证人类健康和安全的纳米聚合物纤维新材料：开发利用细菌精细纤维制造的纳米生态材料；用于食品等工业的小麦生物聚合物（淀粉）复合材料；将纳米粒子与生物可降解的聚合物结合，提高聚合物的物理和化学特性；开发来自糖的纳米晶增强剂以净化废品；开发用于聚合物复合材料的局部化学改性的植物纤维素纳米粒子；开发利用谷壳（rice husk）生产纳米结构的纳米硅炭化物；开发通过表面分离的自组织植物纤维素薄膜。总之，纳米技术／材料将向着与信息技术、现代生命科学和认知科学融合的方向发展，它们的融合将促进所有科技经济领域的创新和新发现。纳米生物学是纳米科技和生物学结合的产物，是纳米科技的一个核心领域。纳米科技的核心思想是在原子分子水平进行产品设计和制造，其最终目标是实现人工分子机器的制造。由于生物体系中的生物大分子恰恰是自然界中现成存在的分子机器，通过对生物大分子的研究和利用，将会有助于纳米科技本身的发展，因此纳米生物学体现了纳米科技的核心思想和最终目标。纳米生物学的研究主要分为两个方面的内容，第一，利用新兴的纳米技术解决生物学和医学方面的重要科学问题和关键技术难题；第二，借鉴生物学原理和生物分子材料进行人工分子器件、纳米传感器、纳米计算机和分子机器的设计与制造，即"分子仿生"。当前，纳米生物学主要以纳米尺度探测和操纵技术以及微电子集成技术为基础，开展生物医学和物理学、微电子学以及计算机科学的交叉研究，代表了21世纪科学技术发展的新趋势。纳米科技是研究1-100纳米尺寸间物体的结构，形状和功能状态的科学。用纳米科技的手段来研究生物体能够给予我们更多的启示，使我们更加清楚进一步看清生命的本质。因为如果从更加微观的世界里来重新对整个生命过程进行认识然后再与宏观所表现出的生命现象结合在一起，生命的基本过程，疾病的发生等生命现象就将被我们所解析，并将给予我们以启示，使我们制造出纳米级的药物、替代物等（我们称之为纳米分子机器或纳米机器人等）来战胜疾病。正是由于许多科学家们认识到了这一点，所以他们采用纳米科学技术在生物学、医学等生命科学领域进行了各个方面的研究和探索。归纳起来，目前纳米生物学和纳米生物技术的研究主要包括如下的领域： 1、适合生物医学应用的新的纳米工具和方法研究纳米科学技术研究的尺度在1-100纳米之间，在这个尺度上研究生物体系的方法目前存在很大的空缺，所以首先最重要的是发展新的方法和工具用于纳米尺度上生物系统的研究。大家知道，原来几乎所有的体内生化过程都是从整体效果上测量出来的。我们原先认为生化过程是一个很有序的过程。而目前通过单分子动力学的研究使我们了解到生物体内的过程包含了许多的动力学途径和转变过程，这些复杂的过程可用单分子研究的方法来观察，从而了解其分布情况和不同分子的时间轨道。对单分子的研究需要发展有选择地修饰、分离、操纵、分析和控制纳米体系的方法，并需要提高检测和分析单分子、单细胞和单个细胞成分的方法。NMR（核磁共振）技术、激光镊技术、荧光技术、扫描探针技术是目前常用的研究单分子的主要工具。 2．改善已有的纳米材料和研制新的纳米材料来满足生物医学的需要组织工程是发展具有生物活性的人工替代物来恢复、维持或提高组织的功能。人工替代物的材料一般是"惰性"的，不会引发宿主强烈的免疫排斥反应，随着对材料-生物体相互作用机理研究的深入，这一概念已发展到材料应该是具有生物活性的，并可诱导宿主的有利反应，比如可以诱导宿主组织的再生等。由于细胞表面的许多蛋白和结构都在纳米尺度，因此新兴的纳米生物材料在这方面起了很大的作用。利用纳米生物材料可对人工替代物骨架的内部结构与表面性能进行优化，可使种植的细胞感受细胞周围不同的环境变化来调节其生化反应，取得与正常细胞相类似的功能。已经发现，不同的纳米结构对细胞的生长有不同的影响，但是其机理仍然不清楚。目前组织工程学方面的研究和应用主要包括在人造皮肤、骨、软骨和血管等方面，纳米生物材料的应用分别赋与它们许多新的不同特点。人造血管在临床上的应用已经有一段时间了，但是蛋白质和细胞会在其上附着和沉积而影响血液流动的问题一直没有很好的解决。将人造血管表面涂上一层纳米材料层后就可大大改善和克服粘连沉积的问题。人造骨和人造软骨在体内起支架作用，用含有纳米材料制作的软骨和骨不但具支架作用且与周围组织有更好的相溶性和功能性。在口腔学和整形外科中，纳米生物材料的应用同样有意想不到的效果。纳米生物材料的牙科植入物比普通牙科植入物有更好的耐磨性且它的收缩性也小一些，这样可用于增强骨植入物与周围的连接,进而提高植入物的成活率。由于纳米生物材料的表面积特别大，它可加速伤口的愈合，这在创伤外科与整形外科中都是很有用途的。量子点最近被用于细胞内的检测。相比于传统的荧光分子，量子点有三个主要的优点。量子点的发光波长可以简单地通过调节其直径的大小而改变，这对应用非常重要。另外，量子点的发光波长比较窄，效率较高。更为重要的是，量子点没有光漂白效应。这三个优点使量子点具有巨大的应用潜力。目前关键的问题在于如何对量子点表面进行有效的生化修饰。 3．生物器件和生物传感器的研究有机系统和无机系统的融合的研究是必须的，它的研究导致了BIOTRONICS和与生物相容的纳米制造过程的发展。生物分子器件

毕业论文调查报告怎么写呢？一起来看看小编今天的分享吧。毕业论文调查报告可以从三个方面进行描写，首先可以描写调查报告的目的，第二个就是描写调查的具体过程和数据，第三个要描写调查报告的结果和分析。毕业论文调查报告范文篇一：关于毕业设计:”磁流变力矩研抛装置结构与控制系统设计。调查报告课题研究的背景及意义:摘要：目前,工件表面的精整加工占据了大约37%-50%的制造时间,且主要依赖于熟练工人的手工研磨和抛光来实现。在模具和光学零件加工等行业,工件表面精整加工已经成为制约制造技术发展的一个关键问题。因此,深入开展高精度、高效率、低成本的自动化精整加工技术与方法研究具有重要的意义。针对工件表面研抛过程中普遍存在的力-位耦合问题,提出了一种基于磁流变力矩伺服器和经济型数控车床的力-位解耦控制研抛技术和方法,并进行了理论探讨和实验研究。该方法通过磁流变力矩伺服器对研抛力进行独立控制,通过数控车床的位置伺服系统控制研抛工具的位置和姿态,从而有效地解除了研抛过程中的力-位耦合,为实现工件表面的高精度、高效率、低成本、自动化研抛奠定了重要的基础。针对磁流变力矩伺服器设计与应用的需要,对磁流变液性能进行了测试研究,提出了临界剪切速率的概念,修正了BINGHAM模型,并建立了磁流变力矩伺服器的力矩计算模型,分析了工作转速对输出力矩的影响规律,引入了临界转速概念,指出为了提供稳定的输出力矩,力矩伺服器应工作在临界转速之上;借助于ANSYS软件工具对力矩伺服器的磁路进行了数值分析,验证了所设计的磁流变力矩伺服器结构的合理性。针对研抛过程研抛力矩控制的需要,建立了研抛工具系统的动态模型,并对控制系统进行了仿真分析,得到了适合于此系统的控制参数。最后对力矩控制进行了实验研究,确定了合理的控制和采样周期。在单位阶跃信号激励下,得到了理想的控制效果。针对研抛过程中研抛头位置和姿态控制的需要,介绍了工具系统的路径规划方法,并结合Preston方程分析了规划的路径对研抛参数的影响,得到了在匀速进给条件下,工件曲率半径对研抛驻留时间的影响规律,即曲率半径越小,驻留时间越长,并给出了车床的主轴转速运行模式的选择方法。针对旋转体非球面工件的研抛实验需要,开发了一套非球面柔顺研抛控制软件系统,提出了一种研抛力矩的时域规划方法,并分别对旋转抛物面、椭球面和平面进行了研抛实验,均得到了纳米级的表面质量,验证了力-位解耦理论的有效性与可行性主要技术参数：1.磁流变控制电流0~.阻尼器输出力矩0~磁流变技术研究现状及其应用:20世纪40年代，电流变液(ERF)和磁流变液(MRF)相继由Winslow和Jabinow发明，并可以迅速引起人们的注意。人们发现，利用磁流材料的可控特性进行工作可以达到消耗被控系统振动能量，抑制振动幅度，降低能耗，提高性能的目的性，从此掀开了电|磁流材料在振动抑制领域的长时间探索和应用。由于磁流变液的剪切屈服应力比电流变液大一个数量级，且磁流变液具有良好的动力学，电源电压小，耗电功率小及温度稳定性等特点，因此越来越受到广泛的关注。电流变液与磁流变液主要指标对比如表1所示。磁流变液与电流变液性能能比较白俄罗斯学者ShulmanZP和Kordonsky,WI在磁流变材料研究中取得较大进展，随后美国Lord公司·Ford车辆公司，Delphi公司，德国的BASF公司都开展了磁流材料的研究工作并取得了可喜的进展，已有的商业化磁流变体面世。各国学者的研究工作使人们进一步了解磁流变材料的流变机理和宏观性，为磁流变学的研究奠定了坚实的基础，美国Lord公司的Carlson,J,D.在1994·1995年申请了磁流变材料的技术专利。在磁流变材料的悬浮相选择和制备方面，美国Lord公司做了开创性的工作，该公司先后报道了多种合金制备的磁流变体所采用悬浮相为铁—钴合金钛，镍合金铁，.1995—1997年Ashour,D。对磁流变材料的沉降问题和磁流变材料的制备技术进行了系统的研究，取得了不少有价值的成就。Kordonsky,W,I.利用夹杂纳米尺寸的硬磁微粒作为悬浮相来改善磁流变材料德尔沉降问题。这种做法突破了传统的采用表面活化剂或添加剂来改善沉降性，为改善次流材料的稳定性开拓了新的思路。美国Ford车辆公司利用偶极子相互作用的模型来研究磁流变材料的流变特性，对磁流变材料的剪切屈服应力进行了数值计算，其研究结果基本一致。Lemaire,E等对磁流变提的屈服应力与悬浮微粒尺寸的关系进行了烟具，发现悬浮相微粒尺寸对屈服应力的影响取决于耦合系数的大小，一定尺寸的单分散系比多分散系试样具有更佳的磁流变效应，这种效果来自无流动条件下的布朗运动引起的结构起伏，该运动使单链中两相邻微粒之间距离大于多分散系的平均距离，而链结构对流体流动的阻力恰恰来自于这种加大的间隙。我国对磁流变材料的研究始于二十世纪九十年代，目前已在磁流变材料制备，流变学机理和工程应用方面取得了一些成就。较早从事这方面研究的单位有;复旦大学，中国科技大学，哈尔滨工业大学，哈尔滨建筑大学，西北工业大学，武汉工业大学，重庆大学和国家仪表功能材料工程研究中心等单位。中国科技大学，哈尔滨工业大学和重庆大学在磁流变性能的检测方面取得了一些研究成果。国家仪表功能材料工程研究中心研制的磁流变液，其剪切屈服应力基本达到美国Lord公司的产品水平。复旦大学，中国科技大学还对磁流变液的流变机理进行了研究，采用了一些有参考价值的模型和理论分析方法。西北工业大学对磁流变液的稳定性进行了分析，采用了一些提高磁流稳定性的措施。毕业论文调查报告范文篇二：专业：行政管理一、调查的原因及目的“科教兴国”是国家提出的把建设有中国特色社会主义事业全面推向二十一世纪的重大战略，是增强综合国力、强国富民的战略方针。科教兴国战略为科技和教育事业的发展提出了重要任务，企业职工教育培训作为教育大系统中的重要组成部分，担负着提高劳动者素质、促进科学技术发展的重任。做好企业职工教育培训工作，有利于科教兴国战略的实施，有利于经济的发展和社会的进步。职工培训是人力资源管理与开发的组成部分和关键职能,企业要生存和发展,必须重视职工培训.随着科学技术的进步、职工个人的发展以及企业发展的需要,职工培训越来越重要;由于传统和计划经济体制的影响,一些企业对该工作存在诸多误区:成本能省则省、效益好时不需培训、效益差时无钱培训、高管人员不需培训等.因此要从观念、内容、方式以及授课者的选择等方面创新职工培训工作.只有这样,企业才能在市场竞争中立于不败之地.因此研究和探讨企业职工教育培训工作意义深远重大。企业职工必须接受培训作为继续学习的一种手段，职工培训在帮助企业迎接竞争性挑战的过程中扮演着重要的角色。职工培训可以有效地帮助企业创造价值或赢得竞争优势,重视职工培训工作的企业会比他们的竞争对手表现出更好的经营业绩,更有信心迎接竞争性挑战。培训不仅通过职工自觉性、积极性、创造性的提高而增加企业产出的效率和价值使企业受益，而且增强职工本人的素质和能力，使职工受益。培训是管理的前提、培训是管理的手段。培训不仅为管理创造了条件，其本身就是一种管理的手段，即培训通过满足职工高层次的精神文化需求来激发职工的干劲和热情。企业同时应把培训作为管理的机会和途径，以及完成任务的方法和手段，围绕企业的任务和目标来实施培训，并通过培训沟通上下级的联系，掌握工作进展状况，达成相互理解与支持，共同不断提高工作绩效。为了充分了解企业职工思想现状，了解企业对职工培训要求和规划，建了解统化、结构化的企业内部培训体系。本人在成都某企业范围内采取问卷的方式进行了一次培训需求调研，共发出问卷100份，回收问卷95份，其中有效问卷94份，中层管理人员问卷8份，主管级及职工级86份，现简要对问卷结果加以统计与分析。二、调查时间、地点、方法1.调查时间：2011年3月2、调查地点：某国有企业3、调查方法：问卷式调查和查阅资料相结合三、调查内容及分析(一)目前企业培训存在的问题1、对培训工作不够重视。随着科技技术的飞速发展对职工的知识技能、创新能力、管理能力的要求越来越高，但是对职工的素质培训和技术培训不能及时进行，大部分现场职工各部分管理人员不能得到有效的培训。缺乏“苦练内功、培养后劲”的意识和行动，长期以往只会导致企业管理水平和安全生产水平的下降。2、培训工作尚不能适应企业发展的需求。培训工作仍停留在简单的技能培训上，且多以陈旧的培训方式为主，培训效果级差，没有根据企业的整体发展合理地进行布局规划，缺乏分专业分层次和循序渐进的培训。3、没有调动职工参与培训的积极性。目前培训工作被动参加的多，主动学习的少，应付的多，真正求知的少。由于没有建立起有效的激励机制，企业需求和员工个人发展的要求不能很好地结合起来，再加上培训工作没有结合企业生存的.些根本性问题，因而难以充分调动职工培训的积极性。4、培训效果反馈不够健全。由于常常搞突击式的培训，人多量大，时间紧，给出题、考核、阅卷带来许多困难，培训部门对培训后的效果不能进行全面、及时的分析和评价，因而无法对后来进行更合理有效地培训安排，从而不能保证培训效果和质量的提高。5、培训方法落后，多数情况下培训工作采用讲授和技术问答的形式，没有采用互动练习的设施，缺少基础设施的配置。(二)人才管理与技能1、在人才使用上，中高层管理者获得了较高的支持率。部门负责人作为企业的中坚力量，肩负着不断创新、发展企业的重任，从统计数字发现，在工作任务分安排方面，80%左右的职工认为，中高层管理人员做到了用人所长，但仍有20%人员认为存在不公平现象。2、部门内部沟通基本顺畅，但部门间急需加强。多数职工普遍反映，在实际工作中，上级对其的工作支持力度较强，并就工作内容进行沟通，但从后续问题的调查显示，部门内沟通并没有达到预期要求;也有一部分职工反映，部门间的工作衔接并不十分理想，很多时候只是职工自己沟通和联系，而部门负责人沟通比例也仅占55%。对于部门内部的职工间沟通，调查者则在三个方面表现较为均衡：自己协调、询问同事、求助领导。3、中级管理人员急需提升的方面。根据调查数据显示，多数职工认为，在以后的工作中，中级管理人员需在以下几个方面提升个人素质，依次为：责任心、上下级沟通、领导艺术、团队文化、公平性、业务能力、思想意识、职工激励、成就动机。而据中级管理人员的调查显示，则依次为：责任心、上下级沟通、团队文化、领导艺术、公平性、业务能力，思想意识、职工激励、成就动机。(三)团队精神状况和素质1、除少数职工外，团队士气良好。在实际调研中，28%的职工认为我们团队的精神非常高昂，60%认为我们团队是一个充满关爱、团结一致的集体，但12%的职工认为团队现处在低迷的时期。针对团队的特定成员进行调查时发现，约有35%职工反映某些职工没有与整个团队融合起来，表现出例外或特例的行为。2、个人利益与个人绩效没有紧密结合。团队是由个人构成的，个人业绩是团队业绩的基础，只有实现个人利益与个人绩效息息相关，才能调动职工的积极性和责任感。3、团队的素质能满足工作要求，但总体提升缓慢。据统计资料显示，60%职工认为企业团队的素质与优秀企业相比，总体水平不差上下，25%认为略差，15%认为较差。在职工与团队合作的信心方面，30%职工认为团队正向有利方向发展，35%认为没有变化，20%保持观望状态。在团队素质的提升方面，40%职工非常认同我们的团队正在进步，35%基本认同这一事实，20%表示沉默，5%表示不认同。(四)职工个人专业知识与技能的发挥职工专业技能的自我评价。职工普遍认为，在实际工作中自身的专业技能比较满意，这一比例高达80%，仅有15%左右的职工认为自己的技能相当完备，与此同时，5%职工对自身知识与技能表示了不满，希望在以后的工作中逐步提升。但在专业技能转化方面，这一比例有所下降，75%职工认为自身的技能基本发挥，25%职工认为没有完全发挥，可见专业素质在向业绩转化上并不十分理想，职工的潜能和能力有待于进一步开发。四、今后的对策与建议。根据目前企业的培训现状，为了让企业的培训更有效，应从以下几个方面来完善培训体系：1、强化职工责任心的培养。针对本企业的工作情况和工作特性，对职工加强质量意识的培养，使职工充分意识到缺乏责任心所造成的严重后果及给企业发展带来的不良影响。从而保证生产有序地进行。2、加强职工之间相互沟通。不定期的和企业职工进行交流，使职工的意见能够及时反馈，发现的问题能够及时解决。便于部门之间以及领导和职工之间的的相互了解和协调。3、调整人员配置、促进职工技能发挥。针对每个职工的特点对其岗位进行调整和安排，使其能够充分发挥个人特长，避免人才浪费。4、加强团队融合提高团队素质。多进行一些团队活动和考核，以便加强团队合作，从整体上提高整体素质。加强职工培训，在良好的人际关系，相互配合的工作环境下，在公平公正的基础上，可以更好的激发职工工作的热情和斗志，全身心的投入到工作中去，使他们的主动性、创造性将自然地倾泻出来，自觉与管理者一道，把工作做得尽可能好，不仅让职工觉得实现了自己的人生理想，同时对企业有了满足感和归属感。也使企业和职工得到共同的发展，真正实现企业和职工的双赢。一个企业应有明确的培训政策，并有企业自上而下的支持。培训政策不仅要表明企业政策是为最大限度地发挥职工的能力，而且要使职工对各种培训方案非常清楚。否则，培训就不能取得满意的效果。另外，企业还要向职工解释培训的真正意义，让职工感到培训是一个提高自己知识和能力的宝贵机会，从而创造出一种气氛，让职工感到培训机会来之不易，加倍珍惜培训机会。总之，员工培训的有效管理与创新在知识经济时代日益凸现其重要性，现代企业的竞争是人才的竞争、是知识的竞争，而培训正是培养人才、传播知识、实现知识共享的有效途径。因此，加强员工培训的管理与创新是企业在21世纪培育核心竞争力，取得不断成功的关键所在。以上就是小编今天的分享了，希望可以帮助到大家。

纳米生物学是纳米科技和生物学结合的产物，是纳米科技的一个核心领域。纳米科技的核心思想是在原子分子水平进行产品设计和制造，其最终目标是实现人工分子机器的制造。由于生物体系中的生物大分子恰恰是自然界中现成存在的分子机器，通过对生物大分子的研究和利用，将会有助于纳米科技本身的发展，因此纳米生物学体现了纳米科技的核心思想和最终目标。纳米生物学的研究主要分为两个方面的内容，第一，利用新兴的纳米技术解决生物学和医学方面的重要科学问题和关键技术难题；第二，借鉴生物学原理和生物分子材料进行人工分子器件、纳米传感器、纳米计算机和分子机器的设计与制造，即"分子仿生"。当前，纳米生物学主要以纳米尺度探测和操纵技术以及微电子集成技术为基础，开展生物医学和物理学、微电子学以及计算机科学的交叉研究，代表了21世纪科学技术发展的新趋势。纳米科技是研究1-100纳米尺寸间物体的结构，形状和功能状态的科学。用纳米科技的手段来研究生物体能够给予我们更多的启示，使我们更加清楚进一步看清生命的本质。因为如果从更加微观的世界里来重新对整个生命过程进行认识然后再与宏观所表现出的生命现象结合在一起，生命的基本过程，疾病的发生等生命现象就将被我们所解析，并将给予我们以启示，使我们制造出纳米级的药物、替代物等（我们称之为纳米分子机器或纳米机器人等）来战胜疾病。正是由于许多科学家们认识到了这一点，所以他们采用纳米科学技术在生物学、医学等生命科学领域进行了各个方面的研究和探索。归纳起来，目前纳米生物学和纳米生物技术的研究主要包括如下的领域：1、适合生物医学应用的新的纳米工具和方法研究纳米科学技术研究的尺度在1-100纳米之间，在这个尺度上研究生物体系的方法目前存在很大的空缺，所以首先最重要的是发展新的方法和工具用于纳米尺度上生物系统的研究。大家知道，原来几乎所有的体内生化过程都是从整体效果上测量出来的。我们原先认为生化过程是一个很有序的过程。而目前通过单分子动力学的研究使我们了解到生物体内的过程包含了许多的动力学途径和转变过程，这些复杂的过程可用单分子研究的方法来观察，从而了解其分布情况和不同分子的时间轨道。对单分子的研究需要发展有选择地修饰、分离、操纵、分析和控制纳米体系的方法，并需要提高检测和分析单分子、单细胞和单个细胞成分的方法。NMR（核磁共振）技术、激光镊技术、荧光技术、扫描探针技术是目前常用的研究单分子的主要工具。2．改善已有的纳米材料和研制新的纳米材料来满足生物医学的需要组织工程是发展具有生物活性的人工替代物来恢复、维持或提高组织的功能。人工替代物的材料一般是"惰性"的，不会引发宿主强烈的免疫排斥反应，随着对材料-生物体相互作用机理研究的深入，这一概念已发展到材料应该是具有生物活性的，并可诱导宿主的有利反应，比如可以诱导宿主组织的再生等。由于细胞表面的许多蛋白和结构都在纳米尺度，因此新兴的纳米生物材料在这方面起了很大的作用。利用纳米生物材料可对人工替代物骨架的内部结构与表面性能进行优化，可使种植的细胞感受细胞周围不同的环境变化来调节其生化反应，取得与正常细胞相类似的功能。已经发现，不同的纳米结构对细胞的生长有不同的影响，但是其机理仍然不清楚。目前组织工程学方面的研究和应用主要包括在人造皮肤、骨、软骨和血管等方面，纳米生物材料的应用分别赋与它们许多新的不同特点。人造血管在临床上的应用已经有一段时间了，但是蛋白质和细胞会在其上附着和沉积而影响血液流动的问题一直没有很好的解决。将人造血管表面涂上一层纳米材料层后就可大大改善和克服粘连沉积的问题。人造骨和人造软骨在体内起支架作用，用含有纳米材料制作的软骨和骨不但具支架作用且与周围组织有更好的相溶性和功能性。在口腔学和整形外科中，纳米生物材料的应用同样有意想不到的效果。纳米生物材料的牙科植入物比普通牙科植入物有更好的耐磨性且它的收缩性也小一些，这样可用于增强骨植入物与周围的连接,进而提高植入物的成活率。由于纳米生物材料的表面积特别大，它可加速伤口的愈合，这在创伤外科与整形外科中都是很有用途的。量子点最近被用于细胞内的检测。相比于传统的荧光分子，量子点有三个主要的优点。量子点的发光波长可以简单地通过调节其直径的大小而改变，这对应用非常重要。另外，量子点的发光波长比较窄，效率较高。更为重要的是，量子点没有光漂白效应。这三个优点使量子点具有巨大的应用潜力。目前关键的问题在于如何对量子点表面进行有效的生化修饰。3．生物器件和生物传感器的研究有机系统和无机系统的融合的研究是必须的，它的研究导致了BIOTRONICS和与生物相容的纳米制造过程的发展。生物分子器件如ATP酶分子马达就是一个实际的例子。它的研究涉及了许多方面其中包括对有机和无机表面的研究、表面相互附着的研究、分子识别的研究。经过精心设计的ATP酶分子马达利用ATP作为燃料在推动ATP酶的可动亚单位运动的同时带动一金属杆转动，其最终结果是实现了将生物燃料ATP转化为机械能量。对DNA分子器件的研究也正在取得突破。最近的一些研究表明，裸DNA可能具有一定的导电性，虽然目前还没有定论，但是，利用DNA分子作为基本的器件单元的思路导致了许多新的结果。"DNA马达"、"DNA纳米镊子"以及新颖的各种基于DNA的计算机雏形都在实验室中诞生了。一种基于微悬臂的生化传感器技术可以快速地分析环境中的生化气体物质。这种传感器可以组成阵列并且可以集成。其目标是做成可以象手表一样携带的便携式传感器，用于反恐怖检测和战争。另外，也可利用集成的微悬臂纳米传感器来探测溶液中的生物分子、病毒和细菌，这方面的研究正在飞速发展。4．分子体系仿生学的研究通过进一步地了解自然生物体的设计、代谢过程、分子单元的组装与去组装，纳米级组装的临时结构与它们的功能之间的相互关系，希望合成可模仿生物体系的分子并在某种性能上和某些方面优于其生物结构本身。通过对骨、肌肉、脑、分子马达和受体的识别、代谢、自组装和模板的了解，希望将其应用到制造廉价的纳米结构机器人和纳米器件上。美国宇航局研制的一种纳米机器人是以人的内耳与大脑之间起声音传输作用的毛绒状联系物为设计基础，由细微的纳米级碳管制成，可使人们听到单个细菌流动的声音。 5．基因治疗和其他蛋白质/药物传递用的纳米体系在临床实践中基因治疗主要关键问题是如何将所需的基因段引入机体细胞内与已有的基因融合为一体发挥本身的作用而不遭受机体免疫系统的攻击。将所需基因片段携带入细胞内的方法大多采取病毒这一载体,但是病毒本身会带来一些问题,临床上有用药后短期内造成病人死亡的例子。纳米医学将为基因治疗提供新的解决问题方法.给基因治疗带来了极大的希望。它是利用安全可靠的纳米载体来解决基因治疗的关键问题。如使用纳米材料物质DENTRIMER可以克服这一缺点。DENTRIMER是呈树状结构的多聚物,大小在纳米尺寸间,可以携带DNA安全通过机体的防卫系统到达靶细胞内。 DENTRIMER和其他POLYMER的不同是它的纳米结构，可根据人为意愿来确定它的合成次数以决定它的准确大小。它的表面可以象钩子一样抓住有机药物和DNA等，可使DENTRIMER的大小正好可引起细胞的胞饮作用而使其进入细胞。一旦进入细胞，DNA就会被释放出来与细胞的基因融合在一起。对于基因治疗来说,虽然此项研究尚处于研究早期,但结果显示这种合成的纳米生物材料可能是更加安全的病毒载体替代物。目前,美国公司已经有商业化的多聚纳米微球药物传递系统出售，可根据临床需要携带上不同的药物用于治疗不同的疾病。它是由纳米生物材料制成的、粒径为纳米级的小球，小球可根据需要变换大小，提供适当的表面修饰以携带不同种的药物。此纳米微球传递系统能够可控制地将药物传递到所感染的组织器官中并且有缓释的作用，持续释放药物几天到几个星期。此微球可用于不同的疾病治疗，在微球的表面可修饰上不同的功能基团。如将特异性的肿瘤抗体修饰在微球可使微球有更好的趋向性，将所携带的药物直接浓聚在肿瘤组织上，这一系统解决了肿瘤治疗的一大难题，可在有效治疗肿瘤的同时，大大减低对正常组织的毒副作用。纳米技术给生物医学中的传统难题带来了新的解决方案，有可能在未来产生一场革命。但是，纳米技术在生物医学上的应用不象它在信息技术方面的应用那样自然，这需要彻底打破学科之间的壁垒，进行深入的交叉研究。纳米生物技术的发展和未来潜力引起了社会各界的高度重视。美国前总统克林顿在不久前接受美国"科学"杂志记者的采访时，就科学技术如何改变世界谈了自己的看法,其中涉及到纳米科技，突出强调了纳米生物学研究的重要性："如果把人类基因组的排序和导致各种癌症的遗传变异的识别能力同纳米技术的潜能结合起来，将有可能使各种癌症得到治愈。这在以前是人类无法想象的事情。......我相信，在今后10年至20年，基因技术与纳米技术相结合，其应用潜力将十分惊人。"日本相关部门也对纳米科技的认识进行了全面的考量。在日本，虽然有人指出了纳米技术的重要性并且得到重视，但纳米技术研究仍处于纳米材料的研究阶段。2000年8月，大阪大学产业科学研究所教授川合知二拜访了当时的科技厅长官大岛理森，说明了"日本的纳米科学和纳米技术战略"及其重要性。因此，日本重新认识到：纳米技术的运用领域广泛，不仅可以在电子和信息技术领域运用，而且可以在生命科学、生物技术和环保等领域运用，它是21世纪不可缺少的基础科学技术。 2000年9月，在德国就召开了三次有关纳米生物学的国际会议。在2000年9月明司特市召开的首届纳米生物技术的国际会议上，着重讨论了单分子成象和操纵、纳米传感器、纳米机器人、生物芯片等纳米生物学的前沿领域。这次会议的一个显著特征是不仅科学家关心，金融家、企业家和政府官员业积极组织和参与。明司特市长亲自担任组委会主任，体现了政府职能在高科技前沿领域的转变和延伸。 2000年6月，美国NIH专门组织了"纳米科技与生物医学"的研讨会，具体讨论了当前纳米生物学的发展状况和应用前景，包括基本技术和方法、疾病早期检测、纳米仿生、组织工程中的关键纳米技术、人机通讯中的纳米技术、纳米药物传递和治疗等等前沿领域，得出了"纳米科技将导致新的生物学和生物工程"的结论。2001年又陆续在美国、欧洲和日本召开了许多不同层次的纳米生物学和纳米生物技术的国际研讨会。美国在2000年还专门成立了以纳米生物学和纳米生物工程为主体的国家级研究中心??设在康乃尔大学的"纳米生物工程研究中心"，由若干大学、国家实验室和公司共同组建。美国宾州的费城地区成立了地区的纳米科技中心，专门致力于纳米生物技术的研发。欧洲有自己专门的纳米生物技术计划。在日本的国家纳米计划中，纳米生物技术也是一个鼓励发展的重要领域。我国早在90年代初已经有单位开始开展纳米生物学的研究，目前在中国科学院、北京大学、清华大学、中国科技大学、复旦大学、上海交通大学、武汉大学、二军大、上海第二医学院等单位正在从不同角度开展这方面的研究。国家基金委"9·5"重大交叉研究项目有一项涉及纳米生物学领域，中科院"9·5"重大项目中，也有一项专门支持了纳米生物学的研究。可以说我国已经具备了一定的基础，但是尚未进行专门的组织，也未形成专门的机构。 2001年863计划中，有一项生物纳米技术的专题。在上海市的纳米专项计划中，纳米生物医药是五个主要支持领域之一。国内产业界也非常关心纳米技术在健康和农业等方面的应用，虽然目前的投入主要集中在较为低层次的技术上，还未涉及到纳米生物学的关键技术方面，但是也显示了较为广阔的前景。

纳米”是英文namometer的译名，是一种度量单位，1纳米为百万分之一毫米，即1毫微米，也就是10亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。1982年扫描隧道显微镜发明后，便诞生了一门以至100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种概念是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。 1980年的一天，在澳大利亚的茫茫沙漠中有一辆汽车在高速奔驰，驾车人是一位德国物理学家H�格兰特(Gleiter)教授。他正驾驶租用的汽车独自横穿澳大利亚大沙漠。空旷、寂寞、孤独，使他的思维特别活跃。他是一位长期从事晶体物理研究的科学家。此时此刻，一个长期思考的问题在他的脑海中跳动：如何研制具有异乎寻常特性的新型材料?在长期的晶体材料研究中，人们视具有完整空间点阵结构的实体为晶体，是晶体材料的主体；而把空间点阵中的空位、替位原子、间隙原子、相界、位错和晶界看作晶体材料中的缺陷。此时，他想到，如果从逆方向思考问题，把“缺陷”作为主体，研制出一种晶界占有相当大体积比的材料，那么世界将会是怎样?格兰特教授在沙漠中的构想很快变成了现实，经过4年的不懈努力，他领导的研究组终于在1984年研制成功了黑色金属粉末。实验表明，任何金属颗粒，当其尺寸在纳米量级时都呈黑色。纳米固体材料(nanometer sized materials)就这样诞生了。纳米材料一诞生，即以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。这是因为纳米材料具有与传统材料明显不同的一些特征。例如，纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍；气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍等；纳米级的铜比普通的铜坚固5倍，而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大；纳米陶瓷材料具有塑性或称为超塑性等。效应颜料这是纳米材料最重要最有前途的用途之一，特别是在汽车的涂装业中，使汽车面漆大增光辉，深受配受专家的喜爱。防护材料由于某些纳米材料透明性好和具有优异的紫外线屏蔽作用。在产品和材料中添加少量(一般不超过含量的2%)的纳米材料，就会大大减弱紫外线对这些产品和材料的损伤作用，使之更加具有耐久性和透明性。因而被广泛用于护肤产品、所装材料、外用面漆、木器保护、天然和人造纤维以及农用塑料薄膜等方面。精细陶瓷材料使用纳米材料可以在低温、低压下生产质地致密且性能优异的陶瓷。因为这些纳米粒子非常小，很容易压实在一起。此外，这些粒子陶瓷组成的新材料是一种极薄的透明涂料，喷涂在诸如玻璃、塑料、金属、漆器甚至磨光的大理石上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。涂有这种陶瓷的塑料眼镜片既轻又耐磨，还不易破碎。催化剂纳米粒子表面积大、表面活性中心多，为做催化剂提供了必要的条件。目前用纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原及合成反应的催化剂，可大大提高反应效率。利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应催化剂，燃烧效率可提高100倍，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。磁性材料纳米粒子属单磁畴区结构的粒子，它的磁化过程完全由旋转磁化进行，即使不磁化也是永久性磁体，因此用它可作永久性磁性材料。磁性纳料粒具有单磁畴结构及矫顽力很高的特征，用它来做磁记录材料可以提高信噪比，改善图象质量。当磁性材料的粒径小于临界半径时，粒子就变得有顺磁性，称之为超顺磁性，这时磁相互作用弱。利用这种超强磁性可作磁流体，磁流体具有液体的流动性和磁体的磁性，它在工业废液处理方面有着广阔的应用前景。传感材料纳米粒子具有高比表面积、高活性、特殊的物理性质及超微小性等特征，是适合用作传感器材料的最有前途的材料。外界环境的改变会迅速引起纳料粒子表面或界面离子价态和电子运输的变化，利用其电阻的显著变化可做成传感器，其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。材料的烧结由于纳米粒子的小尺寸效应及活性大，不论高熔点材料还是复合材料的烧结，都比较容易。具有烧结温度低、烧结时间短，而且可得到烧结性能良好的烧结体。例如普通钨粉耐在3000℃的高温下烧结，而当掺入～的纳米镍粉时，烧结成形温度可降低到1200℃到1311℃。医学与生物工程纳米粒子与生物体有着密切的关系。如构成生命要素之一的核糖核酸蛋白质复合体。其粒度在15～20nm之间，生物体内的多种病毒也是纳米粒子。此外用纳米Si02微粒可进行细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。研究纳米生物学可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息，特别是细胞内的各种信息。利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，对人体进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物。甚至还能吞噬病毒、杀死癌细胞等。印刷油墨根据纳米材料粒子大小不同，具有不同的颜色这一特点，可不依靠化学颜料而选择颗粒均匀、体积适当的粒子材料来制得各种颜色的油墨。能源与环保德国科学家正在设计用纳料材料制作一个高温燃烧器，通过电化学反应过程，不经燃烧就把天然气转化为电能。燃料的利用率要比一般电厂的效率提高20～30%，而且大大减少了二氧化碳的排气量。微器件纳米材料，特别是纳米线，可以使芯片集成度提高，电子元件体积缩小，使半导体技术取得突破性进展，大大提高了计算机的容量和运行速度，对微器件制作起决定性的推动作用。纳米材料在使机器微型化及提高机器容量方面的应用前景被很多发达国家看好，有人认为它可能引发新一轮工业革命。光电材料与光学材料纳米材料由于其特殊的电子结构与光学性能作为非线性光学材料、特异吸光材料、军事航空中用的吸波隐身材料，以及包括太阳能电池在内的储能及能量转换材料等具有很高的应用价值。增强材料纳米结构的合金具有很高的延展性等，在航空航天工业与汽车工业中是一类很有应用前景的材料；纳米硅作为水泥的添加剂可大大提高其强度；纳米纤维作硫化橡胶的添加剂可增强橡胶并提高其回弹性，纳米管在作纤维增强材料方面也有潜在的应用前景。纳米滤膜采用纳米材料发展出分离仅在分子结构上有微小差别的多组分混合物，实现高能分离操作的纳米滤膜。其它还有将纳米材料用作火箭燃料推进剂、H2分离膜、颜料稳定剂及智能涂料、复合磁性材料等。纳料材料由于具有特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能，广泛应用于宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程、环境保护、化工、医药、生物工程和核工业等领域。不仅在高科技领域有不可替代的作用，也为传统产业带来生机和活力。可以预言，纳米材料制备技术的不断开发及应用范围的拓展，必将对传统的化学工业和其它产业产生重大影响。纳米技术--21世纪的科学制高点纳米技术将掀起“技术革命” 本世纪的技术革新，在很大程度上是靠弄清更加微观的现象和据此发展操作技术来支撑的。但是，基于宏观的角度，追求更加微观的世界这种传统的技术开发，在很多领域都将迎来极限。据认为，在半导体世界，基于传统原理的元件到了50纳米就将达到极限。此外，关于被认为是解决环境能源问题王牌之一的光触煤技术，为了摒弃原有的能源转换系统，必须使其效率提高一位数或两位数。如果没有与传统技术根本不同的新发现，就无法登上新的台阶。纳米技术就是发现量子效果(在微观世界中，物质作为波来运动的特性)的人工的独特的结构技术。也就是说，它在本质上从一开始就是以量子论支配的世界为前提的。虽然21世纪被称为“光的时代”、“高度信息化时代”和“生物工程时代”等，但是无论哪一个，它的技术的关键都是量子效果。因此，纳米技术有可能引起计算机革命、光革命甚至生物工程革命。世界关注纳米技术在21世纪，纳米技术受到了全世界的关注。国家间的竞争已经揭开了战幕。特别是在美国，以全国科学基金会、国防部、能源部、国家航空和航天局、商务部、国家卫生研究所等为中心，正在进行纳米技术的研究开发，在2000财政年度投入亿美元的资金。此外，在2001财政年度，计划比上一财政年度的投资增加84%，达到亿美元。美国政府把新的国家纳米技术战略作为最优先考虑的战略。率先提出发展纳米技术的是美国前总统克林顿。去年1月，克林顿在加利福尼亚理工学院发表演说，对积极制定国家纳米技术计划，使之成为下一次产业革命的领头羊表现出强烈愿望。克林顿在演说中解释说，纳米技术可以制造出把美国国会图书馆的所有信息存进去的方糖大小的存储器、开发出强度比铁大十倍的新材料，飞跃性地实现飞机和火车的轻型化，从而最大限度地实现节能。美国之所以对纳米技术如此感兴趣，是因为美国希望在这个落在别人后面的领域卷土重来。与此同时，美国还在军事上把纳米技术定为重要技术。 1992年，日本在通产省的主导下，建立了纳米技术的“原子技术项目”。日本国在研究机构和大学的纳米技术研究水平非常高，尤其在纳米电子元件和纳米复合材料等应用领域，更是领先一步。在欧洲，瑞士制定了“TOPNAN021计划”。IBM公司和巴塞尔大学成功地合成了监测DNA缺陷的机器。它们把材料，设计和生物工程很好地结合在一起。美国实行国家纳米技术计划美国从2000年10月1日起实施一项新的国家计划———国家纳米技术计划，并把其作为美国政府当前科技研究与开发的第一优先计划。据报道，美国政府在2001年预算中用于纳米技术研究与开发的经费将高达亿美元，增幅几乎是翻了一番。纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。由于纳米技术将最终使人类能够按照自己的意愿操纵单个原子和分子，以实现对微观世界的有效控制，所以被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有极为重要影响的一门热点学科，被世界各国列为21世纪的关键技术之一，并投入大量的人力物力进行研究开发。目前，纳米科技主要包括纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学以及原子、分子操纵和纳米制造等很多领域。专家预测，“如果在10到15年内世界上的纳米装配机器出现突破，那么到2020年将出现一个全新的领域———纳米医学”。纳米技术初期的应用将集中于机体外，如诊断和药物生产。虽然纳米技术的早期应用将在体外，但是最有价值的将是体内应用。可能的应用领域包括：沿着血液运行、支持天然免疫系统的程序化免疫机器；激活快速愈合和组织重建的细胞聚集机器；实施遗传手术的细胞修复机器。美国政府将大力资助纳米技术基础研究美国政府将宣布一项雄心勃勃的计划，以加速发展美国的纳米技术基础研究。纳米技术主要研究超显微设备的设计与制造，被视作科学和工程学发展前景最为广阔的领域，但迄今为止在商业应用上只取得了十分有限的成绩。前不久，克林顿在位于帕萨迪纳的加利福尼亚技术学院发表演讲时，强调指出加强物理学与生物学领域的基础研究意义十分重大。他还在演讲中宣布美国国会将通过议案，对“国家纳米技术规划”提供资助，以鼓励这个领域的基础理论研究。克林顿在演讲中为人们描绘了纳米技术令人鼓舞的应用前景：将美国国会图书馆的所有馆藏缩微到一个只有方糖大小的设备上；用“从下至上”的方式即从原子和分子开始合成新材料；研制出比钢还要强十倍的超轻材料；制造一种运行速率比今天的奔腾III电脑芯片快数百万倍的新一代电脑芯片；将太阳能电池的功率提高两倍；利用基因和药物治疗技术检测和消灭癌细胞；开发出新技术清除水和空气存在的最微小的污染颗粒。 “国家纳米技术规划”将在未来五年的时间内把联邦政府用于资助纳米基础研究的拨款提高两倍。“规划”要求下个财政年度用于资助纳米技术研究的预算必须达到亿美元，其中70％将提供给高等院校从事基础理论研究的科学家。科学家们普遍认为，纳米技术为一系列科学和技术问题的解决提供了契机，例如去年美国企业和高等院校的研究人员在研制比今天使用硅芯片的电脑体积更小巧、功能更强大的电脑方面取得了长足的进步。其次，纳米技术在生物医学方面也具有极大的应用价值。目前美国的国家科学基金会、五角大楼、能源部、国家航空和宇宙航行局、商业部和国家卫生研究所都制定有资助纳米技术研究的计划。克林顿政府制定的“国家纳米技术规划”要求这些单位在明年的预算中将这部分款项予以大幅度提高。有消息说国家航空和宇宙航行局的预算将提高400％。从去年开始，美国高校中与纳米技术有关的科研课题申报项目数量出现前所未有的增长，美国政府大幅度提高资助力度与此不无关系。观察人士相信，有了政府部门的大力支持，美国的纳米技术研究必将迎来一个新的发展高峰。英国科学家制造出纳米电路据报导，英国科学家最近成功地将纳米级的金粒子通过有机分子形成的细微导线与金电极相连，组装了能承载电流的纳米电路。新一期英国《自然》杂志上说，他们使用硫醇类分子作为纳米电路中的导线。这种分子呈链状，硫醇基位于分子末端。每个硫醇基都能与一个金原子发生反应，与其稳固地结合。研究人员采用两端都有硫醇基的分子，一头与长度仅6纳米(1纳米为十亿分之一米)的金微粒相连，一头与金电极相连，最终制成了纳米电路。在每一个纳米金粒子与电极之间，都有数十根硫醇类分子形成的细微导线相连。研究人员说，将扫描隧道显微镜(STM)的精密金属探针接近纳米电路，可以使电路中产生电流。法国科学家研制成功实用性纳米新材料法国科学家正在对一个将成为现代化学的奇迹的新材料进行研究。这种称作纳米碳管(carbon nanotube)的材料直径只有1米的10亿分之几，但是却具有非常显著的电子和机械特性，特别是有很高的强度。科学家们认为它在高技术领域有着广泛的用途。科学家现在的主要任务是探索这种新材料的实用性。但是由于这种产品很难大量生产，所以使人对它的前途感到难以确定。但是现在法国波尔多大学的科学家们已设计出了一种方法，可以制造出由数以万亿计的纳米碳管组成的带子和纤维，这些带子和纤维可以弯曲而不折断，甚至可以打结。这项工作使纳米碳管的工业生产可能性又进了一步。这种碳纤维管实际上是石墨层，它既可以是单层的，也可以是多层的，为制造出它，科学家使用催化剂对碳进行了汽化处理。但是问题不仅是加工过程过于昂贵，而且单个的分子很难组织。科学家们解决了排序的问题，科学家们先是将未加工的纳米碳管注入一种表面活性剂中，然后又注入到聚合体溶液的流动气体中，这使得纳米碳管产生了再凝结，并顺网眼成直线成为带状物，干了后就分解成更小一些的纤维。科学家们制造出来的纤维直径大约为1000万分到1亿分之一米。从事这项工作的波林博士说他们的主要目的就是将这种新材料加工成一种具有实用价值的东西，而且他认为他们所使用的方法可以用于工业生产。材料学家鲍曼博士认为法国科学家的工作很有意义，这种新材料可以用于广泛的目的。他还认为有可能设计出一种经济的制造工艺来。但是目前来说，每克提纯的单层纳米碳管价值1000美元，只有能够大量生产，造价下降才有可能促进这种新材料的商业使用。法将兴建微米纳米技术发明中心为使法国在欧洲保持其在纳米电子学研究领域的领先地位，法国决定在格勒诺布尔市兴建一个微米纳米技术发明中心，并计划于2004年正式建成运转。据该中心建设发起人之一，法国原子能委员会电子和信息处理工艺实验室主任让·泰尔姆介绍，发明中心将占地8公顷，建筑面积达6万平方米，建设总投资为8亿法郎，法国政府、格勒诺布尔市及该市所在省、区政府将对这一中心建设予以财政支持。格勒诺布尔市位于法国东南部，是法国科学研究及机械、电子制造工业的中心，拥有相当数量的高级实验室。泰尔姆说，格勒诺布尔市集中了法国电子学研究领域的精英，在此兴建微米纳米技术发明中心将大大促进和加快法国纳米电子学的研究和应用。他介绍说，这一中心将集中3000～3500名大学生、研究人员及企业家。除建有多个无尘实验室外，它还将拥有一个微米纳米技术之家，专门负责申请技术专利和帮助研究人员建立起他们自己的创新企业。纳米技术是指在0．1至100纳米尺度上研究和利用原子和分子结构、特征及其朴素作用的高新技术。纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，也是纳米技术发展的主要动力，它的研究方向是立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的概念来构造电子系统，超越传统的极限，实现信息采集和处理能力的革命性突破。纳米技术将成为日本科研重点据报道，日本政府日前决定，把纳米技术作为今后日本科研的新重点，从下一年度起将实行"官产学"联合攻关的方法加速开发这一高技术。从80年代兴起的纳米技术是对物质的分子和原子等微观结构进行操作的新材料技术，也是发展信息技术、医疗器械和解决环保等各种社会和经济问题所必需的基础技术之一。日本在从下一年度开始实行的新5年科技基本计划中，已经把以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。报道说，日本通产、文部和科技三省厅将在下一年度的预算中列入总额为330亿日元（约合亿美元）的研究开发经费，在计划于明年1月设立的物质材料研究机构中建立纳米技术中心。日本确定加紧发展纳米技术的背景是，美国政府在今年年初把这一技术列为国家技术战略目标，2001年度的预算为亿美元，比 2000年度增加1倍。纳米技术的战略地位和我国纳米技术产业发展的机遇在千年交替的关键时刻，美国政府推出了促进纳米科技繁荣的报告，明确指出：启动纳米科技促进计划，关系美国在21世纪的竞争实力。美国前总统克林顿还多次发表演讲，把纳米技术称之为21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术。美国一些权威人士多次撰文分析，评价纳米科技对未来发展知识经济的重要性，认为纳米技术对各个领域的影响力和渗透力可能会超过计算机。纳米技术的发展给社会发展、经济振兴和人们生活质量的提高所带来的利益，将是一般技术无法比拟的，纳米技术在21世纪创造的财富也是难以估计的。所谓纳米技术是人们在非微观和非宏观的一个纳米尺度的中间领域，是认识自然、改变生产方式、工作方式和生活方式的一种全新的技术，它是联系纳米科学和含有纳米技术产品平台的桥梁，它把人们的技术创新带到一个新的层次、新的空间，大大拓展了人们的创新领域。其实纳米材料早就在自然界存在，例如动物的牙齿、贝壳、鲨鱼皮、荷叶表面、珊瑚礁、陨石等都具有纳米结构，中国古代的颜料、墨、古铜镜的涂层都是纳米材料，然而，他们虽然用了纳米技术，制备了纳米材料，但并不知道纳米材料的重要性，是处于自发阶段，而真正按照自己意志人工合成纳米材料是在20世纪60年代以后。1963年日本科学家久保亮五第一次提出材料颗粒缩小到纳米尺度，性能发生突变。1967年日本科学家上田良二第一次用蒸发法人工制备了纳米尺度的金属颗粒，当时日本科学家把纳米尺度的颗粒均称为超微粒子。真正把纳米作为材料的命名，是德国科学家格莱特教授在1984年第一次制备了尺度由5纳米的晶粒组成的固体，他称之为纳米尺度材料。第一次提出纳米技术的概念是美国科幻小说家伊瑞克－揣克斯勒在1986年提出来的，1990在巴尔基摹正式出版了纳米技术杂志。纳米材料是纳米技术中最为活跃的重要组成部分，它与纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米摩擦学、纳米测量学、纳米化学和纳米物理学共同构成了纳米科学技术的内涵。纳米技术内涵包含各个领域，就纳米材料学而言，它包括纳米材料的制备技术以及纳米材料向各个高科技和所有传统工业领域渗透应用的技术，特别值得注意的是纳米材料不仅是尺度的概念，更重要的是在这个尺度上出现了在微观、宏观不具备的特性，人们利用这些新的特性可以人工合成自然界不存在的或者自然界存在但人类还没有模仿出来的新材料，并采用全新的纳米技术把这些材料应用于各个领域，促进社会经济发展，提高国防实力和人们的生活质量，这就是为什么各国政府对发展纳米技术予以足够重视的原因。对我国这样一个发展中国家，这是一个千载难逢的机会，近500年历史我们有两次丧失国家快速发展的教训，我国的这次机遇再也不能错过。美国耶鲁大学中国现代史教授乔纳森.斯彭斯在2000年1月《新闻周刊》上发表文章，在分析21世纪中国时曾提到，中国在21世纪魔术般的成为超级先进国家，纳米技术是可选择的重要途径。令人振奋的是，我国在纳米材料和纳米技术领域的技术水平上目前并不落后于发达国家，在一些方面上已处于领先水平。机遇难得，我国政府高瞻远瞩，亦对纳米技术高度重视，这将成为我国科教兴国战略的一个重大决策。 2000年3月，美国政府向全世界公布了纳米技术的启动计划，在这个由美国26名科学家工作半年完成的几万字的报告中，明显地陈述了一个观点，这就是纳米技术将引发21世纪新的工业革命。德国科研技术部在发展纳米技术的报告中也提到，纳米技术是21世纪的主导技术之一。著名的诺贝尔奖获得者罗雷尔教授说，如果说70年代重视微米技术的国家现在已成为发达国家，那么从现在开始重视纳米技术的国家，有可能成为21世纪的先进国家。IBM公司前首席科学家埃马窗说，70年代微米技术引发了新的信息革命，纳米技术很可能成为新信息革命的核心。美国政府和国会的重要文件中，多次把信息技术、生物技术和纳米技术并列称之为21世纪工业革命的主导技术。主导技术的内涵是指它向各个领域渗透的、与各种技术交叉融合的以及对新兴产业示范带动的极强能力。在20世纪末，计算机和信息高速公路的技术向各个领域渗透，对人们的生产方式、工作方式和生活方式产生了深远的影响，堪称为世纪之交新技术的主导。1998年3月，美国总统科技助理Neal Lane在回答国会提问时曾经说，纳米技术对各个领域的影响很可能超过计算机，成为21世纪的主导技术之一。事实证明，纳米技术向信息、生物医药、能源和环境、航空航天、海洋和先进制造技术等高科技领域渗透已崭露头角，纳米技术向国防领域的全方位渗透已初见成效，纳米技术向传统产业的交叉融合已显示出巨大的潜力。纳米技术在传统产业的改造提升，增加高科技含量，提高产品的竞争力方面，正在发挥巨大的作用。纳米技术注入到传统产业，增强了传统产来业的活力，前途方兴未艾。我国制定的改革开放和可持续发展战略，已实现了我国经济的腾飞，使我国国内生产总值仅次于美国、日本、德国、法国、英国，位居世界第六位，这对一个基础薄弱的发展中国家是难能可贵的。在21世纪前20年这个挑战和机遇并存的年代里，如果我们能够审时度势，抓住机遇，在若干领域实现跨跃式发展，对我国十分重要。当前以纳米技术、信息技术和生物技术为核心的新的工业革命悄然兴起，各国几乎站在同一起跑线上，在这技术更新转折的关键时期，为我国若干领域实现跨跃式发展提供了极好的机遇，我们再也不能坐失良机。我国是发展中国家，改革开放以后，国民经济保持了持续、快速发展，引起世界瞩目。但是，我们国家基础薄弱，主要依靠传统产业，高科技产业近年来虽然发展很快，但对我国GDP的贡献比例还很小，与发达国家相比还有很大的差距。我国的国情决定了我国发展纳米技术的总体思路与美国、日本和欧洲不同，要有中国自己的特点，要走出符合我国情况的新路子，发展纳米科技，这就是以纳米技术为契机，解决当前国民经济发展和支撑产业中亟待解决的问题。纳米技术首先向传统产业切入，调整产品结构，注入高科技含量，为实现我国传统产业升级，促进GDP的增长做出贡献。同时寻找机遇，向高科技产业渗透，特别重视在环境、能源、医药和国防领域应用纳米技术，培育新兴纳米产业，逐步形成产业链，使这些产业的起点就定位在21世纪该领域的技术制高点上，为实现我国上述领域跨跃式发展奠定基础。信息、宇航、

镍基复合材料发表文章

镍基高温合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合能的一类合金。按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同，分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。上海利佳特殊钢有限公司长期供应：圆钢，板材，带材，丝材，无缝管，锻件，锻环，焊管、法兰，光圆，薄板等。蒙乃尔合金: Monel400，MonelK500,，Monel R-405，Monel450，Monel S。因科洛伊合金: Incoloy800，Incoloy800H，Incoloy825, Incoloy DS，Incoloy802，Incoloy803，Incoloy804，Incoloy903，Incoloy907，Incoloy909，Incoloy925，IncoloyMA956，Incoloy A-286，Incoloy25-6Mo。英科耐尔合金: Inconel600，Inconel601，Inconel625，Inconel718，Inconel617,，Inconel622,，Inconel 671,，Inconel672，Inconel686，Inconel690，Inconel693，Inconel706,，Inconel725，Inconel X-750，Inconel 751，Inconel754，Inconel758，Inconel783。哈氏合金: Hastelloy C-276,HastelloyB-2,Hastelloy C-59, Hastelloy B, Hastelloy B-3, Hastelloy C,Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-2000, Hastelloy G-30, HastelloyG-35, Hastelloy N, Hastelloy S, Hastelloy W, Hastelloy X.高温合金: GH3030,GH3039,GH1015, GH1016, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140, GH2018, GH2036, GH2038, GH2130,GH2132, GH2135, GH2136,GH2302，GH3044,GH3128, GH4033, GH4037, GH4043, GH4049, GH4133, GH4169,GH605,GH99,GH4099等等铸造高温合金牌号：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。耐蚀合金牌号：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。精密合金牌号：1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07 、2j09、 2j10 、2j11、 2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康铜、Hiperco27、Hiperco50等。特殊不锈钢：904L，310S，2520Si2,2507,2205,317L, 309S, 310Si2, 316LMod, 347H, 329, S21800, 254SMO, AL-6XN,20Mo-6, 17-4PH, 17-7PH, 15-5PH, 410, 420, 430等等。

镍基高温合金系列材料，被广泛地应用在航空航天石油化工核能冶金海洋船舶环保机械电子等领域。不同的部件选材不同，关于原材料介绍部分欢迎上海勃西曼特钢集团咨询了解。进口高温合金牌号：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。纯镍：NI201、NI200等。变形高温合金牌号：GH1015、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH1180、GH1333、GH2132、GH2136、GH2696、GH2747、GH2018、GH2026、GH2036、GH2038、GH2130、GH2135、GH2136、GH2150、GH2302、GH2328、GH2706、GH2761、GH2787、GH2901、GH2903、GH2907、GH2909、GH2984、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH3230、GH3170、GH3181、GH3600、GH3625、GH3652、GH4049、GH4090、GH4099、GH4105、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH4080A、GH4093、GH4098、GH4133、GH4137、GH4163、GH4199、GH4220、GH4413、GH4500、GH4586、 GH4698、 GH4708、 GH4710、 GH4720Li、GH4742、GH5605、GH5188、GH6159、GH6783等。铸造高温合金牌号：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。耐蚀合金牌号：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。特种不锈钢牌号：2205、2507、2520、317L、310S、904L、254smo、253ma、316lmod、725ln尿素钢、AL-6XN、、Nitronic50、Nitronic60等。精密合金牌号：1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07 、2j09、 2j10 、2j11、 2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康铜、Hiperco27、Hiperco50等。主要规格：无缝管、钢板、圆钢、锻件、法兰、圆环、焊管、钢带、直条、丝材及配套焊材、圆饼、扁钢、六角棒、大小头、弯头、三通、加工件、螺栓螺母、紧固件篇幅有限，如需更多更详细介绍，欢迎咨询了解。

高温合金主要牌号：

固溶强化型铁基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

时效硬化性铁基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶强化型镍基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

时效硬化型镍基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

国外的高温合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗yang化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

镍超级合金市场现状及未来发展趋势

镍超合金是一种能够抵抗高温合金的腐蚀。它们通常在高于500°C的工作温度下使用。它们通常包含多达10种合金元素，其中包括轻元素（如硼或碳）和重质难熔元素（如钽，钨或rh）。

2019年中国镍超级合金市场规模达到了XX亿元，预计2026年可以达到XX亿元，未来几年年复合增长率(CAGR)为XX%。

本报告研究中国市场镍超级合金的生产、消费及进出口情况，重点关注在中国市场扮演重要角色的全球及本土镍超级合金生产商，呈现这些厂商在中国市场的镍超级合金销量、收入、价格、毛利率、市场份额等关键指标。本文也同时研究中国本土生产企业的镍超级合金产能、销量、收入及市场份额。此外，针对镍超级合金产品本身的细分增长情况，如不同镍超级合金产品类型、价格、销量、收入，不同应用镍超级合金的市场销量等，本文也做了深入分析。历史数据为2016至2021年，预测数据为2021至2027年。

主要厂商包括：

Thyssenkrupp AG

VDM Metals GmbH

Sandvik AB

Aperam .

Allegheny Technologies Incorporated

Carpenter Technology Corporation

Haynes International, Inc.

Precision Castparts Corporation

Rolled Alloys, Inc.

Voestalpine AG

AMETEK, Inc

按照不同产品类型，包括如下几个类别：

合金600/601/602

合金625

合金718

合金825

合金925

哈氏合金C276 / C22 / X

瓦氏合金

其他

按照不同应用，主要包括如下几个方面：

航空航天与国防

发电

石油和天然气

炼油

化学制品

其他

国内重点关注如下几个地区:

华东地区

华南地区

华中地区

华北地区

西南地区

东北及西北地区

本文正文共10章，各章节主要内容如下：

第1章：报告统计范围、产品细分及中国总体规模（销量、销售收入等数据，2016-2027年）；

第2章：中国市场镍超级合金主要厂商（品牌）竞争分析，主要包括镍超级合金销量、收入、市场份额、价格、产地及行业集中度分析；

第3章：中国镍超级合金主要地区销量分析，包括消量及份额等；

第4章：中国市场镍超级合金主要厂商（品牌）基本情况介绍，包括公司简介、镍超级合金产品型号、销量、价格、收入及最新动态等；

第5章：中国不同类型镍超级合金销量、收入、价格及份额等；

第6章：中国不同应用镍超级合金销量、收入、价格及份额等；

第7章：行业发展环境分析；

第8章：供应链分析；

第9章：中国本土镍超级合金生产情况分析，包括中国本土市场镍超级合金产能、产量、消费量及需求量，以及主要本土厂商产能、产量及份额等；本章同时也分析中国市场镍超级合金进出口情况；

第10章：报告结论。

纳米科技及纳米材料本科毕业论文

二○○七年五月纳米科技带给我们的哲学思考摘要：纳米技术是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工陶瓷材料公司业化，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技术体系。纳米科技的发展拓展了人类认识微观世界的能力，可以在微观尺度探索人类和世界的奥秘。但另一方面，我们也应看到纳米技术的不当应用带来的灾难，本文在总结纳米科技的成就基础上运用哲学辨证法思考纳米科技的危害。关键词：纳米科技哲学反思解决之道正文1纳米科技及其成就1．1什么是纳米纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就像毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。纳米尺度范围的性能表现在小尺寸效应、比表面效应、量子尺寸效应等。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。1．2 &nbs工艺陶瓷模具p; 纳米科技纳米科技是指在至100nm纳米材料是究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。4纳米产业发展趋势（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3我眼中的纳米的论文个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入WTO后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。纳米科技的发展和纳米材料的不断研制，给我们的生活带来了翻天覆地的变化，极大地改变着我们的生活，但是纳米材料的安全性问题引起人们的关注。对纳米科技的反思从“纳米牙膏”到“纳米护肤霜”，全球目前已有300多种号称使用纳米技术的产品上市了。纳米技术开始走进人们的生活圈。但与此同时，人们对纳米材料可能的、潜在的安全性问题却一直心有余悸。早在3年前，就有几份报告让人对“纳米”这个极具发展前景的新兴技术感到迷惑。在2003年美国化学学会年会上，有3个研究小组发表了纳米材料具有特殊毒性的报告。美国宇航局的研究小组发现碳纳米管会进入小鼠肺泡，形成肉芽瘤，这是肺结核病的典型特征。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。纽约罗切斯特大学的研究者让老鼠在含有直径为20纳米聚四氟乙烯颗粒的空气中待15分钟，大多数实验鼠在随后4小时内死亡，而另一组大鼠暴露在含直径为120纳米颗粒的空气中，则安然无恙。该研究小组在另一项实验中还发现纳米颗粒能够进入大鼠的嗅球，并迁移到大脑。目前，人们关注的纳米技术安全性问题主要集中在：纳米微粒对人类健康的潜在风险和对环境的负面影响。尽管纳米材料毒理的问题现在还说不清楚，但专家都同意需要对纳米科技的潜在风险及其负面影响进行专门研究。纳米技术这个名词的发明者———美国麻省理工学院的埃里克·德雷斯勒早在1986年出版的《创造的引擎》一书中，就详尽描述了操作原子大小物质的各种纳米技术的现状、未来发展潜力和危险。这样他既激起了人们对纳米技术的兴趣，也让许多人对纳米技术的未来忧心忡忡。“纳米技术的危险性远远高出它的益处。”整个90年代，这种论点一直在科学界中广泛存在。2000年底，《发现》杂志曾评出21世纪20大危险，纳米技术与行星撞地球及全球疫病一道，并列为其中之一。那么，在科学家眼中，纳米技术的危险又在哪里呢？这还得从德雷斯勒说起。在他的书中，德雷斯勒设想过一种叫做“装配工”的纳米机械通过原子的抓取和放置，这种人造的分子大小的纳米机械能够像人体内的蛋白质和酶一样，制造出任何东西，比如电视机和电脑———当然，也包括它们自己。科学家们由此开始担心：这些装配工如果能够听从人的善意指挥，固然是一件好事，但如果控制程序出现错误或被人恶意利用，是否会像计算机蠕虫病毒那样无限度自我复制下去，从而覆盖并毁灭整个地球？相关阅读：新型建筑材料有哪些+碳纳米管化学纪事ChroniclesofCarbonNa...发表于2007-12-1800:41|碳纳米管化学佛山世界现代设计史论文陶瓷模具纪事八发信人:...新型建筑材料有哪些&科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...新型建筑材料有哪些!人文科技走进科学科学知识科学新闻科学论文研究纳米技术的科陶瓷材料学家都有这样的感觉：他们实际上是在——探寻宇宙万物的最终秘密它不是小尺寸的...科技新闻::孩子们眼中的纳米爸爸$新型建筑材料有哪些今年刚40岁的王中林博士是美国佐治亚理工学院材料科学系教授，佐治亚理工学纳米科氧化物基金属陶瓷学和...新型建筑材料有哪些&科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...新型建筑材料有哪些科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...

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(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文，希望你能从中得到感悟!

纳米材料综述

【摘要】本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景，并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。

【关键词】纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构

1 引言

著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]

1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。[2]

2 纳米技术

纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。

3 纳米材料

纳米材料的概念

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(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。

纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。

纳米材料的分类

纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。

(1)纳米粉末

纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。

(2)纳米纤维

纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。

(3)纳米膜

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。

(4)纳米块体

纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料;智能金属材料等。

4 纳米材料的应用

由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。

5 纳米材料的前景

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。纳米材料的应用涉及到各个领域，21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。

21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。

6 结束语

纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10～15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发，纳米材料的应用，推动了整个人类社会的发展，也给市场带来了巨大的商业机遇。

参考文献

[1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M]，2001/05

[2]肖建中.材料科学导论[M].北京：中国电力出版社，2001，43～50.

[3]吴润，谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000，14(10)：43～46.

纳米材料与应用

摘要：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。

关键词：纳米材料性能应用

纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。

按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。

悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。

纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很大，表面原子拥有剩余的化学键合力，表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气，能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。

纳米材料还广泛应用于环境保护中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用，用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来，方法简便，成本低廉，并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求，近年来获得迅速的发展。目前，越来越多的人工纳米材料已被投放市场，给人们的生活带来巨大的变化和进步。

来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作，将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料，并将该复合材料应用到超级电容器的电极上，获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的，包含复合材料的阳极和传统的阴极，以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多，可以达到100微米上，从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似，研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。同时，他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。

通过先进碳材料的应用，综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点，克服了它们各自存在的缺点，是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点：微观结构稳定性好，适合大电流充放电;表观性状相容性好，适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强，适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求：更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。

应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料，以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构，提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有：空隙加大，一般大于96%;通透性好，流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上，从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的空隙构造，是一种优良的空气中异味吸附剂。

纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外，在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。

常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响，存在着低温脆性的缺点，它的弹性模量远高于人骨，力学相容性欠佳，容易发生断裂破坏，强度和韧性都还不能满足临床上的高要求，使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小，使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少，材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加，有助于晶粒间的滑移，使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料，在临床上已有多方面应用，主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。

由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外，还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点，这些超常特性和良好的生物相容性，使它在医学领域中有广泛的应用前景，包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;此外，利用纳米碳材料的高效吸附特性，还可以将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成份。

目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法，在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上，以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，将含有分析对象的溶液与载体温育，通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中，载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子，尤其是某些具有亲水性表面的粒子，对非特异性蛋白的吸附量很小，因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。

近年来，组织工程成为一个崭新的研究领域，吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中，用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素，能否使种植的细胞保持活性和增殖能力，是支架材料应用的重要条件。据报道，将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料，与以往的胶原蛋白支架相比，其力学强度得到增强，孔径尺寸增大，表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架，在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中，纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架，这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化，形成纳米结构的复合材料，研究发现，这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。

参考文献：

[1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)

[2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)

纳米材料论文集

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纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文，希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料一、纳米材料的特性当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044××1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。二、高聚物/纳米复合材料的技术进展对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料碳纳米管于1991年由发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。三、前景与展望在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但发展很快，对于有些方面的研究工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子科学与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向工业化方向发展，其应用前景会更加诱人。参考文献： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》【摘要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。【关键词】纳米技术包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍，密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。结语随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，. 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二维纳米材料毕业论文

浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用，并研究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。关键词：纳米技术；微机械；机械工业；发展前景1纳米技术的内涵纳米是长度单位，原称“毫微米”，就是10－9（10亿分之一）米。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。2纳米技术的主要内容（1）纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。（2）纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。（3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。（4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光／电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。3纳米技术在机械工业中的应用3．1纳米技术在微机械领域中的应用随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。3．1．1采用微加工技术制造纳米机械（1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm（10－3μm）。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0．2 nm，编码器反馈单位为1／3 nm，故跟踪误差在±1／3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC－16i，实现AInano轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。（2）微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0．28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10％的位置重复精度（±5 nm），可适用于精密微细操作。我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。（3）微型电机。美国俄亥俄州克利夫西卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜下才能看得见。德国汽车零件制造商博士公司正在研制纳米技术传感器，这种传感器将为人们提供关于汽车上每个零部件在三维空间中运动的精确信息。当微型传感器探测到速度骤减时，就会自动释放安全气囊。3．1．2采用自组装技术制造纳米机械（1）生物器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选作生物芯片，利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇根韦思大学医学院生物分子信息小组，利用细菌视紫红质（简称BR蛋白质）和发光染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。（2）纳米分子电动机。美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五十分之一的硅原子构成的“悬臂”。上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊（纳米分子电动机）。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的目的。3．2纳米技术在包装机械领域中的应用采用纳米材科技术对包装机关键零部件（如轴承、齿轮、弹簧等）进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高设备的耐磨性、硬度和寿命。碳纳米管还具有较高的机械强度和较高的热导率。由于具有非常大的长度—直径比，可以制造出任何复杂形状的零件，是复合材料理想的增强纤维。目前，用价格低廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已走进企业，开始代替金属材料。现代胶印机上应用着很多传感器．如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等。纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性，也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关健部件的表面涂层。3．3纳米技术在食品机械领域中的应用纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收作用，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维。纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600 nm以上波长光的传输损耗小于10 dB／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。经研究证明，将30～40 nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400 nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：①具有很大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；②具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。这为污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域较引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50 nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了它在包装和食品机械上的大范围应用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙－6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。4纳米技术在机械行业中的发展前景（1）机械及汽车工业的滑配原件如：轴承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底的磨擦界面，大大减低磨损并能提高负载。（2）塑胶流道的低粘应用：例如T型模、拉丝模、套筒和热胶道，可有效减少积料碳化的产生几率。（3）射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润滑，更是任何金属所无法表现的优异性。（4）IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于具有极高的粘着性，因此必须借助大量脱模剂来帮助脱模，纳米陶瓷的荷叶效应可减少脱模剂的使用及模具清理时间。（5）纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑胶在模具内的流动性大幅提升，特别是高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均有明显的改善。5结语综上所述，纳米技术是近十多年来逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发21世纪新的工业革命。美国商业通讯公司研究报告称，未来五年，用于橡胶产品和油墨生产的碳黑填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今后几年，全球纳米材料的需求将以2．7％年增长速度增长，到2010年将达到1 030万t，所以纳米包装具有较大的市场发展潜力。过去，我国机械包装工业的一些先进设备、先进技术，大多是依靠进口。纳米技术的出现，将对我国机械包装行业的技术创新带来新的发展机遇。相信在不远的将来，纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领域，它给机械工业带来的变化将是巨大的。参考文献1向春礼．纳米科技及其发展前景［J］．新材料产业，2001（4）2王新林．金属功能材料的几个最新发展动向［J］．新材料产业，2001（4）3唐苏亚．纳米技术在微机械领域中的应用［J］．微电机，2002（5）4万乃建．21世纪数控技术新面貌［J］．机械制造，2001（20）5杨大智．智能材料与智能系统［M］．天津：天津大学出版社，2000