第一篇：納米材料在機(jī)械上應(yīng)用 論文

納米材料在機(jī)械上的應(yīng)用

摘 要： 本文介紹納米技術(shù)的興起；納米材料的特性；納米技術(shù)在機(jī)械工程中的運(yùn)用；與傳統(tǒng)機(jī)械工程相比，納米技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)；納米加工的關(guān)鍵技術(shù)及其在微型機(jī)械和微型機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 納米技術(shù)；納米材料；機(jī)械；納米加工；微型機(jī)械

機(jī)械是現(xiàn)在社會(huì)的基礎(chǔ)，是社會(huì)的一大支柱。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。

納米技術(shù)的興起

自從1990年7月在美國(guó)召開的第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支開始，納米技術(shù)便一步一步進(jìn)入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0．1～100nm之間的物質(zhì)組成的體系運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用，以及實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。從材料的結(jié)構(gòu)層次來說，它介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間領(lǐng)域。

納米技術(shù)不是一門單一的新型學(xué)科或者技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于各類學(xué)科中，其中在機(jī)械工程中的應(yīng)用對(duì)于機(jī)械工程學(xué)科的技術(shù)變革起到了不可估量的作用。納米技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械方面尤其是產(chǎn)生了微型機(jī)械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)研究的核心技術(shù)，很多國(guó)家在納米技術(shù)上開始了越來越多的研究，在機(jī)械工程方面對(duì)于納米技術(shù)的應(yīng)用也越來越多。

納米材料的特性

1、力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng) 度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納米材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

2、熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。

3、電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

納米技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械工程來說，也正是因?yàn)榧{米技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)才能取得這樣顯著的成果。

1、納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)

納米技術(shù)的主要效果之一便是縮小了傳統(tǒng)尺寸的單位，將毫米進(jìn)化為納米，一納米相當(dāng)于十億分之一米。納米技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械中，可以大大降低機(jī)械的體積，從而形成了新型機(jī)械——微型機(jī)械。這種不是傳統(tǒng)機(jī)械單純地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微機(jī)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號(hào)處理裝置等于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。他們大部分都是運(yùn)用納米技術(shù)的成果，因而它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇，而是基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，并作為整個(gè)納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術(shù)路線指導(dǎo)下的產(chǎn)物。

2、納米技術(shù)使材料多元化，應(yīng)用多元化

納米技術(shù)是原材料形成更微小的形態(tài)，功能也更加強(qiáng)大，不僅能改良傳統(tǒng)材料，又能源源不斷地產(chǎn)生出新的材料。磁性液體密封技術(shù)便是證明，利用磁性液體可以被磁場(chǎng)控制的特性，將納米單位的液體置于磁場(chǎng)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(chǔ)氧功能，因此廣泛運(yùn)用于汽車發(fā)動(dòng)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(duì)于過小的零件，摩擦力便顯的尤為重要，摩擦力如果相對(duì)較大，則零件便會(huì)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(guó)科學(xué)家研制的這種微型納米軸承可在運(yùn)動(dòng)是無磨損和撕裂，達(dá)到了理想的效果。

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(shì)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(duì)于原材料的節(jié)約起到了驚人的效果。德國(guó)不萊梅應(yīng)用物理所已研制成功并且申請(qǐng)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。

微型納米軸承

傳統(tǒng)的軸承的體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠潤(rùn)滑來進(jìn)行減少，但是，仍然不能夠?qū)⒛Σ亮M(jìn)行避免。美國(guó)的科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了研究，并且研制出來一種沒有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，微型。微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)直徑的萬分之一，其應(yīng)用到機(jī)電系統(tǒng)微型的軸承只有l(wèi) nlTl，為微型機(jī)械千分之一的大小。第二，摩擦力極小。如果軸承的體積很小，那么，套在一起管子之間摩擦力就會(huì)將微型軸承弱點(diǎn)暴露出來，在其產(chǎn)生的摩擦力很大的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致微型軸承無法使用。通常制造的微型機(jī)械軸承與這種納米軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。

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與面。美國(guó)邁特公刮最近設(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(zhǎng)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(huì)超過灰塵的微粒。[j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)．實(shí)現(xiàn)手臂的輕量化與高剛性，其動(dòng)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25ram，水平方向100mm的拾取動(dòng)作，所需時(shí)間縮短到0 28s。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100*的位置重復(fù)精度(±5nm)．可適應(yīng)于精密微細(xì)操作。

納米分子電動(dòng)機(jī)

美國(guó)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)絲的五卜分之一的硅原子構(gòu)成的“懸臂”。他們裝配的這種小“懸臂”一端固定．另一端則可以上下彎曲，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(huì)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(duì)應(yīng)的單股DNA鏈的溶液中，這兩個(gè)鏈就會(huì)自動(dòng)配對(duì)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(jí)閥門的微型膠囊(納米分子電動(dòng)機(jī))。通過控制這種驅(qū)動(dòng)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)到治療的臼的。

合成永磁體

永磁材料是機(jī)械化學(xué)法最有前途的應(yīng)用之一，許多稀土永磁合金可由元素粉合成。德國(guó)西門子公司用機(jī)械化學(xué)法制備出Nd15 fe77 B8永磁體 隨后以金屬為原材料利用機(jī)械化學(xué)法制備出SmCo5 Nd2 fe14Ca3C2 Sm2Co17等稀土永磁材料。大多數(shù)的工作是從Sm2 O3 SmCl 3或Smf 3前驅(qū)體與Co Ca 進(jìn)行機(jī)械化學(xué)合成SmCo5 獲得的組成是非晶的SmCo 相和副產(chǎn)品CaO 經(jīng)熱處理晶化成SmCo5 這是集精煉 合金化和粉末制造為一體的低溫制造過程 是一種低成本制造稀土永磁的技術(shù)。

合成儲(chǔ)氫材料

儲(chǔ)氫材料作為一種新型的功能材料它能夠儲(chǔ)存氫并在需要的時(shí)候?qū)溽尫懦鰜?迄今為止研究人員已開發(fā)出了稀土系.Ti Fe 系.r 系和Mg 系等多個(gè)系列的儲(chǔ)氫合金 機(jī)械化學(xué)法在制備金屬納米晶儲(chǔ)氫材料方面有以下主要優(yōu)點(diǎn)從原理上講可以任意調(diào)配材料組成。合成許多難以用常規(guī)的熔煉或其他方法制備的新型納米晶儲(chǔ)氫合金材料 機(jī)械化學(xué)球磨過程能在氫氣氛下完成直接獲得儲(chǔ)氫態(tài)合金材料能有效降低其后續(xù)吸放氫反應(yīng)的活化能 工藝過程簡(jiǎn)單制備的儲(chǔ)氫材料一般為超細(xì)粉末使用時(shí)不需再粉碎且在充放氫過程中的抗粉化能力好 因此關(guān)于機(jī)械合金化納米晶儲(chǔ)氫材料的研究近幾年來相當(dāng)活躍。由于機(jī)械化學(xué)對(duì)Mg 基儲(chǔ)氫合金動(dòng)力學(xué)性能的改善各國(guó)的許多研究人員繼續(xù)致力于用機(jī)械化學(xué)法提高儲(chǔ)氫合金特別是Mg 基儲(chǔ)氫合金的性能 其中一個(gè)重要的方面是關(guān)于將Mg 基儲(chǔ)氫合金用于Ni MH 電池 如能獲得成功Ni MH 電池的水平將會(huì)大大提高近幾年來哈爾濱工業(yè)大學(xué)在機(jī)械化學(xué)合成納米晶Mg 基儲(chǔ)氫材料方面也做了較多工作先后制備和研究了納米晶Mg2 Ni Cu Mg 氧化物 Mg 氯化物等系列的新型儲(chǔ)氫材料9 取得了較大研究進(jìn)展。

納米技術(shù)足近十多年來逐步發(fā)展起來的一門前沿、綜臺(tái)性交叉的新學(xué)科．它的迅猛發(fā)展將引發(fā)2l世紀(jì)的工業(yè)革命。因此，目前所有發(fā)達(dá)國(guó)家的政府和企業(yè)都在對(duì)納米技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行大量的投入，試圖搶占這21世紀(jì)科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)，從而在世界競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)。最近，我國(guó)政府也明確提出了將新材料和納米技術(shù)的進(jìn)展作為“十五”規(guī)劃中科技進(jìn)步和創(chuàng)新的重要任務(wù)．這為我國(guó)2l世紀(jì)初納米技術(shù)的快速發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。相信在21世紀(jì)，納米產(chǎn)品將廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，它給人類生活方式和生活質(zhì)量的全面提高所帶來的影響將可能超過計(jì)算機(jī)給人類帶來的影響。

納米材料的應(yīng)用前景展望

經(jīng)過幾十年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測(cè)：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。

納米技術(shù)目前從整體上看雖然仍然處于實(shí)驗(yàn)研究和小規(guī)模生產(chǎn)階段，但從歷史的角度看：上世紀(jì)70年代重視微米 科技的國(guó)家如今都已成為發(fā)達(dá)國(guó)家。當(dāng)今重視發(fā)展納米技術(shù)的國(guó)家很可能在21世紀(jì)成為先進(jìn)國(guó)家。納米技術(shù)對(duì)我們既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機(jī)遇。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國(guó)在21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整個(gè)人類社會(huì)將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

結(jié)束語

納米材料在機(jī)械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示了其強(qiáng)大的科技含量，但是在其運(yùn)用中，我們?nèi)杂泻芏喾矫尕酱鉀Q如何準(zhǔn)確表征納米材料的各種精細(xì)結(jié)構(gòu)；怎樣從結(jié)構(gòu)上分析、解釋納米材料的新特性；能否利用某種標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)測(cè)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(duì)于這些問題，我們?nèi)孕枭钊胙芯?，以便納米技術(shù)更好地服務(wù)于機(jī)械工程領(lǐng)域。

參 考 文 獻(xiàn)

1)苑國(guó)良 納米技術(shù)在機(jī)械中的應(yīng)用 [期刊論文]-機(jī)械制造 2005（43）

2)閆超 納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用淺談 [期刊論文]-價(jià)值工程 2010（29）3)敖小寶，游譽(yù)林 納米技術(shù)在微型機(jī)械中的應(yīng)用 [期刊論文]-機(jī)械制造及自動(dòng)化 2005（34）

4)王祥 納米技術(shù)在制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制領(lǐng)域應(yīng)用的前景分析 [期刊論文]-國(guó)際太空 2004（4）5)李振波，李疆，劉北英 基于單片機(jī)的數(shù)字微加速度計(jì)靜態(tài)測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì) [期刊論文]-傳感器與微系統(tǒng) 2009（2）

6)陳建農(nóng)，方永耕 水輪機(jī)及輔助設(shè)備運(yùn)行及維修 河海大學(xué)出版社 1991 7)張?zhí)m娣，溫秀梅 納米加工技術(shù)及其應(yīng)用 [期刊論文]-河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2003（21）

8)吳拓 開發(fā)機(jī)械制造的新領(lǐng)域 [期刊論文]-西江大學(xué)學(xué)報(bào) 2000（2）9)袁哲俊，謝大剛 納米技術(shù)的最新發(fā)展 [期刊論文]-2000（5）

10)蔡敢為，王文龍，劉平，朱從云 為機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究 [期刊論文]-湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 2002（17）

11)楊元華，陳時(shí)錦，程凱 微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的應(yīng)用與制造 [期刊論文]-納米技術(shù)與精密工程 2005（3）

第二篇：納米材料在高分子材料中的應(yīng)用論文

納米材料在高分子材料中的應(yīng)用

近年來，納米技術(shù)已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。由于納米材料具有許多新的特性，如特殊的磁學(xué)特性、光學(xué)特性、電學(xué)特性和化學(xué)活性等，利用納米粒子的這些特性對(duì)高分子材料進(jìn)行改性，可以得到具有特殊功能的高分子材料。這不僅使高分子材料的性能更加優(yōu)異，使其更加廣泛地應(yīng)用于微電子、化工、國(guó)防、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)還為高分子改性理論體系的奠定提供了基礎(chǔ)，拓寬了高分子改性的理論。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。對(duì)超微顆粒而言，尺寸變小，其比表面積則顯著增加，從而產(chǎn)生特殊的光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)化學(xué)、聲學(xué)等一片列新的性質(zhì)。另外，納米粒子由于表面存在大量活性中心，在反應(yīng)體系中可以起到高效催化的作用。目前通常是將納米微粒與聚合物基材進(jìn)行復(fù)合，利用其特殊性質(zhì)來開發(fā)新產(chǎn)品，這比研究全新的聚合物材料投資少，周期短，生產(chǎn)成本低。但是通常納米微粒粒徑小，易于團(tuán)聚，為增加材料與聚合物的界面結(jié)合力，提高復(fù)合材料的性能，需要對(duì)納米微粒進(jìn)行表面改性處理。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，這些效應(yīng)的綜合作用導(dǎo)致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，納米粒子巨大的比表面積產(chǎn)生的表面效應(yīng)，可使經(jīng)納米粒子改性后的高分子材料的機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性、觸媒性質(zhì)、破壞韌性等均與一般材料不同，有的材料還具有了新的阻燃性和阻隔性。

利用納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等可制成紫外線吸收材料。例如，防曬油等化妝品中現(xiàn)在普遍加入了納米微粒，同時(shí)在具有強(qiáng)紫外吸收的納米微粒表面包裹一層對(duì)身體無害的高聚物，這樣既發(fā)揮了納米顆粒的作用，又改善了防曬油的性能。再如，塑料制品在紫外線照射下很容易老化變脆，如果在塑料表面涂上一層含有納米微粒的透明涂層吸收紫外線，這樣就可以防止塑料老化。汽車、艦船的表面涂覆的油漆主要是由氯丁橡膠、雙酚樹脂或者環(huán)氧樹脂為主要原料，在陽(yáng)光的紫外線照射下很容易老化變脆，致使油漆脫落，如果在面漆中加入能強(qiáng)列吸收紫外線的納米微粒就可起到保護(hù)底漆的作用。另外，將納米微粒分散到樹脂中制成膜，可用作半導(dǎo)體器件的紫外線過濾器。

在航空航天材料的加工生產(chǎn)中，納米材料也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，特別是由輕元素組成的納米材料在航空隱身材料方面應(yīng)用十分廣泛?！┘{米復(fù)合粉體與高分子纖維結(jié)合，對(duì)中紅外波段有很強(qiáng)的吸收性能，對(duì)紅外探測(cè)器有很好的屏蔽作用。納米磁性材料，特別是類似鐵氧體的納米磁性材料加入涂料中，既有優(yōu)良的吸波特性，又有良好的吸收和耗散紅外線的性能，甚至可以改變雷達(dá)波的反射信號(hào)，加之其比重輕，因此在隱身方面的應(yīng)用上有明顯的優(yōu)越性。 納米材料對(duì)光吸收和對(duì)靜電屏蔽的特性，使其在日常生活和國(guó)防上也有著很重要的應(yīng)用前景。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始用納米復(fù)合粉添加的纖維制成軍服，這種纖維不僅對(duì)人體釋放的紅外線有很好的屏蔽作用，而且對(duì)人體紅外線有強(qiáng)吸收作用，可以增加保暖作用，減輕農(nóng)服的重量。化纖衣物和地毯由于靜電效應(yīng)在摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生放電，不僅有安全隱患，同時(shí)很容易吸附灰塵，給使用者帶來很多不便。金屬納米微粒為解決這一問題提供了一個(gè)新的途徑，只要在化纖制品中加入少量金屬納米微

粒，就會(huì)使靜電效應(yīng)大大降低。

在家電用高分子材料，納米靜電屏蔽材料的應(yīng)用近來也開始得到了推廣。電器外殼如果不能進(jìn)行靜電屏蔽，電器的信號(hào)就會(huì)受到外部靜電的嚴(yán)重干擾。為了改善靜電屏蔽涂料的性能，日本松下公司已研制成功具有良好靜電屏蔽的納米涂料，這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因面能起到靜電屏蔽作用，同時(shí)氧化物納米微粒顏色各異，可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色。因此這種納米靜電屏蔽涂料不但有很好的靜電屏蔽特性，而且也克服了炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。

在醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，日本東京大學(xué)日前通過結(jié)合納米級(jí)的微小分子環(huán)和高分子材料開發(fā)出了凝膠狀的新型醫(yī)療材料。這種新材料的可見光的通過率高達(dá)98 2％，而且即使拉長(zhǎng)8倍，材料也能恢復(fù)原狀，并不會(huì)受到任何破壞。這種性能優(yōu)異的材料可望用來生產(chǎn)隱形眼鏡以及其他醫(yī)療產(chǎn)品。而在醫(yī)用化纖制品和紡織品中添加納米微?？梢云鸬匠?、殺菌、消毒的作用。

另外，一些聚酯／粘土礦物的納米復(fù)合材料不僅提高了聚酯的力學(xué)性能，光學(xué)性能、阻隔性能等也有一定的提高，這種復(fù)合材料可以應(yīng)用于汽車、包裝等領(lǐng)域，其他潛在的應(yīng)用前景也是非常誘人的。

納米技術(shù)作為一項(xiàng)高新技術(shù)在高分子材料改性中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，特別對(duì)開發(fā)具有特殊性能的高分子材料有著重要的實(shí)際意義。但由于對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的不足，納米技術(shù)的發(fā)展還存在著較大的局限性，其理論和工程實(shí)踐也也都比較缺乏。但即使如此，其廣闊的市場(chǎng)與誘人的應(yīng)用前景已初見端倪，納米材料將成為新興材料的主流。

高科技纖維又稱特種纖維，按性能劃分有五大類：耐強(qiáng)腐蝕含氟類纖維、耐高溫纖維、阻燃纖維、高強(qiáng)高模纖維和功能纖維。其中，高強(qiáng)高模纖維特別是聚丙烯腈基碳纖維和對(duì)位或間位芳酰胺纖維(芳綸)最為重要。早在20世紀(jì)80年代初，以美、日為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)化纖的發(fā)展作了重要戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，開始把投資重點(diǎn)由傳統(tǒng)化纖轉(zhuǎn)向高科技纖維。21世紀(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家高科技纖維的發(fā)展可望繼續(xù)加速，一些通用化纖生產(chǎn)線不斷轉(zhuǎn)產(chǎn)高科技纖維，新工藝、新技術(shù)和新產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。而我國(guó)在這方面的研究開發(fā)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家約20年。由于發(fā)展高科技纖維有著極其重要的戰(zhàn)略意義，專家呼吁我國(guó)應(yīng)重視高科技纖維特別是碳纖維的 科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化。其重要意義并不亞于納米材料，對(duì)提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體素質(zhì)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有著重要作用。

高科技纖維應(yīng)用領(lǐng)域廣泛高科技纖維是具有高附加值和高收益的產(chǎn)品。以美國(guó)為例，1984年高科技纖維產(chǎn)量占化纖總產(chǎn)量的1.6%，而產(chǎn)值卻占12.6%；到1988年，其產(chǎn)量所占比例上升至2.4%，而產(chǎn)值卻占化纖總產(chǎn)值的20.4%。盡管這些高科技纖維的前期開發(fā)投入較大，但后期回報(bào)。在前些年世界經(jīng)濟(jì)遭亞洲金融危機(jī)沖擊的嚴(yán)峻形勢(shì)下，傳統(tǒng)化纖市場(chǎng)處于低迷狀態(tài)，而高科技纖維卻供不應(yīng)求，成為支撐收益的中堅(jiān)產(chǎn)品。

高科技纖維也是支撐高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料，是運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈、各類航天器、宇宙站、人造衛(wèi)星、宇航服、噴氣式客機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)、船舶、超高速列車、醫(yī)學(xué)和生物工程等的關(guān)鍵材料。同時(shí)，也能滿足許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)特別是支柱產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代的需要。例如，環(huán)保節(jié)能型新一代汽車，其高速飛輪轉(zhuǎn)子、壓縮天然氣罐、高速子午胎、發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱傳感器、輕量傳動(dòng)軸、彈簧板以至車體，皆采用高性能纖維復(fù)合材料。在新型建材領(lǐng)域，高強(qiáng)高模纖維增強(qiáng)水泥、復(fù)合材料型材、混凝土結(jié)構(gòu)物的加固修復(fù)用片材、大跨度斜拉橋和懸索橋用代鋼索纜繩、拉擠成型代鋼筋材料等，都采用高性能纖維。在電子和信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，柔性印刷線路板基板、光纜及其補(bǔ)強(qiáng)材料、塑料光纖計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、防輻射手機(jī)外殼、電磁波屏蔽材料、防塵防靜電工作服、超凈室高效空氣濾材，都需要各種高性能纖維和功能纖維。對(duì)于現(xiàn)代國(guó)防來說，可以說任何高科技戰(zhàn)爭(zhēng)所需的現(xiàn)代化武器裝備的制造，都要用到高性能纖維和功能纖維。

高科技纖維也是能源開發(fā)特別是新能源開發(fā)所必不可少的新材料。如抽油桿，千米以下深海油田開采平臺(tái)所需升降機(jī)、輸油管線、鉆井套管等，大型風(fēng)力發(fā)電葉片及其推進(jìn)器，核電站耐輻射建材及其防護(hù)用品，含放射物冷卻水回用濾材，海水吸鈾高效吸附材料，鈾同位素分離用高速轉(zhuǎn)筒等，都需要各類高科技纖維。在環(huán)保方面其用途就更多了，如酸雨的防治、高溫粉塵濾袋、含重金屬離子等廢水的處理等。就是在解決淡水資源短缺方面，也開始大規(guī)模使用中空纖維反滲透膜技術(shù)。如最近沙特阿拉伯和我國(guó)臺(tái)灣省都分別引進(jìn)了日本產(chǎn)世界最大的海水淡化裝置，日產(chǎn)淡水高達(dá)12.8萬噸。

高科技纖難的開發(fā)和應(yīng)用，將使人類的衣著從“仿真”過渡到“超真”，使人們的服裝具有各種特的功能，如光變色、冬暖夏涼、抗菌消臭和吸收遠(yuǎn)紅外保溫等功能。人工骨、關(guān)節(jié)、韌帶、牙床、假眼、人工肺、人工肝、人工腎、人工脾、人造血管和皮膚等都可用高科技纖維制造。在尖端技術(shù)領(lǐng)域，由于解決了超低溫絕緣材料，創(chuàng)造了磁懸浮列車的最高行駛紀(jì)錄。由此可見，高科技纖維的應(yīng)用領(lǐng)域可以說是無怕不包。

我國(guó)高科技纖維發(fā)展基礎(chǔ)和現(xiàn)狀

1996年起發(fā)展中國(guó)家化纖的總產(chǎn)量和產(chǎn)能超過了發(fā)達(dá)國(guó)家。其主要原因是，發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了化纖產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，早已把投資重點(diǎn)由傳統(tǒng)化纖轉(zhuǎn)向高科技代纖上了，并大規(guī)模地將普通化纖的生產(chǎn)技術(shù)及全套設(shè)備向第三世界國(guó)家轉(zhuǎn)移，將收益用于發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是美國(guó)和日本的高科技纖維已處于壟斷地位。

我國(guó)已具備把投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)向發(fā)展高科技纖維的基本條件。近年來我國(guó)主要高科技纖維的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)很快，1995年聚丙烯腈基碳纖維的需求量只有60噸，到2000年已達(dá)1500噸；1995年芳綸纖維的需求量也只有60噸，到2000年已達(dá)到500噸；1995年超高分子量聚乙烯纖維需求量才20噸，2000年已超過500噸。我國(guó)高科技功能纖維隨著人民生活的迅速提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，發(fā)展很快，需求成倍增長(zhǎng)。僅中空纖維分離膜的生產(chǎn)廠家就達(dá)120多家，活性炭纖維生產(chǎn)廠家也有幾十家，產(chǎn)品主要用于水處理等方面，市場(chǎng)需求量不斷擴(kuò)大。

我國(guó)發(fā)展高科技纖維存在的問題及發(fā)展建議

我國(guó)高科技纖維的應(yīng)用研究和市場(chǎng)開發(fā)，為斷取得進(jìn)展，為持續(xù)快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。從20世紀(jì)80年代起，國(guó)家就安排了碳纖維和芳綸纖維科技攻關(guān)，也同時(shí)安排了一批應(yīng)用研究項(xiàng)目，目前又有一批新應(yīng)用領(lǐng)域正在開發(fā)，這些都是保證高科技纖維持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。我國(guó)即將加入WTO，關(guān)稅將逐步減少，市場(chǎng)準(zhǔn)入將更加廣泛，而我國(guó)的高科技纖維卻處于小而散的狀態(tài)，根本不具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，這種局面急待扭轉(zhuǎn)。以上這些因素都使投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)移成為可能。目前，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)集團(tuán)已出現(xiàn)引進(jìn)高性能纖維生產(chǎn)線熱潮，國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高科技纖維的宏觀調(diào)控，防止復(fù)復(fù)引進(jìn)和建設(shè)。如果不嚴(yán)加控制又會(huì)形成小而散的局面，很難形成有競(jìng)爭(zhēng)力的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。為了防止投資熱點(diǎn)集中在碳纖維和芳酰胺纖維領(lǐng)域，國(guó)家應(yīng)引導(dǎo)企業(yè)適當(dāng)?shù)匕奄Y金投向其他有前景的高科技纖維項(xiàng)目上來。如聚苯硫醚纖維及上述兩大纖維的下游制品開發(fā)，因?yàn)榫郾搅蛎牙w維作為高溫粉塵濾材和電絕緣材料等，其綜合性能好。而碳纖維等復(fù)合材料制品的開發(fā)和生產(chǎn)，不僅有利于上游高性能纖維的發(fā)展，更重要的是風(fēng)險(xiǎn)和難度相對(duì)較小，經(jīng)濟(jì)效益更好。在對(duì)重大建設(shè)項(xiàng)目和引進(jìn)項(xiàng)目審查時(shí)，國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)提高效率，因?yàn)榫猛舷氯?huì)喪失機(jī)遇，給企業(yè)帶來重大損失。

正是由于高科技纖維對(duì)提長(zhǎng)一個(gè)國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)素質(zhì)有舉足輕重的作用，國(guó)家提出在“十五”期間加大對(duì)高科技纖維的投入，奠定主要高科技纖維的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)聚丙烯腈基碳纖維及其原絲、芳綸、超強(qiáng)聚乙烯纖維及主要功能纖維產(chǎn)業(yè)化，并在消化吸收國(guó)外引進(jìn)技術(shù)和裝置的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，逐步擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)是明智之舉。參考文獻(xiàn)

[1] 夏和生,王琪.納米技術(shù)進(jìn)展[J].高分子材料科學(xué)與工程,2001,17(4):1-6.[2] Birringer R, Gletter H, Klein H P.Classification of nanometer materials and its basis[J].Phys Lett,1984,102A:365-369.[3] 張中太,林元華,唐子龍,等.納米材料及其技術(shù)的應(yīng)用前景[J].材料工程,2000,(3):42-48.[4] 錢軍民,李旭祥,黃海燕.納米材料的性質(zhì)及其制備方法[J].化工新型材料,2001,29(7):1-5.[5] 朱光明,錢得豐.聚合物基納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2001,29(9):16-21.[6] Brus L E.Electron-electron and electron hole interactions in small semiconductor crystallines[J].Chem Phys,1984,(80):4403-4409·

[7] 羅明良,蒲春生,盧鳳紀(jì),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 999,13(6):22-24.

第三篇：淺談納米材料的應(yīng)用(論文)1

納米材料的應(yīng)用

張健華

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)101班

摘要：納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)。納米技術(shù)目前已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)及生物檢測(cè)、制造業(yè)、光學(xué)以及國(guó)防等等。有人曾經(jīng)預(yù)測(cè)在21世紀(jì)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)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國(guó)相繼投入巨資進(jìn)行研究，美國(guó)從2000年啟動(dòng)了國(guó)家納米計(jì)劃，國(guó)際納米結(jié)構(gòu)材料會(huì)議自1992年以來每?jī)赡暾匍_一次，與納米技術(shù)有關(guān)的國(guó)際期刊也很多。關(guān)鍵詞：納米材料

納米技術(shù)

特殊材料

應(yīng)用

一、納米發(fā)展小史

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德●費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

二、何為納米材料

納米（nm）是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，例如：人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。

一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

三、納米材料的特殊性質(zhì)

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、熱交換材料、敏感元件、催化劑等領(lǐng)域。

四、納米技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1 納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用

陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。英國(guó)材料學(xué)家Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。所謂納米陶瓷，是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料，也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。要制作納米陶瓷，這就需要解決：粉體尺寸形貌和粒徑分布的控制，團(tuán)聚體的控制和分散，塊體形態(tài)、缺陷、粗糙度以及成分的控制。

雖然納米陶瓷還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的低溫和高溫力學(xué)性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.2 納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用

納米電子學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，其主要思想是基于納米粒子的量子效應(yīng)來設(shè)計(jì)并制備納米量子器件，它包括納米有序（無序）陣列體系、納米微粒與微孔固體組裝體系、納米超結(jié)構(gòu)組裝體系。納米電子學(xué)的最終目標(biāo)是將集成電路進(jìn)一步減小，研制出由單原子或單分子構(gòu)成的在室溫能使用的各種器件。

目前，利用納米電子學(xué)已經(jīng)研制成功各種納米器件。單電子晶體管，紅、綠、藍(lán)三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管以及利用納米絲、巨磁阻效應(yīng)制成的超微磁場(chǎng)探測(cè)器已經(jīng)問世。并且，具有奇特性能的碳納米管的研制成功，為納米電子學(xué)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。

納米電子學(xué)立足于最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的理念來構(gòu)造電子系統(tǒng)，并開發(fā)物質(zhì)潛在的儲(chǔ)存和處理信息的能力，實(shí)現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破，納米電子學(xué)將成為對(duì)世紀(jì)信息時(shí)代的核心。

4.3 納米技術(shù)在生物工程上的應(yīng)用

眾所周知，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不變的最小單位。生物分子是很好的信息處理材料，每一個(gè)生物大分子本身就是一個(gè)微型處理器，分子在運(yùn)動(dòng)過程中以可預(yù)測(cè)方式進(jìn)行狀態(tài)變化，其原理類似于計(jì)算機(jī)的邏輯開關(guān)，利用該特性并結(jié)合納米技術(shù)，可以此來設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)。美國(guó)南加州大學(xué)的Adelman博士等應(yīng)用基于DNA分子計(jì)算技術(shù)的生物實(shí)驗(yàn)方法，有效地解決了目前計(jì)算機(jī)無法解決的問題-“哈密頓路徑問題”，使人們對(duì)生物材料的信息處理功能和生物分子的計(jì)算技術(shù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

未來，納米計(jì)算機(jī)的問世，將會(huì)使當(dāng)今的信息時(shí)代發(fā)生質(zhì)的飛躍。它將突破傳統(tǒng)極限，使單位體積物質(zhì)的儲(chǔ)存和信息處理的能力提高上百萬倍，從而實(shí)現(xiàn)電子學(xué)上的又一次革命。

4.4 納米技術(shù)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(duì)地偵察。但是要獲取高分辨率圖像，就必需先進(jìn)的數(shù)字信息處理技術(shù)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，將光調(diào)制器和光探測(cè)器結(jié)合在一起的量子阱自電光效應(yīng)器件，將為實(shí)現(xiàn)光學(xué)高速數(shù)學(xué)運(yùn)算提供可能。在經(jīng)過多個(gè)科學(xué)家研究的發(fā)現(xiàn)，無能量閾納米激光器的運(yùn)行還可以得出速度極快的激光器。由于只需要極少的能量就可以發(fā)射激光，這類裝置可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)開關(guān)。已經(jīng)有一些激光器能夠以快于每秒鐘200億次的速度開關(guān)，適合用于光纖通信。由于納米技術(shù)的迅速發(fā)展，這種無能量閾納米激光器的實(shí)現(xiàn)將指日可待。4.5 納米技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

納米粒子作為光催化劑，有著許多優(yōu)點(diǎn)。首先是粒徑小，比表面積大,光催化效率高。另外，納米粒子生成的電子、空穴在到達(dá)表面之前，大部分不會(huì)重新結(jié)合。因此，電子、空穴能夠到達(dá)表面的數(shù)量多，則化學(xué)反應(yīng)活性高。其次，納米粒子分散在介質(zhì)中往往具有透明性，容易運(yùn)用光學(xué)手段和方法來觀察界面間的電荷轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、半導(dǎo)體能級(jí)結(jié)構(gòu)與表面態(tài)密度的影響。目前，工業(yè)上利用納米二氧化鈦-三氧化二鐵作光催化劑，用于廢水處理（含SO32-或 Cr2O72-體系），已經(jīng)取得了很好的效果。

用沉淀溶出法制備出的粒徑約30~60nm的白色球狀鈦酸鋅粉體，比表面積大，化學(xué)活性高，用它作吸附脫硫劑，較固相燒結(jié)法制備的鈦酸鋅粉體效果明顯提高。

4.6 納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，在醫(yī)學(xué)上該技術(shù)也開始嶄露頭角。研究人員發(fā)現(xiàn)，生物體內(nèi)的RNA蛋白質(zhì)復(fù)合體，其線度在15~20nm之間，并且生物體內(nèi)的多種病毒，也是納米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小，因而可以在血管中自由流動(dòng)。如果將超微粒子注入到血液中，輸送到人體的各個(gè)部位，作為監(jiān)測(cè)和診斷疾病的手段?？蒲腥藛T已經(jīng)成功利用納米 SiO2微粒進(jìn)行了細(xì)胞分離，用金的納米粒子進(jìn)行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導(dǎo)物已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)在已用于臨床動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，估計(jì)不久的將來即可服務(wù)于人類。

研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，在血液中循環(huán)，對(duì)身體各部位進(jìn)行檢測(cè)、診斷，并實(shí)施特殊治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物，甚至可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。這樣，在不久的將來，被視為當(dāng)今疑難病癥的愛滋病、高血壓、癌癥等都將迎刃而解，從而將使醫(yī)學(xué)研究發(fā)生一次革命。

4.7 納米技術(shù)在其它方面的應(yīng)用

利用先進(jìn)的納米技術(shù)，在不久的將來，可制成含有納米電腦的可人-機(jī)對(duì)話并具有自我復(fù)制能力的納米裝置，它能在幾秒鐘內(nèi)完成數(shù)十億個(gè)操作動(dòng)作。在軍事方面，利用昆蟲作平臺(tái)，把分子機(jī)器人植入昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)中控制昆蟲飛向敵方收集情報(bào)，使目標(biāo)喪失功能。

利用納米技術(shù)還可制成各種分子傳感器和探測(cè)器。利用納米羥基磷酸鈣為原料，可制作人的牙齒、關(guān)節(jié)等仿生納米材料。將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中，并通過一定的機(jī)制來激發(fā)藥劑的釋放，則可控藥劑有希望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。另外，還可利用碳納米管來制作儲(chǔ)氫材料，用作燃料汽車的燃料“儲(chǔ)備箱”。利用納米顆粒膜的巨磁阻效應(yīng)研制高靈敏度的磁傳感器；利用具有強(qiáng)紅外吸收能力的納米復(fù)合體系來制備紅外隱身材料，都是很具有應(yīng)用前景的技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域。

納米技術(shù)目前從整體上看雖然仍然處于實(shí)驗(yàn)研究和小規(guī)模生產(chǎn)階段，但從歷史的角度看：上世紀(jì)70年代重視微米科技的國(guó)家如今都已成為發(fā)達(dá)國(guó)家。當(dāng)今重視發(fā)展納米技術(shù)的國(guó)家很可能在21世紀(jì)成為先進(jìn)國(guó)家。納米技術(shù)對(duì)我們既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機(jī)遇。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國(guó)在21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整個(gè)人類社會(huì)將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

【參考文獻(xiàn)】

[1]邵剛勤，魏明坤，等.超細(xì)晶粒WC硬質(zhì)合金研制動(dòng)態(tài)[J].武漢理工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)

（含30頁(yè)ppt）

第四篇：納米論文

聚合物基-納米二氧化硅復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

班級(jí)12材料2班學(xué)號(hào)1232230042姓名王曉婷

摘要本文介紹了近年來國(guó)內(nèi)外納米SiO2聚合物復(fù)合材料的制備方法，討論了制備方法的特點(diǎn)，闡述了聚合物納米SiO2復(fù)合材料的研究進(jìn)展, 并展望了聚合物納米SiO2 的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞納米SiO2復(fù)合材料;聚合物;制備;應(yīng)用 前言

納米SiO2是目前應(yīng)用最廣泛的納米材料之一,它特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)等,使其與有機(jī)聚合物復(fù)合而成的納米二氧化硅復(fù)合材料, 既能發(fā)揮納米SiO2自身的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及粒子的協(xié)同效應(yīng), 又兼有有機(jī)材料本身的優(yōu)點(diǎn), 使復(fù)合材料具有良好的機(jī)械、光、電和磁等功能特性, 引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注[

1，2]

。本文就納米Si02一聚合物復(fù)合材料的制備方法、制備方法的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行一次全面的綜述。

2聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的制備

2．1 共混法

共混法是制備聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料最直接的方法，適用于各種形態(tài)的納米粒子，但是由于納米粒子存在很大的界面自由能，粒子極易自發(fā)團(tuán)聚。要將無機(jī)納米粒子直接分散于有機(jī)基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料，必須通過化學(xué)預(yù)分散和物理機(jī)械分散打開納米粒子團(tuán)聚體，消除界面能差，才能實(shí)現(xiàn)均勻分散并與基體保持良好的親和性。具體途徑如下。

2．1．1 高分子溶液(或乳液)共混

首先將聚合物基體溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲兄瞥扇芤?或乳液)，然后加入無機(jī)納米粒子，利用超聲波分散或其他方法將納米粒子均勻分散在溶液(或乳液)中。

姜云鵬等利用PVA與納米Si02表面的羥基形成的氫鍵實(shí)現(xiàn)了納米si02對(duì)PVA的改性；張志華等用溶膠一凝膠反應(yīng)制備納米Si02顆粒，然后通過超聲分散機(jī)將顆粒分散到聚氨酯樹脂中制備出了聚氨酯／Si02納米復(fù)合材料；以上各種方法都使不同材料的各方面性能得到了改善。

2．1．2熔融共混

將納米無機(jī)粒子與聚合物基體在密煉機(jī)、雙螺桿等混煉機(jī)上熔融共混。

郭衛(wèi)紅等[5]在密煉機(jī)上將PMMA和納米Si02粒子熔融共混后，用雙螺桿造粒制得納米復(fù)[4][3]合材料。石璞[6]通過熔融共混法將納米si02粒子均勻地分散于PP基體中制得復(fù)合材料，由于復(fù)合偶聯(lián)劑的一端易與離子表面上大量的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的氫鍵，另一端與聚丙烯相容性較好，使納米粒子基本沒有團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)、增韌的目的。張彥奇等[7]將納米Si02經(jīng)超聲分散并經(jīng)偶聯(lián)劑處理后與LLDPE等組分預(yù)混、擠出、造粒，制備了線性低密度聚乙烯(LU)PE)／納米Si02復(fù)合材料，所得薄膜霧度顯著提高。

2.2在位分散聚合法

首先采用超聲波分散、機(jī)械共混等方法在單體溶液中分散納米粒子，或采用偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子表面進(jìn)行處理，然后單體在納米粒子表面進(jìn)行聚合，形成納米粒子良好分散的納米復(fù)合材料(in situ polymerization)。通過這種方法，無機(jī)粒子能夠比較均一地分散于聚合物基體中。

歐玉春等[8]利用帶有羥基的丙烯酸酯表面處理劑對(duì)Si02進(jìn)行表面處理，應(yīng)用本體法聚合制備si02／PMMA納米復(fù)合材料，結(jié)果顯示納米Si02的加入可以提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的機(jī)械性能、玻璃化溫度及材料的耐水性。Jose-Luiz Luna—Xavier等[9]采用原位聚合法以陽(yáng)離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑，液相納米Si02為核，聚甲基丙烯酸甲酯為殼合成了納米Si02一聚甲基丙烯酸甲酯乳液聚合物。由于陽(yáng)離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑的使用增強(qiáng)了與納米si02的相互作用，使效率大大提高。

2.3溶膠-凝膠法

溶膠一凝膠法(Sol-gel)是制備聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料的一種重要方法。通過烷氧基金屬有機(jī)化合物的水解、縮合，將細(xì)微的金屬氧化物顆粒復(fù)合到有機(jī)聚合物中并得到良好分散，從而在溫和條件下制備出具有特殊性能的聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料。

2.4硅酸鈉溶膠一凝膠法

溶膠一凝膠法在制備聚合物／納米si02復(fù)合材料時(shí)顯示出很多優(yōu)勢(shì)。但是，所用的無機(jī)組分的前驅(qū)物正硅酸烷基酯價(jià)格昂貴、有毒，因此為了降低制備成本，改善生產(chǎn)條件和減少環(huán)境污染，張啟衛(wèi)等[10]用硅酸鈉為無機(jī)si02組分的前驅(qū)物，與PVAC或PMMA的THF溶膠混合，經(jīng)溶膠一凝膠過程制備出聚合物／Si02雜化材料。結(jié)果表明，si02含量在一定范圍時(shí)，由于發(fā)生了納米級(jí)微區(qū)效應(yīng)，有機(jī)一無機(jī)兩相間相容性好，不產(chǎn)生相分離，材料透光率提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的研究進(jìn)展

3.1 納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

Mascia等通過紅外光譜和定性黏度分析得知,納米SiO2 和環(huán)氧樹脂隨著環(huán)氧樹脂的分子量增加、加入偶聯(lián)劑、增加溶劑的極性以及提高反應(yīng)溫度都會(huì)使二者的相容性提高[11]。寧榮昌等用分散混合法研究了納米SiO2有無表面處理及其含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響, 采用透射電鏡和正電子湮沒技術(shù)(PALS)對(duì)納米SiO2 的分布和自由體積的尺寸及濃度進(jìn)行了表征[12]。結(jié)果表明, SiO2表面處理后, 復(fù)合材料性能得到提高, 使環(huán)氧樹脂增強(qiáng)和增韌;且納米SiO2含量為3 % 時(shí),自由體積濃度最小, 納米復(fù)合材料的性能最佳。劉競(jìng)超等通過原位分散聚合法制得了納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料[13]。結(jié)果表明, 對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響較大的是偶聯(lián)劑, 在最優(yōu)工藝條件下制得的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度比基體分別提高了124% 和30%;復(fù)合材料的Tg和耐熱性也有所提高。

3.2 納米SiO2/丙烯酸酯類復(fù)合材料

歐玉春等用原位聚合方法制備了分散相粒徑介于130 nm 左右的PMMA/SiO2(聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅)復(fù)合材料[14]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理的SiO2在復(fù)合材料基體中分散均勻, 界面粘結(jié)好;SiO2粒子的填充使基體的Tg和損耗峰上升, 隨著SiO2含量的增加, 對(duì)應(yīng)試樣的Tg和損耗峰值增大;隨著SiO2含量的增加, 基體的拉伸強(qiáng)度、彈性模量表現(xiàn)為先下降后升高, 而基體的斷裂伸長(zhǎng)率表現(xiàn)為先升高后下降。武利民等通過原位聚合、高速剪切法分散共混和球磨法分散共混等3 種方法制備丙烯酸酯/納米SiO2復(fù)合乳液, 以相同的方法制備丙烯酸酯/微米SiO2復(fù)合乳液[15]。結(jié)果表明, 共混法制得的納米復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨納米SiO2含量的增加先上升然后逐漸下降。涂層對(duì)紫外光的吸收和透過隨納米SiO2 含量的增加分別呈上升和下降趨勢(shì), 而微米SiO2復(fù)合丙烯酸酯乳液, 其涂層對(duì)紫外光的吸收和透過基本不受微米SiO2 的影響。

3.3 納米SiO2/硅橡膠復(fù)合材料

王世敏等對(duì)納米SiO2/二甲基硅氧烷復(fù)合材料的光學(xué)、力學(xué)性能進(jìn)行了研究[16]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料對(duì)波長(zhǎng)λ＞390 nm 的可見光基本能透過, 透過率達(dá)80%, 硬度隨納米SiO2的增加呈上升趨勢(shì)。Mackenzie 等制備的納米SiO2/硅氧烷復(fù)合材料在非氧化氣氛中加熱到1 000 ℃以上, 分子發(fā)生重排, 形成塊狀微孔體;繼續(xù)加熱到1 400 ℃時(shí),有機(jī)碳仍不分解, 且熱膨脹系數(shù)很小[17]。由于聚硅氧烷的高柔順性, 在溶膠－凝膠過程中不會(huì)因干燥而破裂, 該材料可以作為涂層改善基體(如聚合物、金屬)表面的物理化學(xué)性質(zhì)。潘偉等研究SiO2納米粉對(duì)硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理、壓阻及阻溫效應(yīng)的影響[18]。結(jié)果表明,隨著SiO2納米粉的增加, 壓阻效應(yīng)越來越顯著,在一定壓力范圍內(nèi), 材料電阻隨壓力呈線性增加;同時(shí), SiO2納米粉的加入使復(fù)合材料的電阻隨溫度增加而增加。

3.4 納米SiO2/聚碳酸酯材料

聚碳酸酯具有較好的透明性, 較高的硬度, 以及較強(qiáng)的蠕變性。為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用價(jià)值, 王金平等以聚碳酸酯為基體, 采用溶膠－凝膠法技術(shù)在聚碳酸酯表面覆蓋一層納米SiO2無機(jī)涂層, 涂層與聚碳酸酯較好的結(jié)合, 使材料的耐磨性得到明顯提高[19]。

3.5 納米SiO2/聚酰亞胺復(fù)合材料 聚酰亞胺(PI)是一種廣泛應(yīng)用于航空、航天及微電子領(lǐng)域的功能材料, 它的優(yōu)點(diǎn)是介電性良好,力學(xué)性能優(yōu)良, 但其吸水性強(qiáng)和熱膨脹性高的缺點(diǎn)限制了他的應(yīng)用。而采用納米SiO2改性后的PI 在這方面得到了很大改善。楊勇等的研究表明, 采用納米SiO2改性后的PI 其熱穩(wěn)定性得到加強(qiáng), 熱膨脹系數(shù)得到降低[20]。曹峰等研究PI/SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能時(shí)發(fā)現(xiàn), 隨著SiO2含量的增加, 其楊氏模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度增加, 加入適量的插層劑, 有利于增加有機(jī)分子與無機(jī)物分子之間的相容性, 從而可制備強(qiáng)度和韌性更加優(yōu)異的復(fù)合材料[21]。

3.6 納米SiO2/聚烯烴類復(fù)合材料

張彥奇等采用熔融共混法制備了線性低密度聚乙烯(LLDPE)/納米SiO2復(fù)合材料[22]。結(jié)果表明, 納米SiO2使LLDPE 的拉伸彈性模量、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度提高, 且均在納米SiO2用量為3 份左右時(shí)達(dá)到最大值;加入少量的納米SiO2后, LLDPE 薄膜對(duì)長(zhǎng)波紅外線(7～11 μm)的吸收能力較純LLDPE 膜有顯著提高, 透光率略有下降, 但霧度提高。曲寧等利用納米SiO2、馬來酸酐接枝PE(PE-g-MAH)和PP 通過熔融共混制備了PP/納米SiO2復(fù)合材料[23]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理、用量為4 %的納米SiO2 與4 % 的PE-g-MAH 發(fā)生協(xié)同作用, 可以使PP/納米SiO2復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高40 %,拉伸強(qiáng)度提高10%, 耐熱溫度提高22℃。

3.7 納米SiO2/尼龍復(fù)合材料

E.Reynaud 等研究了不同粒徑和含量的納米SiO2 與尼龍6 通過原位聚合得到的納米復(fù)合材料的特性[24]。形貌分析出粒子的存在不影響復(fù)合材料的結(jié)晶相;粒子的加入明顯增強(qiáng)了基體的彈性模量,且復(fù)合材料的性能受粒子尺寸和分散狀況的影響。

3.8 納米SiO2/聚醚酮類樹脂復(fù)合材料

邵鑫等研究了納米SiO2對(duì)聚醚砜酮(PPESUK)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響[25]。結(jié)果表明, 納米SiO2不但可以提高PPESUK 的耐磨性, 而且還有較好的減摩作用, 其最佳用量為25%。靳奇峰等采用懸浮液共混法制備了納米SiO2填充新型雜萘聯(lián)苯聚醚酮(PPEK)復(fù)合材料[26]。當(dāng)納米SiO2用量為1 % 時(shí), 復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。納米SiO2的加入使得復(fù)合材料的摩擦性能比純PPEK 有了明顯提高, 當(dāng)納米SiO2用量為7 % 時(shí),材料的摩擦磨損性能最好, 并且在大載荷下納米SiO2 更能有效改善復(fù)合材料的摩擦磨損性能。

3.9納米SiO2/聚苯硫醚(PPS)復(fù)合材料

張文栓等首先將納米SiO2粒子與硅烷偶聯(lián)劑KH-550 的乙醇溶液混合, 在40 ℃以下用超聲波振蕩60 min 后脫去溶劑, 烘干后與PPS 在高速攪拌機(jī)中混合均勻, 然后用雙螺桿擠出機(jī)造粒制得PPS/納米SiO2復(fù)合材料[27]。納米SiO2粒子呈顆粒狀均勻分布在PPS 基體中, 尺寸在10～40 nm 范圍內(nèi)。當(dāng)納米SiO2用量為3 % 時(shí), PPS/納米SiO2 復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳, 拉伸強(qiáng)度、彎曲彈性模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別提高13.4%、7.4% 和27.3%。張而耕等用轉(zhuǎn)化劑、分散劑和穩(wěn)定劑制備了PPS/納米SiO2水基涂料[28]。PPS/納米SiO2復(fù)合涂層的耐沖蝕磨損性比普通涂層提高了約50 倍, 能夠用于零部件的防沖蝕磨損。

3.10納米SiO2/PMMA 復(fù)合材料

張啟衛(wèi)等利用溶膠-凝膠法制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[29]。發(fā)現(xiàn)PMMA 與納米SiO2兩相間的相容性好, 材料透光率可達(dá)80 %, 并且熱穩(wěn)定性和Tg都比純PMMA 有較大的提高。郭衛(wèi)紅等將經(jīng)過表面處理的納米SiO2分散于PMMA 單體中形成膠體, 原位聚合制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[30]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料的耐紫外線輻射能力提高1 倍以上, 沖擊強(qiáng)度提高80 %。同時(shí)由于納米粒子尺寸小于可見光波長(zhǎng), 復(fù)合材料具有高的光澤度和良好的透明度。

4總結(jié)與展望

聚合物/納米SiO2復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能, 展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。盡管近年來對(duì)其研究較多, 并取得了較大進(jìn)展, 但是對(duì)它的研究還不夠深入, 還有許多問題亟待研究和解決, 如納米SiO2在聚合物基體中的均勻分散問題, 納米復(fù)合材料的相界面結(jié)構(gòu), 納米SiO2 對(duì)聚合物性能影響的機(jī)理等。相信隨著制備技術(shù)的進(jìn)一步完善及對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的進(jìn)一步了解, 人們將能按照需要來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高性能和多功能的聚合物/納米SiO2復(fù)合材料。納米Si02可以改性多種高分子材料，通常對(duì)聚合物的機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率，以及熱穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)力學(xué)行為、光學(xué)行為等都有較大影響。因此人們都在力求解決很多問題，諸如納米Si02在聚合物基體中的均勻分散；納米Si02復(fù)合材料中有機(jī)相和無機(jī)相的相界面結(jié)構(gòu)；Si02粒徑大小、幾何形狀等形態(tài)參數(shù)及添加量對(duì)復(fù)合材料性能的影響；納米Si02對(duì)聚合物基體材料性能影響的機(jī)理等。隨著研究的不斷深入，納米Si02一聚合物體系將在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮出它的重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]Gabrielson L, Edirisinghe M J.On the dispersion offine ceramic powders in polymers.Journal of MaterialsScience Letters, 1996, 15(13): 1 105～1 107 [2]徐國(guó)財(cái), 張立德.納米復(fù)合材料.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.32～43

[3]姜云鵬,SiO2 改性聚苯硫醚力學(xué)性能的研究.高分子材料科學(xué)與工程，2002，18(5)：177 [4]張志華，吳廣明，等．材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，21(4)：498

[5]郭衛(wèi)紅，李盾，等．納米SiO2 增強(qiáng)增韌聚氯乙烯復(fù)合材料的研究.塑料工業(yè)，1998，26(5)：10 [6]石璞，晉剛，聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅雜化材料制備與性能.國(guó)塑料，2002，16(1)：3 [7]張彥奇，華幼卿．納米SiO2 填充雜萘聯(lián)苯聚醚酮復(fù)合材料的性能研究.應(yīng)用化學(xué)，2003，20(2)：638 [8] 歐玉春，楊鋒，聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅雜化材料制備與性能.分子學(xué)報(bào)，1997，2：199 [9]Jose-Luiz L X，Alain G，Elodie B L J Colloid and InterfacaSci，2002，250(1)：82 [10] 張啟衛(wèi)，章永化，聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅雜化材料制備與性能.料科學(xué)與工程，2002，20(3)：381 [11]Mascia Leno, Tang Tao.Curing and morphology ofepoxy resin-silica hybrids.Journal of MaterialsChemistry, 1998, 8(11): 2 417～2 421 [12]鄭亞萍, 寧榮昌.納米SiO2 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能研究.玻璃鋼/復(fù)合材料, 2001(2): 34～36

[13]鄭亞萍, 寧榮昌.納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能研究.高分子材料科學(xué)與工程, 2002, 18(5): 148～154 [14]歐玉春, 楊鋒, 莊嚴(yán), 等.原位分散聚合聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅納米復(fù)合材料研究.高分子學(xué)報(bào), 1997(2): 199～205 [15]熊明娜, 武利民, 周樹學(xué), 等.丙烯酸酯/納米SiO2 復(fù)合乳液的制備和表征.涂料工業(yè), 2002(11): 1～3 [16]王世敏, 吳崇浩, 趙雷, 等.聚二甲基硅氧烷/SiO2雜化材料的制備與性能的研究.材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003, 21(2): 205～207 [17]Mackenzie John D, Chung Y J, Hu Y.RubberyOrmosils and their Applications.Journal ofNon-Crystalline Solids, 1992, 147-148: 271～278 [18]潘偉, 翟普, 劉立志.SiO2 納米粉對(duì)炭黑/硅橡膠復(fù)合材料的壓阻、阻溫特性的影響.材料研究學(xué)報(bào),1997, 11(4): 397～401 [19]王金平, 俞志欣, 何捷, 等.用sol-gel 法在pc 上制備有機(jī)－無機(jī)復(fù)合耐磨涂層.功能材料, 1999, 30(3): 323～325 [20]楊勇, 朱子康, 漆宗能.溶膠－凝膠法制備可溶性聚酰亞胺/二氧化硅納米復(fù)合材料的研究.功能材料,1999, 30(1): 78～81 [21]曹峰, 朱子康, 印杰, 等.新型光敏PI/SiO2 雜化材料的制備與性能研究.功能高分子學(xué)報(bào), 2000, 13(3): 25～29 [22]張彥奇, 華幼卿.LLDPE/納米SiO2 復(fù)合材料的力學(xué)性能和光學(xué)性能研究.高分子學(xué)報(bào), 2003(5): 683～84 [23]Reynaud E, Jouen T, Gauthier C, et al.Nanofillersin polymeric matrix: a study on silica reinforcedPA6.Polymer, 2001, 42(21): 8 759～8 768 [24]邵鑫, 田軍, 劉維民, 等.納米SiO2 對(duì)聚醚砜酮復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響.材料工程, 2002(2):38～39 [25]靳奇峰, 廖功雄, 蹇錫高, 等.納米SiO2 填充雜萘聯(lián)苯聚醚酮復(fù)合材料的性能研究.宇航材料工藝, 2005(2): 18～19 [26]張而耕, 王志文.PPS/SiO2 納米復(fù)合涂層的制備和性能測(cè)試.機(jī)械工程材料, 2003, 27(5): 36～37 [27]張啟衛(wèi), 章永化, 陳守明, 等.聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅雜化材料制備與性能.應(yīng)用化學(xué), 2002, 19(9): 874～875 [28]郭衛(wèi)紅, 唐頌超, 周達(dá)飛, 等.納米SiO2 在MMA 單體中在原位分散聚合的研究.材料導(dǎo)報(bào), 2000(10):71～72 [29]張毅, 馬秀清, 李永超, 等.納米SiO2 增強(qiáng)增韌不飽和聚酯樹脂的研究.中國(guó)塑料, 2004, 18(2): 35～36 [30]周文英, 李海東, 牛國(guó)良, 等.納米SiO2 改性不飽和聚酯樹脂.纖維復(fù)合材料, 2003(14): 14～15

第五篇：納米論文

納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

[摘要]納米醫(yī)學(xué)是納米技術(shù)與醫(yī)藥技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,納米醫(yī)學(xué)研究在疾病診斷和治療方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。近幾年,納米技術(shù)突飛猛進(jìn),作為納米技術(shù)的重要領(lǐng)域的納米生物工程也取得了輝煌的成就。本文從納米醫(yī)學(xué)、納米生物技術(shù)和納米生物材料三個(gè)方面,講述了納米生物工程的重大進(jìn)展。本文就納米診斷技術(shù)、組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中的納米材料、納米藥物載體、納米藥物等方面的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行綜述,并探討納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展前景。

[引言] 納米技術(shù)的基本概念是用單個(gè)原子、分子制造和操作物質(zhì)的技術(shù),是現(xiàn)代高科技前沿技術(shù).納米技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,幾乎涉及現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的所有領(lǐng)域,世界各國(guó)都把納米技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目,投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地.[關(guān)鍵詞]納米醫(yī)學(xué);納米生物材料;診斷;治療

1、跨世紀(jì)的新學(xué)科——納米科技

所謂/納米科技,就是在0.1~100納米的尺度上,研究和利用原子和分子的結(jié)構(gòu)、特征及相互作用的高新科學(xué)技術(shù),它是現(xiàn)代科學(xué)和先進(jìn)工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。1990年7月,第一屆國(guó)際納米科技會(huì)議的召開,標(biāo)志著納米科技的正式誕生。時(shí)至今日,納米科技涉及到幾乎現(xiàn)有的所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。它的誕生,使人類改造自然的能力直接延伸到分子和原子。它的最終目標(biāo),是人類按照自己的意志操縱單個(gè)原子,在納米尺度上制造具有特定功能的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的飛 躍。目前,納米科技已經(jīng)取得一系列成果,正處于重大突破的前夜。研究者認(rèn)為,這一興起于本世紀(jì)90年代的納米科技,必將雄踞于21世紀(jì),對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。

2、納米醫(yī)學(xué)的提出

納米醫(yī)學(xué)的形成除了納米技術(shù)之外，其醫(yī)學(xué)本身也應(yīng)具有可應(yīng)用納米技術(shù)的客觀基礎(chǔ)和必要條件?？陀^基礎(chǔ)是指，像其他物質(zhì)一樣，醫(yī)學(xué)研究的主體———人體本身是由分子和原子構(gòu)成的。實(shí)現(xiàn)納米醫(yī)學(xué)的必要條件是，要在分子水平上對(duì)人體有更為全面而詳盡的了解。隨著現(xiàn)代生物學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,人類在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容已開始從細(xì)胞、染色體等微米尺度的結(jié)構(gòu)深入到更小的層次,進(jìn)入到單個(gè)分子甚至分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。這些極其微細(xì)的分子結(jié)構(gòu)的特征:尺度空間在0.1-100 nm,屬于納米技術(shù)的尺度范圍。研究這些納米尺度的分子結(jié)構(gòu)和生命現(xiàn)象的學(xué)科,就是納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)。納米醫(yī)學(xué)是一門涉及物理學(xué)、化學(xué)、量子學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域的綜合 性交叉學(xué)科。Freitas曾給納米醫(yī)學(xué)下過一個(gè)較詳細(xì)的定義:他認(rèn)為,納米醫(yī)學(xué)是利用人體分子工具和分子知識(shí),預(yù)防、診斷、治療疾病和創(chuàng)傷,劫除疼痛,保護(hù)和改善人體健康的科學(xué)和技術(shù)。目前的納米醫(yī)學(xué)研究水平還處于初級(jí)階段,當(dāng)然,由于各國(guó)科學(xué)工者的不懈努力,納米醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域已初露曙光,有部分研究成果已開始接近臨床應(yīng)用。

從定義來看,納米醫(yī)學(xué)可以分為兩大類,一是在分子水平上的醫(yī)學(xué)研究,基因藥物和基因療法等就是典型體現(xiàn);二是把其他領(lǐng)域的納米研究成果引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如某種納米裝置在醫(yī)療和診斷上的應(yīng)用。納米醫(yī)學(xué)的奧秘在于,可以從納米量級(jí)的尺度來進(jìn)行原來不可能達(dá)到的醫(yī)療操作和疾病防治。當(dāng)生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米量級(jí)的時(shí)候,其性質(zhì)會(huì)有意想不到的變化。這種變化既包括物質(zhì)的原有性能變得更好,還可能有我們所意想不到的性能和效益,從而用來治病防病。

3、納米技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 3.1 診斷疾病

在診斷方面，將應(yīng)用納米醫(yī)學(xué)技術(shù)手段，在診室內(nèi)進(jìn)行全面的基因檢查和特殊細(xì)菌涂層標(biāo)記物的實(shí)時(shí)全身掃描；檢測(cè)腫瘤細(xì)胞抗原、礦質(zhì)沉積物、可疑的毒素、源于遺傳或生活方式的激素失衡，以及其它以亞毫米空間分辨率制成所定目標(biāo)三維圖譜的特定分子。在納米醫(yī)學(xué)時(shí)代，這些強(qiáng)有力的手段將使醫(yī)務(wù)人員能夠檢查患者的任何部位，且可詳盡到分子水平，并能以合理的費(fèi)用，在數(shù)分鐘或數(shù)秒鐘內(nèi)獲得所需的結(jié)果。許多以往診斷比較困難或無法診斷的疾病,隨著納米技術(shù)的介入,將很容易被確診。為判斷胎兒是否具有遺傳缺陷,以往常采用價(jià)格昂貴并對(duì)人體有損害的羊水診斷技術(shù)。如今應(yīng)用納米技術(shù),可簡(jiǎn)便安全地達(dá)到目的。孕8周左右血液中開始出現(xiàn)非常少量的胎兒細(xì)胞,用納米粒很容易將這些胎兒細(xì)胞分離出來進(jìn)行診斷。目前美國(guó)已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷。肝癌患者由于早期沒有明顯癥狀,一旦發(fā)現(xiàn)常已到晚期,難以治愈,因而早期診斷極為重要。中國(guó)醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院把納米粒應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究,經(jīng)過4年的努力,完成了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質(zhì)體的研究。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,運(yùn)用這項(xiàng)研究成果,可以發(fā)現(xiàn)直徑3mm以下的肝腫瘤。這對(duì)肝癌的早期診斷、早期治療有著十分重要的意義。3.2 納米藥物和納米藥物載體

這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非常活躍的領(lǐng)域,適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一?？茖W(xué)家正在為糖尿病人研制超小型的,模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)。它能夠被植入皮下,監(jiān)測(cè)血糖水平,在必要的時(shí)候釋放出胰島素,使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。美國(guó)密西根大學(xué)的博士正在設(shè)計(jì)一種納米/智能炸彈,它可以識(shí)別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征。這種智能炸彈很小,僅有20nm左右,能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。

德國(guó)醫(yī)生嘗試借助磁性納米微粒治療癌癥,并在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了較好療效。將一些極其細(xì)小的氧化鐵納米微粒注入患者的腫瘤里,然后將患者置于可變的磁場(chǎng)中,氧化鐵納米微粒升溫到45~ 47度,這一溫度可慢慢熱死癌細(xì)胞。由于腫瘤附近的機(jī)體組織中不存在磁性微粒,因此這些健康組織的溫度不會(huì)升高,也不會(huì)受到傷害?？茖W(xué)家指出,將磁性納米顆粒與藥物結(jié)合,注入到人體內(nèi),在外磁場(chǎng)作用下,藥物向病變部位集中,從而達(dá)到定向治療的目的,將大大提高腫瘤的藥物治療效果。

納米藥物與傳統(tǒng)的分子藥物的根本區(qū)別在于它是顆粒藥物。廣義的納米藥物可分為兩類:一類是納米藥物載體,即指溶解或分散有分子藥物的各種納米顆粒,如納米球、納米囊、納米脂質(zhì)體等。二是納米藥物,即指直接將原料藥物加工成的納米顆粒,或利用嶄新的納米結(jié)構(gòu)或納米特性,發(fā)現(xiàn)基于新型納米顆粒的高效低毒的治療或診斷藥物。前者是對(duì)傳統(tǒng)藥物的改良,而后者強(qiáng)調(diào)的是把納米材料本身作為藥物。

3.2.1 納米藥物

直接以納米顆粒作為藥物的應(yīng)用之一是抗菌藥物。納米抗菌藥物具有廣譜、親水、環(huán)保、遇水后殺菌力更強(qiáng)、不會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌耐藥性等多種性能。以這種抗菌顆粒為原料,成功地開發(fā)出了創(chuàng)傷貼、潰瘍貼等納米醫(yī)藥類產(chǎn)品。例如,納米二氧化鈦樹脂基托材料具有一定的抗變形鏈球菌和抗白色念珠菌的效果,當(dāng)樹脂基托中抗菌劑的濃度達(dá)到3%時(shí),即可達(dá)到滿意的抗菌效果。

無機(jī)納米顆粒作為新型的抗癌藥物為腫瘤治療提供了新的思路。研究人員用Gd@C82(OH)22處理得肝癌的小鼠,在10.7mol/kg的注射劑量下能有效地抑制腫瘤生長(zhǎng),同時(shí)對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生任何毒性。其抑瘤效應(yīng)不是通過納米顆粒對(duì)腫瘤的直接殺傷起作用,而是可能通過激活機(jī)體免疫來實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的抑制作用。納米羥基磷灰石在體外對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生明顯的抑制作用,而對(duì)正常細(xì)胞作用甚微,可望通過進(jìn)一步的研究獲得一種區(qū)別于傳統(tǒng)的化療藥物的納米無機(jī)抗癌藥物。此外,有的物質(zhì)納米化后出現(xiàn)新的治療作用,如二氧化鈦納米粒子可抑制癌細(xì)胞增殖;二氧化鈰納米顆?？梢郧宄壑械碾娍剐苑肿硬⒎乐我恍┯捎谝暰W(wǎng)膜老化而帶來的疾病。

3.2.2 納米藥物載體

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和亞細(xì)胞層次上藥物的靶向傳遞和智能控制釋放,是降低藥物毒副作用、提高治療效果的共性問題。納米粒子介導(dǎo)的藥物輸送是納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),在藥物輸送方面具有許多優(yōu)越性。目前,用作藥物載體的材料有金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒及生物活性納米顆粒等。理想的納米藥物載體應(yīng)具備以下性質(zhì):毒性較低或沒有毒性;具有適宜的制備及提純方法;具有合適的粒徑與形狀;具有較高的載藥量;具有較高的包封率;對(duì)藥物具有良好的釋放特性;具有良好的生物相容性,可生物降解或可被機(jī)體排出;具有較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間,并能在療效相 關(guān)部位持久存。3.3 納米生物技術(shù)

納米生物技術(shù)是納米技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它即可以用于生物醫(yī)學(xué),也可以服務(wù)于其它社會(huì)需求。所包含的內(nèi)容非常豐富,并以極快的速度增加和發(fā)展,難以概述。

3.3.1生物芯片技術(shù)

生物芯片是在很小幾何尺度的表面積上,裝配一種或集成多種生物活性,僅用微量生理或生物采樣,即可以同時(shí)檢測(cè)和研究不同的生物細(xì)胞、生物分子和DNA的特性,以及它們之間的相互作用,獲得生命微觀活動(dòng)的規(guī)律。生物芯片可以粗略地分為細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等幾類,都有集成、并行和快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已成為21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的前沿科技。

近2年,已經(jīng)通過微制作(MEMS)技術(shù),制成了微米量級(jí)的機(jī)械手,能夠在細(xì)胞溶液中捕捉到單個(gè)細(xì)胞,進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和通訊等特性研究。美國(guó)哈佛大學(xué)的教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員,發(fā)展了微電子工業(yè)普遍使用的光刻技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并研制出效果更好的軟光刻方法。以此,制出了可以捕捉和固定單個(gè)細(xì)胞的生物芯片,通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間距等,研究細(xì)胞分泌和胞間通訊。此類細(xì)胞芯片還可以作細(xì)胞分類和純化等。它的功能原理非常簡(jiǎn)單,僅利用芯片表面微單元的幾何尺寸和表面特性,即可達(dá)到選擇和固定細(xì)胞及細(xì)胞面密度控制。

美國(guó)圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了納米愛好者的預(yù)言。正像所預(yù)想的那樣,納米技術(shù)可以在血流中進(jìn)行巡航探測(cè),即時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如病毒和細(xì)菌類型的外來入侵者,并予以殲滅,從而消除傳染性疾病。

研究人員做了一個(gè)雛形裝置,發(fā)揮芯片實(shí)驗(yàn)室的功能,它可以沿血流流動(dòng)并跟蹤像鐮狀細(xì)胞血癥和感染了愛滋病的細(xì)胞。血液細(xì)胞被導(dǎo)入一個(gè)發(fā)射激光的腔體表面,從而改變激光的形成。癌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一種明亮的閃光;而健康細(xì)胞只發(fā)射一種標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的光,以此鑒別癌變。3.3.2納米探針

一種探測(cè)單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器,探頭尺寸僅為納米量級(jí),當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí),可探知會(huì)導(dǎo)致腫瘤的早期DNA損傷。

3.4組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中的納米材料

將納米技術(shù)與組織工程技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建具有納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的細(xì)胞生長(zhǎng)支架正在形成一個(gè)嶄新的研究方向。相對(duì)于微米尺度,納米尺度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與機(jī)體內(nèi)細(xì)胞生長(zhǎng)的自然環(huán)境更為相似。納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建有可能從分子和細(xì)胞水平上控制生物材料與細(xì)胞間的相互作用,引發(fā)特異性細(xì)胞反應(yīng),對(duì)于組織再生與修復(fù)具有潛在的應(yīng)用前景和重要意義。將納米纖維水凝膠作為神經(jīng)組織的支架,在其中生長(zhǎng)的鼠神經(jīng)前體細(xì)胞的生長(zhǎng)速度明顯快于對(duì)照材料。向高分子材料中加入碳納米管可以顯著改善原有聚合物的傳導(dǎo)性、強(qiáng)度、彈性、韌性和耐久性,同時(shí)還可以改進(jìn)基體材料的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn),隨著復(fù)合物中碳納米管含量的增加,神經(jīng)元細(xì)胞和成骨細(xì)胞在復(fù)合材料上的黏附與生長(zhǎng)也越來越活躍,而星形細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的活性則呈現(xiàn)同等程度的下降。研究人員設(shè)計(jì)的人造紅細(xì)胞輸送氧的能力是同等體積天然紅細(xì)胞的236倍,可應(yīng)用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運(yùn)動(dòng)需要的額外耗氧等。研究人員成功合成了模擬骨骼亞結(jié)構(gòu)的納米物質(zhì),該物質(zhì)可取代目前骨科常用的合金材料,其物理特性符合理想的骨骼替代物的模數(shù)匹配,不易骨折,且與正常骨組織連接緊密,顯示出明顯的正畸應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

納米自組裝短肽材料RADA16-I與細(xì)胞外基質(zhì)具有很高相似性,RADA16-I納米支架可以作為一種臨時(shí)性的細(xì)胞培養(yǎng)人工支架,它能很好地支持功能型細(xì)胞在受損位置附近生長(zhǎng)、遷移和分化,因而有利于細(xì)胞抵達(dá)傷口縫隙,使組織得以再生。有研究人員利用RADA16-I納米支架修復(fù)了倉(cāng)鼠腦部的急性創(chuàng)傷,并且恢復(fù)了倉(cāng)鼠的視覺功能。RADA16-I形成的水凝膠可用作新型的簡(jiǎn)易止血?jiǎng)?用于多種組織和多種不同類型傷口的止血。

4、我國(guó)發(fā)展納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)展策略

目前,我國(guó)在納米生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究基礎(chǔ)還比較薄弱,通過采取各種激勵(lì)措施和各種研究計(jì)劃的實(shí)施,特別是國(guó)家自然科學(xué)基金委的納米技術(shù)重大研究計(jì)劃對(duì)納米生物和納米醫(yī)學(xué)項(xiàng)目的支持,我國(guó)在納米生物和納米醫(yī)學(xué)方面的研究狀況有了很大的改善,生物、醫(yī)學(xué)界的許多院、所相繼建立了有關(guān)納米技術(shù)的研究室,如中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所和生物物理研究所等都設(shè)立了納米研究室,初步形成了一只較強(qiáng)的研究隊(duì)伍。近年來,來自化學(xué)、物理、信息、藥物、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家通過幾次研討會(huì)進(jìn)一步明確了納米生物和納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究方向和內(nèi)容,并建立了較密切的合作。我國(guó)在納米生物和納米醫(yī)學(xué)的研究領(lǐng)域也涌現(xiàn)了一批極具特色的研究成果,如在生物傳感器、生物芯片、新型藥物載體和靶向藥物、新型納米藥物劑型、新造影劑、重大疾病的機(jī)制、納米材料的應(yīng)用和生物安全性及重大疾病預(yù)防和早期診斷與治療技術(shù)等方面。但是,這些研究的水準(zhǔn)與國(guó)際先進(jìn)水平還有相當(dāng)?shù)牟罹?離國(guó)家、社會(huì)的需求也有相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。

納米醫(yī)學(xué)工程的建立不僅是因?yàn)橛衅淦惹械男枰?而且也因?yàn)橛辛藢?shí)現(xiàn)的可能。如今,納米科技在國(guó)際上已嶄露頭角,世界各發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛開展納米科技的研究。在我國(guó),科技界對(duì)納米科技的重要性有了共識(shí),納米科技研究已取得引人注目的成果。學(xué)科發(fā)展和社會(huì)需要是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的巨大動(dòng)力,學(xué)科發(fā)展可以創(chuàng)造新的需求,社會(huì)需求可以促進(jìn)學(xué)科向深度和廣度發(fā)展。納米生物醫(yī)學(xué)工程正在出現(xiàn),我們無力將它阻擋。雖然它的廣泛應(yīng)用尚有待時(shí)日,并潛在危險(xiǎn),但若沒有它,我們現(xiàn)在面臨的許多生物醫(yī)學(xué)工程問題就不可能得到滿意的解決。

人類正在被歷史及自身推向一個(gè)嶄新的陌生世界,倘若人類能直接利用原子、分子進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng),這將是一個(gè)質(zhì)的飛躍,將改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式,并空前地提高生產(chǎn)能力,有可能從根本上解決人類面臨的諸多困難和危機(jī)。我們有必要把納米科技和生物醫(yī)學(xué)工程概念進(jìn)行拓展,把納米科技的理論與方法引入生物醫(yī)學(xué)工程的相關(guān)研究領(lǐng)域,創(chuàng)立新的邊緣學(xué)科——納米生物醫(yī)學(xué)工程?？梢韵嘈?納米醫(yī)學(xué)工程將會(huì)成為納米科技的重要分支,并開創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)工程新紀(jì)元?？茖W(xué)家認(rèn)為,納米科技在生物醫(yī)學(xué)方面,甚至有可能超過信息技術(shù)和基因工程,成為決勝未來的關(guān)鍵性技術(shù)。[參 考 文 獻(xiàn)] [1]劉吉平,郝向陽(yáng).納米科學(xué)與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2002:2,227-229,234-238,239-242,230-234.[2]李道萍.21世紀(jì)嶄新的學(xué)科——納米醫(yī)學(xué)[J]1世界新醫(yī)學(xué)信息文摘,2003,1(3):208-210.[3]李會(huì)東.納米技術(shù)在生物學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,27(2):49-51.[4]皮洪瓊,吳俊,袁直等.注射用生物可降解胰島素納米微球的制備[J]1應(yīng)用化學(xué),2001,18(5):365-369.[5]常津.阿毒素免疫磁性毫微粒的體內(nèi)磁靶向定位研究[J].中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào),1996,15(4):216-221.[6]張共清,梁屹.納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用[J]1中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào),2002,24(2):197-201.〔7〕中國(guó)社會(huì)科學(xué)院語言研究所詞典編輯室編.現(xiàn)代漢語詞典.北京:商務(wù)印書館2002年版:1711〔8〕奇云.21世紀(jì)的納米醫(yī)學(xué).健康報(bào),2001(4):12〔9〕紀(jì)小龍.納米醫(yī)學(xué)怎樣診治疾病.健康報(bào),2001,7,19[9]奇 云.納米醫(yī)學(xué)——21世紀(jì)的科技新領(lǐng)域[N].中國(guó)醫(yī)藥報(bào),1995年6月8日~1995年7月18日,第1160期-1178期,第7版.[10]奇 云.納米材料——21世紀(jì)的新材料[J].科技導(dǎo)報(bào),1992(10):28-31.[11]奇 云.納米電子學(xué)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代物理知識(shí),1994,6(5):24-25.[12]奇 云.納米生物學(xué)的誘人前景[N].光明日?qǐng)?bào),1993年5月7日,第15864號(hào)第3版.[13]奇 云.納米化學(xué)研究進(jìn)展[J].自然雜志,1993,16（9、10):2-5.[14]奇 云.納米化學(xué)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,1993,13(8):38-39.[15] 華中一.納米科學(xué)與技術(shù)[J].科學(xué),2000,52(5):6-10..