納米科學(xué)和技術(shù)精選(九篇)
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第1篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】納米材料；納米技術(shù)；口腔內(nèi)外學(xué)科
1 納米的概念
納米（符號為nm）是長度單位，1nm=1×10-9m。“納米材料”的概念是20世紀(jì)80年代初形成的，是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10～100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。
納米材料具有以下主要特點(diǎn)：納米粒子大小在1～100nm；有大量的自由表面或界面；納米單元之間存在著相互作用，作用或強(qiáng)或弱。納米材料與組成相同的微米晶體材料比較具有其許多優(yōu)異的性能，主要表現(xiàn)在催化、磁性、光學(xué)、力學(xué)等許多方面。
2 納米材料在口腔內(nèi)科中的應(yīng)用
2.1納米復(fù)合樹脂
復(fù)合樹脂的基本組成部分是無機(jī)填料，根據(jù)填料的粒徑大小分為大顆粒型、超微顆粒型和混合填料型?；旌咸盍闲蜆渲盍狭浇鼛啄瓴粩嘞蚣{米級發(fā)展。使復(fù)合樹脂的強(qiáng)度增強(qiáng)的納米粒子包括納米二氧化硅、納米氧化鋯、納米羥基磷灰石等。為使材料發(fā)生聚合時(shí)不收縮或收縮減小，在光化聚合丙烯酸脂或異丁烯酸脂基的向列液晶單體中，加入二氧化硅納米微粒和較高含量的金屬氧化物，使形成高分子量的聚合物粘結(jié)性增強(qiáng)，體積收縮減小。二氧化鋯用于口腔科具有X射線阻射性高、強(qiáng)度高和硬度高等優(yōu)點(diǎn)。納米氧化鋯復(fù)合樹脂光學(xué)透明性極高，是理想的口腔科復(fù)合樹脂增強(qiáng)材料。將氧化鋯納米粒子通過運(yùn)用納米技術(shù)填充入樹脂材料中，材料的物理強(qiáng)度會得到增強(qiáng)。而將氧化鋯納米粒子加入玻璃離子材料中，能使材料克服容易溶解的不足，同時(shí)強(qiáng)度增強(qiáng)，與一般的復(fù)合樹脂相比，具有更好的耐磨性。研究人員在口腔科復(fù)合樹脂中加入熔附了納米硅顆粒的晶須和納米二鈣或四鈣磷酸鹽，可達(dá)到自修復(fù)的目的。
2.2納米粘結(jié)材料
隨著納米技術(shù)的日益發(fā)展，將納米雜化樹脂作為基質(zhì)，用它與硅基納米材料發(fā)生共聚，從而得到高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定、耐久性的高粘結(jié)性材料。這種材料不僅能很好地克服酸蝕過程中造成的牙本質(zhì)小管閉合問題，而且能在牙體和材料之間發(fā)揮較高的粘結(jié)性，使粘接技術(shù)和粘接材料達(dá)到一個(gè)更高更新的水平。牙本質(zhì)過敏是口腔內(nèi)科臨床上常見病多發(fā)病，是牙齒上暴露的牙本質(zhì)在受到外界刺激，如溫度、化學(xué)性、機(jī)械性刺激后，引起牙齒的酸、軟、疼痛癥狀，這主要是牙本質(zhì)暴露后，牙本質(zhì)小管內(nèi)的液體，即牙本質(zhì)液對外界刺激產(chǎn)生機(jī)械性反應(yīng)所引起。臨床主要是通過在暴露的牙本質(zhì)表面涂布粘結(jié)劑來緩解敏感癥狀。在臨床口腔常用的光固化粘結(jié)劑中加入一些納米材料，主要是利用納米粘結(jié)材料來封堵牙本質(zhì)小管，可以使牙本質(zhì)過敏得到迅速和永久的治愈。
2.3納米根管充填材料
隨著納米羥基磷灰石生物材料的出現(xiàn)，能很好解決填充材料存在的關(guān)于生物相容性的難題。經(jīng)過大量臨床研究，發(fā)現(xiàn)納米羥基磷灰石的結(jié)構(gòu)與天然骨的無機(jī)成分很相似，均有良好的生物相容性，兩者可以緊密結(jié)合，結(jié)合后周圍組織未見有炎癥和細(xì)胞毒性的發(fā)生，其對骨組織還有良好的誘導(dǎo)性。材料的組成和構(gòu)造與脊柱動(dòng)物硬組織相似，生物相容性良好。研究指出，用納米羥基磷灰石根充與傳統(tǒng)氧化鋅丁香油糊劑根充兩者相比較，在根管壁密合度方面，前者明顯優(yōu)于后者。納米羥基磷灰石具有良好的根尖封閉特性，用其作根管封閉劑可減少微滲漏的出現(xiàn)。納米羥基磷灰石材料本身無殺菌作用，將碘或其他抗生素加入其中可以使該材料的抑菌和抗菌效果提高。對難治性根尖周炎應(yīng)用無機(jī)抗菌劑作為根管充填劑進(jìn)行根管治療，取得很好臨床療效。本身沒有成骨性的納米羥基磷灰石，可為新生骨的沉積提供合適的生理基質(zhì)，引導(dǎo)牙骨質(zhì)不斷沉積來封閉根尖處的根尖孔。
3 納米技術(shù)與納米材料在口腔外科中的應(yīng)用
3.1納米技術(shù)在拔牙麻醉上的應(yīng)用
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，口外醫(yī)生可將納米粒子活性麻醉劑懸液直接涂布在牙齦和牙齦溝內(nèi)，在聲學(xué)信號或程序化的化學(xué)反應(yīng)鏈的指引下，經(jīng)牙齒的薄弱區(qū)牙頸部，藥物通過牙本質(zhì)小管到達(dá)牙髓腔，達(dá)到無痛麻醉，給患者減少疼痛和恐懼感。
3.2納米復(fù)合體材料修復(fù)骨缺損
羥基磷灰石作為新興的材料，可大量用于口腔骨組織缺損的修復(fù)，如牙槽骨再造、牙周骨組織缺損、頜骨囊腫等。納米羥基磷灰石的晶體無細(xì)胞毒性，生物相容性好，故認(rèn)為其是多種口腔疾患造成天然骨質(zhì)缺陷最好的替代物。納米羥基磷灰石材料既可作為骨形成的支架，而且還對骨細(xì)胞有引導(dǎo)的作用。有學(xué)者用納米羥基磷灰石復(fù)合膠原植入術(shù)，對牙周病造成骨組織缺損的患者進(jìn)行臨床治療及療效觀察，取得令人滿意的臨床效果。羥基磷灰石復(fù)合膠原與周圍組織相容性好，其組成和構(gòu)造跟天然骨相似，本身無細(xì)胞毒性，對牙周膜細(xì)胞的生長和新生骨的形成有促進(jìn)作用，故認(rèn)為它是一種良好的組織工程支架材料。
3.3納米控釋系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用
納米控釋系統(tǒng)包括納米粒子和納米膠囊，它們直徑在10～500nm之間。藥物可以通過吸附作用、附著作用位于粒子表面或者通過溶解、包裹作用位于粒子內(nèi)部。在外磁場的引導(dǎo)下，將磁性納米顆粒作為藥劑載體引導(dǎo)到腫瘤患者的患病部位，對病變部位進(jìn)行定位治療這樣可以減少治癌藥的毒副作用，提高藥物療效。作為抗惡性腫瘤藥物的輸送系統(tǒng)，納米控釋系統(tǒng)被認(rèn)為是最有發(fā)展的應(yīng)用之一。大量研究顯示，具有納米級的一些抗腫瘤藥物，延長在腫瘤內(nèi)停留時(shí)間，腫瘤生長緩慢，同時(shí)減少對組織器官的毒性和副作用，減少藥物劑量。納米脂質(zhì)載體在腫瘤造影和成像等方面具有較好的優(yōu)勢，因?yàn)槠鋵λ幬?、基因、成影劑有較好的包封率。
4 結(jié)論
由此可見，納米技術(shù)的快速發(fā)展，為口腔材料學(xué)的研究提供了一種全新的方法。使我們能以全新的思維模式在納米水平來重新探索和研究材料的成份與結(jié)構(gòu)，從而為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研制出更好更理想的口腔材料。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳治清：口腔生物材料學(xué) 化學(xué)工業(yè)出版社 2009
[2] 劉秀麗，劉曦.復(fù)方羥基磷灰石充填根管臨床療效觀察 西安醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào) 2010
第2篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：納米技術(shù);納米材料
前言
自從1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支開始，納米技術(shù)便一步一步進(jìn)入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1-100nm之間的物質(zhì)組成的體系運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用，以及實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。從材料的結(jié)構(gòu)層次來說，它介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間領(lǐng)域。納米技術(shù)不是一門單一的新型學(xué)科或者技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于各類學(xué)科中，其中在機(jī)械工程中的應(yīng)用對于機(jī)械工程學(xué)科的技術(shù)變革起到了不可估量的作用。納米技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械方面尤其是產(chǎn)生了微型機(jī)械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)研究的核心技術(shù)，很多國家在納米技術(shù)上開始了越來越多的研究。
1.關(guān)于納米技術(shù)
所謂的納米技術(shù)就是指用單一的分子、原則制造物質(zhì)的一種科學(xué)技術(shù)，納米科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為了將很多現(xiàn)代的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)作為了基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)，并且成為了現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行組合的重要產(chǎn)物之一，現(xiàn)代科學(xué)主要包括分子生物學(xué)、介觀物理、量子力學(xué)和混沌物理，現(xiàn)代技術(shù)主要包括核分析技術(shù)、掃描隧道顯微鏡技術(shù)，微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，納米技術(shù)一定會引發(fā)起一系列的全新的科學(xué)技術(shù)，比如納米機(jī)械學(xué)、納米材科學(xué)以及納電子學(xué)等等。
2.微型納米軸承
在沒有納米技術(shù)之前，軸承的體積都很大，因此會有較大的摩擦力，一般都是依靠油減少摩擦力，但減少并不意味著可以避免摩擦力。運(yùn)用納米技術(shù)開發(fā)的微型納米軸承幾乎沒有摩擦力，美國科學(xué)家研制的這種微型軸承具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)，首先是非常小，該軸承的直徑僅有一根頭發(fā)的萬分之一，而運(yùn)用在機(jī)電系統(tǒng)中的其直徑更是只有1nm。僅有微型機(jī)械的千分之一。其次，幾乎沒有摩擦力，這種納米微型軸承的摩擦力比起以往研制的微型軸承，納米微型軸承的摩擦力都不到其最小值的千分之一。
3.納米材料運(yùn)用
合肥大學(xué)研制成功了納米新型陶瓷刀具，這標(biāo)志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項(xiàng)研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細(xì)化品粒。因?yàn)閷τ谄妨５募?xì)化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時(shí)，這種納米技術(shù)的應(yīng)用也大大優(yōu)化了其力學(xué)性能，納米材料加入到傳統(tǒng)的金屬陶瓷中對其力學(xué)性能來說是個(gè)很大的提供，刀具的壽命也提高到2倍以上。
4.納米耐磨復(fù)合涂層的應(yīng)用
由于納米材料的顆粒之間往往都存在著庫侖力、范德華力，有些顆粒甚還與化學(xué)鍵結(jié)合，這也就導(dǎo)致了陶瓷的顆粒極其容易團(tuán)聚，并且顆粒之間越小其進(jìn)行的團(tuán)聚就越緊，也就使其應(yīng)有的性能很難得到充分的發(fā)揮，這個(gè)問題也就能夠通過施加機(jī)械能和化學(xué)作用這兩種力式來進(jìn)行解決，但是，硬團(tuán)聚的顆粒之間緊密結(jié)合，僅僅通過化學(xué)作用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要對其輔助很大的機(jī)械力，這些機(jī)械力主要包括剪切力和撞擊力。
5.納米技術(shù)馬達(dá)
納米技術(shù)馬達(dá)的最新一代是由一家美國公司生產(chǎn)的，Mano Muscle公司生產(chǎn)這款納米技術(shù)馬達(dá)首先亮世于中國的深圳，從體積方面測量，新一款的納米技術(shù)馬達(dá)僅有傳統(tǒng)電磁馬達(dá)體積的二十分之一。其功率能夠負(fù)載大約四千克的重量，使用壽命更是達(dá)到了100萬次，性能如此良好，但其長度卻不到一根火柴桿的長度。該馬達(dá)通過采用納米技術(shù)制造的智能材料，將傳統(tǒng)的銅、鐵、磁等材料替代，因此，新一代的馬達(dá)相比于傳統(tǒng)馬達(dá)具有許多優(yōu)點(diǎn)。重量更輕，幾乎沒有噪音，而制造成本也更低。目前這種微型馬達(dá)在機(jī)械中的運(yùn)用并不是很廣泛，主要運(yùn)用于汽車的電動(dòng)車窗方面。
6.納米磁性液體用于旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)密封
通常靜態(tài)的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環(huán)作為密封元件。旋轉(zhuǎn)條件下的動(dòng)態(tài)密封一直是未能解決的問題，無法在高速、高真空條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。納米技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了磁性液體密封技術(shù)的產(chǎn)生。南京大學(xué)已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計(jì)算機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)處已普遍采用磁性液體的防塵密封，除此之外磁性液體還可于制造新型劑，巧妙利用磁場原理改善效果。納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用舉不勝舉，通過以上這些新型技術(shù)的產(chǎn)生，我們不難看出納米技術(shù)對于機(jī)械工程的發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響。同時(shí)，相對于傳統(tǒng)機(jī)械工程來說，也正是因?yàn)榧{米技術(shù)有很多優(yōu)勢才能取得這樣顯著的成果。
6.1納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的尺寸效應(yīng)
在納米技術(shù)領(lǐng)域，其顯著成果之一就是在旋轉(zhuǎn)軸中，對傳統(tǒng)的尺寸單位進(jìn)行了縮小，以前的計(jì)量單位級為毫米，而今則是納米級，而1納米僅相當(dāng)于1毫米的百萬分之一，如果運(yùn)用在機(jī)械工程之中，那么機(jī)械的體積會因?yàn)榧{米技術(shù)的應(yīng)用而極大的降低，在此基礎(chǔ)上就有了微型機(jī)械為代表的新型機(jī)械的誕生和生產(chǎn)。實(shí)際上，這種微型化并不僅僅是單純意義上的尺度上發(fā)生了重大變化，而更多的是指可以成批進(jìn)行制作生產(chǎn)微傳感器、集合微結(jié)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微電路等處置裝置于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。
6.2 納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的摩擦性能
納米技術(shù)最為顯著的一個(gè)特征就是其摩擦性能，在機(jī)械工程中，特別是結(jié)構(gòu)和尺寸比較大的機(jī)械，由于摩擦力的影響，各種軸承對會因摩擦出現(xiàn)損傷，對機(jī)械的磨損非常嚴(yán)重。而納米材料，則幾乎處在一種無摩擦的狀態(tài)，非常好的克服了摩擦的問題。
6.3 納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用的材料以及多元化
納米技術(shù)的應(yīng)用使原材料能夠以一種更加微小的形態(tài)出現(xiàn)，而且性能強(qiáng)大。其首先不僅改良了傳統(tǒng)的材料，同時(shí)通過采用納米科技，更多更新的新材料也不斷涌現(xiàn)。磁性液體密封技術(shù)證明了磁性液體能夠能夠被磁場控制的特性，另外在材料的應(yīng)用過程中，通過向其添加一定的微量元素，還能夠使材料獲得更好的效果。
7.結(jié)語
納米材料在機(jī)械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示了其強(qiáng)大的科技含量，但是在其運(yùn)用中，我們?nèi)杂泻芏喾矫尕酱鉀Q：如何準(zhǔn)確表征納米材料的各種精細(xì)結(jié)構(gòu);怎樣從結(jié)構(gòu)上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)測微區(qū)尺寸減少到多大時(shí)，材料表現(xiàn)出特殊的性能等等。對于這些問題，我們?nèi)孕枭钊胙芯浚员慵{米技術(shù)更好地服務(wù)于機(jī)械工程領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)：
第3篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
[關(guān)鍵詞]納米機(jī)器人；納米科技；生物醫(yī)學(xué)
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.32.068
隨著納米科技的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了納米機(jī)器人技術(shù)，研制可編程的納米機(jī)器人。納米機(jī)器人涉及分子仿生學(xué)和電子控制技術(shù)的范圍，以分子水平的生物學(xué)原理來設(shè)計(jì)研制出可對納米空間級進(jìn)行操作的“功能分子器件”，研發(fā)出能操控生物分子的納米級結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)機(jī)器結(jié)構(gòu)的限制，納米機(jī)器人的研發(fā)已成為當(dāng)今科技的前沿?zé)狳c(diǎn)，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和前瞻性，備受世人矚目，具有廣泛的應(yīng)用前景。
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來，國內(nèi)外對納米機(jī)器人的研究越來越熱，并取得了一定的進(jìn)展，部分國家已經(jīng)研制出納米機(jī)器人的樣機(jī)。美國在納米機(jī)器人的設(shè)計(jì)和研究領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。紐約大學(xué)的科學(xué)家研制出一個(gè)雙足分子機(jī)器人，該機(jī)器人可以運(yùn)送原子，可以作為精密醫(yī)學(xué)的工具。加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家研制出一種能夠憑借自身生長的肌肉行走的微型機(jī)器。科學(xué)家將鼠心肌細(xì)胞附著在約200μm長的硅制框架上，這些心肌細(xì)胞在接近自然狀況的培養(yǎng)環(huán)境中生長分裂，長成了約100μm的肌肉，這些肌肉吸收溶液中的葡萄糖后就能夠自主收縮和舒張，從而帶動(dòng)硅制框架緩慢向前行走，形成了微型機(jī)器人，為納米機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)的研制提供了有效方法，這種方法在醫(yī)學(xué)上能夠用來清除血管內(nèi)的脂肪斑。哥倫比亞大學(xué)研制出一種 “納米蜘蛛”微型機(jī)器人，該機(jī)器人只有4nm大小，由DNA分子構(gòu)成，能夠跟隨DNA的運(yùn)行軌跡移動(dòng)，在二維體表面可以行走100nm，可用于醫(yī)療領(lǐng)域，進(jìn)行疾病診斷、協(xié)助手術(shù)過程、清理血管垃圾等。加拿大、法國、日本、瑞士、以色列、德國等國也在納米機(jī)器人領(lǐng)域開展了富有成效的研究工作。加拿大蒙特利爾理工大學(xué)在納米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面取得了進(jìn)展：在計(jì)算機(jī)控制下，成功地引導(dǎo)了一個(gè)微型裝置在活體動(dòng)脈內(nèi)以10cm/s的速度運(yùn)動(dòng)。法國國家科研中心則成功地利用特種顯微鏡儀器，讓一個(gè)分子做出了各種動(dòng)作。日本東京大學(xué)的科學(xué)家成功地將2個(gè)分子機(jī)器人組裝在一起，形成了一個(gè)分子機(jī)器復(fù)合體，紫外線和可見光能夠?yàn)檫@個(gè)超微型分子機(jī)器提供動(dòng)力。利用光的控制，這個(gè)分子機(jī)器人能夠充當(dāng)“機(jī)器人外科醫(yī)生”，可穿行于人體血管以及殺死癌細(xì)胞。瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室和巴塞爾大學(xué)、韓國等都研制出了不需要電池的納米機(jī)器人，為納米機(jī)器人未來在醫(yī)療中的應(yīng)用拓寬了方向。以色列的科學(xué)家發(fā)明了一種只有幾毫米大小的微型機(jī)器人，該機(jī)器人能夠憑借細(xì)小的附屬肢體在血管里附著和移動(dòng)，科學(xué)家通過在病人體外制造磁場來控制這些附屬肢體的動(dòng)作，所制造的磁場能夠使微型機(jī)器人的肢體發(fā)生振動(dòng)，并且在血管中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在納米加工或操作的自動(dòng)化裝置方面，德國曾經(jīng)研制出具有信息處理、導(dǎo)航和通信能力的微型直升機(jī)，這種基于多方面納米技術(shù)的微型飛機(jī)可以旋停、低飛、高飛，可以實(shí)現(xiàn)偵察、引導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)等功能。我國納米機(jī)器人的研究工作開展不多，研究工作主要集中在沈陽、重慶、上海、北京等地，其中北京在生物納米機(jī)器人的部分領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
當(dāng)前生物納米機(jī)器人研究工作已從第一代生物機(jī)械簡單結(jié)合系統(tǒng)（例如用碳納米管作結(jié)構(gòu)件，分子馬達(dá)作為動(dòng)力組件，DNA關(guān)節(jié)作為連接件等）發(fā)展到第二代由原子或分子裝配的具有特定功能的分子器件（例如直接用原子、DN斷或者蛋白質(zhì)分子裝配成生物納米機(jī)器人），未來還將向第三代包含納米計(jì)算機(jī)在內(nèi)的進(jìn)行人機(jī)對話的操控性納米機(jī)器人發(fā)展。第三代生物納米機(jī)器人目前還處于設(shè)想階段。目前，在全世界范圍內(nèi)用于嚴(yán)格意義上納米加工或操作的自動(dòng)化裝置發(fā)展較少，包括以環(huán)境掃描電鏡為平臺的多功能微納操作、表征及微加工系統(tǒng)等，能對微小零部件進(jìn)行納米級加工的“納米車床”等主要還停留在概念設(shè)計(jì)階段。
2 納米機(jī)器人
一般認(rèn)為，納米機(jī)器人是根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，研制可編程的分子機(jī)器人。它是納米機(jī)械裝置與生物系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)人體某個(gè)部分感染時(shí)往往會服用或注射抗生素，但是抗生素在血液里會被稀釋，真正起到治療效果的只有一小部分藥物，大部分人則可以直接把小劑量的藥物送至感染部位，減少了副作用，還提高了治療效果。在生物醫(yī)學(xué)上，科學(xué)家還利用納米技術(shù)制造納米機(jī)器人，讓它在人的血管網(wǎng)絡(luò)中漫游，進(jìn)行巡邏和檢查，盡早發(fā)現(xiàn)異常細(xì)胞，而且可以對人體內(nèi)細(xì)胞組織進(jìn)行修復(fù)。它不僅可以完成早期診斷工作，更重要的是可以充當(dāng)微型醫(yī)生發(fā)揮治療作用，解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題，如：殺死癌細(xì)胞、疏通血栓、清除動(dòng)脈脂肪沉積物等。這種簡單的機(jī)器人，可以是一個(gè)人造紅細(xì)胞，約由1800 萬個(gè)主要是碳的原子構(gòu)成，能模仿正常的充滿血紅素的血紅細(xì)胞行為，該裝置上的壓力傳感器可接收醫(yī)生的信號，在人體內(nèi)的它們還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測人體在不同條件下的各類信息，如不同時(shí)間人體內(nèi)不同位置處的各類化合物的水平，從而形成動(dòng)態(tài)圖像，形成了一種新的醫(yī)學(xué)成像方法。納米機(jī)器人還可以用來為人體器官做手術(shù)、為腦部動(dòng)手術(shù)等。
3 納米機(jī)器人的應(yīng)用
目前，納米機(jī)器人尚在研究開發(fā)階段，但其潛在應(yīng)用十分廣泛，主要體現(xiàn)在醫(yī)療和軍事上。
3.1 納米機(jī)器人在醫(yī)療上的應(yīng)用
在生物醫(yī)學(xué)上，納米技術(shù)具有無限的潛力，納米機(jī)器人的研制成功成為納米研發(fā)領(lǐng)域的驕傲。納米機(jī)器人不但能夠修復(fù)細(xì)胞與基因，還能夠清除體內(nèi)垃圾、養(yǎng)護(hù)血管。
（1）細(xì)胞與基因的修復(fù)。隨著人類對物質(zhì)控制能力的不斷進(jìn)步，分子大小的機(jī)械部件將會誕生，它們可以組裝成比細(xì)胞還要小的微型機(jī)器。人工制造的“細(xì)胞修復(fù)機(jī)”在納米計(jì)算機(jī)的操縱下，可以對原子逐個(gè)進(jìn)行操作，修正DNA的錯(cuò)誤，維護(hù)個(gè)別細(xì)胞的成分，從而達(dá)到對整個(gè)基因細(xì)胞的修復(fù)。
（2）清理體內(nèi)垃圾。人體是一個(gè)保持自然平衡的有機(jī)體，新陳代謝的過程可以起到吸收新鮮養(yǎng)分、排除有害物質(zhì)的作用。但有時(shí)候人體自身平衡出現(xiàn)問題，無法實(shí)現(xiàn)自我平衡。例如，人體鉛、汞中毒后，機(jī)體無法排出，也無法分解這些元素。這時(shí)，如果讓納米機(jī)器人進(jìn)入體內(nèi)，就會極具目的性地把這些有害物質(zhì)清出體內(nèi)，使人體恢復(fù)自然平衡。
（3）養(yǎng)護(hù)血管。人體的腦部血管有些地方天生脆弱，平時(shí)很難被察覺，但在意外情況下，可能會突然發(fā)生破裂，導(dǎo)致腦溢血。如果讓納米機(jī)器人事先進(jìn)入血管，仔細(xì)檢查，并且一一修復(fù)那些脆弱血管，就可以避免這類悲劇的發(fā)生。有時(shí)血管中會產(chǎn)生血栓，堵塞血液正常流動(dòng)。如果將納米機(jī)器人導(dǎo)入血管，可以把血栓打成小碎片，避免血栓的進(jìn)一步擴(kuò)大。
3.2 納米機(jī)器人在軍事上的應(yīng)用
世界各國的軍備競賽已經(jīng)延伸到了納米領(lǐng)域，各國都在探索利用納米技術(shù)進(jìn)行軍事裝備的升級與改造。多國已經(jīng)開展了有關(guān)納米機(jī)器人在軍事應(yīng)用上的探索，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）用于傳統(tǒng)的武器裝備中。納米機(jī)器人用于傳統(tǒng)的武器技術(shù)裝備，能夠改善裝備材料、工藝、控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)、運(yùn)輸和儲存方式，提高傳統(tǒng)武器技術(shù)裝備的技術(shù)性能，使作戰(zhàn)裝備的殺傷效能得到有效提高。
（2）用于開發(fā)新的人體作戰(zhàn)手段和方式。特殊的納米微型組件能夠堵住人體的臉、鼻、口、眼或粘住手、腳等，利用其這一特性，可以限制敵軍的活動(dòng)。
（3）研制納米武器。納米武器是納米機(jī)器人在軍事應(yīng)用上的另一個(gè)研究熱點(diǎn)，如果將納米武器注入到人造或雜交的昆蟲體內(nèi)，昆蟲便將這些納米武器傳播到敵國軍民的身體中，造成巨大的殺傷力。同時(shí)，納米機(jī)器人還可通過自我復(fù)制或自我繁殖的方法迅速在敵方陣營中擴(kuò)散。隨著納米武器的誕生和大量運(yùn)用，傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式不斷更新，納米技術(shù)水平的高低對戰(zhàn)爭的勝負(fù)影響越來越大。
4 納米機(jī)器人發(fā)展的前景展望
在21世紀(jì)，納米科學(xué)技術(shù)將成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流。納米機(jī)器人的發(fā)展是化學(xué)、物理、生物、工程、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多門學(xué)科發(fā)展的結(jié)果，必將促進(jìn)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)大軍的跨學(xué)科教育。納米機(jī)器人將對21世紀(jì)初的經(jīng)濟(jì)與社會產(chǎn)生深刻影響，也許可與信息技術(shù)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳生物學(xué)與分子生物學(xué)的影響匹敵。從應(yīng)用的范圍和潛力方面講，無論是軍用還是民用，納米機(jī)器人的未來是不可估量的，由于其不同的功能，高表面積與體積比，納米結(jié)構(gòu)對于化學(xué)和生物傳感器、醫(yī)療設(shè)備、觸媒、光電材料和納米元件非常重要。多種材料選擇加上不同的合成策略，產(chǎn)生了不同形態(tài)的納米材料，如納米級薄膜、納米線、納米管、納米帶、納米粒子和納米多孔結(jié)構(gòu)等。這種多功能的和多成分分層的異晶結(jié)構(gòu)是非常有用的，必將在許多方面影響我們的生活，從納米汽車到納米電子技術(shù)，隨著納米機(jī)器人技術(shù)逐漸產(chǎn)業(yè)化和日趨成熟，其產(chǎn)業(yè)化和市場化的前景是十分可觀的。
5 結(jié) 論
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，納米機(jī)器人已經(jīng)與信息技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)等一起成為科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要方向。納米機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造已成為世界上人們關(guān)注的熱點(diǎn)，成為21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展動(dòng)力。納米機(jī)器人的發(fā)展方向是多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的優(yōu)勢互補(bǔ)。因此要想通過納米機(jī)器人的研發(fā)帶動(dòng)納米技術(shù)的整體蓬勃發(fā)展，還需要研究人員不斷開拓創(chuàng)新，逐一解決研發(fā)中的各種問題，為早日突破納米機(jī)器人技術(shù)占領(lǐng)世界技術(shù)至高點(diǎn)奠定基礎(chǔ)，最終使納米機(jī)器人早日走入人民生活，造福人類。
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第4篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；食品科學(xué)；應(yīng)用
一、納米技術(shù)
自從上個(gè)世紀(jì)90年代出現(xiàn)納米技術(shù)后，在納米技術(shù)領(lǐng)域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現(xiàn)，使得人們對納米技術(shù)的理解不夠透徹，對其研究也處于初級階段。其實(shí)，納米技術(shù)是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究多學(xué)科交叉的科學(xué)，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析，納米技術(shù)都堪稱是一項(xiàng)新的、空前的技術(shù)創(chuàng)新，對今后物理學(xué)的發(fā)展起著重要作用。納米技術(shù)的目標(biāo)主要是根據(jù)納米結(jié)構(gòu)所具有的特性和功能，結(jié)合人們的需求，對材料進(jìn)行加工，并制造具有特定功能的產(chǎn)品，給人們帶來全新的技術(shù)革命。此外，在設(shè)計(jì)過程中在原子、分子的水平上運(yùn)用納米技術(shù)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，進(jìn)而制造出具有全新性質(zhì)和各種功能的材料，從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。
二、納米食品的概述
所謂納米食品，指的是在食品加工、生產(chǎn)或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段的食品。但是，納米食品不僅僅是采用納米技術(shù)將食品的尺寸加工至納米級別，也涉及到通過納米技術(shù)對食品進(jìn)行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經(jīng)過納米技術(shù)加工的食品在營養(yǎng)、吸收等方面會很大的提高，在這方面應(yīng)用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、豆奶與納米添加營養(yǎng)素的鈣奶茶等。但是，由于人們對納米技術(shù)研究的局限性決定了納米食品也存在一些問題，從而使得納米食品的安全日益受到人們的關(guān)注。因?yàn)?，在納米食品生產(chǎn)過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達(dá)到納米級別，從而不可避免地產(chǎn)生粉料污染，同時(shí)，納米技術(shù)給食品所帶來的危害與不利影響等，目前我們還無法預(yù)測，難以判斷納米材料是否對人體有害。目前，我國乃至國際上的納米食品行業(yè)還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的、有效的標(biāo)準(zhǔn)，無法對納米食品進(jìn)行安全性評價(jià)，也不利于食品健康的管理與監(jiān)控。此外，據(jù)研究部分納米食品存在一些有害成分，采用球磨法對食品進(jìn)行加工，所制備得到的納米粉末更容易進(jìn)入細(xì)胞甚至細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而對人體所產(chǎn)生的危害也沒有研究清楚。
三、納米技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用分析
1.微乳化技術(shù)和納米膠囊制備技術(shù)
所謂的微乳液，就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩(wěn)定，各向同性、粒徑大小為l～100納米、外觀透明或半透明的分散體系，而制備該微乳液的技術(shù)也稱為微乳化技術(shù)。自從上個(gè)世紀(jì)末以來，人們加大對微乳理論和應(yīng)用的研究，并將微乳化技術(shù)已應(yīng)用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術(shù)，將微膠囊制備成具有粒徑大小在10～1 000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小，形成膠體溶液，易于分散和懸浮在水中，并形成清澈透明的液體，從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態(tài)而濃集于特定的靶組織，進(jìn)而有利于提高療效的目的，增加藥品生產(chǎn)效率。
在食品包裝行業(yè)，納米技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，并且該技術(shù)能給人們帶來極大的利益。因?yàn)?，在包裝材料過程中，只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果，從而更好地為食品包裝提高質(zhì)量安全保障。同時(shí)，在冰箱制造行業(yè)也能看到納米技術(shù)的應(yīng)用情況，通過納米技術(shù)能夠有效地生產(chǎn)出一些抗菌性的冰箱，從而滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?。此外，由于納米材料的尺寸微小（納米級別），并體現(xiàn)出特殊的功能，在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現(xiàn)有包裝材料的性能，從而進(jìn)一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術(shù)在玻璃和陶瓷容器等領(lǐng)域的應(yīng)用，通過加入納米顆粒，可以有效地增加了脆性材料的韌性與強(qiáng)度，還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時(shí)間過長而出現(xiàn)老化、變質(zhì)等現(xiàn)象，進(jìn)而增加食品包裝的使用壽命，促進(jìn)食品包裝行業(yè)的發(fā)展。
2.納米技術(shù)在超細(xì)微粒和納米粒子制備中的應(yīng)用
在當(dāng)今的高新技術(shù)研究領(lǐng)域中，超細(xì)微粒尤其是納米粒子已經(jīng)成為人們研究的熱門方向，并是當(dāng)今急需加大研究投入的領(lǐng)域。經(jīng)過超細(xì)化處理后的物質(zhì)，粒子之間的接觸面積增大，比表面積也大大增加，界面能顯著提高，表面能會發(fā)生巨大變化，從而顯現(xiàn)出獨(dú)特的物理與化學(xué)性能。通常情況下，制備超細(xì)粒子的方法為超細(xì)碾磨法，例如市場上比較普遍的具有強(qiáng)抗氧化性的超細(xì)綠茶粉與具有強(qiáng)結(jié)合水能力的超細(xì)面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人體的吸收消化，約1 000納米的超細(xì)綠茶粉呈現(xiàn)出較好的營養(yǎng)消化和吸收率，其營養(yǎng)價(jià)值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發(fā)展起來的新技術(shù)――超臨界流體制備超細(xì)微粒技術(shù)，也屬于納米技術(shù)制備超細(xì)粒子的范疇，該技術(shù)可以較準(zhǔn)確地控制結(jié)晶過程，對粒子尺寸進(jìn)行精確的控制，從而生產(chǎn)出的超細(xì)微粒粒徑小且粒度分布均勻，該技術(shù)在醫(yī)療藥物制造行業(yè)較為普遍，具有誘人的應(yīng)用前景。
3.納米技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得納米傳感器技術(shù)也得到了驚人的發(fā)展，并已在食品安全監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用。所謂納米生物傳感器技術(shù)，采用選擇性結(jié)合靶分子的生物探針，對食品進(jìn)行安全監(jiān)測的技術(shù)。因?yàn)椋{米材料本身就是非常敏感，對于不均勻的生物與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)靈敏，將納米技術(shù)與生物學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子材料相結(jié)合，可以制備新型的傳感器件，并提高食品安全監(jiān)測效率。例如與生物芯片等技術(shù)結(jié)合，可以使分子檢測更加簡便、高效的納米生物傳感器。近年來，人們通過納米生物傳感器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如，在傳統(tǒng)的檢測領(lǐng)域，尤其是監(jiān)測微量細(xì)菌時(shí)需要擴(kuò)增或富集樣本中的目標(biāo)菌，從而無形中增加監(jiān)測步驟，同時(shí)過程繁瑣而費(fèi)時(shí)費(fèi)力，然而，利用納米技術(shù)與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器，不僅能夠大大減少檢測所需的時(shí)間，還可以提高檢測的靈敏度，進(jìn)而提高監(jiān)測效率與精確度。
四、結(jié)語
綜上所述，由于納米材料發(fā)展比較晚，各方面的研究還不夠完善，納米技術(shù)也存在一些不足和缺陷。但是，這并不影響納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，隨著人們對納米技術(shù)研究的不斷深入，我相信在不久的將來納米技術(shù)將會引發(fā)一場新的食品科學(xué)的革命，為食品行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)展空間，也會使人們的飲食結(jié)構(gòu)和生活方式發(fā)生巨大的變化，引領(lǐng)人們走進(jìn)一個(gè)全新的食品行業(yè)，進(jìn)而提在很大程度上提高人們的生活水平。
參考文獻(xiàn)：
第5篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
Abstract: Nano technology research and development is a major breakthrough for technology development and has been applied in all areas of society. Using nano technology in mechanical engineering is its core. Its performance are in many aspects. This article attempts to show off the application of nano technology in this area from examples, and comes to the change of traditional mechanical engineering.
關(guān)鍵詞: 納米技術(shù);納米材料;摩擦性能
Key words: nano technology;nano-materials;friction properties
中圖分類號:TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0143-01
0引言
自從1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議上,正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支開始,納米技術(shù)便一步一步進(jìn)入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1~100 nm之間的物質(zhì)組成的體系運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用,以及實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。從材料的結(jié)構(gòu)層次來說,它介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間領(lǐng)域。納米技術(shù)不是一門單一的新型學(xué)科或者技術(shù),它廣泛應(yīng)用于各類學(xué)科中,其中在機(jī)械工程中的應(yīng)用對于機(jī)械工程學(xué)科的技術(shù)變革起到了不可估量的作用。納米技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械方面尤其是產(chǎn)生了微型機(jī)械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)研究的核心技術(shù),很多國家在納米技術(shù)上開始了越來越多的研究,在機(jī)械工程方面對于納米技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾方面。
1微型納米軸承
傳統(tǒng)的軸承體積較大,摩擦力也只能靠來減少,但仍不可避免。美國科學(xué)家研制的這種幾乎沒有摩擦的微型納米軸承主要有兩個(gè)特點(diǎn):第一是微型,他的直徑只有一根頭發(fā)的萬分之一,應(yīng)用在機(jī)電系統(tǒng)的微型軸承更是只有1nm,是微型機(jī)械的千分之一大小。第二是極小的摩擦力。若軸承體積小,那么套在一起的管子之間的摩擦力便會暴露出微型軸承的弱點(diǎn),摩擦力大時(shí)甚至無法使用。這種納米軸承與通常制造的微型機(jī)械的軸承相比,摩擦力僅為其最小值的千分之一。
2納米材料運(yùn)用
合肥大學(xué)研制成功了納米新型陶瓷刀具,這標(biāo)志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項(xiàng)研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細(xì)化品粒。因?yàn)閷τ谄妨５募?xì)化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時(shí),這種納米技術(shù)的應(yīng)用也大大優(yōu)化了其力學(xué)性能,納米材料加入到傳統(tǒng)的金屬陶瓷中對其力學(xué)性能來說是個(gè)很大的提供,刀具的壽命也提高到2倍以上。
3納米技術(shù)馬達(dá)
新一代的納米技術(shù)馬達(dá)是由美國Nano Muscle公司生產(chǎn),這種微型馬達(dá)首次在深圳面世,該產(chǎn)品體積只有傳統(tǒng)電磁馬達(dá)體積的二十分之一,長度甚至比火柴桿還短,卻能負(fù)載四千克的重量,壽命可達(dá)100萬次。這種馬達(dá)主要是用納米技術(shù)制造的智能材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅線圈和磁鐵,因而比傳統(tǒng)馬達(dá)更輕、成本更低,同時(shí)噪音很低,可以成為世界上最靜音的馬達(dá)。這種微型馬達(dá)在機(jī)械中運(yùn)用不多,主要用于玩具和汽車的電動(dòng)車窗,這項(xiàng)研究也已在深圳進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。
4納米磁性液體用于旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)密封
通常靜態(tài)的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環(huán)作為密封元件。旋轉(zhuǎn)條件下的動(dòng)態(tài)密封一直是未能解決的問題,無法在高速、高真空條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。納米技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了磁性液體密封技術(shù)的產(chǎn)生。南京大學(xué)已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計(jì)算機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)處已普遍采用磁性液體的防塵密封,除此之外磁性液體還可于制造新型劑,巧妙利用磁場原理改善效果。納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用舉不勝舉,通過以上這些新型技術(shù)的產(chǎn)生,我們不難看出納米技術(shù)對于機(jī)械工程的發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響。同時(shí),相對于傳統(tǒng)機(jī)械工程來說,也正是因?yàn)榧{米技術(shù)有很多優(yōu)勢才能取得這樣顯著的成果。
第一,納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)。納米技術(shù)的主要效果之一便是縮小了傳統(tǒng)尺寸的單位,將毫米進(jìn)化為納米,一納米相當(dāng)于十億分之一米。納米技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械中,可以大大降低機(jī)械的體積,從而形成了新型機(jī)械――微型機(jī)械。這種不是傳統(tǒng)機(jī)械單純地在尺度上微小型化,而通常是指可以成批制作的集合微機(jī)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號處理裝置等于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。他們大部分都是運(yùn)用納米技術(shù)的成果,因而它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇,而是基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),并作為整個(gè)納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術(shù)路線指導(dǎo)下的產(chǎn)物。
第二,納米技術(shù)使材料多元化,應(yīng)用多元化。納米技術(shù)是原材料形成更微小的形態(tài),功能也更加強(qiáng)大,不僅能改良傳統(tǒng)材料,又能源源不斷地產(chǎn)生出新的材料。磁性液體密封技術(shù)便是證明,利用磁性液體可以被磁場控制的特性,將納米單位的液體置于磁場之內(nèi),從而達(dá)到密封的效果。同時(shí)在材料運(yùn)用中可將微量的元素融入到基礎(chǔ)材料中,達(dá)到更好的效果。納米復(fù)合氧化鋯是成功應(yīng)用在工業(yè)上的納米材料,這種材料提高了材料的耐高溫性能和導(dǎo)氧及儲氧功能,因此廣泛運(yùn)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。
第三,納米材料摩擦性能。納米技術(shù)最顯著的特性就是其擦性能,在機(jī)械中,各種軸承等都存在著摩擦,但是納米材料的出現(xiàn),使得各類機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸便小,同時(shí)對于過小的零件,摩擦力便顯的尤為重要,摩擦力如果相對較大,則零件便會造成磨損。但是納米技術(shù)也同樣克服了這一問題,現(xiàn)已出現(xiàn)納米材料幾乎無摩擦的狀態(tài)。美國科學(xué)家研制的這種微型納米軸承可在運(yùn)動(dòng)是無磨損和撕裂,達(dá)到了理想的效果。
第四,納米技術(shù)節(jié)能效果。納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“小材大用”,帶來的又一優(yōu)勢便是節(jié)能和環(huán)保。在納米技術(shù)的應(yīng)用中,產(chǎn)生了很多新型材料,它們減少了很多不必要的消耗,使得傳統(tǒng)的機(jī)械工程中需要的大量材料迅速降低,對于原材料的節(jié)約起到了驚人的效果。德國不萊梅應(yīng)用物理所已研制成功并且申請了一項(xiàng)專利,即用納米Ag代替微米Ag制成導(dǎo)電膠,可節(jié)省Ag粉50%,用這種導(dǎo)電膠焊接金屬和陶瓷,涂層不需太厚,而且涂層表面平整,效果理想。
納米材料在機(jī)械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運(yùn)轉(zhuǎn),顯示了其強(qiáng)大的科技含量,但是在其運(yùn)用中,我們?nèi)杂泻芏喾矫尕酱鉀Q:如何準(zhǔn)確表征納米材料的各種精細(xì)結(jié)構(gòu);怎樣從結(jié)構(gòu)上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)測微區(qū)尺寸減少到多大時(shí),材料表現(xiàn)出特殊的性能等等。對于這些問題,我們?nèi)孕枭钊胙芯?以便納米技術(shù)更好地服務(wù)于機(jī)械工程領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn):
第6篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 納米材料 食品安全
1 納米技術(shù)的概述
納米技術(shù)是20世紀(jì)末興起并迅速發(fā)展的N高科技技術(shù)，隨著研究的深入和科學(xué)的發(fā)展，納米技術(shù)已經(jīng)日趨成熟并廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，近年來納米技術(shù)在醫(yī)藥上的許多研究成果正逐步地應(yīng)用于食品行業(yè)，在此技術(shù)上開發(fā)、生產(chǎn)了許多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品，納米材料在食品安全上也發(fā)揮著越來越重要的作用。
納米是一種幾何尺寸的度量單位，一納米為百萬分之一毫米，即十億分之一米的長度。以納米為基礎(chǔ)的納米技術(shù)在20世紀(jì)90年代初起得到迅速發(fā)展并先后興起了一系列的像納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米生物技術(shù)和納米藥物學(xué)，納米技術(shù)就是一種多學(xué)科的交叉技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)利用納米機(jī)構(gòu)所具有的功能制造出有特殊功能的產(chǎn)品和材料。因此，利用納米技術(shù)制造出來的材料就具有微觀性和一些普通材料所不具有的功能。
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米食品生產(chǎn)也取得了很大的成就。目前，納米食品產(chǎn)品超過300種，一些帶有納米級別添加劑的食品和維生素已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。據(jù)預(yù)測納米食品市場在2010年將達(dá)到204億美元，因此納米技術(shù)在食品上的研究有著很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
2 納米技術(shù)在食品上的研究和應(yīng)用
納米技術(shù)在食品上的研究和應(yīng)用主要包括納米食品加工、納米包裝材料和納米檢測技術(shù)等方面。
2.1 納米技術(shù)在納米食品加工中的應(yīng)用
所謂納米食品是指在生產(chǎn)、加工或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段或工具的食品。納米食品不僅僅是指利用了納米技術(shù)的食品，更大程度上指的是納米技術(shù)對食品進(jìn)行了改造從而改變食品性能的食品。尤其是利用納米技術(shù)改造過結(jié)構(gòu)的食品在營養(yǎng)方面會有一個(gè)很大的提高，在這方面應(yīng)用最廣泛主要有鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、維生素制劑、添加營養(yǎng)素的鈣奶與豆奶、納米茶等。
然而納米食品也存在一些問題，首先由于對于納米食品的加工主要是球磨法，這就使得在納米食品生產(chǎn)的過程中容易產(chǎn)生粉料污染，同時(shí)現(xiàn)有的納米技術(shù)也會產(chǎn)生成材料的功能性無法預(yù)測，納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不高等問題。納米食品還存在另外問題那就關(guān)于納米食品的安全檢測并沒有個(gè)一個(gè)同一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，國際上尚未形成統(tǒng)一的針對納米食品的生物安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)是短期評價(jià)方法，短期的模型很難對納米食品的生物效應(yīng)有徹底的認(rèn)識。而部分納米食品存在一些有害成分，并且經(jīng)過納米化后，這些物質(zhì)更加容易進(jìn)入細(xì)胞甚至細(xì)胞核內(nèi)，因此副作用也就越大，而這些由于安全檢測的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一可能在檢測的時(shí)候檢測不出來，因此納米食品的安全標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步統(tǒng)一。雖然納米食品存在一系列的問題但是納米技術(shù)在食品包裝和保險(xiǎn)技術(shù)中卻得到了很好的應(yīng)用。
2.2 納米技術(shù)在食品包裝中的應(yīng)用
首先，在已有的包裝材料中加入一定的納米微?？梢栽黾影b材料的抗菌性從而產(chǎn)生殺菌功能。目前一些冰箱的生產(chǎn)技術(shù)中已經(jīng)應(yīng)用了這種技術(shù)生產(chǎn)出了一些抗菌性的冰箱。
其次，由于納米材料的特殊性質(zhì)，加入一定的納米微粒還可以改變現(xiàn)有的包裝材料的性能，從而進(jìn)一步保證食品的安全。目前，部分學(xué)者已經(jīng)成功的將納米技術(shù)應(yīng)用于改進(jìn)玻璃和陶瓷容器的性能，增加了其韌性。同時(shí)，由于納米微粒對紫外線有吸收能力，因此在塑料包裝材料中加入一些納米微粒還可以防止塑料包裝的老化，增加使用壽命。從而為食品生產(chǎn)提供了性能更加優(yōu)越的包裝容器。
第三，由于納米材料的力磁電熱的性質(zhì)，使得納米材料有著優(yōu)越的敏感性。一些學(xué)者已經(jīng)在研究將納米材料的敏感性應(yīng)用到防偽包裝上面并取得了一定的成就。新的防偽包裝的產(chǎn)生，無疑能夠進(jìn)一步加強(qiáng)普通食品和納米食品的安全。
第四，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)和納米材料的一些性能能夠很好地解決食品的保鮮問題。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的食品保鮮包裝，在起到保鮮功能的同時(shí)還能夠產(chǎn)生乙烯，而乙烯又反過來加劇了食品的腐蝕，因此可以說傳統(tǒng)的食品保鮮包裝并沒有能夠很好的起到保鮮功能。在納米技術(shù)在研究過程中，發(fā)現(xiàn)納米Ag粉具有對乙烯進(jìn)行催化其氧化的作用。所以只要在現(xiàn)有的保鮮包轉(zhuǎn)材料中加入一些納米Ag粉，就可以加速傳統(tǒng)保鮮包裝材料產(chǎn)生的乙烯的氧化從而抑制乙烯的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生更好的保鮮效果。
結(jié)語
綜上所述納米技術(shù)雖然還有一些不足和缺陷，但是經(jīng)過多年的研究和發(fā)展納米技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和發(fā)展，并且已經(jīng)開始應(yīng)用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。納米技術(shù)和納米材料以其特殊的性能不僅能夠生產(chǎn)出性質(zhì)更加優(yōu)越的納米食品，同時(shí)通過改善包裝材料還可以進(jìn)一步提高食品的安全。
參考文獻(xiàn)
[1]楊安樹，陳紅兵.納米技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用[J].食品科技，2007（9）
第7篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】消防技術(shù)；納米技術(shù)；綠色環(huán)保
社會經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng)，使得人們對環(huán)保、綠色、新型、科技等的環(huán)保發(fā)展道路越來越關(guān)注。當(dāng)然，對于如何建立新型消防技術(shù)設(shè)備成為國家科技人員值得研究創(chuàng)新的問題?？茖W(xué)的火災(zāi)研究系統(tǒng)設(shè)備是創(chuàng)新新型消防技術(shù)研究的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高效清潔的消防，避免消防過程中消防設(shè)備對周邊環(huán)境和造成破壞等問題需要消防技術(shù)的不斷創(chuàng)新。
1、現(xiàn)代消防技術(shù)對環(huán)境的影響
1.1 水污染，現(xiàn)代火災(zāi)消防使用的消防水里面含有化學(xué)污染物，能起到很好的滅火作用，但是這些水排入河流、魚塘、樹林等，會造成樹木大批死亡，河流污染嚴(yán)重，水中的生物無法生存。對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。所以，各種現(xiàn)代消防水的不同泄露物和不同的滅火劑給消防污水處理加大了難度，這些水如果處理不當(dāng)就會形成水體污染，給人們生活會帶來困擾。
1.2 空氣污染，隨著人們消防意識的不斷增強(qiáng)，人們在建筑物中加入一些阻燃劑，防止易燃物燃燒，但是這種阻燃劑在發(fā)生火災(zāi)后，燃燒的氣體在空氣中形成一種致癌氣體。如果火災(zāi)現(xiàn)場防護(hù)措施不周密，這種致癌氣體吸入體內(nèi)造成的死亡率比火災(zāi)中的死亡率更高。
因此，新型、綠色，環(huán)保的消防技術(shù)是未來社會發(fā)展的必然趨勢，以此降低空氣中的污染氣體，減少水污染。
2、納米技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
進(jìn)入21世紀(jì)后，納米技術(shù)的應(yīng)用越來越受人們的青睞，各領(lǐng)域的開發(fā)，研究已是屢見不鮮，但是持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新的空間依然是備受關(guān)注，經(jīng)科學(xué)家商討，納米技術(shù)在未來社會中將會被普及應(yīng)用，發(fā)展前景廣闊。
2.1 納米技術(shù)在消防裝備中的應(yīng)用研究
科學(xué)家研究過程中發(fā)現(xiàn)：納米材料制成的消防裝備頭盔能夠耐高溫，耐腐蝕的要求。防火服具有一定的隔熱性，防毒功能，比較耐高溫。利用納米技術(shù)制成的防火服要比一般的鋼鐵強(qiáng)度高幾十倍，消防工作人員傳在身上比較柔軟，在火災(zāi)現(xiàn)場也不用考慮被建筑物掛傷，被應(yīng)建筑碰破等。經(jīng)科學(xué)家講解，利用納米技術(shù)制成的頭盔中裝入體積比較小的計(jì)算機(jī)，能夠在緊急大型火災(zāi)現(xiàn)場與指揮人員的技術(shù)支持系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
納米技術(shù)制成的防火服能夠在任何惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場撲救，采用納米技術(shù)的消防棒，噴水槍和 消防膠帶都比較輕，在高層建筑火災(zāi)救助中，能減輕消防人員的消耗，大大提高了火災(zāi)救助效率。
2.2 納米技術(shù)在防火材料中的應(yīng)用
2.2.1 納米技術(shù)滅火劑。將傳統(tǒng)的干粉滅火劑制成納米材料，由于納米技術(shù)主要是對原子分子進(jìn)行分析操作結(jié)合成一種新型的分子，利用在各種形式的人造結(jié)構(gòu)中。使得含有納米技術(shù)的干粉滅火效率明顯提高，而且延長了儲存期。
2.2.2 納米技術(shù)阻燃劑?，F(xiàn)代滅火中的阻燃劑普遍含有有毒物質(zhì)，而且造成了火災(zāi)事故中的死亡率增大，所以采用納米技術(shù)的阻燃劑盡心相應(yīng)程度上的防護(hù)。目前用的最多的便是微米級的顆粒三氧化二銻，顆粒比較大，分散性強(qiáng)，不利于三氧化二銻阻燃性能發(fā)揮。但是聚合物層狀的納米復(fù)合材料不僅可以控制有毒氣體的發(fā)生還具有較強(qiáng)的阻燃性，由于納米材料顆粒的變小具有更好的延展性能。
2.2.3 納米防火涂料。納米防火涂料的重要組成部分：納米三氧化二銻、氫氧化鎂材料；納米無機(jī)和無機(jī)纖維。具有很好的分布結(jié)構(gòu)，耐高溫，黏粘性強(qiáng)，具有共價(jià)鍵結(jié)合的符合樹脂等的特點(diǎn)。經(jīng)過特殊工藝加工，使其與樹脂等材料充分復(fù)合，使得超薄材料在燃燒后具有高溫強(qiáng)度。
2.2.4 納米技術(shù)照明燈。利用納米技術(shù)開發(fā)出的照明技術(shù)具有節(jié)能的特點(diǎn)，能夠使用在個(gè)人裝備上。
2.2.5 納米技術(shù)火災(zāi)探測器。利用納米技術(shù)的靈活性特點(diǎn)，將納米技術(shù)制成探測器，定時(shí)探測周圍環(huán)境中的有毒氣體，蒸氣，煙霧和易燃易易爆物的濃度。能夠提高預(yù)報(bào)探測的效果，減少預(yù)報(bào)誤差。
3、綠色消防產(chǎn)品
3.1 氣溶膠：材料本身燃燒可以提供驅(qū)動(dòng)能量；顆粒度比較小能夠穿過障礙物在火災(zāi)空間中停留較長時(shí)間；能夠全淹沒方式滅火；能夠用于密封空間和開放空間。但是氣溶膠中的固體顆粒對滅火效率存在一定的影響。
3.2 細(xì)水霧：細(xì)水霧消防滅火技術(shù)最關(guān)鍵的是水本身在細(xì)水霧中發(fā)生的主要參數(shù)。細(xì)水霧的直徑要求比較嚴(yán)格（
3.3 惰性氣體：它的特點(diǎn)是無色、無味、無毒、無腐蝕等，可以說是真正的綠色產(chǎn)品，不會在火災(zāi)中對人體造成危害，也不會有任何化學(xué)反應(yīng)。它利用的是惰性氣體不容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的性能，釋放在燃區(qū)中能破壞可燃物所需要的條件。
4、全面開展防火設(shè)計(jì)研究
盡管各種科研結(jié)果證明了現(xiàn)代消防技術(shù)創(chuàng)新可以利用納米技術(shù)或是各種綠色消防產(chǎn)品，但是主要還在于消防知識的學(xué)習(xí)，消防技能的加強(qiáng)。對于安全的消防設(shè)計(jì)人們對火災(zāi)的科學(xué)認(rèn)識好需要加深學(xué)習(xí)，對一些建筑物進(jìn)行有效經(jīng)濟(jì)的安全消防，但是更符合實(shí)際更有效的消防安全工程研究還需要不斷完善和發(fā)展，將監(jiān)督消防工程趨于使用。
所以，國家部門組織專門的力量在積極學(xué)習(xí)外國的研究經(jīng)驗(yàn)和做法，積極參與國外的研究活動(dòng)：積極引導(dǎo)消防工作人員對國外科研成就的學(xué)習(xí)；開展消防安全工程模型評估，驗(yàn)證研究活動(dòng)；建立國家級的消防安全工程數(shù)據(jù)分析庫；研究火災(zāi)中人對或的反應(yīng)行為和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；確定火災(zāi)場景，設(shè)定火災(zāi)現(xiàn)場；開展滅火數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)；對高層建筑中排煙窗的煙流量煙氣流動(dòng)規(guī)律，煙層計(jì)算等方法進(jìn)行研究和探討；研究不同流域火流量的計(jì)算方法和開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。
結(jié)束語
納米技術(shù)是未來創(chuàng)新型消防技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)，也是深受科學(xué)界認(rèn)可的新型消防技術(shù)，不僅科學(xué)，而且環(huán)保，是綠色道路發(fā)展的需要，綠色消防產(chǎn)品的研發(fā)還需要進(jìn)一步完善。
同時(shí)，我國消防人員的對消防知識的認(rèn)識和學(xué)習(xí)需要不斷借鑒和吸收國外研究成果。
參考文獻(xiàn)：
[1]杜蘭萍.轉(zhuǎn)變觀念發(fā)展科技創(chuàng)新管理努力建設(shè)一支現(xiàn)代化額的公安消防鐵軍[J].消防科學(xué)與技術(shù).2011（12）.
[2]孫伯春.快速提升現(xiàn)代建筑火災(zāi)初始處置能力的思考[J].消防科學(xué)與技術(shù).2011（6）.
第8篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
研究分子層面的納米技術(shù)，開始于150多年前，經(jīng)過科學(xué)家們的不斷努力，這項(xiàng)技術(shù)在最近十多年來取得了很多進(jìn)展，那些在50年前還屬于科學(xué)幻想的技術(shù)，如今正逐步變成現(xiàn)實(shí)?？茖W(xué)家們在微觀世界領(lǐng)域盡展才華，研發(fā)出種類繁多的微型馬達(dá)，在分子層面組裝納米大小的機(jī)器人，去執(zhí)行人類在宏觀世界無法實(shí)施的任務(wù)。
納米馬達(dá)以及以此作為原動(dòng)力的納米機(jī)器到底有何神奇之處，需要我們親眼去看看。
會變色的杯子
將納米材料應(yīng)用于實(shí)際，古已有之，最著名的當(dāng)屬考古發(fā)現(xiàn)的古羅馬時(shí)代的“萊克格斯杯”，距今約1 600年，是一只雙色高腳玻璃杯，能夠隨著光線變化顯示出不同的顏色。經(jīng)過科學(xué)家研究才知道，玻璃材質(zhì)里面摻雜了直徑50納米大小的金、銀等金屬顆粒，很顯然，這個(gè)玻璃杯采用了與現(xiàn)代納米科技相同的技術(shù)。然而，納米技術(shù)雖然在1 000多年前就得以應(yīng)用，但是人們對其機(jī)理并不清楚，直到最近20多年里，納米技術(shù)才有了重大突破，并在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
起初來自物理學(xué)家的構(gòu)想
納米技術(shù)包含的范圍很廣泛，除了納米材料之外，如今最受關(guān)注的焦點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域就是納米馬達(dá)。我們總是幻想能夠通過納米機(jī)器人進(jìn)入人的身體內(nèi)部，修復(fù)受損的組織，與入侵的病毒作斗爭，不再通過外科手術(shù)或者服用藥物來治療疾病，這也是未來醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向。然而，納米機(jī)器人也需要驅(qū)動(dòng)力，因此研發(fā)納米馬達(dá)是制造納米機(jī)器人的第一步。
提出“納米馬達(dá)”這個(gè)構(gòu)想的，是美國物理學(xué)家理查德?費(fèi)曼，他在1959年12月份加州理工學(xué)院舉辦的美國物理協(xié)會年會上，發(fā)表了“物質(zhì)底層大有空間”的演講，還與同仁們打賭，聲稱沒有人能夠制造出尺寸小于400納米的馬達(dá)，賭金為1 000美元。
沒想到僅僅過了一年，美國電氣工程師威廉?麥克萊倫就制造出重量只有200微克、轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘2 000轉(zhuǎn)的電氣馬達(dá)，尺寸滿足了費(fèi)曼提出的苛刻要求。費(fèi)曼的這次打賭雖然輸了，卻開創(chuàng)了納米新技術(shù)時(shí)代。
強(qiáng)大的動(dòng)力使者
那么什么是納米馬達(dá)呢？科技工作者給納米馬達(dá)的定義是“能夠?qū)⒒瘜W(xué)能、光能、電能等轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)動(dòng)能或者驅(qū)動(dòng)力的納米裝置”。
納米馬達(dá)的尺寸都很小，一般為幾個(gè)納米或者幾十納米，具備很多優(yōu)點(diǎn)，比如重量輕、體積小、輸出推力大、功耗低、轉(zhuǎn)化效率高等，為體感監(jiān)測、納米制造、納米裝配、納米自組裝和納米驅(qū)動(dòng)等技術(shù)領(lǐng)域帶來革命性的進(jìn)步，在納米電子學(xué)和納米醫(yī)療的定向精確輸送藥物方面，應(yīng)用潛力和前景十分廣闊。
龐大的家族
如今，納米馬達(dá)屬于熱門技術(shù)研究領(lǐng)域，研制的微型馬達(dá)種類各異，形成了花樣繁多、性能不同的納米馬達(dá)家族。
按照使用原材料的不同，可分為固體材料納米馬達(dá)和合成生物分子材料納米馬達(dá)，除此之外，納米馬達(dá)研究還有一個(gè)很重要的分支，那就是直接研究存在于生物體中的分子馬達(dá)，并拿來直接使用，安裝在納米機(jī)器人中，為其提供動(dòng)力。
第一類納米馬達(dá)以納米管和納米絲馬達(dá)為代表。早在2004年，美國賓夕法尼亞大學(xué)化學(xué)教授阿尤斯曼?森帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用鉑金和黃金納米微粒研制成功大小只有2微米的納米馬達(dá)，通過水中稀釋的過氧化氫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡來提供動(dòng)力。這類納米馬達(dá)不需要外部磁場、電場和光場提供能源，也能克服納米尺寸下的微粒受 布朗運(yùn)動(dòng) 的影響，而最大的缺點(diǎn)就是必須依賴水和過氧化氫，使其應(yīng)用范圍受限，不能在試管之外得到推廣。第二類合成生物分子的納米馬達(dá)如今也已經(jīng)取得了重大的技術(shù)突破，科學(xué)家們基于奇異合成分子，研發(fā)成功多種分子穿梭器和分子轉(zhuǎn)子等納米機(jī)械。
此外，還有按驅(qū)動(dòng)方式將納米馬達(dá)分類的方法，可分為單分子酶類納米馬達(dá)和納米泵，以及通過光電能驅(qū)動(dòng)的納米馬達(dá)等。
終極目標(biāo)――納米機(jī)器人
研制納米馬達(dá)的最終目標(biāo)，就是為了制造納米生物機(jī)器人，按照技術(shù)發(fā)展的先后順序，納米機(jī)器人的研發(fā)可分為三代，也是三個(gè)由低到高、由簡單到復(fù)雜的過程。第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)部件用碳納米管，動(dòng)力構(gòu)件用分子馬達(dá)，關(guān)節(jié)用DNA構(gòu)件；第二代納米機(jī)器人直接利用原子或者分子，裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置；第三代納米機(jī)器人則更進(jìn)一步，在第二代的基礎(chǔ)上安裝上納米控制芯片以及納米計(jì)算機(jī)，為納米機(jī)器人創(chuàng)造一個(gè)更加寬廣的應(yīng)用舞臺。
綠色環(huán)保的動(dòng)力來源
第9篇：納米科學(xué)和技術(shù)范文
納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)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(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
1.在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)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(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)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(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)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(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。
光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)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(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)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(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。
2.在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)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(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)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(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)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(jié)構(gòu)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(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)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(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)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(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)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(dá)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。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(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。
3.在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用
精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)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(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)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(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)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(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)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(zhì)地細(xì)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(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)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(qiáng)烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)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(dú)特的納米膜。這種膜能探測到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進(jìn)行過濾，從而消除污染。版權(quán)所有
4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用
21世紀(jì)的健康科學(xué)，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(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)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(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學(xué)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?qū)棥?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導(dǎo)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(dòng)，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(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日報(bào)》報(bào)道，我國將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團(tuán)利用納米銀技術(shù)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(shù)將銀制成尺寸在納米級的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)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(xì)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(zhì)是無毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(xué)用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據(jù)生物學(xué)原理發(fā)展分子應(yīng)用工程。在金屬鐵的超細(xì)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(zhì)特別是酶，從而控制生化反應(yīng)。這在生化技術(shù)、酶工程中大有用處。使納米技術(shù)和生物學(xué)相結(jié)合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細(xì)胞內(nèi)的生物信息，從而了解機(jī)體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。
