第一篇：納米技術(shù)論文

納米“武裝”的交通環(huán)境

交通運輸學院

肖昊瑋

Cover letter 當新興的納米技術(shù)碰到棘手的交通環(huán)保問題，會擦出怎樣不同的火花，會激發(fā)出什么獨具創(chuàng)意的解決靈感？本文將為您一一呈現(xiàn)。摘要

目前環(huán)境問題是全球熱點，交通污染問題也引起了越來越多的關(guān)注，為了交通在服務(wù)人們出行的同時，更好的保護好我們的環(huán)境，人們已做出很多方面的努力與探索。而隨著納米技術(shù)的興起，人們開始考慮將納米技術(shù)應(yīng)用于交通領(lǐng)域，來改善目前的交通環(huán)境問題。本文通過對納米技術(shù)的理論性分析，即通過納米技術(shù)應(yīng)用前后的參數(shù)分析，進而論述其運用在交通領(lǐng)域上的可行性，以及對現(xiàn)有的應(yīng)用于交通廢氣處理、噪音處理及污水處理等方面的納米技術(shù)進行研究與探討，來闡明納米技術(shù)的的確確在交通環(huán)保方面具有其特有的優(yōu)勢，納米環(huán)保值得推而廣之，讓交通更好的服務(wù)我們的生活。背景與意義

納米，這個曾經(jīng)轟動一時的新興詞匯，這個曾經(jīng)讓世人感到好奇的計量單位，現(xiàn)如今正在以其特有的科學魅力，一步步地改變著我們的世界。當下正是科技水平飛速發(fā)展、日新月異的時代，隨之而來的交通環(huán)境問題是亟待解決的，交通工具為我們出行提供便利的同時帶來的尾氣成為了清新空氣的“最大殺手”，其此起彼伏的鳴笛

聲帶來的噪音污染也讓我們的耳朵備受煎熬，輪渡在客運貨運方面做出諸多貢獻的同時，也帶來了水污染這樣令人頭疼的問題。隨著納米技術(shù)的悄然崛起，納米環(huán)保也會迅速來臨?？茖W技術(shù)的不斷發(fā)展，納米技術(shù)的日臻完善和成熟，將納米技術(shù)愈發(fā)廣泛地應(yīng)用于交通領(lǐng)域，會對我們的交通生活的改善作用日益凸顯出來。而且，納米技術(shù)拓展了人類利用資源和保護環(huán)境的能力，為徹底改善環(huán)境和從源頭上控制新的污染源產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。理論基礎(chǔ)

空氣凈化方面：目前大部分交通工具（如汽車、火車、飛機等）仍以化石燃料為主要能量來源，然而化石燃料卻存在明顯的污染特質(zhì)——不易充分燃燒，從容造成空氣的污染以及能源的浪費。環(huán)境保護和能源高效利用是可持續(xù)發(fā)展的主旋律，就燃油來說，尋找提高燃油燃燒效率和降低廢氣排放的途徑便成了當務(wù)之急。而一般的化學清洗類添加劑（清凈劑）加入燃油中的主要作用是防止化油器或噴嘴附著沉積物（膠質(zhì)），對除去已沉積在燃燒室和油路中的沉積物也有一定作用，但其作用僅僅是維持了發(fā)動機的正常工作點，沒有從根本上解決燃燒、排放和積碳的問題。這類添加劑降低尾氣排放的效果并明顯。要提高燃油燃燒的效率，必須提高燃油的霧化程度，也就是增大其比表面積。而納米燃油添加劑正是通過這樣的過程讓燃油二次霧化，上萬倍地提高了燃油的物理活性。有資料表明，運用納米技術(shù)還可以制成非常好的催化劑，其催化效率極高。經(jīng)它催化的石油中硫的含量小于0.01％。在燃煤中加入的納米級助燒催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防治有害氣體的產(chǎn)生。納米級催化劑用于汽車尾氣催化，有極強的氧化還原性能，使汽油燃燒時不再產(chǎn)生一氧化硫和氮氧化物，根本無需進行尾氣凈化處理。另外我們知道，氫能是新的清潔能源，但儲存等方面的問題制約著氫能的開發(fā)利用，已有的稀土由于儲氫量少，應(yīng)用受到很大的限制。如能研制成功一種合成的高質(zhì)量碳納米材料，則能儲存和凝聚大量的氫氣，并可以做成燃料電池驅(qū)動汽車，可有效避免因機動車尾氣排放所造成的大氣污染。

噪音控制方面：經(jīng)檢測，飛機、車輛、船舶等主機工作時的噪聲可達到上百分貝，容易對人造成干擾和危害。當機器設(shè)備等被納米技術(shù)微型化以后，其互相撞擊、摩擦產(chǎn)生的交變機械作用力將大為減少，噪聲污染便被得到有效控制。

污水純凈化方面：水運交通是客貨運的主力軍，而航道是水運交通體系中最為重要的一環(huán)，其暢通與否直接關(guān)系到水運是否順利進行。可目前河運航道均或多或少遭受到了污染，其污染物大部分是生活垃圾，有的河段中還遭受到農(nóng)藥等化學制劑的污染，而海航航道則會時常由于原油泄漏而造成大面積水域污染。這些污水問題的處理就顯得迫在眉睫。新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力，它是普通凈水劑的10～20倍，可將污水中的懸浮物和鐵銹、異味等污染物除去，通過納米孔徑的過濾裝置，還能把水中的細菌、病毒去除。因細茵、病毒的直徑比納米大而被過濾掉，可水分子以及比水分子還要小的礦物質(zhì)元素卻被保留下來，經(jīng)過納米凈化后的水體清澈，沒有異味，成為高質(zhì)量的純凈水，甚至完全可以飲用。

應(yīng)用舉例

空氣凈化方面：目前研制出來并已應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域的EPS納米節(jié)能燃料裝置，就是利用的納米技術(shù)將汽油分子分割成納米為單位的質(zhì)子保證充分燃燒，這樣應(yīng)用的結(jié)果是，氣體燃燒完全有助于動力提升，節(jié)約能源。

噪音控制方面：目前研制開發(fā)出來的納米技術(shù)潤滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生極好的潤滑作用，得以大大降低機器設(shè)備運轉(zhuǎn)時的噪聲，又能延長它的使用壽命。另外，近年來有關(guān)工頻電磁場對人體健康的影響問題已眾所周知，可現(xiàn)在我們再也不用為防電磁輻射而擔憂。在強烈輻射區(qū)工作并需要電磁屏蔽時，可以在墻內(nèi)加入納米材料層，或者涂上納米涂料，能大大提高遮擋電磁波輻射性能。

污水純凈化方面：納米二氧化鈦就是目前運用最為廣泛的一種污水處理制劑，其催化、降解、吸附的能力都十分突出，還具有極強的殺菌作用和絮凝能力，能有效地保障河運航道無垃圾、泥沙堵塞的情況發(fā)生，以及保證海運航道的原油污染得到最快最及時的處理，從而是水路運輸更加安全環(huán)保。結(jié)論

被稱之為21世紀前沿科學的納米技術(shù)在交通環(huán)境保護領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，甚至會改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)環(huán)保觀念，利用納米技術(shù)解決交通污染問題將成為未來交通環(huán)境保護發(fā)展的必然趨勢。雖然本文

講述的都是納米技術(shù)對交通環(huán)境改善方面一些小應(yīng)用，但納米技術(shù)做出的貢獻，其影響可是極其深遠的。相信被納米“武裝”了的交通環(huán)境會變得越來越美，而未來納米技術(shù)對我們生活的貢獻也必將是無止境的。參考文獻

[1]夏和生,王琪.納米技術(shù)進展[J].高分子材料科學與工程,2001,17(4):1-6.[2]羅明良,蒲春生,盧鳳紀,等.納米技術(shù)及材料在環(huán)保中的應(yīng)用與展望[J].化工新型材料,2001,29(7):27-28.[3]歐忠文,徐濱士,丁培道,等.納米潤滑材料應(yīng)用研究進展[J].材料導(dǎo)報,2000,14(8):28-30.[4]肖奇,邱冠周,胡岳華,等.納米TiO2制備及其應(yīng)用新進展[J].材料導(dǎo)報,2000,14(8):35-37,74.

第二篇：納米技術(shù)論文

納米材料的應(yīng)用及未來小望

（北京交通大學 軟件學院 軟件工程 15301111 張子開）由于納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得它們在磁、光、電、敏感性等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。8.1陶瓷增韌

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。8.2磁性材料方面的應(yīng)用

磁性金屬和合金一般都有磁電阻現(xiàn)象，所謂磁電阻是指在一定磁場下電阻改變的現(xiàn)象，人們把這種現(xiàn)象稱為磁電阻。所謂巨磁阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值約高10余倍。巨磁電阻效應(yīng)是近10年來發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象。磁性液體的主要特點是在磁場作用下可以被磁化，可以在磁場作用下運動，但同時它又是液體，具有液體的流動性。在靜磁場作用下，磁性顆粒將沿著外磁場方向形成一定有序排列的團鏈簇，從而使得液體變?yōu)楦飨虍愋缘慕橘|(zhì)。當光波、聲波在其中傳播時（如同在各向異性的晶體中傳播一樣），會產(chǎn)生光的法拉第旋轉(zhuǎn)、雙折射效應(yīng)、二向色性以及超聲波傳播速度與衰減的各向異性。此外，磁性液體在靜磁場作用下，介電性質(zhì)亦會呈現(xiàn)各向異性。這些有別于通常液體的奇異性質(zhì)，為若干新穎的磁性器件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。納米微晶軟磁材料目前沿著高頻、多功能方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒈榧败洿挪牧蠎?yīng)用的各方面，如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻高壓器、可飽和電抗器、互感器、磁屏蔽、磁頭、磁開關(guān)、傳感器等，它將成為鐵氧體的有力競爭者。新近發(fā)現(xiàn)的納米微晶軟磁材料在高頻場中具有巨磁阻抗效應(yīng)，又為它作為磁敏感元件的應(yīng)用增添了多彩的一筆。研制納米復(fù)合稀土永磁材料，通常軟磁材料的飽和磁化強度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向異性又遠高于軟磁材料，如將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內(nèi)進行復(fù)合，就有可能獲得兼?zhèn)涓唢柡痛呕瘡姸?、高矯頑力的新型永磁材料。微磁學理論表明，稀土永磁相的晶粒尺寸只有低于20 nm時，通過交換糯合才有可能增大剩磁值。

8.3納米材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用

催化劑在許多化學化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時間、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)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～18倍。

8.4在漿料方面的應(yīng)用 納米材料用作導(dǎo)電漿料，導(dǎo)電漿料是電子工業(yè)的原材料，由于納米材料可使塊體材料的熔點大大降低，因此用超銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以在低溫下燒結(jié)，此時基片可以不用耐高溫陶瓷，甚至可采用塑料等低溫材料。8.5在精細化工方面的應(yīng)用

精細化工是一個巨大的工業(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(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，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。

9納米材料的應(yīng)用前景

納米材料的應(yīng)用前景是十分廣闊的，如：納米電子器件，醫(yī)學和健康，航天、航空和空間探索，環(huán)境、資源和能量，生物技術(shù)等。我們知道基因DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，這種雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑約為幾十納米。用合成的晶粒尺寸僅為幾納米的發(fā)光半導(dǎo)體晶粒，選擇性的吸附或作用在不同的堿基對上，可以“照亮”DNA的結(jié)構(gòu)，有點像黑暗中掛滿了燈籠的寶塔，借助與發(fā)光的“燈籠”，我們不僅可以識別燈塔的外型，還可識別燈塔的結(jié)構(gòu)。簡而言之，這些納米晶粒，在DNA分子上貼上了標簽。目前，我們應(yīng)當避免納米的庸俗化。盡管有科學工作者一直在研究納米材料的應(yīng)用問題，但很多技術(shù)仍難以直接造福于人類?，F(xiàn)階段納米材料的應(yīng)用主要集中在納米粉體方面，屬于納米材料的起步階段，應(yīng)該指出這不過是納米材料應(yīng)用的初級階段，可以說這并不是納米材料的核心，更不能將“納米粉體的應(yīng)用”等同與納米材料。

10小結(jié)

納米科學是一門將基礎(chǔ)科學和應(yīng)用科學集于一體的新興科學，主要包括納米電子學、納米材料學和納米生物學等。21世紀是納米技術(shù)的時代，國家科委、中科院將納米技術(shù)定位為“21世紀最重要、最前沿的科學”。納米材料的應(yīng)用涉及到各個領(lǐng)域，在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科學技術(shù)的誕生，將對人類社會產(chǎn)生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護等重大問題。21世紀初的主要任務(wù)是依據(jù)納米材料各種新穎的物理和化學特性，設(shè)計出各種新型的材料和器件。通過納米材料科學技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改性，增加其高科技含量以及發(fā)展納米結(jié)構(gòu)的新型產(chǎn)品，目前已出現(xiàn)可喜的苗頭，具備了形成21世紀經(jīng)濟新增長點的基礎(chǔ)。

參考文獻及資料

[1] 趙保華．納米材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2009

[2]王中林.納米材料表征[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006

[3] 張艷輝．納米材料在化工領(lǐng)域的應(yīng)用[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2008

[4] 李鳳生.納米/微米復(fù)合技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002 [5]李道華，喻永紅.納米材料的合成技術(shù)及其研究進展[J].西昌學院學報，2004

第三篇：納米技術(shù)論文

神奇的納米世界

班級：市場營銷1003

學號：9110100403

姓名：劉清草

神奇的納米世界的選修課堂，讓我深入的了解到了納米世界的神奇，讓我知道這門新科技對于人類社會的進步將起到?jīng)Q定性的作用。納米技術(shù)也不斷的改革人類生活的各個方面，對人類社會的改革將是巨大而深遠的。

何為納米技術(shù)？納米科學與技術(shù)，有時簡稱為納米技術(shù)，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用，是在納米尺度上研究物質(zhì)的特性，通過組建和利用納米材料來實現(xiàn)特有功能和智能作用的高科技先進技術(shù)。納米是1米的十億分之一。自從掃描隧道顯微鏡發(fā)明以后，世界上便誕生了以0．1納米～100納米這樣的尺度為研究對象的前沿科學，這就是納米科技。納米科技以空前的分辨率為人類揭示了一個可見的原子、分子世界，它的最終目標是直接以原子和分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。

納米科技是一門嶄新的，具有劃時代意義的前沿性學科。著名科學家錢學森指出:“納米科技是21世紀科技發(fā)展的重點，會是一次技術(shù)革命，而且還會是一次產(chǎn)業(yè)革命”。隨著世界發(fā)達國家對納米研究的深入，我國對納米材料和技術(shù)也非常重視，為推動我國納米技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化．國家通過財政投資并帶動社會投資．希望通過5—10年的努力．造就一批具有市場競爭力的納米高科技骨干企業(yè)。已先后安排了許多納米科技的研究項目，并取得顯著成績，納米技術(shù)在許多方面已達到國際領(lǐng)先水平。

納米技術(shù)的起源

1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，誕生了一門以0.1到100納米長度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因此，納米技術(shù)其實就是一種用單個原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)。

1990年在美國召開了第一屆納米技術(shù)國際學術(shù)會議，成為納米科技發(fā)展進步的一個重要標志。

從20世紀90年代起，納米科技得到迅速發(fā)展，新名詞、新概念，不斷涌現(xiàn)，像納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米生物學等?？茖W家預(yù)言，納米時代的到來不會很久，它在未來的應(yīng)用將超過計算機工業(yè)，并成為未來信息時代的核。正如中國著名科學家錢學森所說的那樣，納米將會帶來一次技術(shù)革命，從而將引起21世紀的又一次產(chǎn)業(yè)革命。

科學家為我們勾勒了一幅若干年后的藍圖：納米電子學將使量子元件代替微電子器件，巨型計算機裝入口袋里；通過納米化，易碎的陶瓷可變成有韌性的，成為一種重要材料；世界上還將出現(xiàn)1微米以下的機器甚至機器人；納米技術(shù)還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑，如對基因進行定點等。

以微電子技術(shù)為代表的微米科技，曾經(jīng)并且正在對世界產(chǎn)生深遠的影響。比微米更深入微觀世界的納米將使人類進一步掌握物質(zhì)的規(guī)律，改造微觀世界的武器。

納米技術(shù)包含下列四個主要方面：

1、納米材料：當物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1—100納米這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。

這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。

如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。

過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領(lǐng)域，而這個領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

為什么磁疇變成單磁疇，磁性要比原來提高1000倍呢？這是因為，磁疇中的單個原子排列的并不是很規(guī)則，而單原子中間是一個原子核，外則是電子繞其旋轉(zhuǎn)的電子，這是形成磁性的原因。但是，變成單磁疇后，單個原子排列的很規(guī)則，對外顯示了強大磁性。

這一特性，主要用于制造微特電機。如果將技術(shù)發(fā)展到一定的時候，用于制造磁懸浮，可以制造出速度更快、更穩(wěn)定、更節(jié)約能源的高速度列車。

⒉納米動力學，主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統(tǒng)（MEMS),用于有傳動機械的微型傳感器和執(zhí)行器、光纖通訊系統(tǒng)，特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設(shè)計和制造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機，用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經(jīng)濟價值。

理論上講：可以使微電機和檢測技術(shù)達到納米數(shù)量級。

⒊納米生物學和納米藥物學，如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，DNA的精細結(jié)構(gòu)等。有了納米技術(shù)，還可用自組裝方法在細胞內(nèi)放入零件或組件使構(gòu)成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數(shù)不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。

納米生物學發(fā)展到一定技術(shù)時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，可以用于定向殺癌細胞。

⒋納米電子學，包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷,更小,是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。納米技術(shù)是建設(shè)者的最后疆界，它的影響將是巨大的。

目前!納米技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光學、醫(yī)學、半導(dǎo)體、信息通訊、一年的營業(yè)額可達500億美元。有預(yù)測說，到2010年，納米技術(shù)的市場容量將達到14400億美元。于細微處見神奇，見微知著的納米科技將徹底改變目前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并且孕育著巨大的商機。

科學界普遍認為：納米技術(shù)，信息技術(shù)與生物技術(shù)，是21世紀最有影響力的三大關(guān)鍵技術(shù)，不僅對人類社會的進步起到了重要的作用，而且對與促進各國經(jīng)濟、文化的發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。有專家曾經(jīng)預(yù)言，21世紀是納米的時代，在21世紀納米技術(shù)將成為超過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”。

第四篇：納米技術(shù)論文

鋰離子電池納米材料研究

制藥工程學院制藥工程專業(yè)2014級一班胡波142010106 摘要鋰離子電的核心是選擇高能儲鋰電極材料，納米材料以其獨特的物理化學性能應(yīng)用作為鋰離子電池電極材料，具有減小極化，增大充放電電流密度，提高放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點，有利于高性能、高容量和高功率電池的發(fā)展。納米電極材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景，但目前已有的研究基本處于實驗開發(fā)階段，且主要集中在制備方法上，其微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能沿需進一步研究探討。關(guān)鍵詞鋰離子電池納米材料

Abstract The main task in Lithium-ion battery research is how to find out the material with high storage Lithium.Nano-scale material is used to be the positive electrode of Lithium-ion battery for its special physical and chemical performances.In this paper, the applying actuality of Nano-scale anode and cathode materials of Lithium-ion battery are introduced.The performances and the preparation methods of the materials are also recommended.Key words Lithium-ion battery, nano-scale material, 1.電極

鋰離子電池納米電極存在一些潛在的優(yōu)缺點。

優(yōu)點：（1）更好地釋放鋰嵌入和脫嵌過程中的應(yīng)力，提高循環(huán)壽命；（2）可發(fā)生在塊體材料中不可能出現(xiàn)的反應(yīng)；

（3）更高的電極/電解液接觸面積提高了充/放電速率；（4）短的電子輸運路徑（允許在低電導(dǎo)或高功率下使用）。缺點：（1）有自放電現(xiàn)象，差的循環(huán)性能及壽命；

（2）劣等的顆粒包裝技術(shù)使其體積能量密度很低，限制應(yīng)用；（3）電極合成過程可能會更加復(fù)雜。2.正極材料的性能和一般制備方法

為了獲得較高的單體電池電壓，傾向于選擇高電勢的嵌鋰化合物。正極材料應(yīng)滿足：（1）在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具有與電解質(zhì)溶液的電化學相容性；（2）溫和的電極過程動力學；（3）高度可逆性；

（4）全鋰化狀態(tài)下在空氣中的穩(wěn)定性。

成功的商品化電極材料在制備工藝上都有其獨到之處，這是國內(nèi)目前研究的差距所在，各種制備方法優(yōu)缺點列舉如下。（1）固相法：一般選用碳酸鋰等鋰鹽和鈷化合物或多元化合物研磨混合后，進行燒結(jié)反應(yīng):。此方法優(yōu)點是工藝流程簡單，原料易得；缺點是所制得正極材料電容量有限，原料混合均勻性差，制備材料的性能穩(wěn)定性不好，批次與批次之間質(zhì)量一致性差。（2）絡(luò)合物法：用有機絡(luò)合物先制備含鋰離子和鈷或釩離子的絡(luò)合物前驅(qū)體，再燒結(jié)制備。該方法的優(yōu)點是分子規(guī)?；旌希牧暇鶆蛐院托阅芊€(wěn)定性好，正極材料電容量比固相法高；缺點是材料振實密度低，生產(chǎn)使用困難。

（3）溶膠凝膠法：利用上世紀70年代發(fā)展起來的制備超微粒子的方法，制備正極材料，該方法具備了絡(luò)合物法的優(yōu)點，而且制備出的電極材料電容量有較大的提高；缺點是成本較高，技術(shù)還屬于開發(fā)階段]。（4）離子交換法：用離子交換法制備的LiMnO2，獲得了可逆放電容量達270mA·h/g高值，它具有所制電極性能穩(wěn)定，電容量高的特點。但過程涉及溶液重結(jié)晶蒸發(fā)等費能費時步驟，距離實用化還有相當距離。（5）橄欖石型的磷酸鐵鋰材料，近年研究已經(jīng)取得了很大的進展，已經(jīng)在部分產(chǎn)品中應(yīng)用，它具有安全性高（不存在爆炸的理論危險），使用壽命長（是鈷酸鋰的4倍）、可以大電流充放電等優(yōu)異性能；缺點是生產(chǎn)成本高、材料堆積密度小，不利于生產(chǎn)控制，還不能應(yīng)用到手機和電腦上。

3.負極材料的性能和一般制備方法 負極材料的電導(dǎo)率一般都較高，則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰的化合物，如各種碳材料和金屬氧化物。可逆地嵌入脫嵌鋰離子的負極材料要求具有：（1）在鋰離子的嵌入反應(yīng)中自由能變化??；（2）鋰離子在負極的固態(tài)結(jié)構(gòu)中有高的擴散率；（3）高度可逆的嵌入反應(yīng)；（4）有良好的電導(dǎo)行；

（5）熱力學上穩(wěn)定，同時與電解質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)。鋰離子電池中所用碳材料尚存在兩方面的問題：

（1）電壓滯后，即鋰的嵌入反應(yīng)在0～0．25V之間進行（相對于Li＋／Li）而脫嵌反應(yīng)則在1V左右發(fā)生；

（2）循環(huán)容量逐漸下降，一般經(jīng)過12～20次循環(huán)后，容量降至400～500mA·h/g。一般制備負極材料的方法可綜述如下。

（1）在一定高溫下加熱軟碳得到高度石墨化的碳；

（2）將具有特殊結(jié)構(gòu)的交聯(lián)樹脂在高溫下分解得到的硬碳；（3）高溫熱分解有機物和高聚物制備的含氫碳；（4）各種金屬氧化物其機理與正極材料類似；

（5）作為一種嵌鋰材料，碳納米管、巴基球C60等也是當前研究的一個新熱點，成為納米材料研究的一個分支。4.電解液

鋰離子電池的進展不僅需要電極性能的提高，也需要依靠電解液性能的增強。固態(tài)聚合物電解質(zhì)代表了電池所需性能的終極形式。最理想的聚合物電解質(zhì)是那些無溶劑薄膜形成的，如聚乙烯（乙烯氧化物），PEO和鋰鹽（LiX），如LiPF6或LiCF3SO3。然而這些材料在室溫下差的離子傳導(dǎo)性使之無法實現(xiàn)那么高的期望；1998年，Croce, F.等在Nature上宣告將納米級無機填充物分散于無溶劑、聚醚基的電解質(zhì)中，可以使其傳導(dǎo)性增加數(shù)個量級。電解質(zhì)輸運性能提高的原因可用Maier開發(fā)出的不同種類摻雜模型來解釋?？赡芘c無機納米粒子的表面狀態(tài)跟聚合物鏈或鋰鹽陰離子之間發(fā)生的路易斯酸基交互作用有關(guān)。事實上，人們也在開發(fā)其它可以達到高導(dǎo)率的聚合物電解質(zhì)。與這方面相關(guān)的有聚合物-鹽納米結(jié)構(gòu)和離子液體的控制。

第五篇：生物納米技術(shù)論文

納米技術(shù)成就“天梯”夢

1895年，俄羅斯科學家首次提出太空梯概念：通過一根10萬公里長的超強度纜線將人類送入太空，纜線的一端位于地球赤道附近的某座海上浮動平臺上，而另一端則連在太空中一顆與地球同步的人造衛(wèi)星上。地球引力以及向心加速度產(chǎn)生的拉力，將會使超級纜繩繃緊，太空電梯將利用太陽能或激光能作為動力，搭載人或其他物體的“太空電梯”將可以沿著這條超級纜繩上上下下來回太空。

伴隨具有前瞻性的天梯設(shè)想的誕生，建造天梯的問題也應(yīng)運而生。就我個人對天梯建造的理解，它所面臨的問題有：

首先，天梯的建造亟待解決的問題：用何種材料建造太空升降艙賴以起落的纜繩，這種材料必須比目前已知的各種纖維更堅固也更輕便，才能承受住太空升降艙的重量，從理論上計算，制作纜索的材料強度必須達剛強度的180倍左右?？上攵?，天梯的建造對建造材料提出的要求近乎苛刻。

其次，天梯的建造需要大量的材料，為此建造材料能否批量生產(chǎn)這也是一個重要問題。并且這種材料生產(chǎn)所需原料是否廣泛，最終能否得到商業(yè)推廣。這樣看來，生產(chǎn)出足夠的天梯建設(shè)材料所需要的時間也并非一朝一夕。

第三，天梯的建造材料所需長達10萬公里長，那么建造材料即使產(chǎn)生，我們應(yīng)該用何種技術(shù)將建造材料單元連接起來，拼接完成后，長達10萬公里長的天梯還能達到強度要求嗎，這值得我們深思。第四，打造一架“太空電梯”顯然也超出了任何機構(gòu)和公司的財力，因為天梯建造材料的研究經(jīng)費注定是不菲的，此外，這項新的技術(shù)革命需要大量的人力、物力，到最終生產(chǎn)制造出一條10萬公里長的纜繩，顯然更是一筆天文數(shù)字般的造價。

第五，假設(shè)天梯建成后，一條漫漫10萬公里長的路途，應(yīng)該用什么來提供動力，強大的地心引力對天梯的動力系統(tǒng)提出了嚴格的要求。另外天梯建成后，天體能夠攜帶進入太空的質(zhì)量極限是多少，相比火箭載人航天技術(shù)，成本是否大幅降低。

最后，天梯建成，一條條深入太空的天梯，上下穿梭的運輸載體，將面臨各國領(lǐng)空及主權(quán)問題，這些都需要協(xié)商。最重要的是，天梯能否安全運行，現(xiàn)如今，比比皆是的太空垃圾對天梯存在構(gòu)成嚴重的威脅。

總而言之，天體建造需要面臨的問題太多太多??

但伴隨科學技術(shù)的飛速發(fā)展，天梯建造所面臨的問題都將得到很好的解決。第一屆國際納米科學技術(shù)會議在美國巴爾的摩舉辦，納米科學技術(shù)正式誕生。所謂的納米技術(shù)，是指對大小在１００納米以下的物質(zhì)進行操作，用數(shù)千個分子或原子制造新型材料或微型器件的科學技術(shù)。納米材料具有許多誘人的特點：其產(chǎn)品的體積僅僅為分子般大小，但精密和復(fù)雜程度宛如人體的細胞，堅硬程度為鋼鐵的100倍。這種材料的誕生為天梯的建造提供了可靠的保障。有望使人類將天體這一夢想變成現(xiàn)實。

關(guān)于第一問題，科學家指出，為了建造這一太空天梯，最重要的問題就是尋找到足夠強韌的纜線材料，事實上，人類目前已經(jīng)發(fā)明出了可以制造“太空電梯”纜繩的材料，那就是在1991年發(fā)明出來的碳納米管。這種由碳納米材料構(gòu)成的復(fù)合帶，由一片片的碳納米纖維組成，其強度和韌度遠遠超過任何一種建筑材料。從理論上說，如果用這種材料造出直徑1毫米的碳納米繩，該納米繩就可以承載60噸的重量；而一根1米寬、像紙一樣薄的碳納米纜繩的強度，就足以支撐起一架“太空電梯”。利用這種碳納米技術(shù)，人類將可以在地球與月球、火星以及金星之間架起長達10萬公里的太空天梯，這一規(guī)模龐大的項目將不再是夢。

關(guān)于第二問題，目前，碳納米材料來源廣泛，雖然目前只有美國、日本等少數(shù)國家具有生產(chǎn)這一材料的能力，但據(jù)科學家計算，生產(chǎn)出足夠的天梯建設(shè)材料只需五年時間。為此，科學家們對十年后建成上述太空天梯充滿信心。他們表示屆時需要航天飛機幫助運送建筑材料，天梯與地球相連的地方可能位于赤道附近，天梯平臺類似火箭的發(fā)射平臺。一位科學家預(yù)言，15年之后，人類將可以登上這一太空天梯飽覽宇宙美景。

關(guān)于第三問題，科學家說，碳納米材料已經(jīng)誕生，想要將一定單元長度的碳納米管編織出長長的纜繩，只需要運用納米組裝技術(shù)就可連接起來，強度完全可以達到質(zhì)量要求。并且，日本已生產(chǎn)出一種復(fù)合纖維，同樣可以用來連接碳納米管單元?？傊湍壳翱茖W技術(shù)，顯然這一障礙顯然已經(jīng)不能成為制約天梯建造的瓶頸。

關(guān)于第四問題，打造一架“太空電梯”的經(jīng)費是不菲的，但航天局成心投資天梯技術(shù)的開拓，也需要把營建使命承包給其余公司，這樣就將造價小量化，減輕單個組織或集團的了負擔。有人稱：“有一個復(fù)雜的辦法能從事錢的成就，把這個名目列入軍事計劃中，然后資金人造而然就到位了?！睘榇耍Y金同樣不會限制天梯的建造。

另外，據(jù)邁克爾·萊恩稱，他們已經(jīng)另辟蹊徑，將研究重心轉(zhuǎn)移到了造價更小的“月球天梯”上，并夢想能在10年左右時間內(nèi)建造一架從月球上空5萬公里處垂向月球表面的“月球天梯”！因為月球的引力僅為地球的1/6，所以“月球天梯”對纜繩強度的要求將遠遠小于從地球表面通向太空的“太空電梯”，科學家只需使用一種日本生產(chǎn)的高強度、高耐熱性“柴隆”復(fù)合纖維，就能實現(xiàn)打造“月球天梯”的夢想！制造“月球天梯”的材料和制造從地球出發(fā)的“太空電梯”的材料相比要輕許多，一架小型火箭就能將這些“月球天梯”材料運送到月球上空。萊恩說：“你只需使用一枚標準的阿特拉斯或德爾塔火箭，就能將這些材料發(fā)送到月球上空，你并不需要先制造一個類似‘土星5號’般的超級火箭。為此這將大大減少建造天梯的經(jīng)費，將使天梯的難度縮小?！?/p>

關(guān)于第五問題，美國NASA近年來一直非常重視“太空電梯”研究項目，并將建造“太空電梯”列為了“百年挑戰(zhàn)”計劃的一部分，此外從2005年開始，NASA還發(fā)起了機器人攀爬纜繩競賽和測試纜繩強度競賽。在2009年9月的一場比賽中，一架直升機在千米高空盤旋飛行，直升機上垂下一根用來比賽的鋼纜，美國西雅圖的“激光動力”公司使用激光能，成功讓一個機器人在幾分鐘時間內(nèi)沿這根鋼纜爬了900米的高度，從而一舉贏得了該的“NASA太空電梯光束動力挑戰(zhàn)賽”大獎。從中可以看出，在建造過程當中，需要使用激光助推技術(shù)來幫我們實現(xiàn)運載。

“月球天憫”的纜繩將從距月球上空至少5萬公里的高處垂向月球表面，纜繩的一端固定在月球表面某個面服地球的地點?！霸虑蛱鞏搿边\輸貨物的重量很小，最初建成的‘月球天梯’每次也許只能輻輸200公斤?250公斤重的貨物?！辈蛔A，如果用它敥采集和蟐輸月球礦石標本，已經(jīng)完全足夠了，它將使月球采礦和運回地球的成本大大降低。

令人可喜的是，天梯與當今飛船相比有著諸多優(yōu)勢：上天不需要攜帶大量燃料，能采不過宇宙飛?的1％；用太空升降艙運送?丟人傌行李的褹用僅相當于目前用航天?機運送的0.25％。為此，人們不必拁心天梯的高消耗。關(guān)于最后一問題，在“國際太空電梯大會”上，美國NASA將和眾多機構(gòu)舉行新的太空電梯競賽，大會的主題是“如何避免太空電梯被太空垃圾損壞”。會上成功提出解決方案：edde將拴在纜線上負責它的起落，而不是使用傳統(tǒng)的火箭增進器送入太空。edde可以征集起大量太空垃圾，將它們送進底層大氣熄滅掉，也許由太空站或太空電梯來收受吸收。關(guān)于各國領(lǐng)空及主權(quán)問題，我相信只要各國際社會制定相應(yīng)的法律法規(guī)，這一問題將得到解決。

天梯建造具有顯著的優(yōu)勢，為此，天梯建造已成為各強國爭先進行的科學研究前沿，各國投入大量人力物力。我相信，這一舉措將促進天梯建造的快速發(fā)展?？傊?，無論天梯建造面臨什么問題，伴隨科學技術(shù)的飛速發(fā)展，只要各國及科學家團結(jié)協(xié)作，這些問題都會解決。最后，我相信，在不久的將來，在納米技術(shù)的幫助下，我們會乘天梯登上太空領(lǐng)略星辰與朝霞的魅力。

論據(jù)出處：

美國《今日宇宙》新聞網(wǎng)報

科技日報 新華新聞

蘇光路.登上天梯游太空[J].青年科學

邵傳賢.架個天梯到太空[J].科學大眾(中學版)設(shè)想坐電梯上太空美國秘密試驗天梯[J].電梯工業(yè)