納米科學和技術精選(九篇)
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第1篇：納米科學和技術范文
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成的材料，這大約相當于10～100個原子緊密排列在一起的尺度。
納米材料具有以下主要特點：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異的性能，主要表現在催化、磁性、光學、力學等許多方面。
2 納米材料在口腔內科中的應用
2.1納米復合樹脂
復合樹脂的基本組成部分是無機填料，根據填料的粒徑大小分為大顆粒型、超微顆粒型和混合填料型。混合填料型樹脂填料粒徑近幾年不斷向納米級發展。使復合樹脂的強度增強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。為使材料發生聚合時不收縮或收縮減小，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性增強，體積收縮減小。二氧化鋯用于口腔科具有X射線阻射性高、強度高和硬度高等優點。納米氧化鋯復合樹脂光學透明性極高，是理想的口腔科復合樹脂增強材料。將氧化鋯納米粒子通過運用納米技術填充入樹脂材料中，材料的物理強度會得到增強。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，同時強度增強，與一般的復合樹脂相比，具有更好的耐磨性。研究人員在口腔科復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，可達到自修復的目的。
2.2納米粘結材料
隨著納米技術的日益發展，將納米雜化樹脂作為基質，用它與硅基納米材料發生共聚，從而得到高強度、熱穩定、耐久性的高粘結性材料。這種材料不僅能很好地克服酸蝕過程中造成的牙本質小管閉合問題，而且能在牙體和材料之間發揮較高的粘結性，使粘接技術和粘接材料達到一個更高更新的水平。牙本質過敏是口腔內科臨床上常見病多發病，是牙齒上暴露的牙本質在受到外界刺激，如溫度、化學性、機械性刺激后，引起牙齒的酸、軟、疼痛癥狀，這主要是牙本質暴露后，牙本質小管內的液體，即牙本質液對外界刺激產生機械性反應所引起。臨床主要是通過在暴露的牙本質表面涂布粘結劑來緩解敏感癥狀。在臨床口腔常用的光固化粘結劑中加入一些納米材料，主要是利用納米粘結材料來封堵牙本質小管，可以使牙本質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，能很好解決填充材料存在的關于生物相容性的難題。經過大量臨床研究，發現納米羥基磷灰石的結構與天然骨的無機成分很相似，均有良好的生物相容性，兩者可以緊密結合，結合后周圍組織未見有炎癥和細胞毒性的發生，其對骨組織還有良好的誘導性。材料的組成和構造與脊柱動物硬組織相似，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。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用無機抗菌劑作為根管充填劑進行根管治療，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，引導牙骨質不斷沉積來封閉根尖處的根尖孔。
3 納米技術與納米材料在口腔外科中的應用
3.1納米技術在拔牙麻醉上的應用
隨著納米技術的發展，口外醫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，在聲學信號或程序化的化學反應鏈的指引下，經牙齒的薄弱區牙頸部，藥物通過牙本質小管到達牙髓腔，達到無痛麻醉，給患者減少疼痛和恐懼感。
3.2納米復合體材料修復骨缺損
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，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胞毒性，生物相容性好，故認為其是多種口腔疾患造成天然骨質缺陷最好的替代物。納米羥基磷灰石材料既可作為骨形成的支架，而且還對骨細胞有引導的作用。有學者用納米羥基磷灰石復合膠原植入術，對牙周病造成骨組織缺損的患者進行臨床治療及療效觀察，取得令人滿意的臨床效果。羥基磷灰石復合膠原與周圍組織相容性好，其組成和構造跟天然骨相似，本身無細胞毒性，對牙周膜細胞的生長和新生骨的形成有促進作用，故認為它是一種良好的組織工程支架材料。
3.3納米控釋系統在腫瘤治療中的應用
納米控釋系統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部。在外磁場的引導下，將磁性納米顆粒作為藥劑載體引導到腫瘤患者的患病部位，對病變部位進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，納米控釋系統被認為是最有發展的應用之一。大量研究顯示，具有納米級的一些抗腫瘤藥物，延長在腫瘤內停留時間，腫瘤生長緩慢，同時減少對組織器官的毒性和副作用，減少藥物劑量。納米脂質載體在腫瘤造影和成像等方面具有較好的優勢，因為其對藥物、基因、成影劑有較好的包封率。
4 結論
由此可見，納米技術的快速發展，為口腔材料學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構，從而為口腔醫學領域研制出更好更理想的口腔材料。
參考文獻：
[1] 陳治清：口腔生物材料學 化學工業出版社 2009
[2] 劉秀麗，劉曦.復方羥基磷灰石充填根管臨床療效觀察 西安醫科大學學報 2010
第2篇：納米科學和技術范文
關鍵詞：納米技術;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技術會議上，正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支開始，納米技術便一步一步進入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1-100nm之間的物質組成的體系運動規律和相互作用，以及實際應用中的技術問題的科學技術。從材料的結構層次來說，它介于宏觀物質和微觀原子、分子的中間領域。納米技術不是一門單一的新型學科或者技術，它廣泛應用于各類學科中，其中在機械工程中的應用對于機械工程學科的技術變革起到了不可估量的作用。納米技術運用到機械方面尤其是產生了微型機械技術已經成為21世紀研究的核心技術，很多國家在納米技術上開始了越來越多的研究。
1.關于納米技術
所謂的納米技術就是指用單一的分子、原則制造物質的一種科學技術，納米科學技術已經成為了將很多現代的先進科學技術作為了基礎科學技術，并且成為了現代科學和現代技術進行組合的重要產物之一，現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、納米材科學以及納電子學等等。
2.微型納米軸承
在沒有納米技術之前，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。運用納米技術開發的微型納米軸承幾乎沒有摩擦力，美國科學家研制的這種微型軸承具有兩個明顯的特點，首先是非常小，該軸承的直徑僅有一根頭發的萬分之一，而運用在機電系統中的其直徑更是只有1nm。僅有微型機械的千分之一。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.納米材料運用
合肥大學研制成功了納米新型陶瓷刀具，這標志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細化品粒。因為對于品粒的細化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時，這種納米技術的應用也大大優化了其力學性能，納米材料加入到傳統的金屬陶瓷中對其力學性能來說是個很大的提供，刀具的壽命也提高到2倍以上。
4.納米耐磨復合涂層的應用
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鍵結合，這也就導致了陶瓷的顆粒極其容易團聚，并且顆粒之間越小其進行的團聚就越緊，也就使其應有的性能很難得到充分的發揮，這個問題也就能夠通過施加機械能和化學作用這兩種力式來進行解決，但是，硬團聚的顆粒之間緊密結合，僅僅通過化學作用是遠遠不夠的，必須要對其輔助很大的機械力，這些機械力主要包括剪切力和撞擊力。
5.納米技術馬達
納米技術馬達的最新一代是由一家美國公司生產的，Mano Muscle公司生產這款納米技術馬達首先亮世于中國的深圳，從體積方面測量，新一款的納米技術馬達僅有傳統電磁馬達體積的二十分之一。其功率能夠負載大約四千克的重量，使用壽命更是達到了100萬次，性能如此良好，但其長度卻不到一根火柴桿的長度。該馬達通過采用納米技術制造的智能材料，將傳統的銅、鐵、磁等材料替代，因此，新一代的馬達相比于傳統馬達具有許多優點。重量更輕，幾乎沒有噪音，而制造成本也更低。目前這種微型馬達在機械中的運用并不是很廣泛，主要運用于汽車的電動車窗方面。
6.納米磁性液體用于旋轉軸的動態密封
通常靜態的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環作為密封元件。旋轉條件下的動態密封一直是未能解決的問題，無法在高速、高真空條件下進行動態密封。納米技術的出現促進了磁性液體密封技術的產生。南京大學已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計算機的硬盤轉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。納米技術在機械工程中的應用舉不勝舉，通過以上這些新型技術的產生，我們不難看出納米技術對于機械工程的發展有著深遠影響。同時，相對于傳統機械工程來說，也正是因為納米技術有很多優勢才能取得這樣顯著的成果。
6.1納米磁性液體在旋轉軸中應用的尺寸效應
在納米技術領域，其顯著成果之一就是在旋轉軸中，對傳統的尺寸單位進行了縮小，以前的計量單位級為毫米，而今則是納米級，而1納米僅相當于1毫米的百萬分之一，如果運用在機械工程之中，那么機械的體積會因為納米技術的應用而極大的降低，在此基礎上就有了微型機械為代表的新型機械的誕生和生產。實際上，這種微型化并不僅僅是單純意義上的尺度上發生了重大變化，而更多的是指可以成批進行制作生產微傳感器、集合微結構、微驅動器、微電路等處置裝置于一體的微型機電系統。
6.2 納米磁性液體在旋轉軸中應用的摩擦性能
納米技術最為顯著的一個特征就是其摩擦性能，在機械工程中，特別是結構和尺寸比較大的機械，由于摩擦力的影響，各種軸承對會因摩擦出現損傷，對機械的磨損非常嚴重。而納米材料，則幾乎處在一種無摩擦的狀態，非常好的克服了摩擦的問題。
6.3 納米磁性液體在旋轉軸中應用的材料以及多元化
納米技術的應用使原材料能夠以一種更加微小的形態出現，而且性能強大。其首先不僅改良了傳統的材料，同時通過采用納米科技，更多更新的新材料也不斷涌現。磁性液體密封技術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.結語
納米材料在機械工程中改變甚至顛覆了傳統模式的運轉，顯示了其強大的科技含量，但是在其運用中，我們仍有很多方面亟待解決：如何準確表征納米材料的各種精細結構;怎樣從結構上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標準來預測微區尺寸減少到多大時，材料表現出特殊的性能等等。對于這些問題，我們仍需深入研究，以便納米技術更好地服務于機械工程領域。
參考文獻：
第3篇：納米科學和技術范文
[關鍵詞]納米機器人；納米科技；生物醫學
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.32.068
隨著納米科技的不斷發展，產生了納米機器人技術，研制可編程的納米機器人。納米機器人涉及分子仿生學和電子控制技術的范圍，以分子水平的生物學原理來設計研制出可對納米空間級進行操作的“功能分子器件”，研發出能操控生物分子的納米級結構，突破了傳統機器結構的限制，納米機器人的研發已成為當今科技的前沿熱點，具有較強的創新性和前瞻性，備受世人矚目，具有廣泛的應用前景。
1 國內外研究現狀
近年來，國內外對納米機器人的研究越來越熱，并取得了一定的進展，部分國家已經研制出納米機器人的樣機。美國在納米機器人的設計和研究領域處于世界領先水平。紐約大學的科學家研制出一個雙足分子機器人，該機器人可以運送原子，可以作為精密醫學的工具。加利福尼亞大學的科學家研制出一種能夠憑借自身生長的肌肉行走的微型機器。科學家將鼠心肌細胞附著在約200μm長的硅制框架上，這些心肌細胞在接近自然狀況的培養環境中生長分裂，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，從而帶動硅制框架緩慢向前行走，形成了微型機器人，為納米機器人動力系統的研制提供了有效方法，這種方法在醫學上能夠用來清除血管內的脂肪斑。哥倫比亞大學研制出一種 “納米蜘蛛”微型機器人，該機器人只有4nm大小，由DNA分子構成，能夠跟隨DNA的運行軌跡移動，在二維體表面可以行走100nm，可用于醫療領域，進行疾病診斷、協助手術過程、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器人領域開展了富有成效的研究工作。加拿大蒙特利爾理工大學在納米機器人的運動控制方面取得了進展：在計算機控制下，成功地引導了一個微型裝置在活體動脈內以10cm/s的速度運動。法國國家科研中心則成功地利用特種顯微鏡儀器，讓一個分子做出了各種動作。日本東京大學的科學家成功地將2個分子機器人組裝在一起，形成了一個分子機器復合體，紫外線和可見光能夠為這個超微型分子機器提供動力。利用光的控制，這個分子機器人能夠充當“機器人外科醫生”，可穿行于人體血管以及殺死癌細胞。瑞士蘇黎世實驗室和巴塞爾大學、韓國等都研制出了不需要電池的納米機器人，為納米機器人未來在醫療中的應用拓寬了方向。以色列的科學家發明了一種只有幾毫米大小的微型機器人，該機器人能夠憑借細小的附屬肢體在血管里附著和移動，科學家通過在病人體外制造磁場來控制這些附屬肢體的動作，所制造的磁場能夠使微型機器人的肢體發生振動，并且在血管中進行運動。在納米加工或操作的自動化裝置方面，德國曾經研制出具有信息處理、導航和通信能力的微型直升機，這種基于多方面納米技術的微型飛機可以旋停、低飛、高飛，可以實現偵察、引導導彈攻擊目標等功能。我國納米機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器人的部分領域已經達到國際先進水平。
當前生物納米機器人研究工作已從第一代生物機械簡單結合系統（例如用碳納米管作結構件，分子馬達作為動力組件，DNA關節作為連接件等）發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斷或者蛋白質分子裝配成生物納米機器人），未來還將向第三代包含納米計算機在內的進行人機對話的操控性納米機器人發展。第三代生物納米機器人目前還處于設想階段。目前，在全世界范圍內用于嚴格意義上納米加工或操作的自動化裝置發展較少，包括以環境掃描電鏡為平臺的多功能微納操作、表征及微加工系統等，能對微小零部件進行納米級加工的“納米車床”等主要還停留在概念設計階段。
2 納米機器人
一般認為，納米機器人是根據分子水平的生物學原理為設計原型，在納米尺度上應用生物學原理，研制可編程的分子機器人。它是納米機械裝置與生物系統有機結合的產物。當人體某個部分感染時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。在生物醫學上，科學家還利用納米技術制造納米機器人，讓它在人的血管網絡中漫游，進行巡邏和檢查，盡早發現異常細胞，而且可以對人體內細胞組織進行修復。它不僅可以完成早期診斷工作，更重要的是可以充當微型醫生發揮治療作用，解決傳統醫生難以解決的問題，如：殺死癌細胞、疏通血栓、清除動脈脂肪沉積物等。這種簡單的機器人，可以是一個人造紅細胞，約由1800 萬個主要是碳的原子構成，能模仿正常的充滿血紅素的血紅細胞行為，該裝置上的壓力傳感器可接收醫生的信號，在人體內的它們還可以實時監測人體在不同條件下的各類信息，如不同時間人體內不同位置處的各類化合物的水平，從而形成動態圖像，形成了一種新的醫學成像方法。納米機器人還可以用來為人體器官做手術、為腦部動手術等。
3 納米機器人的應用
目前，納米機器人尚在研究開發階段，但其潛在應用十分廣泛，主要體現在醫療和軍事上。
3.1 納米機器人在醫療上的應用
在生物醫學上，納米技術具有無限的潛力，納米機器人的研制成功成為納米研發領域的驕傲。納米機器人不但能夠修復細胞與基因，還能夠清除體內垃圾、養護血管。
（1）細胞與基因的修復。隨著人類對物質控制能力的不斷進步，分子大小的機械部件將會誕生，它們可以組裝成比細胞還要小的微型機器。人工制造的“細胞修復機”在納米計算機的操縱下，可以對原子逐個進行操作，修正DNA的錯誤，維護個別細胞的成分，從而達到對整個基因細胞的修復。
（2）清理體內垃圾。人體是一個保持自然平衡的有機體，新陳代謝的過程可以起到吸收新鮮養分、排除有害物質的作用。但有時候人體自身平衡出現問題，無法實現自我平衡。例如，人體鉛、汞中毒后，機體無法排出，也無法分解這些元素。這時，如果讓納米機器人進入體內，就會極具目的性地把這些有害物質清出體內，使人體恢復自然平衡。
（3）養護血管。人體的腦部血管有些地方天生脆弱，平時很難被察覺，但在意外情況下，可能會突然發生破裂，導致腦溢血。如果讓納米機器人事先進入血管，仔細檢查，并且一一修復那些脆弱血管，就可以避免這類悲劇的發生。有時血管中會產生血栓，堵塞血液正常流動。如果將納米機器人導入血管，可以把血栓打成小碎片，避免血栓的進一步擴大。
3.2 納米機器人在軍事上的應用
世界各國的軍備競賽已經延伸到了納米領域，各國都在探索利用納米技術進行軍事裝備的升級與改造。多國已經開展了有關納米機器人在軍事應用上的探索，主要體現在以下幾個方面。
（1）用于傳統的武器裝備中。納米機器人用于傳統的武器技術裝備，能夠改善裝備材料、工藝、控制系統、制導系統、運輸和儲存方式，提高傳統武器技術裝備的技術性能，使作戰裝備的殺傷效能得到有效提高。
（2）用于開發新的人體作戰手段和方式。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。
（3）研制納米武器。納米武器是納米機器人在軍事應用上的另一個研究熱點，如果將納米武器注入到人造或雜交的昆蟲體內，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，納米機器人還可通過自我復制或自我繁殖的方法迅速在敵方陣營中擴散。隨著納米武器的誕生和大量運用，傳統的作戰方式不斷更新，納米技術水平的高低對戰爭的勝負影響越來越大。
4 納米機器人發展的前景展望
在21世紀，納米科學技術將成為科學技術發展的主流。納米機器人的發展是化學、物理、生物、工程、醫學、材料科學等多門學科發展的結果，必將促進21世紀科學技術大軍的跨學科教育。納米機器人將對21世紀初的經濟與社會產生深刻影響，也許可與信息技術、細胞生物學、遺傳生物學與分子生物學的影響匹敵。從應用的范圍和潛力方面講，無論是軍用還是民用，納米機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，納米結構對于化學和生物傳感器、醫療設備、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，產生了不同形態的納米材料，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構等。這種多功能的和多成分分層的異晶結構是非常有用的，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，隨著納米機器人技術逐漸產業化和日趨成熟，其產業化和市場化的前景是十分可觀的。
5 結 論
隨著科學技術的不斷發展，納米機器人已經與信息技術、生命科學技術等一起成為科學技術進步的重要方向。納米機器人的設計與制造已成為世界上人們關注的熱點，成為21世紀科學技術進步的發展動力。納米機器人的發展方向是多種技術的綜合應用，以實現各種技術的優勢互補。因此要想通過納米機器人的研發帶動納米技術的整體蓬勃發展，還需要研究人員不斷開拓創新，逐一解決研發中的各種問題，為早日突破納米機器人技術占領世界技術至高點奠定基礎，最終使納米機器人早日走入人民生活，造福人類。
參考文獻：
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第4篇：納米科學和技術范文
關鍵詞：納米技術；食品科學；應用
一、納米技術
自從上個世紀90年代出現納米技術后，在納米技術領域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現，使得人們對納米技術的理解不夠透徹，對其研究也處于初級階段。其實，納米技術是一門基礎研究與應用研究多學科交叉的科學，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析，納米技術都堪稱是一項新的、空前的技術創新，對今后物理學的發展起著重要作用。納米技術的目標主要是根據納米結構所具有的特性和功能，結合人們的需求，對材料進行加工，并制造具有特定功能的產品，給人們帶來全新的技術革命。此外，在設計過程中在原子、分子的水平上運用納米技術進行材料設計，進而制造出具有全新性質和各種功能的材料，從而滿足人們日益增長的生活需求。
二、納米食品的概述
所謂納米食品，指的是在食品加工、生產或包裝過程中采用了納米技術手段的食品。但是，納米食品不僅僅是采用納米技術將食品的尺寸加工至納米級別，也涉及到通過納米技術對食品進行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經過納米技術加工的食品在營養、吸收等方面會很大的提高，在這方面應用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質制劑、豆奶與納米添加營養素的鈣奶茶等。但是，由于人們對納米技術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注。因為，在納米食品生產過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達到納米級別，從而不可避免地產生粉料污染，同時，納米技術給食品所帶來的危害與不利影響等，目前我們還無法預測，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還沒有形成一個統一的、有效的標準，無法對納米食品進行安全性評價，也不利于食品健康的管理與監控。此外，據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行加工，所制備得到的納米粉末更容易進入細胞甚至細胞核內，進而對人體所產生的危害也沒有研究清楚。
三、納米技術在食品科學中的應用分析
1.微乳化技術和納米膠囊制備技術
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也稱為微乳化技術。自從上個世紀末以來，人們加大對微乳理論和應用的研究，并將微乳化技術已應用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術，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而濃集于特定的靶組織，進而有利于提高療效的目的，增加藥品生產效率。
在食品包裝行業，納米技術的應用最為普遍，并且該技術能給人們帶來極大的利益。因為，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量安全保障。同時，在冰箱制造行業也能看到納米技術的應用情況，通過納米技術能夠有效地生產出一些抗菌性的冰箱，從而滿足人們日常生活需求。此外，由于納米材料的尺寸微小（納米級別），并體現出特殊的功能，在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現有包裝材料的性能，從而進一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術在玻璃和陶瓷容器等領域的應用，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度，還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時間過長而出現老化、變質等現象，進而增加食品包裝的使用壽命，促進食品包裝行業的發展。
2.納米技術在超細微粒和納米粒子制備中的應用
在當今的高新技術研究領域中，超細微粒尤其是納米粒子已經成為人們研究的熱門方向，并是當今急需加大研究投入的領域。經過超細化處理后的物質，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，表面能會發生巨大變化，從而顯現出獨特的物理與化學性能。通常情況下，制備超細粒子的方法為超細碾磨法，例如市場上比較普遍的具有強抗氧化性的超細綠茶粉與具有強結合水能力的超細面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人體的吸收消化，約1 000納米的超細綠茶粉呈現出較好的營養消化和吸收率，其營養價值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發展起來的新技術――超臨界流體制備超細微粒技術，也屬于納米技術制備超細粒子的范疇，該技術可以較準確地控制結晶過程，對粒子尺寸進行精確的控制，從而生產出的超細微粒粒徑小且粒度分布均勻，該技術在醫療藥物制造行業較為普遍，具有誘人的應用前景。
3.納米技術在食品檢測中的應用
隨著計算機技術的飛速發展，使得納米傳感器技術也得到了驚人的發展，并已在食品安全監測中得到廣泛的應用。所謂納米生物傳感器技術，采用選擇性結合靶分子的生物探針，對食品進行安全監測的技術。因為，納米材料本身就是非常敏感，對于不均勻的生物與化學物質反應靈敏，將納米技術與生物學、計算機技術、電子材料相結合，可以制備新型的傳感器件，并提高食品安全監測效率。例如與生物芯片等技術結合，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可以實現對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如，在傳統的檢測領域，尤其是監測微量細菌時需要擴增或富集樣本中的目標菌，從而無形中增加監測步驟，同時過程繁瑣而費時費力，然而，利用納米技術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間，還可以提高檢測的靈敏度，進而提高監測效率與精確度。
四、結語
綜上所述，由于納米材料發展比較晚，各方面的研究還不夠完善，納米技術也存在一些不足和缺陷。但是，這并不影響納米技術在食品工業中的應用，隨著人們對納米技術研究的不斷深入，我相信在不久的將來納米技術將會引發一場新的食品科學的革命，為食品行業帶來巨大的經濟效益與發展空間，也會使人們的飲食結構和生活方式發生巨大的變化，引領人們走進一個全新的食品行業，進而提在很大程度上提高人們的生活水平。
參考文獻：
第5篇：納米科學和技術范文
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.
關鍵詞: 納米技術;納米材料;摩擦性能
Key words: nano technology;nano-materials;friction properties
中圖分類號:TH16 文獻標識碼: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技術會議上,正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支開始,納米技術便一步一步進入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1~100 nm之間的物質組成的體系運動規律和相互作用,以及實際應用中的技術問題的科學技術。從材料的結構層次來說,它介于宏觀物質和微觀原子、分子的中間領域。納米技術不是一門單一的新型學科或者技術,它廣泛應用于各類學科中,其中在機械工程中的應用對于機械工程學科的技術變革起到了不可估量的作用。納米技術運用到機械方面尤其是產生了微型機械技術已經成為21世紀研究的核心技術,很多國家在納米技術上開始了越來越多的研究,在機械工程方面對于納米技術的應用主要有以下幾方面。
1微型納米軸承
傳統的軸承體積較大,摩擦力也只能靠來減少,但仍不可避免。美國科學家研制的這種幾乎沒有摩擦的微型納米軸承主要有兩個特點:第一是微型,他的直徑只有一根頭發的萬分之一,應用在機電系統的微型軸承更是只有1nm,是微型機械的千分之一大小。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,摩擦力大時甚至無法使用。這種納米軸承與通常制造的微型機械的軸承相比,摩擦力僅為其最小值的千分之一。
2納米材料運用
合肥大學研制成功了納米新型陶瓷刀具,這標志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細化品粒。因為對于品粒的細化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時,這種納米技術的應用也大大優化了其力學性能,納米材料加入到傳統的金屬陶瓷中對其力學性能來說是個很大的提供,刀具的壽命也提高到2倍以上。
3納米技術馬達
新一代的納米技術馬達是由美國Nano Muscle公司生產,這種微型馬達首次在深圳面世,該產品體積只有傳統電磁馬達體積的二十分之一,長度甚至比火柴桿還短,卻能負載四千克的重量,壽命可達100萬次。這種馬達主要是用納米技術制造的智能材料代替傳統的銅線圈和磁鐵,因而比傳統馬達更輕、成本更低,同時噪音很低,可以成為世界上最靜音的馬達。這種微型馬達在機械中運用不多,主要用于玩具和汽車的電動車窗,這項研究也已在深圳進行研發和生產。
4納米磁性液體用于旋轉軸的動態密封
通常靜態的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環作為密封元件。旋轉條件下的動態密封一直是未能解決的問題,無法在高速、高真空條件下進行動態密封。納米技術的出現促進了磁性液體密封技術的產生。南京大學已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計算機的硬盤轉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。納米技術在機械工程中的應用舉不勝舉,通過以上這些新型技術的產生,我們不難看出納米技術對于機械工程的發展有著深遠影響。同時,相對于傳統機械工程來說,也正是因為納米技術有很多優勢才能取得這樣顯著的成果。
第一,納米技術的尺寸效應。納米技術的主要效果之一便是縮小了傳統尺寸的單位,將毫米進化為納米,一納米相當于十億分之一米。納米技術應用在機械中,可以大大降低機械的體積,從而形成了新型機械――微型機械。這種不是傳統機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構、微驅動器、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電系統。他們大部分都是運用納米技術的成果,因而它遠遠超出了傳統機械的概念和范疇,而是基于現代科學技術,并作為整個納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術路線指導下的產物。
第二,納米技術使材料多元化,應用多元化。納米技術是原材料形成更微小的形態,功能也更加強大,不僅能改良傳統材料,又能源源不斷地產生出新的材料。磁性液體密封技術便是證明,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,從而達到密封的效果。同時在材料運用中可將微量的元素融入到基礎材料中,達到更好的效果。納米復合氧化鋯是成功應用在工業上的納米材料,這種材料提高了材料的耐高溫性能和導氧及儲氧功能,因此廣泛運用于汽車發動機系統中。
第三,納米材料摩擦性能。納米技術最顯著的特性就是其擦性能,在機械中,各種軸承等都存在著摩擦,但是納米材料的出現,使得各類機械結構尺寸便小,同時對于過小的零件,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。但是納米技術也同樣克服了這一問題,現已出現納米材料幾乎無摩擦的狀態。美國科學家研制的這種微型納米軸承可在運動是無磨損和撕裂,達到了理想的效果。
第四,納米技術節能效果。納米技術實現了“小材大用”,帶來的又一優勢便是節能和環保。在納米技術的應用中,產生了很多新型材料,它們減少了很多不必要的消耗,使得傳統的機械工程中需要的大量材料迅速降低,對于原材料的節約起到了驚人的效果。德國不萊梅應用物理所已研制成功并且申請了一項專利,即用納米Ag代替微米Ag制成導電膠,可節省Ag粉50%,用這種導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。
納米材料在機械工程中改變甚至顛覆了傳統模式的運轉,顯示了其強大的科技含量,但是在其運用中,我們仍有很多方面亟待解決:如何準確表征納米材料的各種精細結構;怎樣從結構上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標準來預測微區尺寸減少到多大時,材料表現出特殊的性能等等。對于這些問題,我們仍需深入研究,以便納米技術更好地服務于機械工程領域。
參考文獻:
第6篇：納米科學和技術范文
【關鍵詞】納米技術 納米材料 食品安全
1 納米技術的概述
納米技術是20世紀末興起并迅速發展的N高科技技術，隨著研究的深入和科學的發展，納米技術已經日趨成熟并廣泛的應用于各種領域，近年來納米技術在醫藥上的許多研究成果正逐步地應用于食品行業，在此技術上開發、生產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。以納米為基礎的納米技術在20世紀90年代初起得到迅速發展并先后興起了一系列的像納米材料學、納米電子學、納米化學、納米生物學、納米生物技術和納米藥物學，納米技術就是一種多學科的交叉技術，最終實現利用納米機構所具有的功能制造出有特殊功能的產品和材料。因此，利用納米技術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。
隨著納米技術的發展，納米食品生產也取得了很大的成就。目前，納米食品產品超過300種，一些帶有納米級別添加劑的食品和維生素已經實現商業化。據預測納米食品市場在2010年將達到204億美元，因此納米技術在食品上的研究有著很大的發展潛力。
2 納米技術在食品上的研究和應用
納米技術在食品上的研究和應用主要包括納米食品加工、納米包裝材料和納米檢測技術等方面。
2.1 納米技術在納米食品加工中的應用
所謂納米食品是指在生產、加工或包裝過程中采用了納米技術手段或工具的食品。納米食品不僅僅是指利用了納米技術的食品，更大程度上指的是納米技術對食品進行了改造從而改變食品性能的食品。尤其是利用納米技術改造過結構的食品在營養方面會有一個很大的提高，在這方面應用最廣泛主要有鈣、硒等礦物質制劑、維生素制劑、添加營養素的鈣奶與豆奶、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的過程中容易產生粉料污染，同時現有的納米技術也會產生成材料的功能性無法預測，納米結構的穩定性不高等問題。納米食品還存在另外問題那就關于納米食品的安全檢測并沒有個一個同一的標準。目前，國際上尚未形成統一的針對納米食品的生物安全性評價標準，大多數是短期評價方法，短期的模型很難對納米食品的生物效應有徹底的認識。而部分納米食品存在一些有害成分，并且經過納米化后，這些物質更加容易進入細胞甚至細胞核內，因此副作用也就越大，而這些由于安全檢測的標準不統一可能在檢測的時候檢測不出來，因此納米食品的安全標準有待進一步統一。雖然納米食品存在一系列的問題但是納米技術在食品包裝和保險技術中卻得到了很好的應用。
2.2 納米技術在食品包裝中的應用
首先，在已有的包裝材料中加入一定的納米微粒可以增加包裝材料的抗菌性從而產生殺菌功能。目前一些冰箱的生產技術中已經應用了這種技術生產出了一些抗菌性的冰箱。
其次，由于納米材料的特殊性質，加入一定的納米微粒還可以改變現有的包裝材料的性能，從而進一步保證食品的安全。目前，部分學者已經成功的將納米技術應用于改進玻璃和陶瓷容器的性能，增加了其韌性。同時，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。從而為食品生產提供了性能更加優越的包裝容器。
第三，由于納米材料的力磁電熱的性質，使得納米材料有著優越的敏感性。一些學者已經在研究將納米材料的敏感性應用到防偽包裝上面并取得了一定的成就。新的防偽包裝的產生，無疑能夠進一步加強普通食品和納米食品的安全。
第四，經過研究發現納米技術和納米材料的一些性能能夠很好地解決食品的保鮮問題。經過研究發現傳統的食品保鮮包裝，在起到保鮮功能的同時還能夠產生乙烯，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。在納米技術在研究過程中，發現納米Ag粉具有對乙烯進行催化其氧化的作用。所以只要在現有的保鮮包轉材料中加入一些納米Ag粉，就可以加速傳統保鮮包裝材料產生的乙烯的氧化從而抑制乙烯的產生，進而產生更好的保鮮效果。
結語
綜上所述納米技術雖然還有一些不足和缺陷，但是經過多年的研究和發展納米技術已經取得了很大的進步和發展，并且已經開始應用于生產和生活領域。納米技術和納米材料以其特殊的性能不僅能夠生產出性質更加優越的納米食品，同時通過改善包裝材料還可以進一步提高食品的安全。
參考文獻
[1]楊安樹，陳紅兵.納米技術在食品加工中的應用[J].食品科技，2007（9）
第7篇：納米科學和技術范文
【關鍵詞】消防技術；納米技術；綠色環保
社會經濟的增強，使得人們對環保、綠色、新型、科技等的環保發展道路越來越關注。當然，對于如何建立新型消防技術設備成為國家科技人員值得研究創新的問題。科學的火災研究系統設備是創新新型消防技術研究的基礎，實現高效清潔的消防，避免消防過程中消防設備對周邊環境和造成破壞等問題需要消防技術的不斷創新。
1、現代消防技術對環境的影響
1.1 水污染，現代火災消防使用的消防水里面含有化學污染物，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，河流污染嚴重，水中的生物無法生存。對生態環境造成嚴重的破壞。所以，各種現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，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生火災后，燃燒的氣體在空氣中形成一種致癌氣體。如果火災現場防護措施不周密，這種致癌氣體吸入體內造成的死亡率比火災中的死亡率更高。
因此，新型、綠色，環保的消防技術是未來社會發展的必然趨勢，以此降低空氣中的污染氣體，減少水污染。
2、納米技術的發展應用
進入21世紀后，納米技術的應用越來越受人們的青睞，各領域的開發，研究已是屢見不鮮，但是持續發展創新的空間依然是備受關注，經科學家商討，納米技術在未來社會中將會被普及應用，發展前景廣闊。
2.1 納米技術在消防裝備中的應用研究
科學家研究過程中發現：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。利用納米技術制成的防火服要比一般的鋼鐵強度高幾十倍，消防工作人員傳在身上比較柔軟，在火災現場也不用考慮被建筑物掛傷，被應建筑碰破等。經科學家講解，利用納米技術制成的頭盔中裝入體積比較小的計算機，能夠在緊急大型火災現場與指揮人員的技術支持系統進行數據傳輸。
納米技術制成的防火服能夠在任何惡劣環境下進行現場撲救，采用納米技術的消防棒，噴水槍和 消防膠帶都比較輕，在高層建筑火災救助中，能減輕消防人員的消耗，大大提高了火災救助效率。
2.2 納米技術在防火材料中的應用
2.2.1 納米技術滅火劑。將傳統的干粉滅火劑制成納米材料，由于納米技術主要是對原子分子進行分析操作結合成一種新型的分子，利用在各種形式的人造結構中。使得含有納米技術的干粉滅火效率明顯提高，而且延長了儲存期。
2.2.2 納米技術阻燃劑。現代滅火中的阻燃劑普遍含有有毒物質，而且造成了火災事故中的死亡率增大，所以采用納米技術的阻燃劑盡心相應程度上的防護。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，不利于三氧化二銻阻燃性能發揮。但是聚合物層狀的納米復合材料不僅可以控制有毒氣體的發生還具有較強的阻燃性，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；納米無機和無機纖維。具有很好的分布結構，耐高溫，黏粘性強，具有共價鍵結合的符合樹脂等的特點。經過特殊工藝加工，使其與樹脂等材料充分復合，使得超薄材料在燃燒后具有高溫強度。
2.2.4 納米技術照明燈。利用納米技術開發出的照明技術具有節能的特點，能夠使用在個人裝備上。
2.2.5 納米技術火災探測器。利用納米技術的靈活性特點，將納米技術制成探測器，定時探測周圍環境中的有毒氣體，蒸氣，煙霧和易燃易易爆物的濃度。能夠提高預報探測的效果，減少預報誤差。
3、綠色消防產品
3.1 氣溶膠：材料本身燃燒可以提供驅動能量；顆粒度比較小能夠穿過障礙物在火災空間中停留較長時間；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 細水霧：細水霧消防滅火技術最關鍵的是水本身在細水霧中發生的主要參數。細水霧的直徑要求比較嚴格（
3.3 惰性氣體：它的特點是無色、無味、無毒、無腐蝕等，可以說是真正的綠色產品，不會在火災中對人體造成危害，也不會有任何化學反應。它利用的是惰性氣體不容易發生化學反應的性能，釋放在燃區中能破壞可燃物所需要的條件。
4、全面開展防火設計研究
盡管各種科研結果證明了現代消防技術創新可以利用納米技術或是各種綠色消防產品，但是主要還在于消防知識的學習，消防技能的加強。對于安全的消防設計人們對火災的科學認識好需要加深學習，對一些建筑物進行有效經濟的安全消防，但是更符合實際更有效的消防安全工程研究還需要不斷完善和發展，將監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習外國的研究經驗和做法，積極參與國外的研究活動：積極引導消防工作人員對國外科研成就的學習；開展消防安全工程模型評估，驗證研究活動；建立國家級的消防安全工程數據分析庫；研究火災中人對或的反應行為和運動規律；確定火災場景，設定火災現場；開展滅火數學模型試驗；對高層建筑中排煙窗的煙流量煙氣流動規律，煙層計算等方法進行研究和探討；研究不同流域火流量的計算方法和開發應用技術。
結束語
納米技術是未來創新型消防技術發展的前沿技術，也是深受科學界認可的新型消防技術，不僅科學，而且環保，是綠色道路發展的需要，綠色消防產品的研發還需要進一步完善。
同時，我國消防人員的對消防知識的認識和學習需要不斷借鑒和吸收國外研究成果。
參考文獻：
[1]杜蘭萍.轉變觀念發展科技創新管理努力建設一支現代化額的公安消防鐵軍[J].消防科學與技術.2011（12）.
[2]孫伯春.快速提升現代建筑火災初始處置能力的思考[J].消防科學與技術.2011（6）.
第8篇：納米科學和技術范文
研究分子層面的納米技術，開始于150多年前，經過科學家們的不斷努力，這項技術在最近十多年來取得了很多進展，那些在50年前還屬于科學幻想的技術，如今正逐步變成現實。科學家們在微觀世界領域盡展才華，研發出種類繁多的微型馬達，在分子層面組裝納米大小的機器人，去執行人類在宏觀世界無法實施的任務。
納米馬達以及以此作為原動力的納米機器到底有何神奇之處，需要我們親眼去看看。
會變色的杯子
將納米材料應用于實際，古已有之，最著名的當屬考古發現的古羅馬時代的“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。經過科學家研究才知道，玻璃材質里面摻雜了直徑50納米大小的金、銀等金屬顆粒，很顯然，這個玻璃杯采用了與現代納米科技相同的技術。然而，納米技術雖然在1 000多年前就得以應用，但是人們對其機理并不清楚，直到最近20多年里，納米技術才有了重大突破，并在很多領域得到廣泛應用。
起初來自物理學家的構想
納米技術包含的范圍很廣泛，除了納米材料之外，如今最受關注的焦點技術領域就是納米馬達。我們總是幻想能夠通過納米機器人進入人的身體內部，修復受損的組織，與入侵的病毒作斗爭，不再通過外科手術或者服用藥物來治療疾病，這也是未來醫學的發展方向。然而，納米機器人也需要驅動力，因此研發納米馬達是制造納米機器人的第一步。
提出“納米馬達”這個構想的，是美國物理學家理查德?費曼，他在1959年12月份加州理工學院舉辦的美國物理協會年會上，發表了“物質底層大有空間”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，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、轉速達到每分鐘2 000轉的電氣馬達，尺寸滿足了費曼提出的苛刻要求。費曼的這次打賭雖然輸了，卻開創了納米新技術時代。
強大的動力使者
那么什么是納米馬達呢？科技工作者給納米馬達的定義是“能夠將化學能、光能、電能等轉化為運動動能或者驅動力的納米裝置”。
納米馬達的尺寸都很小，一般為幾個納米或者幾十納米，具備很多優點，比如重量輕、體積小、輸出推力大、功耗低、轉化效率高等，為體感監測、納米制造、納米裝配、納米自組裝和納米驅動等技術領域帶來革命性的進步，在納米電子學和納米醫療的定向精確輸送藥物方面，應用潛力和前景十分廣闊。
龐大的家族
如今，納米馬達屬于熱門技術研究領域，研制的微型馬達種類各異，形成了花樣繁多、性能不同的納米馬達家族。
按照使用原材料的不同，可分為固體材料納米馬達和合成生物分子材料納米馬達，除此之外，納米馬達研究還有一個很重要的分支，那就是直接研究存在于生物體中的分子馬達，并拿來直接使用，安裝在納米機器人中，為其提供動力。
第一類納米馬達以納米管和納米絲馬達為代表。早在2004年，美國賓夕法尼亞大學化學教授阿尤斯曼?森帶領團隊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，通過水中稀釋的過氧化氫進行化學反應產生氣泡來提供動力。這類納米馬達不需要外部磁場、電場和光場提供能源，也能克服納米尺寸下的微粒受 布朗運動 的影響，而最大的缺點就是必須依賴水和過氧化氫，使其應用范圍受限，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如今也已經取得了重大的技術突破，科學家們基于奇異合成分子，研發成功多種分子穿梭器和分子轉子等納米機械。
此外，還有按驅動方式將納米馬達分類的方法，可分為單分子酶類納米馬達和納米泵，以及通過光電能驅動的納米馬達等。
終極目標――納米機器人
研制納米馬達的最終目標，就是為了制造納米生物機器人，按照技術發展的先后順序，納米機器人的研發可分為三代，也是三個由低到高、由簡單到復雜的過程。第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合，結構部件用碳納米管，動力構件用分子馬達，關節用DNA構件；第二代納米機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；第三代納米機器人則更進一步，在第二代的基礎上安裝上納米控制芯片以及納米計算機，為納米機器人創造一個更加寬廣的應用舞臺。
綠色環保的動力來源
第9篇：納米科學和技術范文
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展可能給物理、化學、材料、生物、醫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。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。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。借助于傳統的涂層技術，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性。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，實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛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、節約能源的目的。在建材產品如玻璃、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，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統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領域，產品數量繁多，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。最近又開發了用于食品包裝的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，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域，除了利用納米材料作為催化劑來處理工業生產過程中排放的廢料外，還將出現功能獨特的納米膜。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。版權所有
4.在醫藥方面的應用
21世紀的健康科學，將以出入意料的速度向前發展，人們對藥物的需求越來越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發展藥物定向治療，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《人民日報》報道，我國將納米技術應用于醫學領域獲得成功。南京希科集團利用納米銀技術研制生產出醫用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產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，其制備材料的基本性質是無毒、穩定、有良好的生物性并且與藥物不發生化學反應。納米系統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，從而根據生物學原理發展分子應用工程。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，深化人們對生理及病理的解釋。
