第一篇：納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

101221202 汪丹

摘要：現(xiàn)在全世界的環(huán)境問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的日常生活和身體健康，以及地球上其他的生物。溫室效應(yīng)使南北極冰川融化，海平面升高；森林被破壞使得大量動植物滅絕，水土流失；工業(yè)亂排導(dǎo)致大氣污染、水污染；環(huán)境被嚴(yán)重破壞導(dǎo)致氣候異常，災(zāi)難多發(fā)等等這些都是人類在以自我為中心的價(jià)值觀下發(fā)展工業(yè)造成的。人類如果繼續(xù)這樣不顧環(huán)境的發(fā)展工業(yè)和科技，那么我想，電影《1012》中的情景很快就會出現(xiàn)。為了我們的子孫，為了地球上的其他生物，我們必須開發(fā)清潔能源，利用綠色材料，利用技術(shù)來堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，而納米技術(shù)和納米材料就是其中一個(gè)不錯(cuò)的選著。近幾年隨著納米技術(shù)的崛起，那納米技術(shù)和納米材料被越來越多的用于防止大氣污染、水污染、噪音污染等，本文就介紹了納米技術(shù)以及它在環(huán)境保護(hù)各方面的運(yùn)用。納米技術(shù)不僅可以克服很多傳統(tǒng)環(huán)保措施不足，我相信，隨著此技術(shù)的不斷發(fā)展，他會給環(huán)境保護(hù)工程做出更多的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵字：環(huán)境保護(hù)

納米技術(shù)

納米材料

大氣污染

水污染

眾所周知，在整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)中，人類僅僅是其中一環(huán)。然而，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，人類社會的不斷地進(jìn)步，人類在整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)中的影響范圍和程度越來越深遠(yuǎn)。在理性主義和人類中心等價(jià)值觀和科技進(jìn)步的雙重影響下，人類活動在征服自然的過程中對資源的使用和對生態(tài)環(huán)境的破壞也達(dá)到空前的程度，引發(fā)了一系列環(huán)境問題。例如當(dāng)今威脅人類的十大生態(tài)環(huán)境問題有：人口膨脹、能源危機(jī)、大氣污染、臭氧層的破壞、生物資源急劇減少、全球變暖、森林減少、土地荒漠化與水土流失、水污染與水資源短缺、危險(xiǎn)性廢物越境轉(zhuǎn)移。[1]

現(xiàn)在環(huán)境問題已經(jīng)威脅到人類的生存和發(fā)展，因此，環(huán)境保護(hù)也應(yīng)該成為全世界人必須共同關(guān)注的話題。為了人類社會的持續(xù)進(jìn)步和人類后代的生存，人類必須要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，而為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展我們可以利用充分開發(fā)清潔能源，節(jié)能減排，利用綠色材料，崇尚低碳生活等方法。其中，隨著納米材料的悄然崛起，納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用也越來越多，人類利用資源和保護(hù)環(huán)境的能力也得到拓展。為徹底改善環(huán)境和控制新的污染源產(chǎn)生, 納米材料為其提供了技術(shù)支持。

一、納米技術(shù)及其特性

納米技術(shù)就是在1～100nm 尺度范圍內(nèi), 研究電子、原子和分子內(nèi)在規(guī)律和特征, 并用于制造各種物質(zhì)的一門嶄新的綜合性科學(xué)技術(shù)；納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。[2]納米材料通常以其表面原子數(shù)占總原子數(shù)比例大，還有顯示量子尺寸效應(yīng)這兩個(gè)重要特點(diǎn)而影響其各種物理和化學(xué)性能, 使納米顆粒具有獨(dú)特的性質(zhì)。納米材料具有小尺寸效應(yīng)(又稱體積效應(yīng))①、表面效應(yīng)②等獨(dú)特性質(zhì)，這使得納米材料具有輻射、吸收、催化、吸附等奇特的性能，因而在許多方面有著廣闊的應(yīng)用前景。由于納米材料具有的特殊性能使得它在水處理和大氣處理中有著廣泛的應(yīng)用。[3]

二、納米材料在大氣污染治理方面的應(yīng)用

大氣污染一直都是各國政府需要解決的難題，空氣中超標(biāo)的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物是影響人類健康的有害氣體。在我國，“大氣污染導(dǎo)致每年有30到70萬人因煙塵污染提前死亡，2500萬兒童患慢性咽炎，400萬到700萬農(nóng)村婦女兒童受害。”[4]酸雨是大氣污染的一種重大表現(xiàn)。世界目前已有三大酸雨區(qū)，給人類環(huán)境帶來了多方面的不良影響，如土壤酸化與貧瘠化，作物減產(chǎn)，余下減少或滅絕等。而納米材料和納米技術(shù)的應(yīng)用為解決這些氣體的污染問題提供了新的方法。案例：作為一家長期致力于燃油處理技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，并經(jīng)政府主管部門認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，中國北京遠(yuǎn)通有限責(zé)任公司攜具有國際先進(jìn)水平的EPS納米燃油裝置亮相2009中國（北京）國際城市交通、地鐵軌道交通及市政設(shè)施展覽會。

該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所、中國原子能研究院核物理研究所中子實(shí)驗(yàn)室、美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院中子研究中心反復(fù)檢測對比研究確認(rèn)：經(jīng)過EPS納米燃油裝置處理后，燃油的成分均為納米級，全部小于3納米。這個(gè)結(jié)論權(quán)威地證實(shí)了，經(jīng)EPS納米燃油裝置處理后的燃油全部成為納米燃油，其物理性能發(fā)生了巨大變化，這是到目前為止世界上唯一產(chǎn)生納米燃油的技術(shù)。[5]

經(jīng)納米燃油技術(shù)處理過的燃油可以稱為“改性納米燃油”，其燃燒過程與未處理過的燃油有顯著不同，通過對車輛發(fā)動機(jī)的最佳優(yōu)化匹配調(diào)整，達(dá)到顯著的節(jié)油和環(huán)保效果。普通汽車加裝該裝置：可以節(jié)省燃油10%至30%，凈化尾氣50%至90%，增加動力10%至30%，并能降低發(fā)動機(jī)噪音，抑制積碳生成，延長發(fā)動機(jī)壽命。[6]

此案例充分說明納米技術(shù)在節(jié)能減排方面的巨大貢獻(xiàn)，利用EPS納米燃油裝置，燃油可以得到充分的燃燒，不僅減少了燃油量，而且還減少了燃油燃燒不充分帶來的大量CO、NO、SO2的排放，對大氣污染的防治起到重要作用。其實(shí)，除此之外，納米技術(shù)還通過其他途徑治理大氣污染。

（一）空氣中硫氧化物的凈化

二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體，而這些有害氣體一般都是燃料不充分燃燒產(chǎn)生的。如果在燃料燃燒的同時(shí)加入納米級催化劑不僅可以使煤充分燃燒，不產(chǎn)生一氧化硫氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉(zhuǎn)化成固體的硫化物，防止產(chǎn)生二氧化硫進(jìn)入空氣中。經(jīng)納米材料催化的燃料中硫的含量小于0．01％，不僅節(jié)約了能源，提高能源的綜合利用率，也減少了因?yàn)槟茉聪乃鶐淼沫h(huán)境污染問題，而且使廢氣等有害物質(zhì)再利用成為可能。

（二）汽車尾氣凈化

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平提高了，越來越多的人買汽車。然而，汽車尾氣的排放會直接污染人們的生活空間及呼吸層，對人體健康影響極大。開發(fā)替代燃料或研究用于控制汽車尾氣對大氣污染材料，對凈化環(huán)境具有重要的意義。用納米復(fù)合材料制備與組裝的汽車尾氣傳感器，通過汽車尾氣排放的監(jiān)控，可及時(shí)對超標(biāo)排放進(jìn)行報(bào)警，并通過調(diào)整合適的空燃比，減少富油燃燒，達(dá)到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。[7]納米稀土鈦礦型復(fù)合氧化物對汽車尾氣所排放的NO、CO等具有良好的催化轉(zhuǎn)化作用，可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。

（三）室內(nèi)空氣凈化 現(xiàn)在，裝修材料中往往加入大量的有害化學(xué)物質(zhì)。所以，新裝修房間空氣中的有機(jī)物濃度大大高于室外，而光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，納米TiO2的降解效果最佳。納米TiO2經(jīng)光催化產(chǎn)生的空穴和形成于表面的活性氧化膜能與細(xì)菌細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)組成成分進(jìn)行生化反應(yīng)③，使細(xì)菌頭單元失活而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，并且使細(xì)菌死亡后產(chǎn)生的內(nèi)毒素分解。即利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環(huán)境中的細(xì)菌，而且能同時(shí)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物。[8]而且，在醫(yī)院的病房、手術(shù)室及生活空間安放納米TiO2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。

三、納米技術(shù)在水污染治理方面的應(yīng)用

案例：2006長江淡水豚中外聯(lián)合考察隊(duì)經(jīng)歷了39天長江航行后遺憾宣布，來回近3400公里考察未發(fā)現(xiàn)一頭白鰭豚，這個(gè)結(jié)果證明白鰭豚種群狀況極度瀕危，可能成為世界上第一個(gè)被人類消滅鯨類動物。白鰭豚是僅生存中國長江中下游珍稀水生哺乳動物，屬國家一級保護(hù)動物，被列為世界最瀕危12種動物之一。白鰭豚5歲～6歲性成熟，1年懷胎，一年哺乳，一胎一仔，習(xí)慣以小家庭形式生活。這一消息讓人感到恐懼，如果再不好好地治理長江，好好地治理水污染，會有更多的物種滅絕。

長江生態(tài)惡化，是沿江經(jīng)濟(jì)布局不合理惡果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國兩萬多家化工企業(yè)，分布長江沿岸就有9000多家，占全國45%。三峽庫區(qū)大中型工礦企業(yè)3000多家，化工廠有2000多座。這些化工企業(yè)污染嚴(yán)重，為發(fā)生重大污染事件埋下嚴(yán)重隱患，一旦發(fā)生污染事故，后果不堪設(shè)想。[9] 隨著人口的增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長，人類的用水量大大增加，排污量也空前猛增，水污染非常嚴(yán)重，加劇了水資源危機(jī)的程度。當(dāng)前，全球80多個(gè)國家的15億人口面臨淡水不足，其中26個(gè)國家的3億人口完全生活在缺水狀態(tài)，所以保護(hù)水資源,節(jié)約用水勢在必行。污水中通常含有有毒有害物質(zhì)、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細(xì)菌病毒等，污水治理就是將這些物質(zhì)從水中去除。由于傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到很好解決。而，納米技術(shù)在水污染治理方面也有突出表現(xiàn)，納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用很可能徹底解決這一難題。污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質(zhì)，它們從污水中流失，也是資源的浪費(fèi)。新的一種納米技術(shù)可以將污水中的貴金屬完全提煉出來，變害為寶。一種新型的納米級凈水劑具有很強(qiáng)的吸附能力，它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10~20倍。所以，納米技術(shù)在污水處理的很多領(lǐng)域都起到重要作用。

（一）處理無機(jī)污染廢水

污水中的重金屬對人體的危害很大，重金屬的流失也是資源的浪費(fèi)。納米粒子能對水中的重金屬離子通過光電子產(chǎn)生很強(qiáng)的還原能力。[10]如納米TiO2能將高氧化態(tài)汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附于表面，井將其還原為細(xì)小的金屬晶體，既消除了廢水的毒性，又回收了貴重金屬。

（二）處理有機(jī)污染廢水[11]

案例：中科院采用納米TiO2 粉末, 利用太陽光進(jìn)行光催化降解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸鈉水溶液,在多云和陰天的條件下光照12h, 濃度為0.5mmol/L 的苯酚已降解為零, 濃度為1mmol/L 的十二烷基苯磺酸鈉基本降解完全且無二次污染[12] 大量研究表明納米TiO2等作為光催化劑，在陽光下催化氧化水中的有機(jī)污染物，使其迅速降解。至今為止己知納米TiO2能處理80余種有毒污染物，它可以將水中的各種有機(jī)物很快完全催化氧化成水和CO等無害物質(zhì)。例如納米Ru／TiO2作催化劑，對酸性或堿性牛皮紙漂白廢水進(jìn)行光催化降解，廢水中的有機(jī)總碳④的去除率可達(dá)到99．6％，并使廢水完全脫色。經(jīng)光催化空氣氧化處理后的工廠廢水對弧菌的毒性的實(shí)驗(yàn)表明，用該方法處理后的工廠漂白廢水完全可以進(jìn)一步生物降解。此外，用納米TiO2催化降解技術(shù)來處理毛織染整廢水，具有省資、高校、節(jié)能的優(yōu)勢，最終能使有機(jī)物完全礦化，不存在二次污染等問題，顯示出良好的應(yīng)用前景。[13]

（三）自來水的凈化處理

新型納米凈水劑的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑AI203的10～20倍，能將污水中懸浮物完全吸附并沉淀，然后采用納米磁性物質(zhì)、纖維和活性炭凈化裝置，有效地除去水中的鐵銹、泥沙以及異味等。再經(jīng)過由帶有納米孔徑的處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置后，可以100％除去水中的細(xì)菌、病毒。得到高質(zhì)量的純凈水。這是因?yàn)榧?xì)菌、病毒的直徑比納米大，在通過納米孔徑的膜和陶瓷小球時(shí)，會被過濾掉，水分子及水分子直徑以下的礦物質(zhì)、元素則保留下來。[14]

四、納米技術(shù)在其它環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）噪聲控制

飛機(jī)、車輛、船舶等發(fā)動機(jī)工作的噪聲可達(dá)上百分貝，容易對環(huán)境造成噪聲污染。當(dāng)機(jī)器設(shè)備等被納米技術(shù)微型化以后，其互相撞擊、磨擦產(chǎn)生的交變機(jī)械作用力將大為減少，噪聲污染便可得到有效控制。運(yùn)用納米技術(shù)開發(fā)的潤滑劑，既能在物體表面形成永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生極好的潤滑作用，大大降低機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲，又能延長設(shè)備的使用壽命冊。[15]

（二）固體廢物處理

現(xiàn)在，人類生活垃圾的排放量也大得驚人，而，納米技術(shù)及納米材料可以應(yīng)用于城市固體垃圾處理。它的作用主要有兩個(gè)方面：一是可以將橡膠制品、塑料制品、廢印刷電路板等制成超微粉末，除去其中的異物，成為再生原料回收；二是利用納米TiO2催化技術(shù)可以使城市垃圾J決速降解，其速度可達(dá)到大顆粒TiO2的10倍以上，從而緩解大量城市垃圾給城市環(huán)境帶來的壓力。[16]

（三）防止電磁輻射

近年來電磁場對人體健康的影響問題已經(jīng)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。在強(qiáng)烈輻射區(qū)工作并需要電磁屏蔽時(shí)，通過在墻內(nèi)加入納米材料層或涂上納米涂料，能大大提高遮擋電磁波輻射性能。此外，中科院理化所利用納米技術(shù)研究出了新一代手機(jī)電磁屏蔽材料，不僅可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)信號抗干擾能力，同時(shí)還大大降低電磁波輻射。

（四）在照明工程方面的應(yīng)用

人類夜晚照明需要大量的電力，通過照明節(jié)電可以帶來巨大的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。[17]而火力發(fā)電排放的CO2、SO2、煙塵懸浮物等會引起溫室效應(yīng)、酸雨和環(huán)境污染。在照明工程中，最理想的節(jié)電措施是充分利用太陽光來照明，利用一些納米材料的光致發(fā)光特性是可行的辦法，白晝吸收自然光并貯存起來，晚上再直接把光射到需要的地方，這從多孔硅光致發(fā)光現(xiàn)象得到了驗(yàn)證。

五、納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)應(yīng)用上的前景 隨著納米科技和納米材料的研究深入，特別是納米科技與環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理的進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合，許多環(huán)保難題將會得到解決?，F(xiàn)在有很多納米技術(shù)的成功研究都沒有用到世紀(jì)中，我相信，在不久的將來，這些技術(shù)都會出現(xiàn)在我們的日常生活中，諸如大氣污染、污水處理、城市垃圾等問題都將會得到解決。我們將充分享受納米技術(shù)給人類帶來的潔凈環(huán)境。有理由相信，納米科技作為一門新興科學(xué)，必將對環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，利用納米科技解決環(huán)境污染問題將成為未來環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢?？傊{米技術(shù)正成為各國科技界所關(guān)注的焦點(diǎn)，正如錢學(xué)森院士所預(yù)言的那樣：“納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)將是下一階段科技發(fā)展的特點(diǎn)，會是一次技術(shù)革命，從而將是21世紀(jì)的又一次產(chǎn)業(yè)革命?！?/p>

注釋：

①小尺寸效應(yīng)：隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生特殊的光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、超導(dǎo)電性、介電性能以及化學(xué)性能等一系列新奇的性質(zhì)。

②表面效應(yīng)：超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。

③生化反應(yīng)即生物化學(xué)反應(yīng)，就是指在生物的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。④有機(jī)碳總量即溶解于水中的有機(jī)物總量折合成碳計(jì)算的量。參考文獻(xiàn)：

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[11]鄧勇航.《納米材料在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究》[J].廣西輕工業(yè)(化工與材料)，2008,2(2)[12]韓瑋.《綠色化學(xué)、納米材料與環(huán)境保護(hù)》[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2004,(8);46-48.[13]胡偉武,馮傳平.《納米材料和納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)發(fā)面的應(yīng)用》[J].化工新型材料，2007.35(增刊)[14]鄧勇航.《納米材料在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究》[J].廣西輕工業(yè)(化工與材料)，2008,2(2)[15]戴曉峰．《納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用》[J]．生物學(xué)雜志，2006，23(4)：61-62． [16]羅明良,蒲春生．《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，2001，29：27-28．

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第二篇：納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用淺談

納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用淺談

陳勇 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五建筑安裝工程公司 832000

摘要：作為一項(xiàng)重大的科技突破,納米枝術(shù)的研發(fā)已經(jīng)應(yīng)用到了社會的各個(gè)領(lǐng)域之中,在機(jī)械工程中,應(yīng)用納米技術(shù)已經(jīng)成為了核心,其外在的表現(xiàn)存在于各個(gè)方面，本文從實(shí)際出發(fā)來對納米技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程進(jìn)行了展現(xiàn)，同時(shí)也就得出了應(yīng)用了納米技術(shù)的機(jī)械工程相對于傳統(tǒng)的機(jī)械工程來說的改變。下面，筆者就對納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān) 鍵 詞：納米技術(shù)；納米材料；機(jī)械工程

前言：納米和技術(shù)就是借用單一的分子、原子制造物質(zhì)的一種科學(xué)技術(shù)，納米科學(xué)技術(shù)將很多現(xiàn)代的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)作為基礎(chǔ)，并加以改進(jìn)和升華，成為了現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)組合后的重要產(chǎn)物之一，其中，現(xiàn)代科學(xué)主要包括分子物理學(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)是一系列的全新科學(xué)革命。納米技術(shù)應(yīng)用廣泛，其中在機(jī)械工程中的作用是不可估量的，各國家都開始對這方面的研究，納米技術(shù)在機(jī)械工程方面的應(yīng)用有以下幾方面:

一、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。

二、微型納米軸承

當(dāng)前形勢下，納米技術(shù)不僅僅是一門單一的新型技術(shù)或者學(xué)科，他被廣泛應(yīng)用到各類學(xué)科之中，其中機(jī)械工程進(jìn)行納米技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)對機(jī)械工程學(xué)科技術(shù)的變革產(chǎn)生了不可估量的重要作用。納米技術(shù)在機(jī)械方面乃至微觀機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用，成為了我們這個(gè)世紀(jì)的研究核心，在機(jī)械工程方面，納米技術(shù)主要應(yīng)用于微型軸承上面，傳統(tǒng)的軸承，體積較大，摩擦力僅僅能靠潤滑來進(jìn)行，但仍不可避免納米軸承主要包括以下兩個(gè)特點(diǎn)：

1、微型：，微型納米軸承的僅僅為一根頭發(fā)直徑的萬分之一，其應(yīng)用到機(jī)電系統(tǒng)微型的軸承是只有 1nm，為微型機(jī)械的千分之一大小。

2、摩擦力極小。如果軸承體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會將微型軸承的弱點(diǎn)暴露出來，其產(chǎn)生的摩擦力很大的時(shí)候，會導(dǎo)致微型軸承無法使用。通常納米軸承與這種微型機(jī)械軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。

三、納米技術(shù)馬達(dá)

新一代的納米技術(shù)馬達(dá)是油美國一家公司生產(chǎn)，這種微型馬達(dá)的體積只有一般電磁馬達(dá)體積的二十分之一，它的長度比火柴桿還要短很多，但是竟然能夠負(fù)荷4千克的重量，它的壽命可以達(dá)到100多萬次。這種馬達(dá)主要通過運(yùn)用納米技術(shù)制造智能材料來取代傳統(tǒng)的銅線圈以及磁鐵，所以它比傳統(tǒng)馬達(dá)重量更輕、噪音更低，可以說是世界上最輕便、最靜音的馬達(dá)，同時(shí)成本也比傳統(tǒng)馬達(dá)更加低。當(dāng)前這種微信馬達(dá)在機(jī)械中運(yùn)用的并不多，主要用于汽車電動車窗。

四、納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用

通常情況下，靜態(tài)密封都是采用金屬、塑料或者橡膠等材料制作而成。在旋轉(zhuǎn)條件加，動態(tài)密封一直沒有對其問題進(jìn)行解決，動態(tài)密封不能在高真空、高速的條件下進(jìn)行動態(tài)的密封。此外磁性液體也對新型潤滑劑的制造起了促進(jìn)作用，由此可見，在機(jī)械工程中應(yīng)用納米技術(shù)對機(jī)械工程的不斷發(fā)展有著深刻的影響。

1、磁性液體的尺寸效應(yīng)：納米技術(shù)領(lǐng)域中，其最顯著的效果是將軸承的傳統(tǒng)尺寸單位縮小，將毫米轉(zhuǎn)化為納米，將納米技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可降低機(jī)械體積，促使微型機(jī)械的形成和產(chǎn)生。這種產(chǎn)生是指可以進(jìn)行成批制作的微傳感器、微能源、微驅(qū)動、集合微結(jié)構(gòu)、信號等等處置裝置為一體的微型機(jī)電系統(tǒng)，此系統(tǒng)大部分將納米技術(shù)成果進(jìn)行了運(yùn)用，是整個(gè)納米技術(shù)的重要組成部分。

2、磁性液體在選擇軸重應(yīng)用材料的多元化：納米技術(shù)使原材料更加微小的形態(tài)，其功能更加強(qiáng)大，不僅僅能對傳統(tǒng)材料進(jìn)行改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產(chǎn)生。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)動機(jī)系統(tǒng)中。

3、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)動是無磨損和撕裂，達(dá)到了理想的效果。

4、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)孕枭钊胙芯浚员慵{米技術(shù)更好地服務(wù)于機(jī)械工程領(lǐng)域。

五、納米技術(shù)發(fā)展前景 汽車工業(yè)以及機(jī)械潤滑配件的應(yīng)用；塑膠流道低粘的應(yīng)用；射出成型時(shí)發(fā)生粘膜、包封短射、鏡面霧化；橡膠IC封裝膠和發(fā)泡塑料；納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性在塑膠膜具等等各個(gè)方面的應(yīng)用都極其的廣泛。

結(jié)語：以上簡單闡述了納米技術(shù)在微型納米軸承、納米技術(shù)馬達(dá)及納米磁性液體餓的那個(gè)三個(gè)方面在機(jī)械工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，說明了納米技術(shù)的重要性及發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)：

[1]佟鵬，高建強(qiáng)，王兵樹，曹文亮.納米技術(shù)的研究與應(yīng)用.能源研究與信息，2012，（3）

[2]苑國良.納米技術(shù)及其在機(jī)械中的應(yīng)用.機(jī)械制造，2015，（9）

第三篇：納米技術(shù)在化妝品中的應(yīng)用

摘要:采用納米技術(shù)對化妝品進(jìn)行處理,可使活性物質(zhì)功效得到充分的發(fā)揮,從而大大提高化妝品的性能。然而就納米技術(shù)安全性而言，仍處于爭議之中。因而，生產(chǎn)穩(wěn)定、高效、安全的納米化妝品將會是化妝品行業(yè)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。文章從正反兩方面介紹了納米技術(shù)在化妝品中的應(yīng)用現(xiàn)狀，多學(xué)科合作是解決問題的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：化妝品 納米技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 安全性

引言

在日常生活中,一般把胭脂、口紅、潤膚霜、乳液等統(tǒng)稱為化妝品?；瘖y品種類繁多,如按產(chǎn)品用途來劃分,可分成清潔、護(hù)膚、營養(yǎng)、藥物、美容、美發(fā)等六大類?；瘖y品可用于清潔、保養(yǎng)皮膚;對問題性皮膚起治療作用;遮蓋皮膚瑕疵,調(diào)和膚色;修飾面部的五官及輪廓。

化妝品的這些作用取決于化妝品中的活性物質(zhì),而這些活性全部必須通過皮膚來吸收。采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的化妝品,活性物質(zhì)的功效往往難以充分發(fā)揮。納米技術(shù)是上世紀(jì)末發(fā)展起來的一門高新技術(shù),采用納米技術(shù)對化妝品進(jìn)行處理,可使活性物質(zhì)功效得到充分的發(fā)揮,從而大大提高化妝品的性能。正因?yàn)槿绱?納米技術(shù)迅速在化妝品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、納米化妝品及其優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)物質(zhì)被分解成納米微粒（1nm相當(dāng)于一根頭發(fā)直徑的8萬分之一）時(shí)，這些納米微粒通常會展現(xiàn)出全新的活躍特性。近年來!隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，化妝品的生產(chǎn)工藝也得到了長足的進(jìn)步采用納米技術(shù)對化妝品進(jìn)行處理，可使活性物質(zhì)功效得到充分的發(fā)揮，從而大大提高化妝品的性能。

目前,納米技術(shù)在化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要在于乳化技術(shù)、活性 物質(zhì)傳輸技術(shù)、防曬劑等方面,并已開發(fā)出各種相 關(guān)產(chǎn)品,得到許多消費(fèi)者的認(rèn)同。

乳化技術(shù)是制備膏霜和乳液類化妝品的關(guān)鍵技術(shù),傳統(tǒng)工藝乳化得到的化妝品膏體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為膠團(tuán)狀或膠束狀,其直徑為微米數(shù)量級,對皮膚的滲透能力較弱。皮膚一般只能通過表皮吸收和毛囊腺吸收這兩條途徑,皮膚最外層為疏水性角質(zhì)層,因而水溶性物質(zhì)和大分子量的物質(zhì)通過這兩條途徑的吸收相當(dāng)不易。因此,傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的化妝品膏體不易被表皮細(xì)胞吸收。將納米技術(shù)應(yīng)用到化妝品制造業(yè)中,可以對傳統(tǒng)工藝乳化得到的化妝品的缺陷進(jìn)行很好的改進(jìn)。采用納米技術(shù)制備化妝品時(shí),將化妝品中最具功效的成分進(jìn)行特殊處理,得到的化妝品膏體微粒尺寸可以達(dá)到納米數(shù)量級。這種納米級膏體對皮膚的滲透性大大增加,皮膚選擇吸收功能物質(zhì)的利用率隨之大大提高。歐萊雅公司的納米乳化技術(shù)將非常細(xì)小的粒子乳化,液體形成時(shí)可以包囊更多水分,可用于多種噴霧類產(chǎn)品,細(xì)微的薄霧中將包含大量潮濕水分。此外,納米乳液與普通乳液相比,由于粒徑小而對皮膚滲透性更強(qiáng),可使活性物質(zhì)直接而均勻地作用于角質(zhì)層,如與抗衰老、美白等活性劑復(fù)配使用,效果更好。納米乳液不含或少含表面活性劑,十分適用于敏感皮膚。韓國AMOREPACIFIC公司從吸取大地能源的根莖植物那兒獲得肌膚活力物,通過肌膚細(xì)胞1/1000的納米技術(shù)將它快速吸收到肌膚深層,充分兼顧女性的肌膚、生活習(xí)慣和個(gè)人性格。此外,還有一種由汽巴公司開發(fā)的超微載體系統(tǒng)Nanotope,它對皮膚具有高覆蓋率和強(qiáng)滲透性。比普通脂質(zhì)體更耐表面活性劑,并具有良好的pH值和離子強(qiáng)度的適應(yīng)性。是一種穩(wěn)定且粒徑分布均勻的納膠體。這種Nanotope的平均直徑僅為25nm,低于普通的脂質(zhì)體。目前生產(chǎn)的兩種包覆了D-泛醇和維生素E的Nanotope可廣泛應(yīng)用在抗衰老及保濕型護(hù)膚液、潤膚霜、爽膚水、精華素、特殊眼部護(hù)理液、眼霜以及防曬及曬后產(chǎn)品等之中。

納米化妝品的優(yōu)勢在于以下幾點(diǎn): 1.提高營養(yǎng)及藥物利用率,長循環(huán)納米技術(shù)是藥物體結(jié)合研究熱點(diǎn)。研究藥物及化妝品在體內(nèi)的吸收、分布及作用強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)表面電荷、粒徑大小及表面親水親脂性,是影響藥物及化妝品成分的吸收和療效的主要因素。某些活性物質(zhì)不能解決其存活時(shí)間及皮膚吸收問題,難以廣泛應(yīng)用或功效不理想。但使用納米微粒技術(shù),其主要作用是獲得大量納米級結(jié)構(gòu)材料,將物質(zhì)分子超微破碎、乳化、均質(zhì)、分散成小分子。用該技術(shù)處理化妝品用的抗衰老劑SOD、氨基酸等物質(zhì),可為皮膚全部吸收。以其技術(shù)加工中草藥,可達(dá)到常規(guī)草藥難以取得的功效。以納米破壁的花粉,可為皮膚全部吸收,且保健功效大為提高。

這一技術(shù)為中草藥及營養(yǎng)素在化妝品中的應(yīng)用提供了廣闊的前景,并可使添加的活性物質(zhì)保持鮮活和穩(wěn)定。2.提高抑菌抗菌作用,納米微粒在抗菌滅菌材料上應(yīng)用廣泛,可干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成,從而有效抑制細(xì)菌繁殖。根據(jù)大部分細(xì)菌的細(xì)胞膜帶有負(fù)電荷的特性,將陽離子正電荷接到其表面,利用電荷正負(fù)相吸作用,使細(xì)菌窒息、死亡,達(dá)到殺菌目的。這為化妝品質(zhì)量的控制提供了新的思路。納米級材料自身有抑菌作用,研制出的細(xì)胞體調(diào)理霜,對皮膚有很好的免疫調(diào)節(jié)、抗茵消炎及防敏脫敏功效。3.增強(qiáng)防曬劑功能,在防曬劑中,二氧化鈦和氧化鋅是很好的紫外線反射劑,但其亮白特性限制使用功能。使用納米技術(shù)可將原料粒度減小到毫微米數(shù)量級,這樣即從技術(shù)上解決了因其顏色特性難以用作化妝品原料成分的難題?，F(xiàn)今,國外采用物理蒸汽合成法生產(chǎn)納米二氧化鈦這種防曬原料,而納米原料用在化妝品中,最大的優(yōu)點(diǎn)是其屬于無機(jī)惰性原料,應(yīng)用非常安全。此外,傳統(tǒng)配方中使用防曬劑原料,涂抹在皮膚上會產(chǎn)生白色殘留物,而使用納米防曬原料殘留物是無色的,阻隔紫外線功能也很強(qiáng)。

然而就納米技術(shù)安全性而言，仍處于爭議之中。因而，生產(chǎn)穩(wěn)定、高效、安全的納米化妝品將會是化妝品行業(yè)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、納米技術(shù)的缺點(diǎn)

2.1納米微粒進(jìn)入肺部造成的影響.杜邦公司(DuPon)t和約翰遜航天控制中心(NASA汀hononsSPaecCenter)的研究人員發(fā)現(xiàn):就碳納米管對老鼠肺的影響來說,比石英灰塵更有毒.NASA研究人員羅伯特·亨特博士(Dr.RobertHunet)r說:“消息是清楚的,人們應(yīng)該采取措施.碳納米管可能非常有毒”.吸人單層碳納米管能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動物肺部產(chǎn)生肉芽瘤,而肉芽瘤是肺結(jié)核病的典型特征.2.2納米微粒自肺部移向腦部造成的影響。

美國南方衛(wèi)理公會大學(xué)(乳uthemMeth記istUnivesrityinDallas)研究人員在美國化學(xué)學(xué)會的一個(gè)學(xué)術(shù)會議s[,“J上介紹說,他們在研究中將9條年幼的黑妒魚放人容量10L的魚缸內(nèi),讓其接觸水溶性C一60(巴克球).研究中黑妒所接觸的C一60濃度為0.巧PPm.48h后對這些魚腦組織樣本的分析發(fā)現(xiàn),它們腦部所受損傷比處于不含C-60的清水中的黑妒要嚴(yán)重17倍.損傷主要表現(xiàn)為脂質(zhì)的過氧化反應(yīng),它能導(dǎo)致脂質(zhì)分解,削弱細(xì)胞膜正常功能.研究中還發(fā)現(xiàn),接觸〔卜-60巴克球會改變黑妒肝臟部位一些基因的表達(dá).2004年1月,岡特博士(Dr.Gunet)r的研究報(bào)告也指出〔`2〕,納米微粒很容易從鼻腔向大腦移動.。2.3納米微粒自肺部進(jìn)入血液中造成的影響。

雷姆(Ne)等人]曾讓自愿受試者暴露吸人微量99mTc的得納米碳球(99mTehcnetium),而后立刻測量受試者血液中的放射性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉積在肺部的納米碳球的確有微量會進(jìn)入血液中.而雷姆另一份研究倉鼠(h~t。)產(chǎn)生血栓的關(guān)聯(lián),結(jié)果發(fā)現(xiàn)倉鼠吸人聚苯乙烯粒的確可能導(dǎo)致血栓形成。2.4由皮膚吸收造成的影響。

使用納米化妝品、納米防曬乳液及納米藥物時(shí),納米微?？赡芡高^皮膚吸收而進(jìn)人人體.歐盟所屬化妝品與非食品科學(xué)委員會(以犯NFP)在對納米防曬乳液所使用之Tiq作的說明是:要求工業(yè)界在使用納米級的Tiq時(shí)要從事額外的試驗(yàn)以便規(guī)范它的安全問題

三、結(jié)語

納米技術(shù)應(yīng)用于化妝品的研究是一個(gè)大課題。單靠某一學(xué)科的力量是很難勝任的。多學(xué)科研究將是解決這一問題的重要手段和途徑。總之，納米科技的重大突破一定會到來。隨著納米科技的不斷發(fā)展，納米技術(shù)對于化妝品領(lǐng)域一定會起到越來越重要的作用，我們共同期待一個(gè)全新的美容時(shí)代的來臨。

化妝品化學(xué)論文

題 目 納米技術(shù)在化妝品中的應(yīng)用 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 日 期

第四篇：納米技術(shù)及其應(yīng)用作業(yè)

納米技術(shù)及其應(yīng)用的結(jié)課作業(yè)

學(xué)院：理工學(xué)院班級：機(jī)械L126班姓名：韓東學(xué)號：12L0551192

一、簡述納米技術(shù)的兩種特性（表面效應(yīng)與小尺寸效應(yīng)），并且舉例子（至少500字）

1、表面效應(yīng)：

球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積/體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會顯著地增加。對直徑大于 0.1微米的顆粒表面效應(yīng)可忽略不計(jì)，當(dāng)尺寸小于 0.1微米時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達(dá)100平方米，這時(shí)的表面效應(yīng)將不容忽略。

超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金屬超微顆粒（直徑為 2*10^-3微米）進(jìn)行電視攝像，實(shí)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)這些顆粒沒有固定的形態(tài)，隨著時(shí)間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同于一般固體，又不同于液體，是一種準(zhǔn)固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子仿佛進(jìn)入了“沸騰”狀態(tài)，尺寸大于10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點(diǎn)材料。

例子：高效催化劑

2小尺寸效應(yīng)：

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。

例子：電腦的cpu

二、納米技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用（至少500字）

1、超雙疏納米防污劑

超雙疏納米防污劑 型號：VK-F01 超雙疏納米防污劑 “二元協(xié)同納米界面技術(shù)”理論是引入仿生學(xué)原理。研究荷葉“出淤泥而不染”“滴水成珠、拒水防污”的表面微觀結(jié)構(gòu)，對紡織面料的纖維表面在納米尺度進(jìn)行界面修飾、聚合和改性，使其表現(xiàn)出超常的納米界面物性，并形成納米 結(jié)構(gòu)特有的四大效應(yīng)。棉、毛、麻、絲、化纖等各種材質(zhì)的紡織面料經(jīng)過納米防水防油防污劑界面技術(shù)處理，可賦于防水透氣、拒污易洗新功能。如同荷葉效果，同時(shí)仍保持原面料的質(zhì)地、手感、風(fēng)格和牢度。精紡毛織面料經(jīng)過納米防水防油防污劑界面技術(shù)處理，可解決頭疼的縮率； 處理后的棉、毛、蛋絲產(chǎn)品抗皺性能大幅提高，機(jī)可洗的實(shí)現(xiàn)解除您的洗衣愁。超雙疏技術(shù)的納米防水防油防污劑面料同時(shí)具有防油、防水、防塵、柔軟、透氣、環(huán)保、快干等功能； 納米防水防油防污劑具有防水、防油、防污、抗菌、增強(qiáng)纖維的功能。經(jīng)其整理后的織物可保持原有的手感、透氣性、色澤、穿著舒適性等特點(diǎn)，并具有一般烴類及有機(jī)硅類、整理劑所不具備的防油性。此外，含還具有用量小、功效高、耐久性強(qiáng)且符合環(huán)保要求的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了迅速的普及和推廣。納米界面超雙疏技術(shù)處理以后，由于其超雙疏特性，使織物更具快干功能。面料具有環(huán)保無污染、無毒的特性。防水最高達(dá)到6級以上，防油最高達(dá)到6級（國家毛紡檢測中心）。使用方法： 1.施涂前應(yīng)使被涂面清潔、干燥。應(yīng)清除灰塵，并用水沖洗干凈，干燥備用。如為玻璃、瓷磚、金屬表面，應(yīng)用玻璃清洗劑或洗滌劑水溶液清洗干凈。塑料表面可用洗滌劑清洗，必要時(shí)用有機(jī)溶劑（如醇類、酮類 等）清洗。2.建議使用高性能霧化良好之高品質(zhì)噴頭，噴涂距離30~40cm為宜，這樣可噴涂均勻，并節(jié)省涂料，耗量約為50-100m2/L以上。3.一般噴涂一遍即可，如要提高效能可噴兩遍，但間隔時(shí)間應(yīng)在50min以上。4.噴涂后晾干即可。在150-180℃熱處理30-50秒大大有利于提高涂層強(qiáng)度和效果。小型物品可用熱吹風(fēng)機(jī)。雖然本品無毒，但還是建議施工時(shí)穿戴好防護(hù)用品

2、在生物工程上的應(yīng)用

雖然分子計(jì)算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性，并且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲存信息，從而起到代替當(dāng)今計(jì)算機(jī)信息處理和信息存儲的作用，它將使單位體積物質(zhì)的儲存和信息處理能力提高上百萬倍。在光電領(lǐng)域的應(yīng)用納米技術(shù)的發(fā)展，使微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對地偵察。最近，麻省理工學(xué)院的研究人員把被激發(fā)的鋇原子一個(gè)一個(gè)地送入激光器中，每個(gè)原子發(fā)射一個(gè)有用的光子，其效率之高，令人驚訝。在化工領(lǐng)域的應(yīng)用將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。利用納米微粒構(gòu)成的海綿體狀的輕燒結(jié)體，可用于氣體同位素、混合稀有氣體及有機(jī)化合物等的分離和濃縮。納米微粒還可用作導(dǎo)電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤滑劑等。研究人員還發(fā)現(xiàn)，可以利用納米碳管其獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)，大的比表面（每克納米碳管的表面積高達(dá)幾百平方米）、較高的機(jī)械強(qiáng)度做成納米反應(yīng)器，該反應(yīng)器能夠使化學(xué)反應(yīng)局限于一個(gè)很小的范圍內(nèi)進(jìn)行。

三、談?wù)勀銓{米技術(shù)或者納米材料的認(rèn)識（至少300字）

從尺寸大小來說，通常產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)顯著變化的細(xì)小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000納米，1納米=10埃），即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。

納米級結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料，是指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因?yàn)閺?qiáng)相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性，例如熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。

納米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)及納米加工技術(shù)、納米測量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)。

第五篇：納米技術(shù)及其應(yīng)用論文

納米技術(shù)及其在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

摘要：主要介紹了納米技術(shù)的內(nèi)涵、主要內(nèi)容及納米技術(shù)在微機(jī)械和包裝、食品

或總稱為微型電動機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），用于有傳動機(jī)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。MEMS使用的是一種類似于集成電器設(shè)計(jì)和制造的新工藝。特點(diǎn)是部件很小，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(jī)，用于超快速離心機(jī)或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測準(zhǔn)原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進(jìn)入納米尺度，但有很大的潛在科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（3）納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)，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相互作用的試驗(yàn)，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，DNA的精細(xì)結(jié)構(gòu)等。有了納米技術(shù)，還可用自組裝方法在細(xì)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(xì)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。

（4）納米電子學(xué)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(dāng)前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷?！案臁笔侵疙憫?yīng)速度要快?！案洹笔侵竼蝹€(gè)器件的功耗要小。但是“更小”并非沒有限度。

3．納米技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

3．1納米技術(shù)在微機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著納米技術(shù)應(yīng)用途徑的不斷拓寬，微機(jī)械的開發(fā)在全世界方興未艾。例如，進(jìn)入人體的醫(yī)療機(jī)械和管道自動檢測裝置所需的微型齒輪、電機(jī)、傳感器和控制電路等。制造這些具有特定功能的納米產(chǎn)品，其技術(shù)路線可分為兩種：一是通過微加工和固態(tài)技術(shù)，不斷將產(chǎn)品微型化；二是以原子、分子為基本單元，根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品。3．1．1采用微加工技術(shù)制造納米機(jī)械

（1）微細(xì)加工。日本發(fā)那科公司開發(fā)的能進(jìn)行車、銑、磨和電火花加工的多功能微型精密加工車床（FANUCROBO nano Ui 型），可實(shí)現(xiàn)5軸控制，數(shù)控系統(tǒng)最小設(shè)定單位是1nm（10－3μm）。該機(jī)床設(shè)有編碼器半閉環(huán)控制，還有激光全息式直線移動的全閉環(huán)控制。編碼器與電機(jī)直聯(lián)，具有每周6 400萬個(gè)脈沖的分辨率，每個(gè)脈沖相當(dāng)于坐標(biāo)軸移動0．2 nm，編碼器反饋單位為1／3 nm，故跟蹤誤差在±1／3 nm以內(nèi)。直線分辨率為1 nm，跟蹤誤差在±3 nm以內(nèi)。CNC裝置采用FANUC－16i，實(shí)現(xiàn)AInano輪廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服電機(jī)裝上高分辨率檢測裝置及αi系列伺服放大器，實(shí)現(xiàn)了微細(xì)加工。

（2）微型機(jī)器人。在工業(yè)制造領(lǐng)域，微型機(jī)器人可以適應(yīng)精密微細(xì)操作，尤其在電子元器件的制造方面。美國邁特公司的研究人員最近設(shè)計(jì)出一種用于組裝納米制造系統(tǒng)的微型機(jī)器人，這種機(jī)器人的長度約為5mm。研究人員稱，假設(shè)能利用納米制造技術(shù)使這種機(jī)器人的體積不斷縮小，其最終的體積不會超過灰塵的微粒。日本三菱公司也開發(fā)了一種微型工業(yè)機(jī)器人，該機(jī)器人采用了5節(jié)閉式連桿機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)手臂的輕量化與高剛性，其動作速度及精度完全可以趕上專用機(jī)器人。往復(fù)上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取動作，所需時(shí)間縮短到0．28 s。另外，通過采用閉式連桿機(jī)構(gòu)與高剛性減速機(jī)，實(shí)現(xiàn)了比以往機(jī)器人高10％的位置重復(fù)精度（±5 nm），可適用于精密微細(xì)操作。我國在微型機(jī)器人的研制方面也取得了可喜的成績。據(jù)媒體報(bào)道，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的機(jī)器人，其操作精度達(dá)到了納米級，可以應(yīng)用于分子生物學(xué)基因操作，能夠?qū)?xì)胞和染色體進(jìn)行“手術(shù)”，并能在微電子、精密加工等精度要求較高的領(lǐng)域一顯身手。（3）微型電機(jī)。美國俄亥俄州克利夫西

卡塞大學(xué)已建立了一所納米級微型電機(jī)實(shí)驗(yàn)室，專門研究納米技術(shù)及其超微機(jī)電系統(tǒng)。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研制的微型電動機(jī)，小到只能在顯微鏡下才能看得見。德國汽車零件制造商博士公司正在研制納米技術(shù)傳感器，這種傳感器將為人們提供關(guān)于汽車上每個(gè)零部件在三維空間中運(yùn)動的精確信息。當(dāng)微型傳感器探測到速度驟減時(shí)，就會自動釋放安全氣囊。3．1．2采用自組裝技術(shù)制造納米機(jī)械

（1）生物器件。以分子自組裝為基礎(chǔ)制造的生物分子器件是一種完全拋棄以硅半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的電子器件。將一種蛋白質(zhì)選作生物芯片，利用蛋白質(zhì)可制成各種生物分子器件，如開關(guān)器件、邏輯電路、存儲器、傳感器以及蛋白質(zhì)集成電路等。美國密歇根韋思大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物分子信息小組，利用細(xì)菌視紫紅質(zhì)（簡稱BR蛋白質(zhì)）和發(fā)光染料分子研制具有電子功能的蛋白質(zhì)分子集成膜，這是一種可使分子周圍的勢場得到控制的新型邏輯元件。美國錫拉丘茲大學(xué)也利用BR蛋白質(zhì)研制模擬人腦聯(lián)想能力的中心網(wǎng)絡(luò)和聯(lián)想式存儲裝置。

（2）納米分子電動機(jī)。美國IBM公司瑞士蘇黎士實(shí)驗(yàn)室與瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)DNA能夠被用來彎曲直徑不及頭發(fā)絲的五十分之一的硅原子構(gòu)成的“懸臂”。上下彎曲，頂端則粘有單股DNA鏈。DNA自然形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙鏈被分開后，它們會力圖重新組合。當(dāng)研究人員將帶有單股DNA鏈的“懸臂”置于含有與之對應(yīng)的單股DNA鏈的溶液中，這兩個(gè)鏈就會自動配對結(jié)合在一起，小“懸臂”在這種力的作用下開始彎曲。研究人員利用這種生物力學(xué)技術(shù)制造帶有納米級閥門的微型膠囊（納米分子電動機(jī)）。通過控制這種驅(qū)動力來控制閥門的開合，可以將精確劑量的藥物傳送到身體的需要部位來達(dá)到治療的目的。3．2納米技術(shù)在包裝機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

采用納米材科技術(shù)對包裝機(jī)關(guān)鍵零部件（如軸承、齒輪、彈簧等）進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高設(shè)備的耐磨性、硬度和壽命。碳納米管還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較高的熱導(dǎo)率。由于具有非常大的長度—直徑比，可以制造出任何復(fù)雜形狀的零件，是復(fù)合材料理想的增強(qiáng)纖維。目前，用價(jià)格低廉的納米塑料制成的齒輪、陶瓷軸承、納米陶瓷蚊輥、電雕輥等印刷包裝機(jī)械零件已 走進(jìn)企業(yè)，開始代替金屬材料?，F(xiàn)代膠印機(jī)上應(yīng)用著很多傳感器．如控制飛達(dá)紙堆的自動升降、氣泵供氣時(shí)間檢測、合壓時(shí)間檢測、空張檢測、墨量控制等。納米陶瓷具有良好的耐磨性、較高的強(qiáng)度及較強(qiáng)的韌性可用于制造刀具、包裝和食品機(jī)械的密封環(huán)、軸承等以提高其耐磨性和耐蝕性，也可用于制作輸送機(jī)械和沸騰干燥床關(guān)健部件的表面涂層。3．3納米技術(shù)在食品機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

納米SiC、Si3N4在較寬的波長范圍內(nèi)對紅外線有較強(qiáng)的吸收作用，可用作紅外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纖維。納米Si3N4非晶塊具有從黃光到近紅外光的選擇性吸收，也可用于特殊窗口材料，以納米SiO2做成的光纖對600 nm以上波長光的傳輸損耗小于10 dB／km，以納米SiO2和納米TiO2制成的微米級厚的多層干涉膜，透光性好而反射紅外線能力強(qiáng)，與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝啾?，可?jié)省15％的電能。經(jīng)研究證明，將30～40 nm的TiO2分散到樹脂中制成薄膜，成為對400 nm波長以下的光有強(qiáng)烈吸收能力的紫外線吸收材料，可作為食品殺菌袋和保鮮袋最佳原料。納米SiO2光催化降解有機(jī)物水處理技術(shù)無二次污染，除凈度高，其優(yōu)點(diǎn)是：①具有很大的比表面積，可將有機(jī)物最大限度地吸附在其表面；②具有更強(qiáng)的紫外線吸收能力，因而具有更強(qiáng)的光催化降解能力，可快速將吸附在其表面的有機(jī)物分解掉。這為污水處理量較大的食品企業(yè)提供了有力的技術(shù)支持。介孔固體和介孔復(fù)合體是近年來納米材料科學(xué)領(lǐng)域較引人注目的研究對象，由于這種材料較高的孔隙率（孔洞尺寸為2～50 nm）和較高的比表面，因而在吸附、過濾和催化等方面有良好的應(yīng)用前景。對純凈水、軟飲料等膜過濾和殺菌設(shè)備又提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。橡膠和塑料是包裝和食品機(jī)械應(yīng)用較多的原材料。但通常的橡膠是靠加入炭黑來提高其強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性，制品為黑色，不適宜用在食品機(jī)械上。納米材料的問世使這一問題迎刃而解。新的納米改性橡膠各項(xiàng)指標(biāo)均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用壽命長達(dá)30年以上，且色彩艷麗，保色效果優(yōu)異。普通塑料產(chǎn)量大、應(yīng)用廣、價(jià)格低，但性能遜于工程塑料，而工程塑料雖性能優(yōu)越，但價(jià)格高，限制了它在包裝和食品機(jī)械上的大范圍應(yīng)用。用納米材料對普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，達(dá)到工程塑料尼龍－6的性能指標(biāo)，且工藝性能好、成本低，可大量采用。

4．納米技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的發(fā)展前景

（1）機(jī)械及汽車工業(yè)的滑配原件如：軸承、滑軌上應(yīng)用納米陶瓷鍍膜能產(chǎn)生超底的磨擦界面，大大減低磨損并能提高負(fù)載。（2）塑膠流道的低粘應(yīng)用：例如T型模、拉絲模、套筒和熱膠道，可有效減少積料碳化的產(chǎn)生幾率。（3）射出成型時(shí)發(fā)生的粘模、包封短射、鏡面霧化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑塊及頂針上所展現(xiàn)的干式潤滑，更是任何金屬所無法表現(xiàn)的優(yōu)異性。（4）IC封裝膠、橡膠及發(fā)泡塑料由于具有極高的粘著性，因此必須借助大量脫模劑來幫助脫模，納米陶瓷的荷葉效應(yīng)可減少脫模劑的使用及模具清理時(shí)間。

（5）納米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑膠在模具內(nèi)的流動大幅提升，特別是高精度模具例如薄光板、塑膠鏡片、汽車聚光燈罩等模具應(yīng)用后對產(chǎn)品的不良率上均有明顯的改善。

5．結(jié)語

綜上所述，納米技術(shù)是近十多年來逐步發(fā)展起來的一門前沿性與綜合性交叉的新學(xué)科，是現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的迅猛發(fā)展將引發(fā)21世紀(jì)新的工業(yè)革命。美國商業(yè)通訊公司研究報(bào)告稱，未五年，用于橡膠產(chǎn)品和油墨生產(chǎn)的碳黑填充料將繼續(xù)高居納米材料需求榜首。今后幾年，全球納米材料的需求將以2．7％年增長速度增長，到2010年將達(dá)到1 030萬t，所以納米包裝具有較大的市場發(fā)展?jié)摿?。過去，我國機(jī)械包裝工業(yè)的一些先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)，大多是依靠進(jìn)口。納米技術(shù)的出現(xiàn)，將對我國機(jī)械包裝行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新帶來新的發(fā)展機(jī)遇。相信在不遠(yuǎn)的將來，納米技術(shù)將廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，它給機(jī)械業(yè)帶來的變化將是巨大的。參考文獻(xiàn)

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