纳米技术的起源范例(12篇)

纳米技术的起源范文篇1

关键词：纳米技术；食品工业；应用

1纳米技术

纳米技术（nanotechnology）是在80年代末诞生并正在蓬勃发展的一种高新科技，是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。它是以现代科学（介观物理、混沌物理、量子力学、分子生物学）和现代技术（微电子和扫描隧道显微镜技术、计算机技术、核分析技术）为基础，纳米科学技术还会引发一些其他科学技术。

纳米技术的出现标志着人类科学技术已进入一个新的时代--人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平。在原子、分子的水平上，人们利用纳米技术可以设计并制造出具有各种新功能的物品或食品。食品工业中的纳米技术通过对食物原料的加工或组合，可生产出有益于人体健康或延长人体寿命的食品。

2食品工业中的纳米技术

2.1纳米食品

纳米食品是指运用纳米技术对人类可食的天然物和合成物及生物生成物等原料进行加工制成的粒径小于100nm的食品。经超微细加工后的食品，即可提高吸收率，又可延长保质期。如：（1）纳米钙，与常规大颗粒碳酸钙相比，经过纳米技术处理的碳酸钙超微粉，具有更强的亲水性，碳酸钙分子化学性质更活泼，从而使碳酸钙超微粉更易被人体吸收利用。（2）纳米淀粉，经过纳米技术处理的淀粉，口感更加细腻爽滑，在某些食品行业可以代替脂肪，便于生产低脂食品。（3）纳米固醇，纳米技术处理后的植物固醇，在一定温度下，将其均匀地加入到人造黄油中，即可很好的溶解于水和脂肪中。同样，通过该技术还可以在色拉油、酸奶或冰淇淋等食品中加入植物固醇。

2.2纳米滤膜

纳米滤膜即用纳米材料做成孔径不同的孔道，以便用于分离分子结构存在微小差别的多组分混合物。

在分离玉米淀粉时，利用纳米滤膜可以将黄酮类、浓缩香菇多糖等有生物活性的功能因子进行浓缩并分离。也可运用该技术提取和分离牛乳中的免疫球蛋白，还可用于菜籽、小麦、花生、大豆、芝麻蛋白的分离提取，也可用于澄清果蔬汁。

随着纳米技术的发展，新的纳米滤膜具备了超强的过滤能力，利用成本低的纳米滤膜，不仅可以直接净化水源、清除环境污染，还可将海水净化为饮用水。

2.3纳米抗菌材料

纳米抗菌材料具有杀死和阻止细菌发育，防止各种微生物生长的功能。其核心成份是抗菌剂，同时具备抑菌和杀菌双重功效，而且抗菌作用的持久性和安全性更强。利用此特性，用纳米材料做成的冰箱可以抗菌，并可延长食品的保藏期限；利用纳米材料做的无菌餐具也已面世。

根据纳米抗菌材料对微生物的作用机理不同可分为两类：一类是光催化半导体材料，利用光催化作用与H2O或OH-反应生成一种具有强氧化性的羟基而杀死病毒。如纳米氧化锌、二氧化钛等材料。另一类是抗菌活性金属材料，如银系无机抗菌材料，其利用Ag+可使细胞膜上的蛋白失活而杀死细菌；将纳米抗菌材料制成的纳米涂料涂在食品企业的加工车间、原料库、成品库、贮藏库、装运箱等的内、外表面上，能阻止油污、水及灰垢的存留，从而防止外界对食品的污染。

2.4纳米包装材料

某研究所的研究人员在聚合釜中加入纳米级的有机蒙脱石与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单体，成功地制成了纳米塑料。添加少量纳米蒙脱石粒子，PET耐热性、强度和阻隔性就会发生明显地改变，但透光性不变，并且热变形温度会提高3℃，有利于在啤酒灌装过程中进行高温巴氏消毒。实验证明，装在纳米塑料瓶中保存了半年之后的啤酒，其口味与新鲜啤酒口味几乎相同。检测表明，用纳米塑料容器盛装的肉类、酒类、饮料类和奶酪制品的保质期可达30个月；而用普通塑料瓶包装的啤酒，其保质期仅为1个月。

2.5纳米紫外线屏蔽材料

紫外线杀菌技术可应用于食品工业，但是高能量的紫外线照射后，有时会破坏食品中的维生素和芳香化合物，有时会引起食品中的油脂氧化、高分子材料老化、色素分解等成份的改变，从而导致食品腐败变质。因而，将纳米无机超微粒子紫外线吸收剂（氧化锌、氧化铁、二氧化钛等）添加到包装材料中，可以取代目前食品工业中紫外线杀菌方法，如将0.1～0.5%的纳米二氧化钛添加到食品包装材料中，即可使食品保鲜，又可避免紫外线对食品的破坏作用。

2.6在食品检测中的应用

在食品的储存、加工和运输过程中，生物性污染和化学性污染是引起食品腐败变质的主要因素，因而，食品行业急需高效、快速、简便的食品检测手段。

某大学的研究人员研制出一种生物纳米传感器，可用于农场、食品加工厂甚至消费者。是将计算机硅晶片与生物蛋白相结合，用于检测并标记食品中化学污染物及病毒。整套传感器不仅具有很高的敏感度，而且还具有简单的生物计算机功能。因此它既可以检测食品中的生物或化学污染物，还可以处理及存储相关数据。

3结束语

食品工业中的纳米技术，在我国还处于基础研究和应用研究阶段，但是它己渗透到食品工业的各个领域。随着纳米科技的发展，即将出现一场新的食品工业革命，在带给人们营养、建康的纳米食品的同时，也会引起人们生活方式和饮食结构的巨大变化。

参考文献

[1]纳米科技与产业.新材料产业，2002（6）.

[2]李彦峰，汪斌华等.纳米无机抗菌材料抗菌性能研究[J].化工新型材料，2002（6）.

[3]张立德.纳米材料的主要应用领域[Z].中科院纳米科技网，2002.

纳米技术的起源范文

你能想象头发的二十万分之一厚度的一块薄膜，比一块厚钢板还要坚硬么？不要怀疑，它是新材料。

中国“十二五”规划的七大战略新兴产业，分别是节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车，七个产业中，新材料又是其他七大战略新兴产业的基础。新材料主要是指新出现的或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能材料，包括在传统材料的基础上发展而成，或在传统材料基础上通过新技术处理所获得的性能明显提高或产生新功能的材料，也包括能够满足高技术产业发展所需要的一些关键特殊材料。例如：石墨烯、锂电池、纳米新材料科技等等。我们逐一来看一下，这些可能引发未来生产、生活，产生巨大变革的新材料。

石墨烯有望改变世界

石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮，它是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。石墨烯不仅是人类已知材料中最薄的一种，厚度只有0.335纳米，仅为头发的二十万分之一，而且非常牢固坚硬，超过钢铁数百倍的强度，比钻石还要坚硬。打个比方，单层的石墨烯的强度，需要把一只大象的重量加到一支铅笔上，才能够使得这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一样厚度的单层石墨烯。

石墨烯不仅硬度强，它的导电性能也让其他材料望尘莫及，石墨烯具有极佳的低电阻，它的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射，由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。新能源汽车的瓶颈是什么？不是发动机，而是电池，一辆汽车用锂电池充电起码要半个小时以上，能想象得到，这样的汽车销量不会好。但如果用石墨烯做材料研发新电池，充同等电量可以只用一秒钟。石墨烯电池是把电动汽车变得普及的真正希望。

由于石墨烯即使在受到了高强度的电学和化学影响情况下，依然能保持高载流子迁移率，建造弹道传输晶体管的高科技人员对其产生了浓厚的兴趣。2008年，世界上最小的晶体管诞生了，它是由石墨烯构成，厚度为一个原子直径，宽度为10个原子直径，这一成就在开发石墨烯基电子器件和超高速计算机的道路上起到了革命性的突破，而石墨烯如今已经逐步出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。

此外，由于石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性，透明的石墨烯可制成优良的太阳能电池；如果加以利用石墨烯，科学家们不仅可用来开发制造出犹如纸片般轻薄型的飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还可以制作2.3万英里长伸入太空的电梯，实现人类坐电梯进入太空的梦想。人类还可用于成批制造石墨烯光纤，这将降低超坚固炭素复合材料的成本。

石墨烯的出现可能会将摩尔定律延续下去，2025年以后，人类可能会从硅、锂时代跨越到石墨烯时代。

石墨烯是如此美好的新材料，之所以没被普遍应用，是因为目前的技术水平还难以大批量生产，因而石墨烯还极其昂贵，目前国内市场，每克石墨烯售价在2000元之上。可喜的是，批量生产石墨烯的技术已经逐步被攻破，世界上第一条石墨烯生产线已经在中国开始建设，石墨烯走进生产生活的时间越来越近了。

锂电池正在改变生活

如果说石墨烯是尚待突破生产瓶颈的新材料，锂电池的生产则已经支撑起了一个新兴产业。我们日常生活中所使用的MP4、手机、笔记本电脑、数码相机等消费电子产品中都可以见到锂电池。目前开发的大容量锂电池已在电动汽车中开始试用，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着地球能源的紧缺以及来自环保方面的压力，锂电池的应用领域和需求量仍将继续扩大，从而进一步推动锂电池行业的发展和应用。

锂电池相比于其他传统电池，其特点体现在高能量密度：锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的40%～50%，镍氢的20%～30%；高电压，一个锂离子电池单体的工作平均电压为3.7V，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池；无污染、循环寿命高，无记忆效应以及可快速充电。

目前全球锂电池产业主要集中在日本、中国和韩国三个国家。近年来，全球锂电池发展迅速。2011年，全球锂离子电池市场规模达到153亿美元，同比增长29.7%。2011年，中国锂电池市场规模增速高于全球增速，达到了397亿元人民币，同比增长43%，全年锂电池产量达到29.7亿颗，同比增长28.6%。

纳米材料影响衣食住行

纳米是一种日益走进寻常百姓生活的材料技术，珍珠、人参经由纳米技术加工之后，更容易被吸收，身价倍增。

纳米是一种度量单位，1纳米为百万分之一毫米，即1毫微米，也就是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术目前已成功应用于许多领域，包括了医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等。

纳米技术一诞生，便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；精细陶瓷材料里使用了纳米材料，可以在低温、低压下生产出质地致密且性能优异的陶瓷；在汽车的涂装业中，纳米材料使得汽车面漆大增光辉。

市场上陆续出现了纳米珍珠粉、纳米人参粉，这些具有保健功能的传统材料加工得更为细腻，以便人体易于吸收消化。在医药学与生物工程学上，纳米粒子与生物体有着密切的关系。例如，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（注：nm即纳米，相当于1×10-9m）之间，生物体内的多种病毒也是纳米粒子。此外用纳米二氧化硅微粒可进行细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，可以减少副作用；还可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。

纳米材料除了给人们日常生活带来了以上的重大影响和改善外，它还可以提供成更有效率的绿色能源、新型先进的纳米电子设备，甚至有望成为将来服装的组成部分。

纳米技术的起源范文1篇3

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

1.在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

2.在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

3.在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。

4.在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。

微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。

纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。

纳米技术的起源范文

怀柔是位于北京北部的一个远郊区，素有“京郊明珠”之称，物产丰富人醇厚，青山绿水绕半城。怀柔的产业形态曾经是以传统农业为基础、制造业为支撑、服务业为补充。按照北京新的城市总体规划，作为首都的生态涵养发展区，怀柔区承担着涵养生态、保护水源等社会功能，还要承接很多城市和产业发展功能。基于此，怀柔开始了产业转型。

目前，文化创意产业、会议会展产业和高新技术产业三大新兴业态发展得风声水起，用怀柔区委书记张建东的话说：“整个怀柔的发展得到了前所未有的充足张力”。如今，怀柔的目光又投向一个产值将超过百亿的朝阳产业——纳米产业。

共同的愿景

“把园区打造成为探索纳米科研成果批量转化的试验田，并致力于建设世界知名的纳米科技创新中心、成果孵化基地以及国内领先的高端纳米产业发展基地。”2012年4月21日，北京市科委新能源与新材料处处长许心超在北京纳米科技产业园揭牌仪式上这样告诉记者。该产业园是由北京市科委和怀柔区政府联合共建的全市首家纳米科技产业园。

许心超介绍，北京市科委在长期培育与跟踪调研的基础上，提出了加快首都纳米科技产业发展的整体思路，与怀柔区政府联合共建的纳米科技产业园，将致力于纳米科技在能源、电子、环境、生物医药四大领域的应用，并以下游应用带动上游纳米材料、纳米加工、纳米器件等产业链各环节实现快速聚集发展。园区主要涵盖纳米领域共性技术研发、科技成果孵化、成果落地转化和产业化支撑服务等功能。

怀柔区委书记张建东介绍，北京纳米科技产业园坐落在怀柔区雁栖经济开发区内，将正式落户怀柔文化科技高端产业新区，规划总面积1500亩，其中首期规划用地500亩，可供企业随时入驻，并将在2012年年底前破土动工；后续1000亩规划用地位于开发区北端，将于2012年下半年启动土地开发工作。产业园完全建成后，预计可实现产值120亿元，成为国内重要的纳米科技研发生产基地。张建东表示，怀柔区将整合各方资源，全力支持北京纳米科技产业园建设工作，不断加强委区合作，优化投资环境，完善优惠政策，积极引资金、上项目、聚人才，让投资者在怀柔安心发展、无障碍兴业。

揭牌仪式上，4家高科技公司携项目与北京雁栖经济开发区管委会签署入园协议。一是五和动力技术公司的“纳米磷酸铁锂正极材料”项目，该公司是一家拥有多项自主知识产权核心技术的，专业从事锂离子蓄电池材料、电池技术研发、生产和销售的新技术企业；二是中科纳通公司的“绿色打印RFID电子标签”项目；三是首创纳米公司的“低辐射节能玻璃用纳米材料及镀膜技术产业化”项目；四是欧亚瑞康公司的“纳米口腔修复材料”项目。首批入园企业的这4家企业将以新能源汽车、电子信息等领域应用为主，全力打造领头企业，并逐步向其他重点应用领域扩展。

签约仪式只是一个开始，如何让企业和项目“落地”、“生根”，如何让纳米产业在美丽的雁栖湖畔做大做强，这将不仅仅是共建双方——北京市科委和怀柔区政府考虑的问题，出席这次揭牌仪式的一位市领导在讲话时表示，不要光揭牌，要有实质的进展，2013年这时候要看到成效。

北京的资源

“市科委将按照市领导讲话的要求，发挥政府引导作用，推动纳米科技相关产业在园区集聚，集中优势的创新资源要素，组织好重大科技成果在园区的转化与产业化工作；与怀柔区精诚合作，形成推动园区持续快速发展的合力，把园区建设和产业的工作落到实处。”许心超满怀信心地说。

在人们的印象中，纳米科技还处于前沿和基础研究阶段，北京市科委当前为什么要大力推动发展纳米科技产业？许心超介绍，首先是北京市发展战略性新兴产业的需要。围绕经济转型和产业升级，北京市正在大力发展战略性新兴产业，新的形势要求我们进一步发挥科技引领作用，把战略性新兴产业培育成为先导产业和支柱产业，切实把首都创新资源优势转化为发展优势、竞争优势。其次是北京具有较好的资源条件和产业基础。北京在纳米科技领域的优势单位集中了国家纳米科学中心、中科院化学所等13家中科院系统相关研究机构，清华大学、北京大学等17家相关高校，钢铁研究总院、有色研究总院等4家部级研究机构等，总体占全国纳米领域三分之一的科技资源，每年承担国家近一半的专项项目，数与申请专利数占国内总数的近一半，研发实力和技术水平一直居于国内领先地位。2011年北京纳米领域共获国家奖9项，占国家纳米领域总奖数的56%，占北京市全部获奖总数的52%。

近年来，北京市不断加大对纳米科技的研发投入，市科委先后支持启动实施了研发、中试、产业化、示范应用及平台建设等科技计划项目近50项，累计投入了科技经费亿元以上，取得了多项重大科技成果。碳纳米管薄膜材料、非晶纳米晶合金等科研成果代表着国家最高水平，纳米材料绿色制版、纳米纤维动力锂电池隔膜等科研成果已完成中试并着手产业化。这些成果将为北京市纳米产业的发展奠定坚实的技术基础。此外，北京市在科技成果转化方面出台了一系列政策，将为纳米领域科技成果转化提供重要的政策环境、资金支持等支撑服务。

北京市科委作为纳米科技产业园的共建方，能为产业园的建设发挥哪些作用呢？许心超介绍，首先是依托专家团队的力量明确技术发展方向，并针对园区的发展启动一批产业化和培育项目，支持园区企业开展技术攻关，增强园区发展的核心竞争力。其次是发挥科技政策、科技平台、科技人才等资源的导向作用，推动创新资源向园区聚集，进一步优化园区创新发展的环境，为园区建设提供有力支撑。另外，市科委牵头组织了中科院国家纳米中心、清华大学、首科喷薄公司等16家产、学、研、用优势单位，联合发起组建“北京纳米科技产业创新联盟”，希望汇集多方优势资源和力量，共同助推园区形成产业上下游空间聚集、资源集中、发展协同的有利局面。

怀柔的机遇

领导的讲话可谓掷地有声。揭牌仪式后，北京市科委、怀柔区科委和雁栖开发区管委会等相关部门密切沟通。“我们已经达成了几方面的共识，包括尽快确定纳米产业园相关政策，由北京市、怀柔区共同编制政策汇编；对已签约项目要抓紧促成其落地建设，同时筛选新一批纳米科技项目及与纳米材料相关的其他新材料产业项目签约入园；加快推进‘纳米工厂’产业孵化基地的筹建工作，为更多的入园项目提供承载平台；尽快研究落实纳米产业联盟工作纲要，以更好地服务纳米产业园未来发展等。”参于沟通的怀柔区科委相关负责人告诉记者，怀柔区一定会抓住这次机遇，把纳米产业做大做强。

在北京的16个区县中，为什么选择怀柔建设纳米科技产业园呢？怀柔区科委副主任王金山说：“是怀柔的产业基础。”近几年，怀柔区正在举全区之力打造文化科技高端产业新区，积极吸引重大项目落户怀柔。目前，碧水源公司的水处理膜项目、中科纳新公司的绿色制版项目、有研粉末公司的预合金粉项目等一批北京市重大纳米科技成果已落户怀柔；中科院怀柔科教园区的建成也将为纳米科技发展提供丰富的人才资源和持续不断的科技资源；雁栖经济开发区已具有较为成熟的产业化用地、以及相对完善的产业发展环境等基础条件。

如果你关注怀柔发展的话，不难发现近年来怀柔区与中科院的全面合作如火如荼。2009年，中科院与北京市共建“中国科学院北京怀柔科教产业园”。如今，中科院怀柔园区成为中科院在北京继中关村、奥运村科技园区后第三个重要的综合性科技园区。中科院在“创新2022”规划中，明确提出要建设以怀柔园区为重点的北京区域创新与转化集群。据了解，力学所钱学森工程科学实验基地、化学所纳米绿色制版印刷项目、超级云计算中心……座落在青山绿水之间的中科院怀柔科教产业园“热岛”效应凸显，目前已有4批16家单位共27个部级高科研项目入驻中科院怀柔园区。

首批签约入驻纳米科技产业园的4家企业中，五和动力和中科纳通公司的身上都有中科院的影子。五和动力公司的股东中就有以中国科学院化学研究所为代表的技术方，该公司在筹备阶段就与化学所国家纳米重点实验室合作开展了一年多的纳米材料的中试工作。中科纳通公司隶属于中科院化学所，与先期入驻怀柔拥有纳米材料绿色制版技术的北京中科纳新公司是兄弟单位。

目前，第二批入驻纳米科技产业园的项目正在遴选当中。王金山介绍，北京市科委、怀柔区科委和开发区管委会正在对北京阿格蕾雅科技发展有限公司的“OLED材料产业化”项目、格雷菲尼(北京）科技有限公司的“石墨烯材料产业化”项目和北京首塑新材料公司的“塑料减量减排用纳米功能助剂产业化”项目进行调研，这3家企业将作为第二批纳米科技企业签订合作意向。3家企业预计占地80亩，总投资2.7亿元，达产后年产值约9亿元。

纳米技术的起源范文篇5

1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

（1）发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

（2）新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。

（3）发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。

在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。

另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。

3、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。

（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。

在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。

（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。

（3）就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

4、纳米技术产业化步伐加快

目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

纳米技术的起源范文篇6

关键词：无机纳米材料；纳米加工技术；研究

随着纳米技术的发展和电子器件小型化的需求，纳米加工方法越来越多地引起人们的关注，纳米技术的核心是纳米加工技术。纳米加工技术作为引起一场新的产业革命的科学技术，备受世人瞩目。随着科技的发展，对电子器件小型化的要求越来越强烈，各种器件逐渐由微米向纳米尺度发展。特别是对纳米器件、光学器件、高灵敏度传感器、高密度存储器件以及生物芯片制造等方面的纳米化要求越来越强烈，如何缩小图形尺寸、提高器件的纳米化程度已经成为各国科学家们越来越关心的问题。然而由于传统刻蚀技术的限制使得器件纳米化的发展成为当今电子器件小型化发展的重要制约因素之一。因此，新型纳米加工技术突破传统光刻限制和有机高分子结构的限制，属于多项纳米操纵加工技术的系统工程研究，主要特色为瞄准学科前沿的创新性应用基础研究，具有较强的创新性、前瞻性和原创性，具有广泛的应用前景。

1国内外研究现状

近年来，为了克服原有光刻技术对图形线宽的限制，人们已探索了许多先进的纳米刻蚀加工方法。AT&TBeII实验室的R・S・Becker等人利用扫描探针显微技术实现了在Ge表面原子级的加工。H・D・Day和D・R・Allee成功地实现了硅表面的纳米结构制备，从而在纳米加工领域开辟了新的天地。近年来，Mirkin研究组和其它几个研究集体利用扫描探针技术成功地制造了有机分子纳米图形与阵列、无机氧化物、金属纳米粒子、高分子溶胶等纳米图形和阵列以及蛋白质阵列。此外，离子束、电子束、极紫外、X射线、深紫外加波前工程、干涉光刻以及原子光刻等技术的出现进一步发展了纳米刻蚀加工技术，为克服光刻的限制，提高图形密度提供了可能。然而这些方法虽然可以实现相对复杂的纳米图形化，但其设备昂贵，投资成本较大、应用步骤复杂，更主要的在于生产效率低，产品价格高昂，因而难以在要求低成本、高产出的商业中得到广泛的应用，特别是在图形要求相对简单、有序，而密度和灵敏度要求较高的纳米器件中（如：传感器、激光器、平板显示器、高密度存储器件、生物芯片、量子器件等方面）的应用受到了很大的制约。因此，如何发展简单、便宜、适用于大规模生产的表面图案化技术已成为一个涉及众多学科领域的新课题。

当前，美、日两国在纳米光刻领域的研究处于世界领先地位。为了应对纳米技术的挑战，欧洲最近几年开展国家间的大型合作项目技术，纳米光刻技术得到了深入研究和广泛发展。近年来我国对纳米加工方面的研究也进行了大力的扶持，很多科研单位将纳米加工技术列为重点研究项目，并引进了具有0.13和0.09微米生产技术能力的大型芯片企业，为提高我国的纳米加工技术和芯片制造水平，发展信息产业技术，抢占21世纪纳米科学技术的制高点具有不可低估的作用。

2新型纳米加工技术

纳米加工技术是为了适应微电子及纳米电子技术、微机械电子系统的发展而迅速发展起来的一门加工技术。目前，探索新的纳米加工方法和手段已成为纳米技术领域中的热点。随着纳米加工技术的发展，现已出现了多种纳米加工技术，新型纳米加工技术利用无机纳米材料及无机-有机纳米复合图形材料制备纳米图形化掩模，结合纳米刻蚀技术实现小于30纳米的图形结构制备。随着纳米结构图形尺寸小于100纳米后，不仅缩小了器件的尺寸，而且由于纳米尺寸效应的影响，纳米器件被赋予了许多新的特性：计算速度更快、存储密度更高、能耗大大减少等。纳米技术的发展也会对生命技术发展产生重大的影响，对环境、能源等很多方面都会产生重大影响，具有重大而深远的意义。

3新型纳米加工技术的应用

和有机材料相比，无机纳米材料具有尺寸均匀可控，性质稳定、种类多样、易于制备等特点，其粒度尺寸可小于10纳米，甚至可以达到1纳米。同时，利用自组装排布技术也可以获得无机纳米材料的多种纳米图形结构。显然，利用无机纳米材料做掩模有望进一步克服有机高分子结构和尺寸方面的限制，获得尺寸更小，密度更高的纳米图形。同时，利用有机分子的多样性通过功能基团与无机纳米材料结合起来，这样既保留了原来有机分子及无机分子的本质特征，又可能通过这些结合所带来的变化导致新的纳米图形产生，使纳米刻蚀技术向更小的粒度和线宽发展，为提高纳米传感器灵敏度，提高高密度存储器件的记录密度等纳米器件的性能提供新的契机。但从目前来看，大部分研究主要集中在有机图形材料的研究方面，对无机材料，特别是无机-有机复合图形材料的研究还鲜有报导。采用无机纳米材料及无机-有机纳米复合图形材料结合自组装排布技术以及纳米刻蚀加工技术，有望打破有机图形化材料的限制，获得更为丰富的图形结构。因此，利用无机纳米材料及无机-有机纳米复合图形材料在基底表面实现纳米图形化模板的制备，并结合纳米刻蚀技术对图形进行转移，不仅可用于纳米材料制作、纳米器件加工、纳米长度测量、纳米物质的物理特性研究等方面，还可用于对DNA链和病毒进行处理等，具有重要的应用前景。

4新型纳米加工技术前景展望

新型纳米加工技术在多个领域具有广泛的应用，如生物、医药、机械、电子等领域，其中包括纳米器件（微电子器件、量子器件），纳米材料（低维量子点、量子线材料、光子带宽材料），纳米长度测量标准（可置于显微镜中），光学光栅制作，新型传感器，纳米电子技术，能源领域以及纳米机器人等方面。在纳米刻蚀技术完善后，可以制作纳米级硬件，今后可广泛应用于信息科学和生命科学中。与传统的刻蚀技术相比，以纳米材料为基础的纳米刻蚀加工技术由于利用纳米材料的图形化特性并结合反应离子刻蚀技术，实现纳米图形的刻蚀，因此所需设备简单，操作方便，克服了传统光刻技术对尺寸的限制和电子束光刻等在设备和生产速度上的限制，因而成为人们近来广泛关注的热点，为从宏观到微观纳米图形制作开辟了新途径。对改善太阳能电池表面陷光特性，提高光电转换效率，以及对微芯片、纳米传感器、量子器件、高密度存储等高新技术产品向更高密度、更高速度、更高分辨率和超微细化发展，促进国防科技水平和信息科学的进步，以及医学和生命科学的进步，都具有重大而深远的意义。目前，随着纳米加工技术逐渐产业化和日趋成熟，已经得到市场广泛认可和接受，其产业化和市场化的前景是十分可观的。

5结束语

纳米器件的设计与制造已成为世界上人们关注的热点，成为二十一世纪科学技术进步的发展动机。新型纳米加工技术的发展方向是多种技术的综合应用，以实现各种技术的优势互补。因此开展纳米加工技术和方法的研究，不仅可以获得自主知识产权，而且在未来的科技竞争中占据主动。

参考文献

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纳米技术的起源范文1篇7

纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景，现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术能在＜100nm的水平上合成、处理和表征物质，这是一个涉及多门学科的广阔领域，它包含有：纳米材料(nanomaterials)、纳米生物技术(nanobiotechn010gy)、纳米电子学(nanoelechonics)和纳米系统(nanosystem)，如纳米电子机械系统nems和分子机械(m01ecularmachine)等。而纳米技术在化学工业中的应用，主要是新型催化剂、涂料、润滑剂，过滤技术以及一些最终产品，诸如纳米多孔材料制品和树状聚合物制品已成为化学工业的创新点。

一、化学反应和催化方面应用

化学工业及其相关工业，特别是一些化学反应起着关键性作用的产业盛行用纳米技术来改进催化剂性能。纳米多孔材料中的沸石在原油炼制中的应用已有很长历史，纳米多孔结构新型催化剂的发展，为许多化学合成工艺的创新提供了机会，或者使化学反应能在较温和条件下进行，大幅度地降低工艺成本。例如用此类催化剂可以将甲烷有效地转化为液体燃料，作为柴油代用品，而现用的方法比较昂贵。

纳米粒子催化剂的优异性能取决于它的容积比表面率很高，同时，负载催化剂的基质对催化效率也有很大的影响，如果也由具有纳米结构材料组成，就可以进一步提高催化剂的效率。如将si02纳米粒子作催化剂的基质，可以提高催化剂性能10倍。在某些情况下，用si02纳米粒子作催化剂载体会因sio2材料本身的脆性而受影响。为了解决此问题，可以将sio2纳米粒子通过聚合而形成交联，将交联的纳米粒子用作催化剂载体。

在能源工业中，shenhua集团公司、hydrocarbon技术公司和美国能源部在中国进行煤液化项目建设，采用了纳米催化剂，取得了20亿美元效益。此工艺可以生产非常清洁的柴油，在中国许多地方它可与进口原油或柴油(以全球平均价格计)竞争。燃料电池也是纳米催化剂起重要作用的领域，当前工业样品应用的是铂催化剂，约2nm宽。

二、过滤和分离方面应用

在过滤工业中，纳米过滤(简称纳滤，nanofiltration)广泛应用于水和空气纯化以及其它工业过程中，包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。还可以从氮分子中去掉氧(氧与氮分子大小差别仅0.02nm)。应用此方法生产纯氧可不需要采用深冷工艺，因而可以降低成本。法国于2000年在generaledeseamx建成世界上第一座用纳滤技术生产饮用水的装置，所用聚合物膜其孔径略＜lnm。与传统净化工艺相ll，虽然电能消耗较高，但带来一些其它的好处，如不需要用氯。

由于可以精确地控制孔径，所以具有可观的近期应用前景。美国pacificnorthwest国家试验室已经创制一类称之为samms结构，为在介孔载体上自组装的单层结构，含有规整的1-50nm的圆柱形孔，孔上用自组装方法涂上活性基团单层，可用于不同领域。已经利用samms成功地从水溶液和非水溶液中萃取出各种金属和有机化合物。

纳米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在环境治理方面应用的可能性，如去除重金属(如砷和汞等)。使用其他纳米材料的过滤技术也取得了长足进步。例如入rgomide纳米材料公司开发的用直径为2nm纤维制成的高产率系统，可以过滤病毒、砷和其它污染物。

一些聚合物—无机化合物复合材料也可用作气体过滤系统，而且效率也很高。如有一种用排列成行的碳纳米管(nanotllle)制成的膜，由于纳米管与气体分子间互不作用，可以高产率地分离出气体。此种材料可满足高流速低压气体的分离需要。此种膜可以从气流中去除co2，或从co中分离h2。这种技术可应用于新一电厂、煤液化工厂或气体液化厂。

由精密控制尺寸的纳米管组成的膜在分离生物化学品方面也具有很大潜力。

三、复合材料方面应用

在复合材料中使用纳米粒子可以提高材料强度，降低材料的重量，提高耐化学品、耐热和耐磨耗能力，而且还可赋于材料一些新的性能，诸如导电性，在光照和其他幅照下改变其反应性能等。

以粘土为基础的纳米复合材料在不久将来会有很大的市场。以碳纳米管为基础的新型结构复合材料的开发也为期不远，它的主要问题是成本较贵，要用好的填料(单壁纳米管)。大规模应用较大而不太完善的碳纳米纤维可望在2004年实现，此发展可能会给纳米粘土复合材料的应用形成冲击。

一些公司计划扩产纳米粘土也反映出其发展潜力。如nanocor公司已转产纳米粘土，每年2万吨。许多主要聚合物公司也在开发纳米复合材料技术。rtp公司已将有机粘土／尼龙纳米复合材料制成薄膜和片材。triton

system公司应用纳米二氧化硅与一种聚合物材料制成纳米复合材料，开发成一种涂装材料。其它honeywell，ube工业和unitika等公司已工业规模生产尼龙纳米复合材料用作包装hbp材料，nanocor最近与三菱气体化学公司联合

制造并出售hbp包装材料。用于食品和饮料行业。bayer打算用尼龙6纳米复合材料制造多层包装膜，此膜的氧穿透率减少l/2，透明度和韧性有提高。近期，人们关注的另一种纳米复合材料的填料物质，是一种较为复杂的分子多面齐聚物(polyl、cdral01ig(mericsilsc5quioxanes，poss)。hybrid塑料公司称其可以大量生产poss，并与塑料生产厂商和用户进行合作。

四、涂料方面应用

在涂料行业ctj。纳米粒子已经起着很大的作用，但是，类似于能生成抗刮痕和不粘表面的涂层的溶胶—凝胶单层(solgclmonlolaycr)还在研究。用树状聚合物可以弥补不足，并且可与纳米粒子技术结合应用。

以纳米粒子为基础的涂料具有各种优异的性能，比如：强度、耐磨耗、透明和导电。拜耳公司与nanogntc公司合作开发导电和透明的涂层。纳米粉体是难以储运的，美国海洋部门采用微型凝聚(microscalengglomerate)方法，即在应用时用等离子(一种热的离子化气体)技术或热喷涂技术，使粉体被融熔，形成涂层。拜耳公司与hansametallwerke公司用纳米粒子进行抗水和抗灰尘涂料开发。据中国环氧树脂行业在线()记者了解，2002年basf公司推出一种用纳米粒子和聚合物制备的喷涂涂料，在干燥时自组装成一种纳米结构的表面，呈现出类似荷叶的效应，即当水落到表面上，由于与表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，并把灰尘带走。

inframat公司用纳米涂料作为船壳防污涂料。以防止海藻、贝类附着生长。此种涂料很坚硬。但并不发脆。该公司的纳米氧化铅-氧化饮基陶瓷涂料已获得美海军部门400万美元订货，主要用于涂装潜水艇的潜望镜。应用纳米粒子技术可以制造氧化铝纳米粒子，用于地砖的抗划痕涂层。nanogate公司为西班牙地砖制造商提供纳米粒子涂料，使之容易清洗，并还为眼镜工业提供抗划痕涂料。

用纳米粒子强化的涂料还可能在生物医用方面应用。例如铜的纳米粒子可以降低细胞在表面上生长，从而解决移植上的一个主要问题。

五、添加剂和树状聚台物的作用

在复合材料领域中，纳米粘土和poss已经取得进展。在不远的将来，碳纳米管可能产生较大影响。但是，各种不同形状的树状分子结构以及它能易于功能化的性能，可以创制特殊结构的复合材料，使之具有各种性能。早在上世纪90年代中期，bertmeijer教授就阐明了树状聚合物的结构，它是一群小分子，或是小分子的容器。一个“树状聚合物箱”(i)endrimerbox)，如同有一个硬壳建于软性树状聚合物周围。如果一个小分子，如染料分子进入树状聚合物中，即可被封装在空穴中。通过对其末端基因的化学改性，全部或部分烷基化，树状聚合物就可以形成与线型聚合物可化学兼容的物质，以改进混合性能。在此情况下，树状聚合物的作用在于创建了分子微观环境，或是在塑料原料中形成“纳米观口袋”(nanoscopicpocket)来聚集染料分子。作为一种形态的、结构的或是界面改性剂，树状聚合物还可提高材料韧性，而对其加工性没有影响。在材料共混和复合中，它们还起着材料组分间的兼容剂和粘接剂的作用，因此可用于工程塑料添加剂。树状多支链聚合物已经被用作环氧树脂的增韧剂，加入重量比5％的树状聚合物可显著提高材料的坚韧性。通过可控相分离工艺，可以使树状聚合物良好地分散在树脂中，树状聚合物和树脂作用可以使接枝在树状结构上的环氧基团的化学键得到加强。杜邦公司制造和应用多支链结构物质作为聚合物共混中的添加剂，可以改善聚合物的加工性能。dsm公司已经将多支链的聚丙烯亚胺(ppl)聚合物工业化，主要用于廉价塑料和橡胶制造中作为添加剂，降低粘度。在涂料、油墨和粘合剂生产中也可应用。美国宇航局向dowcorning公司和matcrialselectrochemical

research公司进行项目投资，开发等离子沉积树状聚合物涂料和树状聚合体富勒烯纳米复合材料，以用作微型和亚微型表面润滑。

六、树状聚台物及去污作用

树状聚合物特别适用于去污，它起着清道夫的作用，可以去掉金属离子，清洁环境。改变一种介质的酸度可以使树状聚合物释放出金属离子。而且树状聚合物可以通过超过滤进行回收和冉用。树状包覆催化剂可用此同样方法从反应产物中进行分离。回收再用。密西很大学的生物纳米技术中心计划开发树状聚合物加强超滤方法，作为新的水处理上艺．从水中去掉金属离子。树状聚合物可以在其分子小间或是在它们的经改性的终端基团上捕捉小分子。

使其能适用于吸收或吸附生物和化学污染物。美国军事部门对它的应用前景作了好的评价。

七、纳米保护(nano-protection)方面应用

树状聚合物在护肤膏中作为一种反应型的组分是很有效的。此应用可以扩展到保护衣服。固定的树状聚合物层可以抗洗和耐环境气候条件变化。有一种称之为“类似树状聚合物”(amphilicdondrimcr)，它一半是树状聚合物，另一半具有末端结构，用以在保护膜中固定活性树状聚合物。

近年来，“一些部门在研究用纳米粒子来监测和防止化学武器袭击。nanospherc公司不久前推出一个系统，可以用来监测生物武器，如炭疽菌。该系统采用美国西北大学开发的金纳米粒子传感器。altair纳米技术公司和西密西根大学联合开发用二氧化钛钠米粒子为基础材料的传感器，可用来监测生物和化学武器。nanosphere材料公司开发氧化镁纳米粒子用于口罩的过滤层，因为它能杀大细菌(包括炭疽杆菌)。深圳新华元具纳米材料公司和nucrgst公司生产银纳米粒子用于抗菌服。nanobio公司推出一种抗菌液，可以破坏细菌孢子、病毒粒子和霉菌，它的作用是让表面张力发生爆炸性释放，而这种产品对人体组织不起伤害，现在主要用户是美国军事部门。

八、燃料电池方面应用

随着对便携式电子产品电能需求不断增加。要求降低供电元器件的重量和尺寸，由此而开辟广纳米粒子的新市场。

ap材料公司与millennium电池公司合作执行美国军方一份合问。开发纳米级二硼化钛用于高级电池组和其它储能系统。altar公司最近宣布该公司高级固体氧化物燃料电池系列示范试验获得成功，包括联结器、电解质、阴极和阳极等都是由微米和纳米级材料构成。而且，还开发了纳米锂基电池电极材料，其充电和发电率都比当前所用锂离子电池材料快l倍。

有一些公司计划工业生产甲醇基燃料电池，在2004年前后应用于便携式电子设备。在这类电池中，所用催化剂是处在淤浆状态的铂纳米粒子。针对电池应用，brookhaven国家试验室已制成锂-锡纳米晶体合金，用作高性能电极。用氢化锂与氧化锡反应，前者需过量使反应完全。生产的锂—锡合金中含有剩余氧化铿。重复用氢处理最后生成粒径为20～30nm纳米复合材料，形成稳定金属氢化物的其它元素也可用此法制造纳米复合材料，未来的应用不仅在电池领域，还可以用在催化方面。

纳米管和纳米角(namohorn)也在进行研究，主要是探索其在燃料电池中应用，用于储存氢和烃类。根据美国能源部计划，氢基燃料电池要在车辆上实际使用，氢含量(重量比)应达到6.5％，而目前只达到1.5％。预测到2005～2015年，氢基燃料电池可能在车辆上获得广泛应用。nanomix公司长期的燃料电池计划是用氢作燃料，使系统拥有5～6kg氢，每辆车价格能在1000美元以下。另一种储氢介质是basf公司的“nanocube”，但此技术近期尚达不到放大和降低成本，个人用电子设备是其市场开发的第一个目标。

纳米技术的起源范文篇8

（一）力学性质

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。

（二）磁学性质

当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。

（三）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。

（四）热学性质

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

二、纳米材料在化工行业中的应用

（一）在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

（二）在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

（三）在精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。

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。21世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。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。

论文关键词:纳米材料；化工领域；应用

论文摘要:充满生机的二十一世纪，以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命，节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心，纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用，它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。

纳米技术的起源范文篇9

【关键词】汽车发动机；再制造技术；应用；发展；关键；技术

资源短缺、能源紧张是实施发动机再制造的基本动力，我国发动机再制造业未来将会有较大的发展，国外的成熟经验是发动机再制造可行性的重要佐证，两家合资的发动机再制造企业是我国推广发动机再制造的先行者；国家将开展汽车发动机再制造示范试点工作，试点取得成功后将在全国逐步推广；在我国建立完善的发动机再制造市场体系尚需一段时间，包括法律和法规的完善、制造商责任制的建立、行业准入标准的制定与颁布、再制造发动机技术标准的制定与颁布、严格和完备的废旧发动机回收体系的构建等。

再制造工程是正在发展中的一个新兴研究领域和新兴产业。再制造工程运用先进表面技术、复合表面技术等多种高新技术、产业化生产方式、严格的产品质量管理和市场管理模式，使废旧产品得以高质量的再生，创造新的价值，是符合国家可持续发展的一项系统工程。再制造工程是解决资源浪费、环境污染和废旧产品翻新改造的最佳方法和途径之一。因此大力发展再制造技术已经是许多有识之士的共识，国内外对再制造工程的研究越来越多。

1发动机再制造技术的应用价值

1.1发动机再制造技术的概念

发动机再制造技术也称发动机专业修复技术，它主要以旧发动机或不能使用的发动机为原材料通过一系列几乎完全与新机相同的加工工艺使发动机的零部件恢复尺寸和精度后，重新组装成完整的发动机的特殊过程。在这个过程中，将发动机完全拆解、清洗，按照制造原厂家的技术要求对基础零部件（缸体、缸盖、曲轴、连杆等）进行检测和检查，再按照严格的技术要求进行修复，对于易损坏件如轴承、活塞环、活塞、垫片等，在装配中使用原厂配件，然后组装成整机，其装配公差可达到原机装配水平。

1.2发动机再制造技术的应用价值

发动机再制造技术的精髓就在于对原有发动机的有效利用，这正符合了循环经济的思想。应用这项技术可以有效降低生产成本，提高售后服务层次，增强产品的综合竞争力。目前，发动机再制造技术主要用于汽车维修行业当中，实施此项技术可在较短时间内完成总成互换，缩短汽车大修时间，由过去的几天时间缩短为现在的几个小时。同时，实施这种再制造技术后，发动机的工作效益都大幅度提高，有利于减少机动车的排放污染。而且，因为再制造后的发动机总成价格远低于新机的价格，这在另一方面也有效地遏制了非法拼装车的蔓延。

发动机再制造技术不仅仅只属于售后服务范畴，而事实上，在发动机的生产环节，再制造技术也发挥着不可替代的重要作用。如在发动机制造厂，应用再制造技术对在线次品进行二次加工后的产品作为维修备件纳入售后服务系统，是对主生产线的重要补充。

2汽车发动机再制造的关键技术

汽车再制造的关键是对发动机再制造。发动机再制造的关键是对发动机的主要零部件的再制造，这些零部件主要包括缸体、缸盖、曲轴和连杆等，表面工程技术尤其是纳米表面工程技术是零部件再制造的重要技术手段，应用纳米电刷镀技术、热喷涂技术等先进表面技术将保证再制造产品的质量。

2.1纳米电刷镀技术

由于纳米材料具有优异的力学性能，可用于制造超硬、高强、高韧超塑性材料和高性能陶瓷及高韧、高硬涂层，不仅能够获得质量优良的原材料，而且可以采用表面工程技术对零部件进行维修或再制造，获得高性能的零件或备品配件。以纳米金刚石和纳米陶瓷为代表的纳米硬粉，具有很高的硬度和较好耐高温能力，在镀层应用可以较大幅度改善电刷镀镀层的机械性能。通过将纳米材料与高效的电刷镀技术结合，并采用镍包覆法对纳米粉表面进行处理，可有效地提高纳米粉在镍基复合镀层中的共沉积量，大大改善纳米粉在镀层中的均匀程度，解决纳米粉在复合镀层中难以均匀分散这一关键问题。在纳米材料的弥散强化作用下，获得的纳米复合镀层表现出比单一快速镍刷镀层更好的性能。例如含纳米金刚石的复合镀层在室温高负荷下具有优良的抗疲劳和抗磨损性能。纳米氧化铝Ni/Ni+nano-Al2O3复合镀层的使用温度提高到400℃，复合镀层的显微硬度保持在600HV，微动磨损深度为快速镍刷镀层的1/4。纳米复合电刷镀技术可用于进行装备零部件表面损伤的修复、新品零部件表面的强化和防护，有望在汽车发动机的轴承、轴类零件的磨损部位得到应用。

2.2高速电弧喷涂技术

电弧喷涂技术是热喷涂技术的一种，也是表面工程的重要组成部分。该技术产生较早，兴起于上世纪80年代。随着喷涂设备、材料、工艺的迅速发展与更新，电弧喷涂科技已经成为目前热喷涂领域中最引人注目的技术之一。

全军装备维修表面工程研究中心在普通电弧喷涂枪的基础上，根据气体动力学的有关原理，对传统电弧喷涂枪的流场进行优化设计，经过大量的试验，成功地研制出高速电弧喷涂技术。采用高速电弧喷涂技术能够制备耐磨涂层、防腐涂层、防滑涂层等各种性能的涂层，可以应用于磨损零件的修复和强化。

新型高速电弧喷涂与普通电弧喷涂相比，粒子速度显著提高，雾化效果明显改善；涂层的结合强度显著提高，涂层的孔隙率和表面粗糙度低。高速电弧喷涂具有优质、高效、低成本的特点，在汽车发动机再制造中具有广阔的应用前景。

2.3纳米固体干膜技术

表面减摩技术的应用，能够提高汽车装备中的机械设备运行可靠性，延长使用寿命，减少维修次数。固体干膜技术是一种新型减摩技术，能够在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原和强辐射等环境条件下有效。

纳米固体技术通过在固体干膜中添加和抗磨作用的纳米粒子，改善固体干膜的、耐磨损性能，能够在常规油脂不宜使用的特殊环境下实现有效，并且没有油脂所存在的污染及漏油等问题。如含有纳米氧化铝材料的固体干膜的耐磨性提高了2-5倍。纳米固体膜可以用到几乎所有的摩擦部件上而不需要改变部件的尺寸，而且还具有优良的防腐蚀性能和动密封性能，能起到防止机械振动和减少机械噪声的作用。目前已经在一些重载车辆中使用了具有良好耐磨、减摩和防腐性能的纳米固体干膜，取得明显效果。

纳米技术的起源范文篇10

“不管是一张纸，还是一块塑料膜，我们在上面打印出一条线，它就能导电；我们现在印刷的彩色卡片，清晰度非常高；象孔雀羽毛这样漂亮的色彩，不是靠色素而是靠纳米结构产生的，可以打印出来……”说起纳米技术给印刷产业带来的巨大影响，他总是滔滔不绝。

他，就是中国科学院化学研究所研究员、博士生导师、绿色印刷重点实验室主任宋延林。在实验室中，他就像一个魔术师，能让一个个纳米颗粒乖乖听话，打印出让人想象不到的精彩世界。

一点创造，一点努力，一点坚持

宋延林和他的团队都是“倔强”的人，他们将不可能变成了可能，为了这种转变，他们坚持了10多年，并且这样的日子还在继续。

在传统印刷行业，制版、印刷等一系列工序是一个周期实验工作，需要几天，甚至更长的时间，但是在北京中科纳新印刷科技有限公司，这样的工作几个小时内就可以完成。

纳米，在很多人的印象中是离自己很遥远的事物，更或许就是一个度量单位，那么究竟什么是纳米制版？

“纳米材料绿色制版技术，就相当于用数码照相机代替胶卷照相机。将所有的信息在计算机里处理好，再通过打印直接得到印版。跟传统的化学曝光成像不一样的地方是，它不用避光操作，不用化学冲洗，不仅消除了污染，成本也大大降低，而且还可以回收。这一过程，纳米材料起到了关键的作用。”宋延林讲解着，“简单地说，纳米材料绿色制版技术的原理就是在亲水的版材上打印出亲油的图文区，通过亲油和亲水的差异形成图文区和空白区的差别。制版的版材本身是亲水性质，这使它不沾染油性的油墨；而印刷品上的图文区，则打印上亲油（可附着油墨）的纳米材料。这样印版上机印刷时，打印有亲油纳米材料的区域就得到图片和文字，而没有打印的区域就是空白。”

45岁的宋延林颇有文人气质，带着眼镜的他一直笑眯眯地向记者解释着，当看到有人对纳米打印出来的手机壳爱不释手的时候，甚至他会笑着说用更好的材料做个新壳，给喜欢的人送上，在这样有趣的气氛中，那些晦涩难懂的技术话题顿时也不显得乏味。

印刷在中国，显然不是一个普通的行业，在这个领域，令中国人很自豪的事情，一个是活字印刷，一个是汉字激光照排技术。可以说从毕的活字印刷到王选院士推动开展的汉字激光照排，对于国人而言，都是怀有很深的感情。而且多年来，印刷行业的产值对国家GDP的影响也不容小觑。宋延林偶然进入了这个领域。

上世纪90年代，国内市场上的打印墨盒几乎看不见国产品牌，价格自然也是让人“仰视”的。不少相关人士都有一个共同的疑问，那就是什么时候这墨水、墨盒的价格才能降下来？2004年，宋延林得到国家“863计划”的支持，最终开发出质量可以和国外著名品牌媲美的墨水和墨盒，而价格几乎是其十分之一。因为在打印耗材研发方面的贡献，宋延林当选为中国计算机耗材行业协会副会长。

项目成功了，这本是一个完美的结局，宋延林本可以申请下一个课题。但这时候，随着他对传统印刷行业的了解，他已经明白，这是一个环境污染较为严重且核心技术被国外所垄断的行业。自己能不能做点什么？或许能改变什么？宋延林想到，是否可以利用纳米技术和传统的印刷技术相结合，对它进行改造升级。

“为什么会坚持不懈继续走下去，毕竟这一条道并不平坦？”

“这还是和我的个人经历相关，2002年到2004年我在中科院机关工作，任材料、能源与化工处处长。在那两年里，开会总听领导强调要把科研工作和国民经济建设的主战场能够更紧密地结合，这是一个很高的要求，让我学会从宏观的角度去看国家的需求。国家对环保的问题、对能源的问题高度重视，我个人也有意识地寻找与自己研究相关的结合点，希望能为国家的进步做出实质贡献。”宋延林说。

中国创造新跨越

2005年，宋延林及其团队将目光锁定在纳米材料绿色制版技术上。

可是，立马有专业人士表示疑惑，“如果这个方法确实可行，那么外国人为何迟迟不见动静？”宋延林笑了，“这就和数码照相技术是一个道理，很少有人知道最先掌握这个技术的是柯达公司，但是由于与其核心感光材料产业冲突，柯达最终选择了雪藏，直接导致他们没有在数码照相领域引领产业。印刷行业也是如此，柯达、富士、爱克发等国际巨头都是靠感光材料起家，面对非感光的新技术自然很难取舍，而这正是我们的机会。”

曾经，在这个领域，中国走的是跟踪路线，别人做出来的东西我们实现国产化，填补国内空白，但是宋延林现在要做的这个技术在国外根本没有一个成型的技术可以借鉴，从设备到软件都需要自己来开发，这个难度是难以想象的。面对困难，宋延林激励大家：“王选院士之所以成功，就是在最困难的时候没有放弃。从1974年到1981年，花了7年时间才推出第一台激光照排样机，而真正大规模推广使用是在1987年之后，当中遇到多少困难，可想而知。中国要想有大的发展，整个民族的心态都要调整，不能仅仅习惯于做跟跑者，必须要致力于技术创新，有勇气和自信做领跑者，实现从中国制造到中国创造的新跨越。”

根据他的设想，用纳米材料的创新产生“变革性”技术，即将印刷表面进行纳米结构处理，使其形成图文区与非图文区清晰的界面，实现图文区超亲油（疏水），非图文区超亲水（疏油）。这其中最核心的技术问题是通过对材料表面能的控制和纳米材料复合增强，解决图文和非图文区的反差和耐磨性问题。

另一个难题是如何提高印刷品质，其中的关键是如何控制液滴在固体表面的扩散和转移，这会遇到一个国际性难题：“咖啡环效应”，没有人想到这个困扰学界和工业界的难题几年后被宋延林团队攻克了。

“我们可以做到由纳米颗粒组成的墨滴形成非常均匀的点，并能让一个墨滴是由一个、两个到几个数目可控的纳米颗粒形成；在此基础上，我们还能做到让纳米颗粒像糖葫芦一样串成一条直线，而之前两个液滴融合后常常会形成一个更大的液滴。”指着PPT上的一张张图片，宋延林显得非常自信，“纳米尺度点、线、面的形成与控制等基础问题的解决，突破了传统印刷技术精度的极限，可以自豪地说，这是目前能看到的最好的结果了。”

基于基础科学问题的突破，2009年，宋延林团队研发的纳米绿色制版技术的中试线顺利建成，并已成功推向市场。在此基础上，他带领团队将纳米材料应用于绿色油墨、绿色铝板基生产等领域，形成了完整的绿色印刷产业链技术。同年11月，中科纳新注册成立。40岁的宋延林从一名从事科研多年的“老将”摇身一变成为创业领域的“新兵”。

“我的梦想是形成中国在绿色印刷领域的理论和技术体系。”宋延林说，“印刷实现图案化最基本的要素是点、线和面的控制，我们要做出最小的点，比如一个墨点只有一个纳米颗粒，还要做出最细的直线和最平的面，并且提出自己的绿色印刷理论。中国人要敢于挑战别人没做过、做不到的事情，为发展国际领先的先导性、跨越性、引领性的产业变革技术奠定基础”。

“这就是中国给世界的印象”

在北京印刷厂的支持下，绿色印刷技术上线后的第一张报纸在北京日报社印刷厂诞生，这一成绩让同行瞩目。

“从2010年上海世博会到‘十一五’国家重大科技成就展，我们都向全国乃至全世界介绍了这项新技术。很多国家领导人都参观了这项技术的展示，媒体也给了我们非常大的关注，很多国内外企业也对我们的技术表现出了浓厚的兴趣，现在想想为什么会引起这么多人的关心与支持，我认为一个不可忽视的原因就是：我国经济的发展到了一个不治理污染不可能持续发展的地步。”

在宋延林的PPT中有这样一张照片，那是美国《时代周刊》的一个封面：一只巨大的iPhone手机背后是浓烟滚滚的烟囱和无数的工人。这暗示中国的经济发展一是靠牺牲环境、严重污染；二是靠廉价劳动力。这就是中国给世界的印象，而经济发展到现在是做出改变的时候了。事实证明，可以通过技术创新提出领先、环保的绿色解决方案。对于宋延林及其团队而言，正是在不断和产业接触的过程中让他深刻认识到，利用科技进步改造提升传统产业不是一句空话，而是落在每个科研人员肩上的责任。

“印刷产业的发展有三个大的污染环节，现在我们这个技术完全能够把这三个污染源从根本上解决。”宋延林说，“我们通过纳米制版取代原来感光冲洗的制版技术；通过纳米涂层摒弃了原来的电解氧化制备版基工艺；通过水性的油墨取代原来的有害溶剂的油墨。围绕产业链布置创新链，通过这三个技术我们形成了目前世界上最环保的绿色印刷的完整技术体系。原来困扰行业发展的三个大的污染源都可以使用新的绿色技术解决，这将是未来印刷业的变革。”宋延林说。

“从事科学研究的价值在于创新，将个人梦想汇入人类进步的梦想之中，不断发现新现象，认识新规律，创造新应用。将‘Impossible’变成‘I’mpossible’，需要的是一点创造，一点努力，一点坚持，更要有一点理想主义精神，一种‘道之所在，虽千万人吾往矣’的勇气与自信。”在“走进中国科学院・记者行”专题采访活动中，宋延林谈到自己对科研的认识，他还将切.格瓦拉的话写在自己研究组的网页上：“如果说我们是浪漫主义者，是不可救药的理想主义分子，我们想的都是不可能的事情，那么，我们将一千零一次地回答：是的，我们就是这样的人。”

纳米技术的起源范文篇11

【关键词】纳米技术；建筑装饰；新型材料

1前言

纳米技术，又称毫微技术，在科学界被定义为研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。随着科学技术的进步，纳米技术发展的正日益成熟，并逐渐成为具有深刻理论研究价值与广泛实物应用前景的一门高端综合性技术。从20世纪80年代以来，纳米技术的发展受到越来越多的关注，世界各国对其的研发投入也呈跨越式发展趋势，目前该项技术的初期产出已经可以应用到建筑装饰材料的制作和改良之中，而且在染料、涂料、食品、纺织等其他行业都呈现出较大的发展空间。把高新技术下的纳米材料引入建筑行业，可以说是对纳米先期技术实物化应用的一大创新，纳米技术在开创新型环保型科技建筑材料领域已经带来了意想不到的效果。

2纳米技术的产生与发展

2.1纳米技术的产生

作为以纳米级的材料运用到产品设计、制造，测量和控制等技术终端的技术，纳米技术最早来源于物理学家理查德・费曼在1959年做的著名演讲，此后十年，诸多科学家投入到这一科技事业的研究当中，直到70年代，科学家才从不同角度切实提出有关纳米科技的构想，尤其以科学家唐尼古奇的学说最为典型，他最先使用纳米技术一词描述精密机械加工。但是纳米技术的正式诞生却要比这时候还晚20年左右，直到90年代，第一届国际纳米科学技术会议在美国盛大召开，才标志着纳米技术正式面向世界，成为各国追逐的热议话题。纳米技术自从一开始产生，便注定了与工业化生产具有密切的联系，由此也决定了其主要包括：纳米级测量技术、纳米级表层物理力学性能的检测技术、纳米级加工技术、纳米粒子的制备技术、纳米材料、纳米生物学技术、纳米组装技术等。

2.2纳米技术的发展

纳米技术的发展，主要是在纳米技术逐步成熟和被广泛接受之后，纳米技术的成熟是以其研究结构的稳定和普及为标注的。此时，纳米技术主要包括纳米材料，纳米动力学，纳米生物学和纳米电力学。其中，纳米材料微小的细致特性，起初适合于制造微特电机，甚至是磁悬浮列车，后来逐步发展到建筑新型材料的设计与制作之中，不仅可以节省现有建筑材料，而且更加环保和节能；纳米动力学更多还处于理论阶段，可以使微电机和检测技术达到纳米数量级；纳米生物学可以制成具有识别能力的纳米微细胞进行药物疗效观察和治理；纳米电力学也主要集中在对电子硬件的重新设置和改善，目前仍处于理论开创阶段，与实物的对接相对较慢。

3纳米技术在新型建筑装饰材料中的应用

3.1纳米技术在抗菌材料的应用方面大有可为

现代建筑设计中，对材料的运用范围更加广泛，除去传统下的石制材料、金属制品材料、木制材料，越来越多的装潢设计离不开玻璃制品、陶瓷制品、塑料制品的配合与设计，而且这样设计占据室内材料部分的比例呈明显递增趋势。相比之下，可以发现玻璃、陶瓷、塑料都属于后代科技下的产物，包含了更多的是社会物质的影响而非自然的常态构造，这些材料的纯净度受到很大的挑战，建筑设计中越来越多的这些材料设计加入，势必会增加整个建筑材料的污染度，加大材料细菌的存活空间。因此，纳米技术在抗菌材料方面的应用便因此开始，抗菌自洁玻璃是最好的例证，通过在建筑用玻璃材料表面涂上一层纳米TiO2薄膜，纳米TiO2薄膜在紫外线的照射下能自行分解出自由移动的电子，能将空气中的氢氧化物激活成为活性OH基因，将许多有害物质和油渍物质分解成氢气和二氧化碳，从而实现对空气的消毒和对玻璃表面的清洁。同样的，对于陶瓷材料、塑料材料都可以以类似的方式达到环保、清新空气、净化污染的目的。现在，新型的纳米染料也已经取得重大突破，这使得对整个建筑污染最大的材料也得到了最好的控制，因此，随着建筑材料范围的更加扩展，纳米技术在控制建筑材料污染方面的作用还会越来越大。

3.2纳米技术可以显著增强建筑材料强度与韧度

现有建筑材料对材质刚性度的要求越来越高，使用复合材料构筑建筑材料已成为当今建筑业和家居装饰业得一大特色和趋势。传统的建筑装饰材料，秉承了质地脆、形象柔的加工工艺特点，深受人们的欢迎，但这也不能掩盖其易损坏、易变形的一大事实，最终使其使用受到了较大的限制，只具有观赏性不具有实用性。采用纳米技术对建筑材料进行加工之后，情况完全不同，纳米技术材料有助于装饰材料内晶体颗粒的滑移，使材料具有超塑，通过纳米技术是得SiC、Si3C4、ZnO、SiO2制成的装饰材料具有高强度、高密度、高韧度的特性，在同类品中更具有易磨性和支撑性，最终达到建筑装饰材料防腐、耐磨与美观的统一。

3.3纳米技术开创性能特殊的光学建筑材料

纳米技术在建筑装饰材料中的运用，最有特色的一点体现在对光学材料的改观上，纳米材料具有特殊的抗紫外线、吸收和反射红外线能力，当这种材料运用在建筑装饰材料中，可以使得建筑材料具有抗光扰性和减少辐射。最新科学研究表明，TiO2、ZnO、SiO2在对波长为300-400nm波段具有很强的紫外线吸收能力，大大降低了紫外线对建筑材料的辐射和反射，进而保护人体免受紫外线的强辐射照射。除此之外，还有很多纳米制材料对不同波段的紫外线强光具有抗辐射作用，对保护人体和家居起着重要的作用。

参考文献

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纳米技术的起源范文篇12

一、纳米科技的意义与发展过程

(1)纳米科技的定义。

如果将人类所研究的物质世界对象用长度单位加以描述，我们可以得到人类智力所延伸到的物质世界的范围目前人类能够加以研究的物质世界的最大尺度是Kfm(约10亿光年），这是我们已观测到的宇宙大致范围人类所研究的物质世界的最小尺度为1CF19m(0.1阿米）纳米科技中的“纳米”为rn^m，是1毫米的百万分之一。原子的直径在0.1-0.3个纳米之间。研究小于10-1()@以下的原子内部结构属于原子核物理粒子物理的范畴。纳米科技是指在纳米尺度（1nm到100nm之间)上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。当物质小到1至100纳米（rn9-10"7米)时，由于其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应，使物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原子的奇异现象纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。

(2)纳米科技概念的提出与发展

最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者查德.费曼1959年他在一次著名的讲演中提出：如果人类能够在原子分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激动人心的新发现他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题

1974年，Taniguchi最早使用纳米技术（Nan?otechnology)一词描述精细机械加工。70年代后期，麻省理工学院德雷克斯勒教授提倡纳米科技的研究，但当时多数主流科学家对此持怀疑态度。

纳米科技的迅速发展是在20世纪80年代末90年代初。80年代初发明了费曼所期望的纳米科技研究的重要仪器一一扫描隧道显微镜（STM)、原子力显微镜（AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。与此同时，纳米尺度上的多学科交叉展现了巨大的生命力，迅速形成为一个有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描隧道显微学会议同时举办，〈〈纳米技术》与《纳米生物学》这两种国际性专业期刊也相继问世一门崭新的科学技术一纳米科技从此得到科技界的广泛关注。

(3)纳米科技的重要意义一一为什么会出现“纳米热”？

德国科学技术部早在1996年就对纳米技术市场做了预测，估计到2010年能达到14400亿美元美国《商业周刊》将纳米科技列为21世纪可能取得重要突破的3个领域之一(其它两个为生命科学和生物技术?从外星球获得能源）从1999年开始，美国政府决定把纳米科技研究列入21世纪前10年11个关键领域之一。2000年2月美国总统克林顿宣布联邦政府将以4.95亿美元优先实施新的“全美纳米科技计划(NNI)”国家科技委员会为此还专门成立了由各部门专家组成的“纳米科学与工程技术小组”（IWGN)，提出了研究报告《国家纳米技术倡议》报告形成后，总统科技助理写信给国会称:纳米技术将与信息技术或生物技术一样，对21世纪经济、国防和社会产生重大影响，可能引导下一场工业革命(Leadingtothenextindustrialrevolution)，应把它放在科学技术的最优先地位（Toppriority)

纳米科技的陡然升温不仅仅是尺度的缩小问题，实质是由于纳米科技在推动人类社会产生巨大变革方面所具有的重要意义所决定的纳米科技将促使人类认知的革命首先，纳米科技的科学意义体现在：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，在介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头;纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会。因此，对于还比较陌生的纳米世界中的尚待揭示的科学问题，科学家有着极大地好奇心和探索欲望

其次，由于纳米科技是对人类认知领域新疆域的开拓，人类将承担对新理论和新发现重新学习和理解的任务而一旦对这一领域探索过程中，形成的理论和概念在我们的生产生活中得以广泛的应用，那么，人类将建立迥异于我们肉眼所能观察到的物质世界的新观念，它将极大地丰富我们的认知世界并给人类社会带来观念上的变革

第三，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人类社会进步的唯一选择纳米科技推动产品的微型化?高性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少人类对其的过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的层次上可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证纳米科技将引发一场新的工业革命由于量子效应，微电子器件的极限线宽一般认为是0.07微米（70纳米）根据美国半导体工业协会预计，到2010年半导体器件的尺寸将达到0.1微米（100纳米），这正好是纳米结构器件的最大长度。小于这一尺寸，所有的芯片需要按照新的原理来设计为了突破信息产业发展的瓶颈，我们必须研究纳米尺度中的理论问题和技术问题，建立适应纳米尺度的新的集成方法和新的技术标准。而在这一尺度上制造出的计算机的运算和存储能力将比目前微米技术下的计算机性能呈指数倍的提高，这将是对信息产业和其它相关产业的一场深刻的革命。同样，生命科技也面临着在纳米科技影响下的变革所以，人们认为纳米科技是未来信息科技与生命科技进一步发展的共同基础正如美国《新技术周刊》指出：纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。

纳米科技不仅对信息和生物技术产业产生革命性的影响，而且也促使传统产业的“旧貌换新颜”。这是纳米概念在国内炒得沸沸扬扬的重要原因之一目前纳米技术已经渗透到某些传统产业中，如染料、涂料、食品等。比如通过纳米材料的研究，我们在化纤制品中加入纳米微粒，可以除昧杀菌通过纳米技术的运用，使建筑物外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间也延长了两倍多。这种对传统材料进行纳米改性的技术，企业应用的投入不大，而且市场前景广阔。

鉴于纳米科技对未来工业的革命性影响和对传统产业技术改造的广泛性，发达国家的企业为开拓巨大的潜在市场，正加强技术储备，努力占领战略制高点。

目前我国出现的“纳米热”，因纳米科技本身所蕴含的对人类生产生活的巨大推动作用，有其产生的必然性，而且这股热浪对于纳米科技在中国的蓬勃发展有着积极的促进作用。但是我们也应该看到，纳米科技作为国际上刚刚兴起的一门新兴的学科领域，有许多重大的基础问题还未解答，其全面走向应用尚需时日，因此，对于“纳米热”应予正确引导，防止将纳米科技的概念庸俗化

二、纳米科技的研究领域

由于纳米科技的多学科交叉性质，因此，纳米科技的研究对象涉及诸多领域，它的基础研究问题又往往与应用密不可分我们可以根据纳米科技与传统学科领域的结合而细分为纳材料学、纳电子学、纳生物学、纳化学纳机械学与纳加工等等，但这种与学科紧密联系的分类方式，无法简单便捷地勾勒纳米科技的大致轮廓，各类之间而且又有交叉和重叠因此，为使大家对纳米科技有直观的了解，我们将介绍纳米科技中有代表性的纳米材料、纳米器彳牛、纳米检测与表征三类功用性很强的研究领域料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平，并且具有特殊性能的材料。其主要类型为:纳米颗粒与粉体纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材。纳米材料由于其结构的特殊性，如大的比表面以及一系列新的效应(小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学热学及光学性能对于纳米材料的研究包括两个方面：一是系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论;二是发展新型纳米材料。目前纳米材料应用的关键技术问题是在大规模制备的质量控制中，如何做到均匀化、分散化稳定化。

(2)纳米器件。

纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去制造具有特殊功能的产品。因此，纳米器件的研制和应用水平是进入纳米时代的重要标志。

如前所述，纳米技术发展的一个主要推动力来自于信息产业。

纳电子学的目标是将集成电路的几何结构进一步减小，超越目前发展中遇到的极限，因而使得功能密度和数据通过量率达到新的水平。在纳米尺度下，现有的电子器件把电子视为粒子的前提不复存在，因而会出现种种新的现象，产生新的效应，如量子效应利用量子效应而工作的电子器件称为量子器件，象共振隧道二级管、量子阱激光器和量子干涉部件等与电子器件相比，量子器件具有高速(速度可提高1000倍)、低耗(能耗降低1000倍）高效高集成度、经济可靠等优点。

为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为“自上而下”（TopDown)和“自下而上”(Bot?tomUp)两种方式“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化;而“自下而上”是指以原子、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。这种技术路线将减少对原材料的需求，降低环境污染

科学家希望通过纳生物学的研究，进一步掌握在纳米尺度上应用生物学原理制造生物分子器件，目前，在纳米化工厂、生物传感器生物分子计算机、纳米分子马达等方面，科学家都做了重要的尝试

(3)纳米结构的检测与表征。能，发现新现象，发展新方法，创造新技术，必须建立纳米尺度的检测与表征手段。这包括在纳米尺度上原位研究各种纳米结构的电、力、磁光学特性，纳米空间的化学反应过程，物理传输过程，以及研究原子、分子的排列组装与奇异物性的关系

扫描探针显微镜（SPM)的出现，标志着人类在对微观尺度的探索方面进入到一个全新的领域作为纳米科技重要研究手段的SPM也被形象地称为纳米科技的“眼”和“手”。

所谓“眼睛”，即可利用SPM直接观察原子、分子以及纳米粒子的相互作用与特性

所谓“手”，是指SPM可用于移动原子、构造纳米结构，同时为科学家提供在纳米尺度下研究新现象、提出新理论的微小实验室

同时，与纳米材料和结构制备过程相结合，以及与纳米器件性能检测相结合的多种新型纳米检测技术的研究和开发也受到广泛重视如激光镊子技术可用于操纵单个生物大分子。

三、纳米科技前景的展望

(1)材料和制备

在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成份来合成材料单元，制备更轻更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料，生物材料和仿生材料实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复

(2)微电子和计算机技术

纳米结构的微处理器的效率将提高一百万倍，并实现兆兆比特的存储器(提高1000倍);研制集成纳米传感器系统

(3)环境和能源。

发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境;制备孔径1nm的纳孔材料作为催化剂的载体，有序纳孔材料和纳米膜材料(孔径10-100nm)用来消除水和空气中的污染;成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。

(4)医学与健康

纳米技术将给医学带来变革:纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应;研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件;疾病早期诊断的纳米传感器系统

(5)生物技术

在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等，在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能，生物仿生化学药品和生物可降解材料;动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等

(6)航天和航空

纳米器件在航空航天领域的应用，不仅是增加有效载荷，更重要的是使耗能指标成指数倍的降低?这方面的研究内容还包括:研制低能耗、抗辐照、高性能计算机;微型航天器用纳米集成的测试控制仪器和电子设备；抗热障耐磨损的纳米结构涂层材料

(7)国家安全

由于纳米技术对经济社会的广泛渗透性，拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家，将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位通过先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用，将使军队在预警导弹拦截等领域快速反应;通过纳米机械学，微小机器人的应用，将提高部队的灵活性和增加战斗的有效性;用纳米和微米机械设备控制，国家核防卫系统的性能将大幅度提高;通过纳米材料技术的应用，可使武器装备的耐腐蚀?吸波性和隐蔽性大大提高，可用于舰船、潜艇和战斗机等

四、发达国家在纳米科技方面的研究水平和部署状况

美国前总统克林顿2000年在加州理工学院的演讲中说:“纳米技术能在原子和分子水平上操纵物质想一下这样的可能性:强度为钢10倍的材料而重量只有钢的一小部分;把国会图书馆的所有信息压缩进一个只有一块方糖大小的器件中；能检测出只有几个细胞大小的肿瘤。有些目标可能在20年后才能实现，但这正是联邦政府应该承担的重要责任”正是由于纳米科技对国家未来战略的重大影响，发达国家的政府和企业纷纷投入大量人力、物力和财力进行纳米科技的研究和产业化

(1)发达国家在纳米科技领域内的发展水平。

当前，美国已在纳米结构组装体系、高比表面纳米颗粒制备与合成，以及纳米生物学方面处于领先地位，在纳米器件纳米仪器超精度工程陶瓷和其它结构材料方面略逊于欧共体。日本在纳米器件和复合纳米结构方面有优势，在分子电子学技术领域仅次于德国德国在纳米材料、纳米测量技术、超薄

(2)发达国家对纳米科技领域的部署美国于2000年2月宣布启动“国家纳米科技计划（NNI)”，在2001年财政年度拨款4.95亿美元以加强研究实力。政府实施这项计划的根据是:今天的纳米技术就像50年代的晶体管一样，其科研和工业化的应用将进一步促进美国经济的发展;为美国培养新世纪的技术人才;增强美国国际科技竞争力的需要;节约资源能源，保证美国未来的可持续发展；纳米技术是开发未来微型武器的技术基础，是国防工业的未来参与这项计划的机构包括国家科学基金会（NSF)、国防部（DOD)能源部（DOE)国立卫生研究院（NIH)国家航空航天局（NASA)商务部(DOC)以及国家技术标准研究所(NIST)这项计划将优先支持5个方面:基础研究;创新性应用项目；成立10个纳米中心（已建成6个）和网络;基础设施;人员教育与培训、研究纳米技术所引起的伦理法律及社会问题。

德国拟建立或改组六个政府与企业联合的研发中心，并启动部级的研究计划。

法国最近决定投资8亿法郎建立一个占地8公顷、建筑面积为6万平米拥有3500人的微米鈉米技术发明中心，配备最先进的仪器设备和超净室，并成立微米纳米技术之家，专门负责申请专利和帮助研究人员建立创新企业

日本除继续推动早已开始的纳米科技计划外，每年投资2亿美元推动新的国家计划和新的研究中心建设。

西方国家的目标在于在基础和应用基础研究领域作前瞻性的部署，取得知识产权，占领战略制高点，并与企业结合，迅速推动已有科研成果走向市场并获得战略优势。

五、我国纳米科技的发展状况我国对纳米科技的重要性已有较高的认识，并给予了一定的支持。国家科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门从“八五”、“九五”开始就设立了“攀登计划”项目和相关的重点、重大项目，1999年科技部又启动了有关纳米材料的“国家重点基础研究”项目。我国通过这些项目对纳米科技领域资助的总经费大约相当于700万美元，与发达国家相比，投入经费相差很大

我国的纳米科技研究，特别是在纳米材料方面取得了重要的进展，并引起了国际上的关注1995年，德国科技部对各国在纳米技术方面的相对领先五等级，前四个等级为日本、德国、美国、英国和北欧

从受资助项目来看，我国的研究力量主要集中在纳米材料的合成和制备，扫描探针显微学，分子电子学以及极少数纳米技术的应用等方面。但由于条件所限，研究工作只能集中在硬件条件要求不太高的一些领域虽然我国科学家在纳米碳管纳米材料的若干领域已取得一些很出色的研究成果，但国家在纳米科技领域的总体水平与美、日、欧相比，差距还是很大的，尤其是在纳米器件方面差距更为明显

目前，我国拥有一支比较精干的纳米科技研究队伍，他们主要集中在中国科学院的有关研究所，北京大学清华大学中国科技大学南京大学复旦大学等国内一批知名高校为集中本系统内的纳米研究的主要力量，北京大学和中国科学院还相继成立了各自的纳米科技研究中心。

2000年10月1日，中央十五届五中全会通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年计划的建议》，明确提出了将新材料和纳米科学的进展作为“十五”规划中科技进步和创新的重要任务这为我国21世纪初纳米科技的快速发展奠定了重要的基础

六、对策与建议

发展我国纳米科技的重要意义在于:首先，纳米科技将在21世纪对我们的社会、经济以及国家安全产生重大影响具有知识经济时代特征的21世纪，将是生命科技和信息科技高速发展和广泛应用的时代而纳米科学和技术将促进包括生命科技信息科技在内的几乎所有技术的飞速发展西方发达国家对此正在积极筹划，以期达到知识垄断。目前西方的国家和企业已将纳米核心技术列为绝对的国家机密和商业机密，严格限制对我国的出口其次，发展纳米科技将极大提高我国的科技竞争力纳米科技兴起于80年代初，对于世界各国来说都属全新的科技领域，尽管我国与发达国家尚有不小差距，但我们在纳米材料领域基本与国际先进水平保持同步，只要措施得当，我们完全有可能赶上发达国家的步伐第三，纳米科技将促进我国传统产业的改造由于现实的纳米科技，尤其是纳米材料在改造传统产业方面所表现的投入少、见效快?市场前景广阔等特点，在以传统产业为主的我国企业内比较容易推广，因此，纳米科技的应用已得到我国企业界的广泛响应，这为纳米科技在中国发展奠定了重要的动力基础。

有鉴于此，为增强我国的国际科技竞争力和经济竞争力，促进第三步发展战略的顺利实施，保障我国未来的可持续发展和国家安全，必须大力加强纳米科技的研发工作，动员多学科、跨部门和跨行业的力量参加到这一领域中来

我国纳米科技存在的问题主要表现在多学科交叉融合程度不够、缺乏重要的实验设施基础研究薄弱、信息交流少。为克服和解决这些问题，使我国能够抓住机遇，迎头赶上，为此建议：

1.应在国家层次上确定我国纳米科技的发展战略，制订我国的纳米科技发展的近期中长期规划兼顾基础研究、应用研究和开发研究的协调发展，推动科技成果产业化，协助有关部门尽快制定与纳米科技相关的产品技术标准

2.成立部级的“纳米科技专家咨询小组”。协助政府做好我国纳米科技战略的制订和研究开发工作