納米技術的概念范文
時間：2023-12-07 18:02:34
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篇1
關鍵詞：納米技術；機電工程；應用；摩擦性能；納米材料
中圖分類號：TP271+.4文獻標識碼： A 文章編號：
本文對納米技術在實際應用過程中所存在的各種技術問題進行了探討。納米技術的快速發(fā)展對于科技發(fā)展是非常重大的突破，當前它已經(jīng)運用在社會各個領域，納米技術在機電工程中的運用更是成為其核心。表現(xiàn)在很多方面，本文從實例出發(fā)，展現(xiàn)納米技術在機電領域的運用。
1.納米技術介紹
所謂的納米技術就是借用單一的分子、原則制造物質的一種科學技術，納米科學技術已經(jīng)成為了將很多現(xiàn)代的先進科學技術，作為基礎科學技術，并且成為了現(xiàn)代科學和現(xiàn)代技術進行組合的重要產(chǎn)物之一，其中，現(xiàn)代科學主要包括分子生物學、介觀物理、量子力學和混沌物理，現(xiàn)代技術主要包括核分析技術、掃描隧道顯微鏡技術、微電子技術以及計算機技術，納米技術一定會引發(fā)起一系列的全新的科學技術，比如納米機械學、納米材科學以及納米電子學等等。
納米技術也被稱為毫微技術，是對結構尺寸在0.1 nm-100nm范圍之內材料的應用和性質的研究，從始至今的相關研究來看，人們將納米技術分為了二種概念，第一種納米技術的概念就是指分子納米技術，這一概念將組合分子機器實用化了，因此，我們可以對所有這類的分子進行任意的組合，并且可以將任何種類分子結構進行制造，但是、這一種概念上的納米技術仍然沒有取得很大的發(fā)展;第二種概念將納米技術看成了微加工技術的極限，第，種概念主要是從生物角度提出的，納米生物技術中所包含的重要內容已經(jīng)延伸到了細胞生物計算機開發(fā)和DNA分子計算機領域中。
2微型納米軸承
當前形勢下，納米技術不僅僅是單一的一門新型技術或者學科，納米技術被廣泛的應用到了各類學科之中，其中，在機電工程中進行納米技術的應用，已經(jīng)對機電工程技術的變革產(chǎn)生了不可估量的重要作用。納米技術在機電方面應用甚至是微觀機械技術的產(chǎn)生已經(jīng)成為了我們這個世紀進行研究的、核心的技術，許多國家都在納米技術方面展開了越來越多甚至越來越深的研究，在機械工程方面，納米技術在機電工程中應用主要存在微型軸承力面。傳統(tǒng)的軸承的體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠來進行減少，但是，仍然不能夠將摩擦力進行避免，美國科學家對其行了研究，并且研制出來一種沒有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個特點:
第一，微型，微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)半徑的萬分之一，其應用到機電系統(tǒng)微型的軸承只有1nm，為微型機械的千分之一。
第二，摩擦力極小如果軸承的體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會將微型軸承弱點暴露出來，在其產(chǎn)生的摩擦力很大的時候，會導致微型軸承無法使用。通常制造的微型機械軸承與這種納米軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。
3 納米技術馬達
新一代的納米技術馬達是由美國一家公司生產(chǎn)，這種微型馬達的體積只有一般電磁馬達體積的二十分之一，它的長度比火柴桿還短很多，但是盡然能夠負載四千克的重量，它的壽命卻可以達到100多萬次。這種馬達主要是通過運用納米技術制造智能材料來取代傳統(tǒng)的銅線圈以及磁鐵，所有它比傳統(tǒng)的馬達要更加的輕、噪音很低，成本也更加的低，可以說是世界上最靜音的馬達。當前這種微型馬達在機械中運用的并不是很不多，主要用于汽車的電動車窗，這項研究同時也已經(jīng)在深圳進行研發(fā)和生產(chǎn)。
4納米磁性液體在旋轉軸中的應用
通常情況下，靜態(tài)密封都是采用金屬、塑料或者像膠等等材料制作而成的O型環(huán)，將其作為密封的兀件。在旋轉的條件下，動態(tài)密封一直沒有對其問題進行解決，動態(tài)密封不能夠在高真空、高速的條件進行動態(tài)的密封。納米技術在很大程度上都對磁性液體在旋轉軸中的進行起到了促進作用。我國的南京大學也已經(jīng)成功的進行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多種類型磁性液體的制成，電子計算機硬盤處也已經(jīng)普遍的采用了磁性液體防塵密封，此外。磁性液體也對新型劑的制造起到了一定的促進作用，在機電工程中應用納米技術的例子舉不勝舉，以上新興技術的產(chǎn)生。我們能夠很容易的看出納米技術對機電工程的不斷發(fā)展起到了深刻的影響。與此同時，與系統(tǒng)的機電工程相比較，由于納米技術的各種優(yōu)勢才能夠使得機電工程產(chǎn)生了顯著的效果。
4.1納米磁性液體在旋轉軸中應用之尺寸效應
在納米技術領域中，最為顯著的效果之一是將旋轉軸中的傳統(tǒng)尺寸竿位進行了縮小，將其毫米單位轉化成了納米，而納米也就相當于一米的十億分之一，將納米技術應用到機電工程中，可以將機械的體積大大降低，最終促使微型機械這種新型的機械的形成和產(chǎn)生.這種產(chǎn)生并不是傳統(tǒng)的機械單純的在尺度上產(chǎn)生了微小的變化，而通常指的就是可以進行成批制作的微傳感器、微能源、微驅動器、集合微結構、信號、控制電路等等處置裝置為一體的微型機電系統(tǒng)。大部分都是將納米技術成果進行了運用，因此，它們已經(jīng)遠遠的超過了傳統(tǒng)機電的范疇和概念，而是基于現(xiàn)代的科學技術之上，并且作為整個的納米科技中，重要的組成部分，以及用嶄新的技術線路和思維方式指導之下的重要產(chǎn)物。
4.2納米磁性液體在旋轉軸中應用
納米技術使原材料形成了更加微小的形態(tài)，其功能更加強大，不僅僅能夠對傳統(tǒng)材料進行一定的改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產(chǎn)出。磁性液體密封的技術更加證明了磁性液體能夠被磁場控制這一特性，將納米單位液體置于磁場之內，最終達到密封效果。與此同時。在運用材料中，我們能夠將微量元素融入到基礎的材料之中，以便能夠達到更好效果。
4.3納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料摩擦性能
納米技術摩擦性能已經(jīng)成為了其最為顯著的特性之一，在機電工程領域中，各種軸承都會產(chǎn)生摩擦，存在著摩擦性能，但是，自從納米材料出現(xiàn)了以后，各類機械的尺寸和結構都變小了，對于零件過小，其摩擦力就變得尤其重要，如果其摩擦力相對來說比較大，那么就會造成零件的磨損。進而，納米技術也就對這問題進行了克服，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的納米材料幾乎處于無摩擦狀態(tài)。
4.4納米技術在機械行業(yè)中的發(fā)展前景
（1）汽車工業(yè)以及機械的滑配原件，例如：滑軌、軸承上應用的納米陶瓷鍍膜能產(chǎn)生磨擦界面，這樣可以大大地減低磨損并且能夠提高負載。
（2） 塑膠流道的低粘應用，例如：拉絲模、套筒以及熱膠道，這樣可有效地減少積料碳化的產(chǎn)生概率。
（3）包封短射、射出成型時發(fā)生的粘模 、鏡面霧化以及拖痕均具有重要的改善，特別是在和頂針上所展現(xiàn)出來的干式，這樣更是任何金屬都不能表現(xiàn)出來的優(yōu)異性。
（4）橡膠、IC 封裝膠和發(fā)泡塑料，因為其具有極高的粘著性， 所以必須借助大量的脫模劑來協(xié)助脫模， 這樣納米陶瓷的荷葉效應就可大大地減少脫模劑的使用和模具清理時間。
（5）納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能夠使塑膠在模具內的流動性大大提升， 尤其是高精度模具，例如：塑膠鏡片、薄光板、汽車聚光燈罩等一些模具應用后對產(chǎn)品的使用均有顯著的改善。
篇2
【關鍵詞】納米材料 微納米技術 汽車工業(yè) 應用 發(fā)展
1 納米材料與微納米技術
納米（nanometer）并不是一種物質，它是一個尺寸的度量，與米、厘米、毫米一樣，1個納米等于百萬分之一毫米，本身沒有物理內涵。20世紀80年代，納米級顆粒的出現(xiàn)，產(chǎn)生了納米材料以及后來的微納米科技。
1.1 納米材料
以“納米”命名的顆粒，其尺寸在1nm-100nm范圍內。最早的納米材料是由納米顆粒、納米膜以及固體組成，它是一種單元物質。廣義上說，納米材料指在三維立體空間中其有一維或多維處于納米尺度范圍作為基本構成的單元物質。大多數(shù)納米粒子為理想單晶態(tài)，與原子和結晶體都不同。
1.2 微納米技術
納米技術指研究納米尺度范圍物質的結構、特性和相互作用，以及利用這些特性制造具有特定功能產(chǎn)品的技術[2]。最早提出納米技術概念是在1959年，由美國著名物理學家理查德?費曼在題為《空間之盡頭仍然很大》的開創(chuàng)性發(fā)言中提出的，發(fā)展的源動力來自20世紀80、90年代儀器設備領域的關鍵發(fā)明。
2 納米材料與技術在汽車工業(yè)上的應用
任何一門科技決不是一種孤立的科學技術，納米科技不僅如此，較其他科技而言，它涉足的領域更為寬廣。近幾年來，電子學、生物學、材料學、生物科學、醫(yī)學、機械工業(yè)、環(huán)保、汽車、國防都有它的足跡，并且成果累累。尤其在汽車工業(yè)領域，納米科技正日益成為舊科技的匯合點和新科技的孵化器。
2.1 納米材料與汽車的發(fā)展
納米材料在汽車生產(chǎn)制造上的使用廣泛，幾乎可應用在汽車的任何部位，內部的內裝，外部的車身，動力系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)。材料種類繁多，有納米塑料、納米陶瓷、納米劑、納米催化劑、納米涂料、納米液體膜、納米橡膠等幾乎包羅了汽車的所有零部件。比如納米材料科可強化車身鋼板結構；納米涂料可以讓車漆色澤光亮、耐蝕以及耐磨；納米粒子可以使內裝更清潔、健康；納米金屬作為排氣系統(tǒng)的觸媒，可以獲得剛好的轉換效果。以上材料具備超強的物理性能，對于汽車的安全、輕質、環(huán)保等有很大的幫助。同時，對輕量化車身，減少使用成本，凈化尾氣排放，降低燃油消耗，延長使用壽命具有十分重要的意義。
2.2 減小汽車零部件損耗
機械零部件使用時間長，容易出現(xiàn)磨損、疲勞和腐蝕，磨損造成的經(jīng)濟損失十分巨大。納米劑利用納米離子的良好摩擦性，將粒子采取恰當?shù)姆绞脚c油液混合，形成懸浮液后通過吸附、游離和擴散等形式產(chǎn)生保護膜。它不對其他車用油劑產(chǎn)生不良作用，是純石油產(chǎn)品。
納米劑與高級油或固定添加劑相比，在重載和高溫條件下，可以最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦，使機械轉速加快、質量減小、穩(wěn)定性增強，使用壽命延長，從而大幅度地降低摩擦和磨損?，F(xiàn)代汽車在發(fā)動機曲軸軸承和氣缸壁等部位應用較多。
2.3 降低尾氣污染，凈化空氣
大氣污染是當今世界各國共同面臨的重點議題，超標的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物在大氣中擴散蔓延，嚴重影響人類身體健康。碳納米管、納米汽油等新納米材料和納米技術的應用能有效緩解并解決產(chǎn)生有害氣體的污染問題。
納米汽油是一種將納米微粒通過納米技術制備的一種汽油微乳化劑，用它來替代工業(yè)生產(chǎn)中使用的汽油、柴油，能夠改善燃料品質，促進油液燃燒。此外，通過活性炭為載體、納米粉體為催化活性體的汽車尾氣凈化催化劑，具有極強的電子得失能力和氧化還原性，所以它能夠氧化一氧化碳并且還原氮氧化物，最終轉化為一二氧化碳和氮氣，對人體沒有任何傷害。因此，降低了汽車尾氣污染，同時凈化了空氣。
結語
“十二五規(guī)劃”對于我國未來汽車工業(yè)和汽車技術指明了發(fā)展方向，我國汽車工業(yè)與國外的競爭，核心和本質是技術水平的競爭。充分利用高新技術，使新型汽車向輕量化、低能耗、低排放、高效能的方向發(fā)展，優(yōu)化汽車產(chǎn)品設計、制造工藝、拓展營銷等。同時建立以納米技術為主導的新興產(chǎn)業(yè)基地，并形成自主知識產(chǎn)權，樹立發(fā)展以納米技術促進產(chǎn)業(yè)結構調整，推進產(chǎn)業(yè)升級的主要指導思想，從而有序推動我國汽車工業(yè)健康、快速、高效發(fā)展。
參考文獻
[1]張立德，牟季美.納米材料和納米結構.科學出版社，2001.
[2]曹新，趙振華.納米科技時代.經(jīng)濟科學出版社，2001.
[3]Charles.M.Lieber.令人驚訝的納米電路.Scientific American，2001.12.
篇3
納米技術(Nanotechnology)是指在納米尺度下對物質進行制備、研究和工業(yè)化，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和工業(yè)化的一門綜合性的技術體系。
1．納米尺度空間
國際上公認0．1～100nm為納米尺度空間。為研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm視為亞微米體系，尺寸1～100nm劃分納米體系，典型尺寸
納米尺度空間所涉及的物質層次，是既非宏觀又非微觀的相對獨立的中間領域，被人稱之為介觀(mesoscopy)研究領域。
2．納米技術范疇
(1)納米材料與技術：納米材料包括納米微粒與納米固體。納米微粒通常>1nm，需用電子顯微鏡才能看到；納米固體系納米結構材料，尺寸為1―100nm的納米微粒凝聚而成的塊體、薄膜、多層膜和纖維。又分為晶態(tài)、準晶態(tài)和非晶態(tài)三類。
納米材料技術(包括納米相材料技術和納米復合改性技術)是緣于納米顆粒的性能發(fā)生了變化，從而使納米材料在力學、磁學、熱學、光學、電學、催化等性能及生物活性方面發(fā)生變化，因而被廣泛應用于各種材料領域；醫(yī)學上可用于人造骨、人造牙齒等。
(2)納米器件及技術：其一，微型傳感器：利用尖端直徑小到足以插入活細胞內而不嚴重干擾細胞的正常生理過程，以獲取活細胞內足夠的動態(tài)信息來反映其功能狀態(tài)。這將為臨床相應疾病提供診斷及治療的客觀指標，也為藥理學、細胞工程、蛋白質工程、酶工程等研究提供相應的材料和技術。
其二，微機器人(包括微型機器人與微操作機器人)微型機器人是指外形很小，便于進入微小空間進行可控操作的微型機器。如果機械結構能做到前所未有的微細，再集成高度的智能的話，那么人們將創(chuàng)造出面目全非的機械，建立一門概念全新的學科。
納米技術能為醫(yī)學做些什么
1．納米生物學(Nanobiology)研究以納米為尺度，研究(1)細胞內各種細胞器的結構和功能(如線粒體、細胞核)(2)細胞內外之間及生物體的物質、能量和信息交換；(3)生物反應機理：包括修復、復制和調控等方面的生物過程：(4)根據(jù)生物學原理，發(fā)展分子工程，包括納米生物分子機器人和納米信息處理系統(tǒng)。
2．生物與醫(yī)學工程研究
微操作機器人系統(tǒng)可在生物與醫(yī)學工程研究中進行顯微注射與顯微切割，這是一項復雜的微操作過程，其精度要求在微米級。目前上述操作基本上由人工在顯微鏡下手動或半自動完成。手工操作效率極低，如微注射產(chǎn)生轉基因家畜的成功率只有5％左右，一個熟練的操作人員一天大約可注射100個受精卵，而培養(yǎng)一名熟練的操作人員要花5年時間。
3．診斷與監(jiān)測
(1)光學相干層析術(OCT)已于1997年12月24日，由清華大學單原子探測實驗室研制成功，可望1999年進入臨床，被科學家譽為“分子雷達”。
OCT的分辨率可達1個微米級，較CT和核磁共振術的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物體內活細胞的動態(tài)成像，觀察活細胞的動態(tài)，發(fā)現(xiàn)單個細胞病變，且不會像X光、CT、磁共振那樣殺死活細胞。有了如此準確的依據(jù)，人們或許有辦法把疾病“扼殺在萌芽狀態(tài)中”而不必等到生命的尾聲才被CT與磁共振檢查出癌組織病變。
(2)激光單原子分子探測術：此術同樣具有超高靈敏性，可在含有1000億億(1019)個原子或分子的1CM3氣態(tài)物質中，在單個原子分子層次上準確獲取其中一個。按照這一辦法，科學家希望對生物體尤其是人體內生物分子的活動進行探測，以找到影響人類健康的某些答案。通過人的唾液、血液、糞便以及呼出的氣體，及時發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬分之一的各種致病或帶病游離分子(或標志體)，相信已不再是一件遙遠的事情。
(3)微小探針技術可向人體內植入，根據(jù)不同的診斷和監(jiān)測目的，可定位于體內的不同部位，也可隨血液在體內運行，隨時將體內的各種生物信息反饋于體外記錄裝置。此項技術有可能成為21世紀醫(yī)學界常用的手段。
4．臨床治療
(1)顯微外科術的革命――細胞修復術眾所周知，本世紀器官移植，人工器官技術的發(fā)展，曾使得外科從修復外科時代(對病變器官與組織的切除)向替代外科時代(器官移植、人工器官)發(fā)展，并有專家預言21世紀醫(yī)學仍然是替代外科為主的時代。
(2)定點給藥：利用微型機器人深人體內做到定點給藥，將是21世紀內科疾病治療的革命。①糖尿?。和庠葱匝a充胰島素，需要準確了解體內血糖的變化，且常年肌注，病人極為不便。胰島移植的手術費用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少問題。利用納米藥物存儲器，定點存放在人體胰島部位，根據(jù)納米監(jiān)測器對體內血糖水平的變化情況，自動調控對胰島素的釋放。對此，日本科學家已有初步的研究成果。②腫瘤：腫瘤的放療、化療及外科手術以及器官移植，心血管疾病的現(xiàn)行治療方法，因其功用只是彌補疾病后果或推遲死亡，盡管在大眾傳媒中被視為高技術的同義詞，而實際上耗資巨大，已成為西方醫(yī)療危機的主要原因，故被劉易斯?托瑪斯稱為“半拉子”醫(yī)療技術。而納米技術正是向類似的“牛拉子”醫(yī)療技術挑戰(zhàn)的有力武器，因為利用納米技術制成的“生物導彈”可導向定點給藥，將腫瘤殺滅在萌芽狀態(tài)之中。
機遇與對策
1．納米技術在醫(yī)學領域內的發(fā)展前景
除納米材料在替代醫(yī)學中得到廣泛的應用之外，納米器件有可能成為未來保衛(wèi)人類健康的一支忠實可靠的“衛(wèi)隊”。(1)納米生物傳感器用于監(jiān)測、收集、播送體內細胞的健康狀態(tài)和病變信息(2)納米藥物存儲器(藥泵) 用于存儲、運輸指定存儲的藥物，并按指定的部位存放，即定點給藥，其體積可達數(shù)個微米(3)納米生物導彈直接用于治療各種細胞水平的疾病，對病變組織有親和力，對病變細胞有殺傷力，可特異性地殺滅腫瘤細胞(4)納米細胞修復器用于修復細胞內的各種病變，如線粒體、細胞核的病變(5)納米細胞監(jiān)督器用于監(jiān)視免疫細胞、白細胞等細胞正常功能的發(fā)揮；(6)納米細胞清掃器：幫助清除體內的代謝廢物以及外界進入體內的有害物質；(7)納米細胞檢疫器：巴西和美國科學家最近發(fā)明了世界上最小的“秤”，能夠稱量10-9克的物體，即相當于一個病毒的重量。利用納米“秤”可稱出不同病毒的重量，以發(fā)現(xiàn)新的病毒。可定點于口腔、咽喉、食道、氣管等外界開放的部位，以充當“檢疫”。
2．迎接納米技術的挑戰(zhàn)
篇4
關鍵字：納米技術；建材；性能；功能
納米技術不僅具有相當?shù)睦碚撗芯績r值，而且在當下和未來都具有廣泛的應用前景，是最近十多年來最具發(fā)展和研究前景的技術之一。早在上個世紀的八十年代末，納米科技的研發(fā)就受到了世界各國的重視，甚至有部分走在前沿的國家已經(jīng)實現(xiàn)了對該項技術的應用。現(xiàn)階段來看，納米科技已經(jīng)在不少的傳統(tǒng)行業(yè)中得到了應用，例如：醫(yī)療、食品科技以及建筑材料等。其作為一項新興科學，對建材的影響較大，不僅提高建筑工程的質量水平，更使得建筑的功能性和適用性得到了強化。同時，納米技術的應用對我國建筑行業(yè)而言也具有相當重要的意義，尤其是通過高新技術的優(yōu)勢來拓展國外市場。
一、納米技術的發(fā)展及其現(xiàn)狀
距離最初概念的提出，納米技術已經(jīng)有40多年的發(fā)展，但是其仍舊還有許多的發(fā)展空間，可以發(fā)展出更多的功能和應用方向。從納米材料的內涵和特點來看，其發(fā)展大致可以劃分為三個階段。第一階段（1990年以前）。這一階段主要是進行理論探索和研究，并且嘗試利用各種手來制造出具有納米顆粒的粉體，甚至是塊體（包括薄膜）。并將制造的方法進行評估和總結，對其特性進行歸納和分析。研究的對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。第二階段（1990~1994年）。這一階段是人們對該技術應用的理論提升階段，通過其他學科的融合，納米材料在物理和化學之中的性能特點已經(jīng)得到了一定的發(fā)掘，并且應用到復合型的材料設計之中。同時，這種粒子復合、塊體復合以及復合材料的合成物都該項技術在這一階段的研究重點方向。第三階段（從1994年到現(xiàn)在）。這一階段的技術研究和應用已經(jīng)有了不斷的拓展，也受到了來自于民眾的關注，國際上更是掀起了一股發(fā)展。若是對第一階段和第二階段進行總結，前兩個階段的研究還存在一定的盲目性，在這一階段已經(jīng)具有明確的方向，技術上也可以滿足人們的操作意愿，來進行設計、組裝、創(chuàng)造新的體系，并且使之具有人們所希望的特性。
二、納米技術在建筑材料中的應用
（一）納米水泥的應用
普通的水泥混凝土往往會具有較大的剛性，而缺乏柔性，這也使得水泥存在固有缺陷難以解決，往往會在今后的施工過程中出現(xiàn)開裂及其他破壞問題。而納米技術的應用者有效的對該類問題進行了解決。因為在應用了納米技術之后，混凝土的強度、硬度、抗老化性以及耐腐蝕等性能得到了有效的強化，同時還可以對電磁波和聲音進行有效的吸收，滿足了建筑物對隔音效果的要求。同時，這類材料也應用到一些特殊建筑使用當中。
（二）納米玻璃的應用
普通的玻璃往往自動的吸附空氣之中的各類有機物，從而是玻璃表明形成一種難以清洗干凈的有機污垢。同時還存在其他的不足之處，影響玻璃的透視度。例如：玻璃容易產(chǎn)生水霧，從而使得可見度受到極大的限制。然而，通過利用Ti02來對平板玻璃正反兩面進行薄膜的鍍制處理，則可以有效的決解這類缺陷所造的影響。除此之外，Ti02作為光催化劑在陽光的作用下，還能夠對甲醛和氨氣等有害物質進行分解和消除。同時，這類措施的應用也可以更好的提高的玻璃在透光性和機構強度等方面的效果。這種玻璃的應用極大的減小了屏幕玻璃、大度玻璃、住宅玻璃等領域的人工清洗困難，節(jié)約了清洗的人工或機械成本。
（三）納米技術在陶瓷材料中的應用
由于陶瓷具有很強的耐高溫性和抗腐蝕性，而且還具備相當?shù)挠^賞性，因此得到建筑產(chǎn)業(yè)的廣泛青睞，尤其是在進行墻體和地面的裝飾時。然而，陶瓷卻及其容易發(fā)生脆性損壞，這也造成了該類材料的應用范圍受到了極大的限制。將納米技術融入到陶瓷材料的開發(fā)和研制之后，卻使得該類材料具有比過去更高的可塑性，甚至可以吸收一定的外來能量。甚至有部分研究生獨創(chuàng)性的將金屬碳纖維加入到陶瓷材料之中，極大的提升陶瓷的強度，同時具有極其優(yōu)秀的抗燒燭性，故而這類材料也被應用火箭噴氣口的制作。用納米級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韌性，即使是在較大的溫差之下也能夠保持原有的形態(tài)，不會參數(shù)破損，具有相當廣泛的應用范圍和前景。
（四）納米技術在防護材料中的應用
目前的比較常用的防水材料是通過在膠料中加入炭黑等物質來形成，這種材料雖然制作簡單，價格便宜，但是卻沒有較長的使用壽命，極易在使用過程中發(fā)生的腐蝕和老化，給居民生活帶來了極大的不便。因此，建筑材料的研究者們也髙希望可以研制出具有強、耐腐燭、抗老化性能的防水材料。在通過不斷的研究和技術融合之后，納米級的防水材料得以被研發(fā)出來，這種材料最早被北京建筑科學研究院所發(fā)現(xiàn)，具有較強的耐腐蝕和耐老化性能。這種納米材料所制造的防水卷材，擁有一定的強度和韌性，更比傳統(tǒng)材料表現(xiàn)出了更高抗老化性和光熱穩(wěn)定性等，從而得到建筑工程的廣泛運用。
（五）納米保溫材料
近幾年來，我國逐步強化了對節(jié)能減排的要求。在建筑施工的過程中，也越發(fā)注重對建筑保溫性和環(huán)保性的標準，尤其是針對目前我國大范圍采用的傳統(tǒng)保溫隔熱材料。因為諸如：聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料會在使用過程中產(chǎn)生不少對人體有害的物質，甚至是人體癌癥的主要誘因，同時也是大氣污染的主要來源，這是我國建筑產(chǎn)業(yè)要盡快改善的部分。然而，納米建筑材料的應用卻有效避免了這部分的危害，例如：無機硅酸鹽為主要原材料的納米材料。該材料是經(jīng)髙過高溫和壓才形成的一種納米級功能性材料，具有良好的保溫隔熱性，但是同時有具有穩(wěn)定的化學性質，不會產(chǎn)生對人體損害的物質，是我國目前比較倡導的一種綠色環(huán)保保溫材料。
三、結束語
目前，納米技術的研究已經(jīng)是世界各國的重要項目。納米技術在自身不斷發(fā)展的同時也對許多傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生了不少的改進。從建筑行業(yè)來看，納米建筑材料的應用必然會產(chǎn)生不小的推進作用，尤其是能耗優(yōu)化、質量提升以及環(huán)保等多個方面。這樣一來，建筑材料中納米技術的應用水平便覺得該企業(yè)的競爭力水平，對于我國的建筑企業(yè)而言，正是走入世界舞臺的重要助力，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
作者:趙宇晗 單位:遼寧建筑職業(yè)學院
參考文獻:
[1]趙文軒,張越.建筑材料中納米材料和納米技術的應用[J].河南建材,2012,02:24-26.
篇5
【關鍵詞】 納米技術； 中藥制劑； 中藥現(xiàn)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
納米即十億分之一米，相當于10個氫原子排成直線的長度。納米技術(nanotechnology)是指在納米尺度下對物質進行制備、研究和工業(yè)化，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和工業(yè)化的一門綜合性的技術體系［1］。納米技術作為高新技術，可廣泛應用于材料學、電子學、生物學、醫(yī)藥學、顯微學等多個領域，并起著重要的作用。1998年，徐輝碧教授等［2］率先提出了“納米中藥”的概念，進行了卓有成效的探索。納米中藥是指運用納米技術制造的、粒徑小于100nm的中藥有效成分、有效部位、原藥及其復方制劑。因納米材料和納米產(chǎn)品在性質上的奇特性和優(yōu)越性，將增加藥物吸收度，建立新的藥物控釋系統(tǒng)，改善藥物的輸送，替代病毒載體，催化藥物化學反應和輔助設計藥物等研究引入了微型、微觀領域，為尋找和開發(fā)醫(yī)藥材料、合成理想藥物提供了強有力的技術保證。運用納米技術的藥物克服了傳統(tǒng)藥物許多缺陷以及無法解決的問題。將納米技術應用于中藥領域是中藥現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向之一。
1 納米中藥的特點
1.1 原藥納米化后呈現(xiàn)新的藥效或增強原有療效中藥被制成粒徑0.1～100 nm大小，其物理、化學、生物學特性可能發(fā)生深刻的變化，使活性增強和/或產(chǎn)生新的藥效。如靈芝通過納米級處理，可將孢子破壁，并采用超臨界流體萃取技術萃取出靈芝孢子的脂質活性物質，從而增強抗腫瘤的功效。
1．2 改善難溶性藥物的口服吸收
在表面活性劑、水等存在下，直接將藥物粉碎成納米混懸劑，增加了藥物溶解度，適于口服、注射等途徑給藥，以提高生物利用度。
1．3 增加藥物對血腦屏障或生物膜的穿透性
納米粒能夠穿透大粒子難以進入的器官組織、血腦屏障及生物膜。如阿霉素α聚氰基丙烯酸正丁酯納米粒(NADM)可以改變阿霉素的體內分布特征，對肝、脾表現(xiàn)出明顯的靶向性，而血、心、肺、腎中的藥物分布則減少。
1．4 靶向作用
徐碧輝教授等在研究中發(fā)現(xiàn)，一味普通的中藥牛黃，加工到納米級水平后，其理化性質和療效會發(fā)生驚人的變化，甚至可以治療某些疑難雜癥，并具有極強的靶向作用。
1.5 使藥物達到緩釋、控釋
借助高分子納米粒作載體等技術手段，可實現(xiàn)藥物的緩釋、控釋。如雷公藤乙酸乙酯提取物固體納米脂質粒有良好的緩釋、控釋功能。
2 納米中藥的制備技術及其進展［3］
納米中藥的制備是研究納米中藥最基礎的，也是最重要的問題。將納米技術引入中藥的研究，必須考慮中藥組方的多樣性、成分的復雜性，例如中藥單味藥可分為礦物質、植類藥、動物藥和菌物藥等，中藥的有效部位和有效成分又包括無機化合物和有機化合物、水溶性成分和脂溶性成分等，因此，針對不同的藥物，在進行納米化時必須采用不同的技術路線。此外，還必需考慮中藥的劑型。納米中藥與中藥新制劑關系十分密切，如何在中醫(yī)理論的指導下進行納米中藥新制劑的研究，將中藥制成高效、速效、長效、劑量小、低毒、服用方便的現(xiàn)代化制劑，也是進行中藥納米化所必須考慮的問題。納米中藥是針對中藥的有效成分或有效部位進行納米技術加工處理，開發(fā)中藥的新功效。聚合物納米?？勺鳛樗幬锛{米粒子和藥物納米載體。藥物納米載體系指溶解或分散有藥物的各種納米粒，藥物納米載體包括納米脂質體、固體脂質納米粒以及納米囊和納米球。而對于不同類型的納米中藥，有不同的制備方法。
2.1 藥物納米粒子的制備
藥物納米粒子的制備是針對組成中藥方劑的單味藥的有效部位或有效成分進行納米技術加工處理。在進行納米中藥粒子的加工時，必須考慮中藥處方的多樣性、中藥成份的復雜性。
納米超微化技術［4］，是改進某些藥物的難溶性或保護某些藥物的特殊活性，適用于不宜工業(yè)化提取的某些中藥。如礦物藥、貴重藥、有毒中藥、有效成分易受濕熱破壞的藥物、有效成分不明的藥物。目前比較常用的是超微粉碎技術。所謂超微粉碎是指利用機械或流體動力的途徑將物質顆粒粉碎至粒徑小于10 μm的過程。根據(jù)破壞物質分子間內聚力的方式不同，目前的超微粉碎設備可分為機械粉碎機、氣流粉碎機、超聲波粉碎機。
機械粉碎法［5］是利用機械力的作用來實現(xiàn)粉碎目的。邊可君等采用自主開發(fā)的溫度可控(-30～-50℃)的惰性氣氛高能球磨裝置系統(tǒng)制備納米石決明。將石決明置于配有深冷外套的惰性氣氛球磨罐中，同時裝入磨球，磨球與石決明粉比保持在15：1～5：1范圍，控制高能球磨機的轉速(200～400 r／min)和時間(2～60 h)，獲得了平均粒度不大于100 nm的石決明粉末。
氣流粉碎法［6］是以壓縮空氣或過熱蒸汽通過噴嘴產(chǎn)生的超音速高湍流氣流作用為顆粒的載體。顆粒與顆粒之間或顆粒與固定板之間發(fā)生沖擊性擠壓、摩擦和剪切等作用，從而達到粉碎的目的。與普通機械沖擊式超微粉碎機相比，氣流粉碎產(chǎn)品粉碎更細，粒度分布范圍更窄。同時氣體在噴嘴處膨脹降溫，粉碎過程中不會產(chǎn)生很大的熱量。所以粉碎溫升很低。這一特性對于低融點和熱敏性物料的超微粉碎特別重要。世界上首項將納米技術應用于中藥加工領域的納米級中藥微膠囊生產(chǎn)技術，是通過對植物生理活性成分和有效部位進行提取。并用超音速干燥技術制成納米級包囊。利用這項技術生產(chǎn)出的甘草粉體和絞股藍粉體。經(jīng)西安交通大學材料科學工程學院金屬材料強度國家重點實驗室和第四軍醫(yī)大學基礎部藥物化學研究室鑒定，均達到了納米級。其中甘草微膠囊微粒平均粒徑為19 nm。這樣的納米粒可跨越血腦障礙，實現(xiàn)腦位靶向［6］。
中藥納米超微化技術既豐富了傳統(tǒng)的炮制方法，又能為中藥的生產(chǎn)和應用帶來新的活力。納米產(chǎn)品目前已成為中藥行業(yè)新的經(jīng)濟增長點。將這項技術應用于中藥行業(yè)可以開發(fā)具有更好療效、更優(yōu)品種的納米中藥新產(chǎn)品。這將對中藥行業(yè)的發(fā)展帶來深遠的理論和現(xiàn)實意義。
2.2 藥物納米載體的制備
藥物納米載體的制備主要是選擇特殊的材料，它們應具備以下特征：性質穩(wěn)定，不與藥物產(chǎn)生化學反應，無毒，無刺激，生物相容性好，不影響人的正常生理活動，有適宜的藥物釋放速率，能與藥物配伍，不影響藥物的物理作用和含量測定；有一定的力學強度和可塑性(即易于形成具有一定強度的納米粒，并能夠完全包封藥物或使藥物較完全的進入到微球的骨架內)；具有符合要求的黏度、親水性、滲透性、溶解性等性質。這與所用藥物的性質、給藥方式有關［7］。近年來，可生物降解的高分子載體材料被認為是很有潛力的藥物傳遞體系，因為它們性能多樣，適應性廣，且具有良好的藥物控制性質，達到靶向部位的能力及經(jīng)口服給藥方式能夠傳遞蛋白質、肽鏈、基因等藥物的性能。常見的高分子材料有淀粉及其衍生物、明膠、海藻酸鹽、蛋白類、聚酯類等。
對于納米中藥載體，目前常用的是納米包復技術［8］。納米包復化學藥品和生物制品的技術在世界藥學領域是最受關注的前沿技術之一。根據(jù)待包復的中藥的性質不同，可選取不同的納米包復技術，得到納米中藥。毛聲俊等［9］采用3琥珀酸3O硬脂醇甘草次酸酯作為導向分子，采用乙醇注入法制備了甘草酸表面修飾脂質體，作為肝細胞主動靶向給藥的載體。楊時成等［10］采用熱分散技術將喜樹堿制成poloxamer188包衣的固體脂質納米?；鞈乙?。陳大兵等［11］用“乳化蒸發(fā)—低溫固化”法制備紫杉醇長循環(huán)固體脂質納米粒，延長了藥物在體內的滯留時間。
此外，還有乳化聚合法［12］、高壓乳勻法［13］、聚合物分散法等。制備成納米微粒載體系統(tǒng)的中藥多為單一有效成分，如抗肝癌或肝炎藥物：蓖麻毒蛋白、豬苓多糖、斑蝥素、羥喜樹堿、黃芪多糖等；抗感染藥：小檗堿等；消化道疾病藥：硫酸氫黃連素等；抗腫瘤藥：秋水仙堿、高三尖杉酯堿、泰素等；心血管疾病藥：銀杏葉有效成分等；其它還有鶴草酚、苦杏仁苷等。也有將多種中藥成分復合后制備納米微粒載體系統(tǒng)的，如口服結腸靶向給藥系統(tǒng)——通便通膠囊，其主藥成分為3種極性相似的火麻仁油、郁李仁油和萊菔子油的混合油。還有將中藥復合西藥后制備納米微粒載體系統(tǒng)的，如多相脂質體1393，其主要成分為氟脲嘧啶、人參多糖和油酸等；中藥復方“散結化瘀沖劑”浸膏和5氟脲嘧啶(5FU)相結合后制備的磁性微球制劑也屬此列?？傊?，不同的制備技術和工藝適合不同種類納米中藥的制備。
3 問題與展望
盡管目前納米技術的研究進展一日千里，納米技術的飛速發(fā)展將有可能使中藥的現(xiàn)代化邁上一個臺階，但是，目前納米中藥的研究尚處于基礎階段，納米中藥的制備技術也很不成熟，有許多問題仍需進一步研究。納米粒制備時，載體材料多為生物降解性的合成高分子，在體內降解較慢，連續(xù)給藥會產(chǎn)生蓄積，且降解產(chǎn)物有一定的毒性。另外有毒有機溶劑、表面活性劑的應用都給納米控釋系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化帶來了較大的困難。美國Rice大學生物和環(huán)境納米技術中心(CBEN)主任Vicki Colvin認為至少有兩點需要引起重視：“一是納米材料微小，它們有可能進入人體中那些大顆粒所不能到達的區(qū)域，如健康細胞。二是對比普通材料納米量級性質會有所改變” 。也就是很有可能在粒徑減小到一定程度時，原本可視為無毒或毒性不強的納米材料開始出現(xiàn)毒性或毒性明顯加強，例如改變納米材料表面的電荷性質，改變納米材料所處的物理化學環(huán)境，相同的納米材料可能會出現(xiàn)不同的毒性，納米材料在生物體內可能會出現(xiàn)特殊的代謝情況，并且可能會與某些特定部位的器官或者組織細胞進行作用進而使其帶來某些特而且納米化后中藥有效成分和藥效學的不確定性，將給藥物質量的穩(wěn)定可控留下隱患。另外納米中藥的范圍應有所限制，當一種中藥粉碎到了納米級時，藥效可能會發(fā)生改變，不能為獲得納米微粒而損壞了藥物的有效成分。目前對中藥的微觀研究尚不深入，對其有效成分與非有效成分還認識不清，倉促對其納米化處理有可能得不償失。在目前這個時期，進行商品化的納米中藥生產(chǎn)為時尚早。而應該進行開發(fā)納米中藥的制備技術研究并建立一整套納米藥理、藥效和毒理學的理論與系統(tǒng)評價方法。
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篇6
目前，我國制造業(yè)已有較好基礎，并已成為世界制造大國，工業(yè)增加值居世界第四位，約為美國的1/4、日本的1／2，與德國接近。產(chǎn)量居世界第—的有80多種產(chǎn)品。然而，我國制造的多是高消耗、低附加值產(chǎn)品，大量產(chǎn)品處于技術鏈和價值鏈的低端。在代表制造業(yè)發(fā)展方向和技術水平的裝備制造業(yè)，我國的落后狀況尤其明顯，大多數(shù)裝備生產(chǎn)企業(yè)沒有核心技術和自主知識產(chǎn)權。同時，我國制造業(yè)勞動生產(chǎn)率水平偏低，許多部門的勞動生產(chǎn)率僅及美國、日本和德國的1／10，甚至低于馬來西亞和印度尼西亞。這一差距，尤其明顯地表現(xiàn)在資本密集型和知識密集型產(chǎn)業(yè)上。在此條件—卜，我國制造業(yè)不能繼續(xù)在技術鏈低端延伸，不能依靠高消耗獲得更多低附加值產(chǎn)品，必須用科學發(fā)展觀指導制造業(yè)運行，轉變制造業(yè)增長方式。
二、轉變制造業(yè)增長方式必須發(fā)展現(xiàn)代制造技術
產(chǎn)品技術鏈，沒有一個固化的定式，但總是由低端向高端發(fā)展。近年，它正伴隨著現(xiàn)代制造技術的進步不斷向高端延伸。目前，制造業(yè)技術鏈高端幾乎被現(xiàn)代技術壟斷，處于技術鏈高端的產(chǎn)品幾乎都是由現(xiàn)代技術制造出來的。所以，要轉變我國制造業(yè)增長方式，必須抓緊發(fā)展現(xiàn)代制造技術，通過現(xiàn)代技術促使制造業(yè)及其產(chǎn)品向技術鏈高端延伸，以便降低技術鏈低端產(chǎn)品的比重，相應提高技術鏈高端產(chǎn)品的比重。
在知識經(jīng)濟時代到來之際，微電子技術、光電子技術、生物技術、高分子化學工程技術、新型材料技術、原子能利用技術、航空航天技術和海洋開發(fā)工程技術等高新技術迅猛發(fā)展。以計算機廣泛應用為基礎的自動化技術和信息技術，與高新技術及傳統(tǒng)制造方法結合起來，便產(chǎn)生了現(xiàn)代制造技術。
現(xiàn)代制造技術，保留和繼承了傳統(tǒng)制造技術的產(chǎn)品創(chuàng)新要求，如增加現(xiàn)有產(chǎn)品的功能，擴大現(xiàn)行產(chǎn)品的效用：增多現(xiàn)有產(chǎn)品的品種、款式和規(guī)格：縮小原產(chǎn)品的體積，減輕原產(chǎn)品的重量：簡化產(chǎn)品結構，使產(chǎn)品零部件標準化、系列化、通用化：提高現(xiàn)有產(chǎn)品的功效，使之節(jié)能省耗等。但是，現(xiàn)代制造技術，在制造范疇的內涵與外延、制造工藝、制造系統(tǒng)和制造模式等方面，與傳統(tǒng)制造技術均有重人差別。
在現(xiàn)代制造技術視野中，制造不是單純把原料加工為成品的生產(chǎn)過程，它包括產(chǎn)品從構思設計到最終退出市場的整個生命周期，涉及產(chǎn)品的構思、構思方案篩選、確定產(chǎn)品概念、效益分析、設計制造和鑒定樣品、市場試銷、正式投產(chǎn)，以及產(chǎn)品的售前和售后服務等環(huán)節(jié)。
在現(xiàn)代制造技術視野中，制造不是單純使用機械加工方法的生產(chǎn)過程，它除了機械加工方法外，還運用光電子加工方法、電子束加工方法、離子束加I：方法、硅微加工方法、電化學加工方法等，往往形成光、機、電一體化的工藝流程和加工系統(tǒng)。
三、發(fā)展現(xiàn)代制造技術的重點方向
現(xiàn)代制造技術正在朝著自動化、智能化、柔性化、集成化、精密化、微型化、清潔化、藝術化、個性化、高效化方向發(fā)展。為了轉變制造業(yè)增長方式，促使制造業(yè)向技術鏈高端延伸，我國宜著重發(fā)展以下現(xiàn)代制造技術。
(一)以納米技術為基礎的微型系統(tǒng)制造技術
“納米”是英文nan。meter的譯名，是一種度量單位，是十億分之一米，約相當于45個原子串起來那么長。納米技術，表現(xiàn)為在納米尺度(0．1nm到100nm之間)內研究物質的相互作用和運動規(guī)律，以及把它應用于實際的技術。其基本含義是在納米尺寸范圍認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創(chuàng)造新的物質。納米技術以混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學等現(xiàn)代科學為理論基礎，以計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術等現(xiàn)代技術為操作手段，是現(xiàn)代科學與現(xiàn)代技術相結合的產(chǎn)物。
納米技術主要包括：納米材料學(nanomaterials)、納米動力學(nanodynamics)、納內米電子學(nanoclectronics)、納米生物學(nanobi010gy)和納米藥物學(nan。pharmics)。就制造技術角度來說，它主要含有納米設計技術、納米加工技術、納米裝配技術、納米測量技術、納米材料技術、納米機械技術等。以納米技術為基礎，在納米尺度上把機械技術與電子技術有機融合起來，便產(chǎn)生了微型系統(tǒng)制造技術。
自從硅微型壓力傳感器，作為第一個微型系統(tǒng)制造產(chǎn)品問世以來，相繼研制成功微型齒輪、微型齒輪泵、微型氣動渦輪及聯(lián)接件、硅微型靜電電機、微型加速度計等一系列這方面的產(chǎn)品。美國航空航天局運用微型系統(tǒng)制造技術，推出的一款微型衛(wèi)星，其體積只相當于一枚25美分的硬幣。
微型系統(tǒng)制造技術，對制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，已在航天航空、國防安全、醫(yī)療、生物等領域嶄露頭角，并在不斷擴大應用范圍。
(二)以電子束和離子束等加工為特色的超精密加工技術
超精密加工技術，一般表現(xiàn)為被加工對象的尺寸和形位精度達到零點幾微米，表面粗糙度優(yōu)于百分之幾微米的加工技術。
這項技術包括超精密切削、超精密磨削、研磨和拋光、超精密微細加工等內容，主要用于超精密光學零件、超精密異形零件、超精密偶件和微機電產(chǎn)品等加工。
電廣束、離子束、激光束等加工技術，通常出現(xiàn)在超精密微細加上領域，用來制造為集成電路配套的微小型傳感器、執(zhí)行器等新興微機電產(chǎn)品，以及硅光刻技術和其他微細加工技術的生產(chǎn)設備、檢測設備等。20世紀80年代以來，超精密加工技術，在超精密加工機床等設備、超精密加工刀具與加工工藝、超精密加工測量和控制，以及超精密加工所需要的恒溫、隔熱、潔凈之類環(huán)境控制等方面，取得了一系列突破性進展。超精密加工技術投資大、風險高，但增值額和回報率也高得驚人。近來，發(fā)達國家把它作為提升國力的尖端技術競相發(fā)展，前景非常好。
(三)以節(jié)約資源和保護環(huán)境為前提的省耗綠色制造技術
制造業(yè)在創(chuàng)造社會財富的同時，產(chǎn)生出大量廢液、廢氣、固體廢棄物等污染，會直接影響人類的生存環(huán)境，不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。所以，需要探索符合環(huán)保要求的節(jié)能、省耗、少污染的生產(chǎn)方法，即綠色制造技術。綠色制造技術，立足于盡量減少制造業(yè)對環(huán)境帶來的負面影響，促進產(chǎn)品制造與生存環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，在提高企業(yè)效益的同時增進社會福祉。
這項技術的核心內容是，產(chǎn)品設計上，盡量提高可拆卸性、可回收性和可再制造性：生產(chǎn)工藝和設備選用上，盡量做到低物耗、低能耗、少廢棄物、少污染。這項技術的其他內容，還包括綠色制造數(shù)據(jù)庫和知識庫、綠色制造過程建模、綠色制造集成技術、綠色制造評價方法等。
篇7
魚缸式頭罩讓情侶甜言蜜語
英國一名大學生發(fā)明了一款名為“交流泡”的頭罩,佩戴“交流泡”的泡吧愛好者們可以在喧鬧的酒吧里享受安靜的交流。由蘇格蘭愛丁堡龍比亞大學產(chǎn)品設計系學生發(fā)明的“交流泡”,外形就像一個圓圓的玻璃魚缸,可以屏蔽周圍的聲音,佩戴者只要互相湊近就可以聊天了?！敖涣髋荨庇袃煞N型號:體積稍大、可以固定在桌子上的情侶款和直接戴在頭上的單人款。
Nokia設計推出
納米概念手機
Morph一個應用納米技術的概念機,來自 Nokia研究中心和劍橋大學的合作,這個概念設計在 MoMA 的 “Design and the Elastic Mind”展覽上展出。Nokia Morph 納米概念機,探索的是未來納米技術(材料特性)給個人移動終端帶來的潛在創(chuàng)新,比如Morph 是柔性的,可以自由轉變成各種形狀(大顯示屏,手機樣式,腕表樣式),表面自動清潔,透明,可轉變3D表面的屏幕等。
智能機器人監(jiān)督客戶瘦身
美國麻省理工學院畢業(yè)生基德發(fā)明了一款機器人,它能夠幫助客戶控制飲食,并追查客戶的瘦身進度,還不時地從旁給予鼓勵,讓客戶早日達到標準體重。
名為“Autom”的這個機器人將于今年底在美國面世,售價為500美元左右。它的身高只有38公分,設計相當簡單,只有頭部、長方形的身體和兩只腳。
使用者一步步地輸入自己的體重、飲食、運動和減肥目標等資料。機器人就會根據(jù)這些資料,為客戶提供適當?shù)慕ㄗh,并監(jiān)督他的瘦身進展。
上海世博會主題絲巾亮相
北歐著名的時尚品牌瑪麗亞?古琦為上海世博會特別設計了名為“相聚上?！焙汀吧虾Ｓ∠蟆钡膬煽罱z巾,以上海獨有的標志性建圖案為主要設計靈感,東方明珠,環(huán)球金融中心和金茂大廈相映成輝,在佼佼白玉蘭的點綴下,為世人展現(xiàn)一個生機勃勃又不失優(yōu)雅的現(xiàn)代化國際大都市風采。
柯達方箱式2012倫敦奧運會版相機
柯達為2012倫敦奧運會設計的一款柯達布朗尼相機。它的部件構成是三重鏡頭被設計成一個主光圈和2個取景孔,對于如此有型的照相機而言,當遇到光線不是十分充分的時候,它的閃光燈通過轉軸連接被設計在相機的側邊并與機身融為一體,只有在它被使用的時候你才會看到其廬山真面目。
范思哲家居系列
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篇8
納米材料在結構、光電和化學性質等方面的誘人特征，引起物理學家、材料學家和化學家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關注。它所具有的獨特的物理和化學性質，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學、材料、生物、醫(yī)藥等學科的研究帶來新的機遇。納米材料的應用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。
1.在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。
納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時，半導體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。
光催化反應涉及到許多反應類型，如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實現(xiàn)的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優(yōu)化反應路徑、提高反應速度方面的研究，是未來催化科學不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應用帶來革命性的變革。
2.在涂料方面的應用
納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結構涂層和功能涂層。結構涂層是指涂層提高基體的某些性質和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結構涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學涂層，導電、絕緣、半導體特性的電學涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應用前景，將為涂層技術帶來一場新的技術革命，也將推動復合材料的研究開發(fā)與應用。
3.在其它精細化工方面的應用
精細化工是一個巨大的工業(yè)領域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。國外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機玻璃制造方面也都有很好的應用。在有機玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細TiO2的應用還可擴展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點，在環(huán)保水處理中有著很好的應用前景。在環(huán)境科學領域，除了利用納米材料作為催化劑來處理工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
4.在醫(yī)藥方面的應用
21世紀的健康科學，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對藥物的需求越來越高?？刂扑幬镝尫?、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織；使用納米技術的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向導彈”。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動，因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應用也進行了大量的研究工作。據(jù)《人民日報》報道，我國將納米技術應用于醫(yī)學領域獲得成功。南京?？萍瘓F利用納米銀技術研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過納米技術將銀制成尺寸在納米級的超細小微粒，然后使之
附著在棉織物上。銀具有預防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過納米技術處理后的銀表面急劇增大，表面結構發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對臨床常見的外科感染細菌都有較好的抑制作用。
微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質是無毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學反應。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。
納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據(jù)生物學原理發(fā)展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質特別是酶，從而控制生化反應。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細胞內的生物信息，從而了解機體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。
篇9
21世紀是知識經(jīng)濟科技新時代，高新技術是又“高”又“新”，其科學原理似乎非常深奧，而信息技術、生物技術更是日新月異，不斷給人驚奇。其實，高新技術離我們并不遙遠，已經(jīng)深入滲透到社會生活的各個領域，正從形式到觀念上改變著我們日常生活的衣食住行、生老病死等方方面面。
納米，如今大家已不陌生，在家電、醫(yī)藥、美容等廣告中，經(jīng)常見到應用“納米材料”防腐、防霉、保鮮、抗污染、高滲透、高效、高強等諸多美譽。但是，很多人對這具有“神功奇效”的納米材料、納米技術，還是有點說不清楚、講不明白。
納米本意是一長度單位，表示十億分之一米（10-9米），相當于三四個原子的寬度，用“nm”來表示。一根直徑0.1毫米的頭發(fā)，用納米來量度就是10萬納米（l000 000nm）。這樣的尺寸度量單位，顯然在我們的日常生活中是難以應用的，沒有什么實用意義。如果你要買2米衣料，對售貨員說扯20億納米……人家一定認為你“有病”。但是，在化學、物理學和材料科學上，納米意義重大。研究決定物質性能的物質結構時，在原子、分子范疇，就用得上納米。因為，大部分的原子、分子只有幾納米到幾百納米大小。
當我們把物質越磨越細后，物質開始表現(xiàn)出一些新的性能。如一般的鋁粉是燒不起來的，而超細的鋁粉，可以成為“固體燃料”；咖啡磨細到一定程度后，可以完全“溶于水”而不再有渣。從科學上講，這些新的性能與原來的性能是有聯(lián)系的，只是原來沒有充分顯示出來。鋁本來就是容易氧化的物質，但形成的三氧化二鋁薄膜會保護鋁不再氧化，所以氧化反應不會連續(xù)而很劇烈。但超細鋁粉表面積大，同時反應就會形成高溫積聚，高溫又破壞了氧化層使反應連續(xù)下去，形成劇烈的放熱氧化反應。劇烈的氧化反應就是燃燒，可以用來熔化金屬進行焊接，也可以用作火箭的固體燃料。而咖啡磨細后，可以在水中懸浮不沉下去，就沒有“渣”了。國外的“速溶咖啡”用中國云南、海南的咖啡豆做原料，靠著“磨細”的技術大大賺錢。而我們?yōu)槭裁茨ゲ患毮?？原來靠機械物理方法磨到一定細度后，很難再細下去了，這當中涉及很多物理、化學原因。
長期以來，把物質分離成超細顆粒的努力，一直沒有重大突破。直到20世紀80年代，科學家利用氣相沉淀等物理、化學方法，終于制取成功為數(shù)不多的l～l00nm大小的“納米級”顆粒材料。就是這為數(shù)不多的納米材料。使我們真正開始著研究“分子尺寸”的物質，并掀起了席卷天下的“納米熱潮”。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的性能大大不同于原來的物質，如本來化學性“穩(wěn)定”的，變成非?！盎顫姟?；本來“絕緣”不導電的，變成“導體”或“半導體”；本來強度不大、硬度不高，變得堅韌無比，硬度甚至超過金剛鉆；納米“金屬”材料居然可以燃燒、爆炸……同樣的材料變?yōu)椤凹{米材料”后，似乎有了新的物理、化學性能，這確實令人大吃一驚。
但是，納米材料的制取并非想象中那么容易。一般的機械粉碎、研磨根本得不到“納米級”超細微顆粒，必須通過有針對性的、特殊的高技術物理、化學設施，才能制取“納米材料”。目前，納米材料還沒有成熟的規(guī)模生產(chǎn)手段，不同材料的納米級超微粒的制取仍是一道難題。目前的納米材料制造成本相當高，用“一克千金”形容并不夸張。而要進一步推動納米科學和納米技術的研發(fā)深化，必須有充足的納米材料做基礎。所以，世界各國都把“高效制取納米材料”作為納米科技研發(fā)的重要先導基礎項目。
納米材料在陶瓷材料、生物工程、微電子技術、化工、醫(yī)藥等方面的研究開發(fā)，最近已有了可喜的進展。不同的納米材料，確實有許多意想不到的“神奇”性能。
篇10
滲透生活潛力無限
納米科技與生活的關聯(lián)性或許比我們想象的大得多。比如手機和電腦等電子產(chǎn)品上的芯片就是納米成功應用的一個例子。
電腦中的芯片，早期的微處理器都是使用0.5微米（注：相當于500納米）的工藝制造的，隨著芯片頻率的增加，原有的工藝已無法滿足產(chǎn)品的需求，便出現(xiàn)了數(shù)量級越來越小的制造工藝。手機的芯片也大體如此。
從此前的相關消息可以得知，預計從今年開始，三星、臺積電等公司將采用20納米技術。而當前芯片行業(yè)的領導者英特爾，他們目前采用的是22納米技術，但其14納米工藝預計在2014年就能實現(xiàn)量產(chǎn)。這樣一來，未來的電腦、手機等電子產(chǎn)品中的芯片，不僅性能更佳，耗能將越來越少，體積也將更小。
基于納米技術的納米復合塑料多功能添加劑，在塑料制品中添加進這種材料，可以讓制品具有廣譜抗菌的性能，對于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抗菌率可以達到99%以上。而且，制品的耐磨性、抗沖擊強度、硬度都能得到大幅度提高。這些制品可以用來制作電冰箱、空調外殼里的抗菌塑料。
現(xiàn)代社會，服裝不再局限于保暖、時尚這樣的功能，具有保健功能的衣物更能獲得青睞。納米二氧化硅發(fā)揮了巨大的作用，目前，廠家正將其應用到防紫外線、抗菌消臭、抗老化等功能材料方面。
納米材料讓汽車充電僅需一分鐘
電動汽車因具有清潔節(jié)能、綠色環(huán)保的優(yōu)勢，被視為汽車的未來發(fā)展方向，但電池技術是其一道難以逾越的坎兒?，F(xiàn)在的電動汽車，電池的能量儲存密度有限，充一次電能跑200公里就算是優(yōu)越了，而且充一次電，動輒數(shù)十小時。僅有0.34納米厚的石墨烯，將來或許能成為解決方案中的一環(huán)。
目前，美國俄亥俄州的Nanotek儀器公司的研究人員利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出了一種新型儲能設備，可以將充電時間從過去的數(shù)小時之久縮短到不到一分鐘。
納米機器人未來可治病
細胞是生命的基礎，而細胞中的核酸、蛋白質組織結構的作用，多發(fā)生在納米尺度。所以，納米科技在醫(yī)用方面，也開辟了對人體本身進行人工干預、控制的道路。
原美國國家癌癥研究所所長理查德·克勞斯納曾指出，納米科學的發(fā)展使未來醫(yī)療技術取得革命性的突破。
比如可以制造“生物導彈”，在包敷蛋白的磁性三氧化二鐵納米微粒表面攜帶藥物，注射進入人體血管，通過磁場導航輸運到病變部位釋放藥物，可減少肝、脾、腎等由于藥物產(chǎn)生的副作用。
美國科幻片《驚異大奇航》中，科學家把變小的人和飛船注射進人體，讓它們直接觀看人體各器官的“工作狀態(tài)”。
國家納米科學中心副主任趙宇亮告訴記者，在現(xiàn)實中，能夠治療重大疾病的納米機器人現(xiàn)在還停留在概念和基礎研究層面，但不可否認這也是未來智能醫(yī)學的一個重要發(fā)展方向。一旦以后有了這種機器人，病患可以免除開刀或是有創(chuàng)口的痛苦，醫(yī)生用針頭就能將醫(yī)學診斷或治療的納米機器注射進體內，然后通過電學、磁學等方式進行體外遙控，從而到達病灶處實施“診療”。
