納米技術(shù)的特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)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(guān)鍵詞: 納米技術(shù);納米材料;摩擦性能

Key words: nano technology;nano-materials;friction properties

中圖分類號(hào):TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)29-0143-01

0引言

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0.1~100 nm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(wèn)題的科學(xué)技術(shù)。從材料的結(jié)構(gòu)層次來(lái)說(shuō),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(lái)越多的研究,在機(jī)械工程方面對(duì)于納米技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾方面。

1微型納米軸承

傳統(tǒng)的軸承體積較大,摩擦力也只能靠來(lái)減少,但仍不可避免。美國(guó)科學(xué)家研制的這種幾乎沒(méi)有摩擦的微型納米軸承主要有兩個(gè)特點(diǎn):第一是微型,他的直徑只有一根頭發(fā)的萬(wàn)分之一,應(yīng)用在機(jī)電系統(tǒng)的微型軸承更是只有1nm,是微型機(jī)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(huì)暴露出微型軸承的弱點(diǎn),摩擦力大時(shí)甚至無(wú)法使用。這種納米軸承與通常制造的微型機(jī)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(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(wèn)世。這項(xiàng)研究史載金屬?gòu)椩~中加入了納米氧化鈦從而細(xì)化品粒。因?yàn)閷?duì)于品粒的細(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(duì)其力學(xué)性能來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的提供,刀具的壽命也提高到2倍以上。

3納米技術(shù)馬達(dá)

新一代的納米技術(shù)馬達(dá)是由美國(guó)Nano Muscle公司生產(chǎn),這種微型馬達(dá)首次在深圳面世,該產(chǎn)品體積只有傳統(tǒng)電磁馬達(dá)體積的二十分之一,長(zhǎng)度甚至比火柴桿還短,卻能負(fù)載四千克的重量,壽命可達(dá)100萬(wàn)次。這種馬達(dá)主要是用納米技術(shù)制造的智能材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅線圈和磁鐵,因而比傳統(tǒng)馬達(dá)更輕、成本更低,同時(shí)噪音很低,可以成為世界上最靜音的馬達(dá)。這種微型馬達(dá)在機(jī)械中運(yùn)用不多,主要用于玩具和汽車的電動(dòng)車窗,這項(xiàng)研究也已在深圳進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。

4納米磁性液體用于旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)密封

通常靜態(tài)的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環(huán)作為密封元件。旋轉(zhuǎn)條件下的動(dòng)態(tài)密封一直是未能解決的問(wèn)題,無(wú)法在高速、高真空條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。納米技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了磁性液體密封技術(shù)的產(chǎn)生。南京大學(xué)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(jì)算機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)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(chǎng)原理改善效果。納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用舉不勝舉,通過(guò)以上這些新型技術(shù)的產(chǎn)生,我們不難看出納米技術(shù)對(duì)于機(jī)械工程的發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響。同時(shí),相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械工程來(lái)說(shuō),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。

第一,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。

第二,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。

第三,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(guò)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(wèn)題,現(xiàn)已出現(xiàn)納米材料幾乎無(wú)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(wú)磨損和撕裂,達(dá)到了理想的效果。

第四,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(lái)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。

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(lái)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(wèn)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):

第2篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：納米技術(shù) 材料 生物 能源 環(huán)境

人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)期以來(lái)一直沿著宏觀宇宙的大尺度和基本粒子的微觀尺度兩個(gè)方向發(fā)展。從20世紀(jì)中期開始，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，介于宏觀和微觀之間的尺度——介觀尺度也具有重要意義，它是一個(gè)人類遠(yuǎn)未深入了解的尺度范圍，納米科技就是處于這一介觀世界中“納米尺度”上的科學(xué)技術(shù)。

納米科技是指在納米尺度（1～100nm）上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。它使人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子。納米科技的最終目標(biāo)是根據(jù)原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來(lái)的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。

一、納米材料的應(yīng)用

從材料的角度看，納米技術(shù)是通過(guò)綜合控制材料到納米尺度，引起材料性能發(fā)生顯著改變，從而用于制備特定功能的產(chǎn)品。納米材料的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體相比有顯著的不同。

納米材料大致可分為納米粉體、納米纖維、納米薄膜、納米塊體等四類。

納米粉體材料可用于高密度磁記錄材料、防輻射材料、單晶硅和精密光學(xué)儀器拋光材料、先進(jìn)的電池電極材料、太陽(yáng)能電池材料、高效催化劑、各種藥物制劑或藥物載體等。納米纖維可用于新型激光或發(fā)光二極管材料、高強(qiáng)度纖維（如碳納米管）等。納米薄膜可用于氣體催化材料、光敏材料、平面顯示器材料、超導(dǎo)材料等。納米塊體的主要用途為超高強(qiáng)度材料、智能金屬材料等。

二、納米生物技術(shù)的應(yīng)用

納米生物技術(shù)是納米生物學(xué)的應(yīng)用，即用先進(jìn)的物理學(xué)、納米科技手段研究生物學(xué)基本問(wèn)題，特別是在單分子水平上研究生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互作用；應(yīng)用物理學(xué)定量的、大規(guī)模信息處理的思路和方法革新研究方法，開拓嶄新的研究領(lǐng)域。如生物芯片、DNA計(jì)算機(jī)和生物信息學(xué)等等。納米顆粒能用作醫(yī)學(xué)診斷和治療的工具，納米生物技術(shù)的方法也用于發(fā)展具有多功能特性的新材料和新器件，如納米生物傳感器等。

三、納米與能源

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，高效率、低成本的太陽(yáng)能發(fā)電將成為現(xiàn)實(shí)。

太陽(yáng)能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生的光電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。除了發(fā)展環(huán)保的可充電電池外，超級(jí)電容器作為一種新型的儲(chǔ)能器件，具有無(wú)可替代的優(yōu)越性。它儲(chǔ)存電荷的能力強(qiáng)，并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。納米材料應(yīng)用于超級(jí)電容電極的研究，已經(jīng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。以碳納米管為例，它具有大的比表面積、導(dǎo)電性好、化學(xué)性能穩(wěn)定，被認(rèn)為是理想的超級(jí)電容電極材料。

四、納米技術(shù)在環(huán)境問(wèn)題中的應(yīng)用

隨著納米材料和納米技術(shù)的日益發(fā)展，納米環(huán)保技術(shù)也迅速發(fā)展，不僅拓展了人類利用資源和保護(hù)環(huán)境的能力，而且為徹底改善環(huán)境和從源頭上控制新的污染創(chuàng)造了條件。

納米材料因具有超大的比表面積及表面原子活性高等特點(diǎn)，對(duì)各種有毒有害氣體具有很高的吸附效率，通過(guò)表面修飾及摻雜等工藝，還可以獲得對(duì)某些微量物質(zhì)的特別高的選擇吸附功能，可廣泛用于空氣凈化和尾氣排放無(wú)害化、水凈化與污水排放無(wú)害化、電磁及噪聲污染的有效控制、節(jié)能與資源的有效利用等領(lǐng)域。

利用納米技術(shù)還可以制備非常好的催化劑，其催化效率極高。經(jīng)它催化的石油中硫的含量小于0.01%，因而在燃煤中可加入納米級(jí)助燃催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防止有害氣體的產(chǎn)生。納米級(jí)催化劑用于汽車燃燒催化，有極強(qiáng)的氧化還原性能，使汽油燃燒時(shí)不再產(chǎn)生一氧化硫和氮氧化物，根本無(wú)需進(jìn)行尾氣凈化處理。而各種納米光催化氧化材料，可以利用光能降解有機(jī)物，抗菌除臭，在凈化環(huán)境、保護(hù)健康方面起著越來(lái)越重要的作用。

第3篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】納米材料；納米技術(shù)；應(yīng)用

有人曾經(jīng)預(yù)測(cè)在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為超過(guò)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，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(lái)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。

一、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，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、電磁等性質(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、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、劑等領(lǐng)域。

（一）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，所以納迷材料中位錯(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，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。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò)1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見光具有良好的透射率，對(duì)可見光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）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(lái)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。

（四）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。

（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)。與入射光有交互作用，光透性可以通過(guò)控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過(guò)濾中廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

二、納米技術(shù)現(xiàn)狀

在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)也在國(guó)際環(huán)境下創(chuàng)立了一（下轉(zhuǎn)第37頁(yè)）（上接第26頁(yè)）些影響不大的納米材料開發(fā)公司。美國(guó)2001年通過(guò)了“國(guó)家納米技術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達(dá)到5億美圓以上。美國(guó)戰(zhàn)略的重點(diǎn)已由過(guò)去的國(guó)家通信基礎(chǔ)構(gòu)想轉(zhuǎn)向國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃。布什總統(tǒng)上臺(tái)后，制定了新的納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃目標(biāo)：到2010年在全國(guó)培養(yǎng)80萬(wàn)名納米技術(shù)人才，納米技術(shù)創(chuàng)造的GDP要達(dá)到萬(wàn)億美圓以上，并由此提供200萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。2003年，在美國(guó)政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產(chǎn)線。許多大學(xué)也相繼建立了一系列納米技術(shù)研究中心。在商業(yè)上，納米技術(shù)已經(jīng)被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結(jié)構(gòu)合金、著色劑與化妝品、元件等的制備。

目前美國(guó)在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計(jì)劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計(jì)劃。日本在納米設(shè)備和強(qiáng)化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。日本政府把納米技術(shù)列入國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點(diǎn)領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴(yán)密的“納米技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”。日本的各個(gè)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來(lái)。

在上世紀(jì)80年代，將納米材料列入國(guó)家“863計(jì)劃”、和國(guó)家基金項(xiàng)目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項(xiàng)目。但我國(guó)的納米技術(shù)水平與歐美等國(guó)的差距很大。目前我國(guó)有50多個(gè)大學(xué)20多家研究機(jī)構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊(cè)的公司100多個(gè)，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級(jí)產(chǎn)品。

三、前景展望

經(jīng)過(guò)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。可以預(yù)測(cè)：不久的將來(lái)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(lái)。

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)騰飛奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整個(gè)人類將因納米技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化而產(chǎn)生根本性的變革。

第4篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞： 納米技術(shù)意義展望

一、納米技術(shù)的內(nèi)涵

納米技術(shù)是一門在0.1―100nm空間尺度內(nèi)操縱原子和分子，對(duì)材料進(jìn)行加工、制造具有特定性能的產(chǎn)品，或?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行研究、掌握其原子和分子的規(guī)律和特征的高新技術(shù)學(xué)科，被認(rèn)為是“今后十年最可能使人類發(fā)生巨大變化的十項(xiàng)技術(shù)”之一。

納米技術(shù)包含下列四個(gè)主要方面：（1）納米材料。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，即0.1―100nm這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來(lái)組成的原子、分子，又不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。（2）納米動(dòng)力學(xué)。主要是微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱為微型電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，用于有傳動(dòng)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。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，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百μm，而寬度誤差很小。（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，dna的精細(xì)結(jié)構(gòu)，等等。納米生物學(xué)發(fā)展到一定技術(shù)時(shí)，可以用納米材料制成具有識(shí)別能力的納米生物細(xì)胞，并可以吸收癌細(xì)胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，用于定向殺癌細(xì)胞。（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，等等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢(shì)要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。更快，是指響應(yīng)速度要快。更冷，是指單個(gè)器件的功耗要小。但是更小并非沒(méi)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。

二、研發(fā)納米技術(shù)的重要意義

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防的高速發(fā)展必然對(duì)材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來(lái)越小；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來(lái)越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)、新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來(lái)10年對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國(guó)力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。近年來(lái)，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方英寸400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤，成本低廉、發(fā)光頻段可調(diào)的高效納米陣列激光器，價(jià)格低廉。高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問(wèn)世，充分顯示了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對(duì)調(diào)整國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是知識(shí)創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（0.1―100nrn）與物質(zhì)中的許多特征長(zhǎng)度，如電子的德布洛意波長(zhǎng)、超導(dǎo)相干長(zhǎng)度、隧穿勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，因而納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，又不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。

納米技術(shù)作為一門新興的學(xué)科，被譽(yù)為21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù)，是對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在社會(huì)上的應(yīng)用前景非常廣闊，納米技術(shù)不僅會(huì)推動(dòng)新產(chǎn)品的開發(fā)，而且將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量作出不可估量的貢獻(xiàn)。納米技術(shù)將成為21世紀(jì)新型技術(shù)的發(fā)展新方向，相信在不久的將來(lái)，我們將跨入一個(gè)全新的時(shí)代。

三、對(duì)納米技術(shù)未來(lái)發(fā)展的展望

納米技術(shù)將從根本上改變未來(lái)制造的兩種基本類型方式――連續(xù)制造和離散制造。連續(xù)制造是指批量物質(zhì)或材料的生產(chǎn)，例如化學(xué)品或金屬卷材。離散制造是指單個(gè)配件的生產(chǎn)，例如螺栓或元件（集成電路）或組裝系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）。對(duì)于納米尺度制造來(lái)說(shuō)，原子、分子與團(tuán)簇都是生產(chǎn)“原料”。因此，納米尺度制造的生產(chǎn)工藝和設(shè)備與目前應(yīng)用于大于100nm的微制造工藝與設(shè)備將會(huì)有很大不同。納米制造未來(lái)的研究方向包括以下幾個(gè)。

1.材料開發(fā)

了解和模擬納米尺度物質(zhì)合成、操控及監(jiān)測(cè)的現(xiàn)象和工藝，這是開發(fā)新型納米制造技術(shù)所需的；開發(fā)表征、監(jiān)測(cè)、篩選、分離和控制納米結(jié)構(gòu)大小/形狀/多分散性和表面或體積特征的方法。

2.制造納米系統(tǒng)的材料操控與控制

分子、大分子、納米顆粒及納米尺度組件的定位、定向、分散、集群和導(dǎo)向自我組裝，非共價(jià)鍵和信息內(nèi)容是不可或缺的；納米材料的包裝和輸運(yùn)，如通過(guò)超聲和納米流化床；納米自組裝結(jié)構(gòu)融入功能器件和系統(tǒng)。

3.與微觀和宏觀系統(tǒng)相結(jié)合

把自下而上和自上而下的制備技術(shù)融入低本高效的優(yōu)化生產(chǎn)制造中；制造技術(shù)的尺度放大、并行和集成能力，如平行探針或束陣列等方法。

4.制造工具

改造和控制表面組成/結(jié)構(gòu)，以確保隨后組裝的穩(wěn)定性和功能性；開發(fā)可支撐的、用戶與環(huán)境友好、廉價(jià)而高產(chǎn)的制圖技術(shù)；開發(fā)和運(yùn)用納米結(jié)構(gòu)復(fù)制方法；納米制造結(jié)構(gòu)和性能的低本高效清除/修復(fù)/接縫技術(shù)，等等。

5.測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)工具

納米顆粒與結(jié)構(gòu)的化學(xué)和結(jié)構(gòu)表征技術(shù)（除幾何形狀特征外）；開發(fā)三維加工和非破壞性表面下探測(cè)技術(shù)；把在線傳感與監(jiān)測(cè)技術(shù)同制造方法融合在一起；遠(yuǎn)程制作和遠(yuǎn)程表征設(shè)備和儀器，等等。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】納米 包裝 應(yīng)用

引言

納米技術(shù)作為21世紀(jì)最具前途的一項(xiàng)技術(shù)，興起于20世紀(jì)90年代初，是研究由尺寸0.1nm-100nm之間的物質(zhì)組成體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用，以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)技術(shù)，是融合前沿科學(xué)和高技為――體的完整體系。這標(biāo)志著人類改造自然的能力已延伸到微觀水平，其科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，被認(rèn)為是21世紀(jì)3大科技之一，主要包括納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)和納米力學(xué)。

在包裝行業(yè)，納米技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，納米技術(shù)可以對(duì)包裝材料進(jìn)行納米合成、納米添加、納米改性或者直接使用納米材料使產(chǎn)品包裝滿足特殊功能，以滿足特殊要求；可以改變傳統(tǒng)的包裝設(shè)計(jì)、包裝工藝和技術(shù)方法，充分發(fā)揮包裝材料的綜合特性，最終可以最大限度地發(fā)揮包裝的功能，保護(hù)產(chǎn)品、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，創(chuàng)造最佳的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)綠色包裝材料的環(huán)境性能、資源性能、減量化性能、回收處理性能的要求，體現(xiàn)出優(yōu)越的綠色包裝價(jià)值，并帶動(dòng)和促進(jìn)包裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和再生等技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命性的變化。

1 納米材料

作為納米科學(xué)技術(shù)最基本的組成部分的納米材料，是指組成相或晶粒結(jié)構(gòu)在100nm以下長(zhǎng)度尺寸的材料，可以廣義的認(rèn)為在三維空間中至少有一維處于納米尺寸長(zhǎng)度范圍的材料或以納米單元構(gòu)成的材料；又稱為納米結(jié)構(gòu)材料，主要由晶粒和晶界組成，納米晶體結(jié)構(gòu)與常規(guī)物質(zhì)不同，其晶體結(jié)構(gòu)處于一種無(wú)序度更高的狀態(tài)但，晶界處存在著短程有序的結(jié)構(gòu)單元，原子保持一定的有序度，趨于低能態(tài)排列。納米材料具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、巨磁電阻效應(yīng)、超塑性、高導(dǎo)電率和擴(kuò)散率、高比熱和熱膨脹、高磁化率和矯頑力等特點(diǎn)，這使納米材料在催化、吸附、化學(xué)反應(yīng)、光電化學(xué)、熔點(diǎn)、超導(dǎo)等方面具有普通材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性，從而使納米材料可以廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，也普遍應(yīng)用于包裝行業(yè)。

2 納米材料在包裝材料中的應(yīng)用

2.1 納米復(fù)合包裝材料

隨著時(shí)代的快速發(fā)展，以及包裝的迅猛發(fā)展，包裝的需求出現(xiàn)多樣化，這促進(jìn)了納米包裝材料的發(fā)展，因此，納米材料復(fù)合而成的納米包裝材料應(yīng)運(yùn)而生，成為一類高新材料。聚合物基納米復(fù)合材料（PNMC）是目前研究得最多的納米復(fù)合材料，在高分子聚合物中加入10%的納米的熱致液晶聚合物，就會(huì)使材料的機(jī)械強(qiáng)度得到提高，從而拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，可以解決稀缺材料的問(wèn)題，節(jié)省了稀缺資源。

2.2 納米抗菌包裝材料

在食品衛(wèi)生安全問(wèn)題日顯嚴(yán)峻的今天，具有抗菌功效的納米材料已用于包裝行業(yè)，抗菌薄膜是目前應(yīng)用較廣的納米抗菌包裝材料；這類材料有合成的，也有純天然材料經(jīng)納米技術(shù)的。納米抗菌包裝材料具有驚人的殺菌效果，能夠使茵體變性或沉淀，一旦遇到水，便會(huì)對(duì)細(xì)菌發(fā)揮更強(qiáng)的傷力；且吸附能力、摻透力也很強(qiáng)，多次洗滌后也還有較強(qiáng)的抗菌作用，可以循環(huán)利用。有報(bào)道顯示：納米復(fù)合材料抑菌效果可達(dá)86%～95.3%，具有廣譜的抗菌效果，這類材料不僅可以解決一些棘手的食品衛(wèi)生安全問(wèn)題，還可以節(jié)省一些抗菌添加劑，為可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2.3 納米保鮮包裝材料

所謂納米保鮮包裝材料，是指可以提高新鮮果蔬等食品的保鮮效果的材料。成熟采摘后的果蔬會(huì)發(fā)生軟化等一些現(xiàn)象，并且會(huì)釋放出一定的乙烯，這會(huì)使果蔬的腐爛速勵(lì)口快，因此，納米保鮮包裝材料便出現(xiàn)了。在保鮮包裝中加入納米乙烯吸收劑，就可以減少乙烯含量，提高保鮮效果；如在瓦楞紙箱內(nèi)面紙制造過(guò)程中，可以加入納米級(jí)多孔型乙烯氣體吸收粉劑，以防止催熟。這種納米級(jí)吸收粉劑是以二氧化硅為主要成分的多孔型粉劑。由于白硅石對(duì)于乙烯氣體的吸附能力比活性碳、稀土鋯以及沸石都要好，所以采用添加了納米白硅石粉劑的紙張作為瓦楞紙板的里襯紙具有更好的保鮮效果。

2.4 納米PET瓶

目前，中科院化學(xué)所發(fā)明的PET聚合插層復(fù)合技術(shù)，成功地制備了PET納米塑料（NPET）。NPET的熔體黏度和結(jié)晶速度顯著提高，阻燃性能也得到了很大的改善。NPET的阻隔性比純PET有了很大改善，符合食品包裝要求，可直接用來(lái)制造啤酒、飲料、農(nóng)藥和化妝品的包裝瓶。

2.5 納米黏合劑和密封膠

黏合劑和密封膠是包裝產(chǎn)業(yè)中的重要產(chǎn)品，使用范圍很廣。在樹脂中加入50nm-70nm的橡膠微粒后形成的納米黏合劑封合強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和耐熱、老化等物理化學(xué)指標(biāo)比傳統(tǒng)黏合劑均大幅度提高，從而極大地減少了在包裝及產(chǎn)品中使用量。黏合劑和密封膠中加入SiO2作為添加劑，可使黏合劑的黏結(jié)效果和密封膠的密封性能大大提高。同時(shí)，在這種添加了納米SiO2的黏合劑和密封膠中，由于在納米的SiO2的表面覆蓋了一層有機(jī)材料，使黏合劑和密封膠具有親水性，可以水解，避免了黏合劑和密封膠對(duì)環(huán)境的污染。

3 納米材料在包裝印刷方面的應(yīng)用

3.1 納米包裝用油墨

隨著時(shí)代的發(fā)展和消費(fèi)理念的轉(zhuǎn)變，顧客對(duì)包裝的要求不但要質(zhì)量?jī)?yōu)良，且要符合環(huán)保、防偽等多種特殊需要，因此，對(duì)包裝印刷油墨也提出了更高的要求。油墨的細(xì)度和純度，對(duì)包裝產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。要印刷出高質(zhì)量的包裝產(chǎn)品，必須要有細(xì)度、純度高的油墨作保證。油墨的細(xì)度與顏料、填充料的性質(zhì)和顆粒的大小有直接的關(guān)系。而油墨的細(xì)度就是指油墨中的顏料（包括填充料）顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結(jié)料中的均勻度，它既反映到包裝產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又影響到印版的耐印率。

研究指出，納米半導(dǎo)體粒子表面經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾后，粒子周圍的介質(zhì)可強(qiáng)烈影響其光學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)為吸收光譜發(fā)生紅移或藍(lán)移。實(shí)驗(yàn)證明，有些納米微粒的光吸收邊有明顯的藍(lán)移，有些納米微粒光吸收邊出現(xiàn)較大幅度的紅移。根據(jù)這種特性，如果把納米半導(dǎo)體粒子分別加到黃色和青色油墨中制成納米油墨，便可提高其油墨的純度。用添加了特定納米微粒的納米油墨來(lái)復(fù)制印刷彩色印刷品，層次會(huì)更豐富，色調(diào)會(huì)更鮮明，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力亦會(huì)大增。由于納米油墨屬高度微細(xì)且具有很好的流動(dòng)與性，可達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，因此，在印刷上不僅可以減少顏料的用量，并且遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細(xì)膩、成膜連續(xù)、均勻光滑、膜層薄，印刷圖像更清晰。納米微粒具有很好的表面濕潤(rùn)性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤(rùn)濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系的穩(wěn)定，所以加有納米微粒的納米油墨印刷性能得到較大的改善。目前，納米油墨在外包裝、票證防偽以及紅外傳感器等高新技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

3.2 防偽包裝

一般金屬微粒是黑色的，具有吸收紅外線等特點(diǎn)，而且表面積巨大，表面活性高，對(duì)周圍環(huán)境（溫度、光、濕度等）敏感，當(dāng)把具有這些特性的納米微粒加入包裝材料中，或制成涂料、上光油涂布于包裝材料表面后，人們?cè)谶x擇商品時(shí)便可利用溫度、光線或濕度等加以鑒別，從而達(dá)到防偽的目的。也就是說(shuō)，利用納米技術(shù)可實(shí)現(xiàn)色彩防偽、理化效應(yīng)防偽等目的。

3.3 納米防靜電包裝材料

包裝材料和包裝容器在運(yùn)輸途中很容易因摩擦而產(chǎn)生靜電，而金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能，所以在生產(chǎn)包裝材料時(shí)，只要加入少量的金屬納米微粒，就可以消除靜電現(xiàn)象，使得包裝表面不再吸附灰塵，減少了因摩擦而導(dǎo)致的擦傷，同時(shí)在進(jìn)行印刷時(shí)，因表面無(wú)靜電吸附現(xiàn)象，能夠以更高的印刷速度獲得更好的印刷效果。例如，納米型高分子聚合物導(dǎo)電包裝材料不僅導(dǎo)電能力極大提高，外觀顏色亦有多種變化，而且其他物理化學(xué)性能亦大為增強(qiáng)。金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能。將金屬納米微粒加人包裝與印刷材料表面，以減輕或消除在高速全自動(dòng)包裝機(jī)或印刷機(jī)上輸送包裝與印刷材料所產(chǎn)生的靜電，提高包裝與印刷速度和效果另外，由于靜電的消除，包裝材料表面不再吸附灰塵，使得材料表面不再因沾有灰塵而增加磨擦導(dǎo)致擦傷，提高印刷質(zhì)量。

4 納米材料在包裝機(jī)械方面的應(yīng)用

將納米材料用于包裝機(jī)械，不僅可以提高包裝機(jī)械精度，進(jìn)而提高包裝的質(zhì)量，而且還有利于包裝機(jī)械自身，可以提高機(jī)械及零部件的彈塑性、耐油性、耐酸性、耐溶劑性、抗衰老化性、耐磨性，還可以使機(jī)械具有防污、防塵、耐刮、防火等功能，這些可以大幅度的延長(zhǎng)機(jī)械的壽命、減少機(jī)械的損耗、降低維修成本，使資源利用最大化，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)空間，贏得最大的效益。

結(jié)語(yǔ)

自1992年納米技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，它便開始滲透到各個(gè)研究領(lǐng)域，納米技術(shù)的目的就是實(shí)現(xiàn)高性能化、多功能化、低成本、環(huán)境友好，納米技術(shù)已成為21世紀(jì)科學(xué)研究領(lǐng)域中的又一熱點(diǎn)，隨著納米技術(shù)的研究不斷深入，其應(yīng)用將會(huì)遍及生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，也將會(huì)引發(fā)一場(chǎng)新的革命。納米技術(shù)在包裝工業(yè)中的應(yīng)用將大大提升包裝產(chǎn)品的質(zhì)量并且賦予包裝新的特殊功能。隨著納米技術(shù)在包裝工業(yè)中的應(yīng)用日益成熟，人們的生活也將因此而得到顯著的提高和改善。

參考文獻(xiàn)

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[3]張立德.納米材料和納米結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2001：80.

第6篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：納米材料；特性；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）14-001-01

一、引言

自從20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)納米材料以來(lái)，納米材料被譽(yù)為是21世紀(jì)構(gòu)成未來(lái)智能社會(huì)的四大支柱之一，而碳納米管是納米材料中最富有代表性，并且是性能最優(yōu)異的材料。由于碳納米管具有強(qiáng)度高、重量輕、性能穩(wěn)定、柔軟靈活、導(dǎo)熱性好、比表面積大并具有許多吸引人的電子性質(zhì)。

二、納米材料的基本特性

由于納米材料是由相當(dāng)于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小單元組成，也正因?yàn)檫@樣，納米材料具有了一些區(qū)別于相同化學(xué)元素形成的其他物質(zhì)材料特殊的物理或是化學(xué)特性例如：其力學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、熱學(xué)特性等，這些特性在當(dāng)前飛速發(fā)展的各個(gè)科技領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用。

1、表面效應(yīng)

納米材料的表面效應(yīng)[1]是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。隨著粒徑變小，表面原子所占百分?jǐn)?shù)將會(huì)顯著增加。當(dāng)粒徑降到1nm時(shí)，表面原子數(shù)比例達(dá)到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子表面。由于納米粒子表面原子數(shù)增多，表面原子配位數(shù)不足和高的表面能，使這些原子易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，故具有很高的化學(xué)活性。

2、小尺寸效應(yīng)

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(duì)超微顆粒而言，尺寸變小，比表面積增加，從而產(chǎn)生一系列新奇的性質(zhì)：

（1）力學(xué)性質(zhì)

（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。

（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(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。

（4）磁學(xué)性質(zhì)

小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，呈現(xiàn)出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已做成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤、磁卡等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體

三、納米材料的應(yīng)用前景

1、信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)

納米技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：①網(wǎng)絡(luò)通訊、寬頻帶的網(wǎng)絡(luò)通訊、納米結(jié)構(gòu)器件、芯片技術(shù)以及高清晰度數(shù)字顯示技術(shù)。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國(guó)還很落后，但是這些原器件轉(zhuǎn)為商品進(jìn)入市場(chǎng)也還要10年時(shí)間，所以，中國(guó)要超前15年到20年對(duì)這些方面進(jìn)行研究。③網(wǎng)絡(luò)通訊的關(guān)鍵納米器件，如網(wǎng)絡(luò)通訊中激光、過(guò)濾器、諧振器、微電容、微電極等方面。

2、環(huán)境產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)

納米技術(shù)對(duì)空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術(shù)。要凈化環(huán)境，必須用納米技術(shù)。近年來(lái)，不少公司致力于把光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)對(duì)汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內(nèi)藻類引起的污染，最近已在實(shí)驗(yàn)室初步研究成功。

3、能源環(huán)保中的納米技術(shù)

合理利用傳統(tǒng)能源和開發(fā)新能源是我國(guó)當(dāng)前和今后的一項(xiàng)重要任務(wù)。在合理利用傳統(tǒng)能源方面，現(xiàn)在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當(dāng)中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進(jìn)汽油、柴油的添加劑已經(jīng)有了，實(shí)際上它是一種液態(tài)小分子可燃燒的團(tuán)簇物質(zhì)，有助燃、凈化作用。

4、精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是一個(gè)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(wú)疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來(lái)福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。

5、納米生物醫(yī)藥

這是我國(guó)進(jìn)入WTO以后一個(gè)最有潛力的領(lǐng)域。目前，國(guó)際醫(yī)藥行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)藥就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對(duì)傳統(tǒng)藥物的改進(jìn)，采用納米技術(shù)可以提高一個(gè)檔次。

納米科學(xué)技術(shù)的誕生，將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問(wèn)題，尤其是能源、人類健康和環(huán)境保護(hù)等重大問(wèn)題。可見，納米技術(shù)對(duì)我們既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。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)：

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第7篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

近日，一種被稱為Morph的未來(lái)移動(dòng)終端概念引起了人們的關(guān)注。Morph是由劍橋納米技術(shù)中心和NOKIA研究中心共同研究開發(fā)的利用納米技術(shù)開發(fā)新型終端的概念技術(shù)，可使移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)自由變換外型、自我清潔和保護(hù)、利用太陽(yáng)能發(fā)電、對(duì)環(huán)境自我感知等功能，為未來(lái)移動(dòng)終端創(chuàng)造更多可能。

諾基亞研究中心副總裁、全球系統(tǒng)研究負(fù)責(zé)人兼諾基亞研究中心研究員Henry Tirri博士介紹說(shuō)，Morph概念終端是高科技與其對(duì)最終用戶的潛在影響之間的一座橋梁，顯示了未來(lái)移動(dòng)終端的延展性和靈活性，并展示了納米技術(shù)可以提供的功能。

這個(gè)終端概念顯示了一些革命性的飛躍，Morph概念技術(shù)可以為移動(dòng)終端創(chuàng)造更多可能的機(jī)會(huì)，Henry Tirri指出，納米技術(shù)能夠使未來(lái)移動(dòng)終端的材料和組件更靈活并可延展、透明，通過(guò)使用透明的電子零件將為終端提供全新的美學(xué)空間，彈性的特點(diǎn)使終端能夠改變外形，使之適合手頭的工作，利用生物可分解材料也可以更簡(jiǎn)單并環(huán)保地回收利用終端設(shè)備；納米材料還能使終端具有自我清潔和自我保護(hù)功能，納米結(jié)構(gòu)的表面，如“納米花瓣”可自然地阻擋水、污垢、甚至手印等對(duì)終端的污染；納米技術(shù)使終端表面能夠通過(guò)“納米草”結(jié)構(gòu)獲得太陽(yáng)能，成為一個(gè)自然的能量來(lái)源，新型高能量密度存儲(chǔ)材料還能使電池變得更小、更薄，能更快地充電，并且擁有更長(zhǎng)的充電周期；納米傳感器還能使用戶能夠以全新的方式檢查周圍環(huán)境，從分析空氣污染，到對(duì)生物化學(xué)追蹤和流程的洞察。

使除此之外，使用Morph概念的一體化電子零件將更便宜，并在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能。同時(shí)也會(huì)帶來(lái)一些軟件方面的改進(jìn)，比如自我組織、自我協(xié)調(diào)、自我更改等，都需要軟件和硬件進(jìn)行良好的結(jié)合，基于外部環(huán)境的感知自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)部配置。

第8篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；納米材料；納米光電子器件；光通信

五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導(dǎo)致了電子信息行業(yè)的一次大革命。材料科學(xué)在不斷地向前發(fā)展，隨之而來(lái)的光通信時(shí)代、量子時(shí)代帶給人們的是更多的“不可思議”。預(yù)計(jì)納米技術(shù)總的社會(huì)影響將大于硅集成電路，尤其在通信領(lǐng)域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對(duì)信息的需求。

1、納米科技為光通信帶來(lái)的影響

納米是一個(gè)微小的尺度單位，1納米是十億分之一米（10-9），大約是單個(gè)原子直徑的4倍。納米科技是指在原子分子層次上對(duì)物質(zhì)精細(xì)的觀測(cè)識(shí)別與控制的研究與應(yīng)用， 它將對(duì)于21世紀(jì)的信息科學(xué)、生命科學(xué)、分子生物學(xué)、新材料科學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展科學(xué)提供一個(gè)新的技術(shù)基礎(chǔ)，這將引起一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命，其深遠(yuǎn)的意義可與18世紀(jì)的工業(yè)革命相媲美，它涉及面十分廣泛，包括物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和材料等有關(guān)的領(lǐng)域。納米科技中最具有生命力的、最代表納米科技發(fā)展前途的、對(duì)未來(lái)新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)可能帶來(lái)革命性沖擊的是未來(lái)的納米器件。將來(lái)的納米器件應(yīng)該是高集成的、多功能的和智能化的。它應(yīng)該將信息的探測(cè)（傳感器）、運(yùn)算（芯片）、傳輸（通信）和動(dòng)作的執(zhí)行諸功能集為一納米結(jié)構(gòu)。

納米激光器的第一個(gè)重要應(yīng)用很可能是芯片互聯(lián)。過(guò)去，處理器速度一直是阻礙計(jì)算技術(shù)和電信技術(shù)發(fā)展的主要因素。但是，當(dāng)處理器速度提高到一定程度時(shí)，互聯(lián)就成了制約發(fā)展的因素。為此，半導(dǎo)體制造商采用銅互聯(lián)取代了過(guò)去的鋁互聯(lián)。現(xiàn)在他們又在對(duì)光互聯(lián)以及超低K 值材料和碳納米管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。光互聯(lián)能夠提供足夠的帶寬，并能向最快的處理器提供數(shù)據(jù)。但是，考慮到尺寸和成本的因素，對(duì)于這種應(yīng)用的激光器，要求將會(huì)非常苛刻。在板卡上可以采用VCSEL，同時(shí)使用保偏光纖也是降低成本的一種方法。在芯片中，激光器和波導(dǎo)都需要采用納米技術(shù)制造。

另一個(gè)需要面對(duì)的難題是如何將光子和電子集成起來(lái)。這就促進(jìn)了硅光子技術(shù)的發(fā)展。如果硅既可以用來(lái)處理光子，又可以用來(lái)處理電子，那么就可以將二者集成到一起。硅加工方面的深厚技術(shù)積累對(duì)推動(dòng)光互聯(lián)產(chǎn)品迅速進(jìn)入市場(chǎng)將起到非常重要的作用。這一領(lǐng)域已引起最大的幾家半導(dǎo)體公司的關(guān)注。英特爾已推出了硅調(diào)制器和激光器，最近IBM也宣布了一種在硅片上制作光路的方法。小公司同樣不甘示弱，生產(chǎn)硅調(diào)制器的Luxtera就是其中的一個(gè)。

那么，納米光子互聯(lián)的市場(chǎng)到底有多大呢？這很難說(shuō)。對(duì)于片上應(yīng)用，激光器必須嵌入到芯片上，其價(jià)格將高于整個(gè)芯片的價(jià)格。但是一項(xiàng)針對(duì)板上應(yīng)用的市場(chǎng)調(diào)查表明，納米互聯(lián)技術(shù)所帶來(lái)的市場(chǎng)需求可能非常大。假設(shè)在一塊板卡上有10個(gè)器件，如果要將這些器件互相連接在一起，那么就需要90個(gè)激光器來(lái)完成這項(xiàng)工作。目前每年售出的芯片板有上億只，激光器的數(shù)量之大就不難想象了。與此同時(shí)，英特爾、摩托羅拉和IBM等公司認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的下一個(gè)重大事件是光納米傳感器網(wǎng)絡(luò)。但它距離商用還有待時(shí)日，因?yàn)榧{米傳感器的研發(fā)主要靠政府資助，目前已知應(yīng)用僅限于國(guó)土安全和軍事。

最后，納米科技還可以幫助我們降低10Gbit/s和40Gbit/s網(wǎng)絡(luò)的成本。隨著FTTX的迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)低成本器件肯定會(huì)有需求。盡管一些新興納米光子公司在大談降低現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成本，但是納米工程能否如他們所愿，就不得而知了。實(shí)際上，除非新技術(shù)具有無(wú)可比擬的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，否則設(shè)備制造商決不會(huì)在這上面冒風(fēng)險(xiǎn)。上述的量子點(diǎn)激光器就表明納米科技并不總是集經(jīng)濟(jì)實(shí)用于一體的。

2、納米技術(shù)在光通信中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用于光通信中的納米光電子器件

2.1.1整齊排列的交叉式納米光纜線是一種“Y-形狀”的氧化硅納米光纜線，該納米光纜線的直徑為10nm，長(zhǎng)度可達(dá)毫米級(jí)，線直而均勻并且是透明的，最重要的是該納米光纜線在生長(zhǎng)過(guò)程中自動(dòng)由一根分叉成為兩根，兩根可以分叉成四根，依次繼續(xù)分裂。

2.1.2納米級(jí)導(dǎo)電纖維是一種僅有一個(gè)分子粗細(xì)的導(dǎo)電纖維，可謂世界上最細(xì)“電線”。它的直徑僅3nm，中心部分具有良好導(dǎo)電性的丁二炔鏈，四周包覆著糖的衍生物，并作為絕緣層，防止漏電。

2.1.3納米聚合體電子器件是一種將化學(xué)合成的納米粒子和與其共扼的聚合體組合制成的二極管發(fā)光作用區(qū)，終于首次實(shí)現(xiàn)了具有應(yīng)用價(jià)值的、轉(zhuǎn)化效率達(dá)2%～3%的有機(jī)近紅外發(fā)光二極管。

2.1.4新型納米激光器提高電腦信息存儲(chǔ)盆這種新型激光器實(shí)際上是以半導(dǎo)體硫化鍋為原料制成的納米線，直徑僅為一萬(wàn)分之一毫米。研究人員將硫化鍋納米線安裝在涂有硅材料的基底上，制成一個(gè)回路。

2.2納米科技在光通信中的應(yīng)用

2.2.1納米激光器

納米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少數(shù)幾個(gè)狀態(tài)上，而低音廊效應(yīng)則使光子受到約束，直到所產(chǎn)生的光波累積起足夠多的能量后透過(guò)此結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是激光器達(dá)到極高的工作效率，而能量閾則很低。納米激光器實(shí)際上是一根彎曲成極薄面包圈的形狀的光子導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米激光器的大小和形狀能夠有效控制它發(fā)射出的光子的量子行為，從而影響激光器的工作。

2.2.2納米光纖

將碳納米管與聚乙烯醇（PVA）材料及水相混合，這樣就使得聚乙烯醇材料能夠?qū)⑻技{米管緊緊包裹住，從而將無(wú)數(shù)的單個(gè)碳納米管捆綁在一起。這種最新材料的韌性比蛛死高4倍比用于制造防彈衣的凱夫拉爾纖維韌性強(qiáng)度高出了17倍。與同樣重量的鐵絲相比，新型納米光纖材料的硬度是前者的2倍，韌性是前者的20。

2.2.3納米光纖傳感器

納米光纖氣體傳感器的樣機(jī)，的特點(diǎn)在于核心部件采用了體積小、重量輕的普通光纖和納米光纖，耗電小、壽命長(zhǎng)、不會(huì)中毒.除了一般條件下的用途外，適用于礦井井下的潮濕、強(qiáng)噪音、強(qiáng)振動(dòng)、高粉塵的惡劣環(huán)境.該檢測(cè)儀的適應(yīng)性強(qiáng)，除了應(yīng)用于瓦斯的檢測(cè)外，簡(jiǎn)單改變發(fā)光二極管和光電檢測(cè)管的工作波長(zhǎng)，可以用于氫氣、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、水蒸氣、硫化氫、氨氣等多種用途。五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導(dǎo)致了電子信息行業(yè)的一次大革命。材料科學(xué)在不斷地向前發(fā)展，隨之而來(lái)的光通信時(shí)代、量子時(shí)代帶給人們的是更多的“不可思議”。預(yù)計(jì)納米技術(shù)總的社會(huì)影響將大于硅集成電路，尤其在通信領(lǐng)域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對(duì)信息的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]程開富.納米電子/納米光電子技術(shù)[J].飛通電子技術(shù)，2002（2）：76-80.

第9篇：納米技術(shù)的特點(diǎn)范文

作為一種幾何尺度的量度單位，一納米等于十億分之一米，千分之一微米，大約是三四個(gè)原子的寬度。人們?cè)谘芯课镔|(zhì)構(gòu)成的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在納米尺度下隔離出來(lái)的幾個(gè)、幾十個(gè)可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性并通過(guò)物理或化學(xué)方法制造出具有特定功能產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)，就稱之為納米技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，納米技術(shù)所制造物體的體積不超過(guò)數(shù)百個(gè)納米，其寬度相當(dāng)于幾十個(gè)原子聚集在一起的寬度。由此可見，納米技術(shù)是在現(xiàn)代物理學(xué)與先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上誕生的，是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索緊密聯(lián)系、學(xué)科之間交叉性很強(qiáng)的新型綜合科學(xué)技術(shù)。

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，納米科技成果已經(jīng)在現(xiàn)代科技的多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域得以廣泛滲透和發(fā)展，其中就包括與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的日用化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。我們知道，化妝品作為一種特殊日用化工產(chǎn)品，由各種原料或添加劑經(jīng)過(guò)合理配方加工而成。因此，化妝品學(xué)也通常被認(rèn)為是一門交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，其主要涉及物理、化學(xué)、生物、生理、化工工藝、化工工程機(jī)械、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料等多種學(xué)科。因此，在化妝品產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，將納米技術(shù)科研成果轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到新的化妝品產(chǎn)品中，能從根本上大大提高化妝品的性能、科技含量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。正因?yàn)槿绱耍{米技術(shù)有望在未來(lái)的化妝品產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

一、納米科技與化妝品納米化

1. 納米科技與納米級(jí)功能材料

目前，納米科學(xué)的研究主要集中在納米材料領(lǐng)域，取得的成果也多在此。因此，作為納米科技的基石，納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新興材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的重要組成部分。

在過(guò)去的十幾年里，廣大科技工作者在納米材料的制備、性質(zhì)、表征乃至應(yīng)用方面進(jìn)行了系統(tǒng)和規(guī)范性研究，尤其在功能材料方面做了大量的基礎(chǔ)研究工作。所謂功能材料主要是指基于物質(zhì)的光、電、磁等功能開發(fā)的材料。研究發(fā)現(xiàn)，納米級(jí)功能材料主要可產(chǎn)生小尺寸效應(yīng)、量子化尺寸、宏觀量子隧道效應(yīng)以及表面效應(yīng)。這些功能都是與物質(zhì)的電子層結(jié)構(gòu)和能級(jí)密切相關(guān)的。當(dāng)物質(zhì)的粒徑下降至納米級(jí)時(shí)，由于此時(shí)物質(zhì)的粒徑與電子的德布羅意波長(zhǎng)接近，因此量子化效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等對(duì)物質(zhì)的能級(jí)和電子躍遷的影響驟然增加，從而影響了材料性能。

2. 納米材料與化妝品納米化

一般認(rèn)為，化妝品對(duì)皮膚的清潔、護(hù)膚、營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用主要取決于通過(guò)滲透或吸收進(jìn)入皮膚中的各種功效成分，而傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的各種活性成分卻往往難以充分發(fā)揮作用。我們知道，化妝品的各種性能及質(zhì)量除了與配方、生產(chǎn)設(shè)備和工藝密切相關(guān)外，關(guān)鍵取決于化妝品中功效成分的粒子大小。功效成分的粒子越小，就越容易透過(guò)皮膚角質(zhì)層而到達(dá)皮膚深層，起到應(yīng)有的護(hù)膚和療膚效果，反之，即便是很好的配方也不能對(duì)皮膚產(chǎn)生應(yīng)有的護(hù)理和保養(yǎng)作用。基于此，化妝品的研制者一直致力于化妝品功效添加劑粒子細(xì)小化的工作，這一點(diǎn)與納米技術(shù)點(diǎn)的發(fā)展是不謀而合。結(jié)合納米生物學(xué)、納米材料學(xué)等學(xué)科優(yōu)勢(shì)將各種化妝品材料／原料納米化的技術(shù)，即為化妝品納米化技術(shù)。利用納米化技術(shù)可使各種納米級(jí)化妝品功效成分顆粒能夠順利滲透到皮膚深層，并通過(guò)其產(chǎn)生的表面效應(yīng)和尺寸效應(yīng)最大限度地發(fā)揮護(hù)膚、療膚效果。目前，對(duì)納米化妝品的研制，第一步是要突破微米級(jí)（100～300nm），第二步就是進(jìn)入國(guó)際上所公認(rèn)的納米尺度(1～100nm)范圍內(nèi)。

化妝品功效成分納米化后，對(duì)人體皮膚所產(chǎn)生的兩個(gè)主要效應(yīng)為表面效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。（1）表面效應(yīng)：眾所周知，球形粒子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，隨著粒子直徑變小，比表面積將會(huì)增大，說(shuō)明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會(huì)顯著地增加；同時(shí)由于處于表面的原子數(shù)較多，表面原子的晶場(chǎng)環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同而使得表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，故具有很大的化學(xué)活性和反應(yīng)特性，晶體微粒化使這種活性表面原子增多，其表面能大大增加，這樣就使得化妝品中功效成分的粒子能充分發(fā)揮其功效。如：能夠充分抑制酪氨酸酶的活性，分解和阻斷黑色素的形成和上浮的通過(guò)，達(dá)到使人體肌膚白皙的目的；能夠充分與病原體接觸，達(dá)到抑菌和殺菌的作用效果；能夠充分散射和吸收紫外線，達(dá)到防曬的目的。（2）尺寸效應(yīng)：人體皮膚隨年齡的增長(zhǎng)及環(huán)境條件的不同而有不同程度的變化，如：真皮中的膠原蛋白減少、分子變硬，致使皮膚逐漸失去彈性和韌性，出現(xiàn)皺紋，皮膚抵抗力、免疫力和排除廢物的能力下降，從而出現(xiàn)和加深了各種色素斑點(diǎn)等。因此要在化妝品中加入一些功效成分，對(duì)皮膚的生理結(jié)構(gòu)、細(xì)胞組成成分及新陳代謝進(jìn)行修復(fù)、保養(yǎng)和調(diào)整，使皮膚煥發(fā)出青春活力。皮膚的滲透和吸收作用與物質(zhì)粒子的大小密切相關(guān)。隨著化妝品功效成分納米化程度的提高，皮膚組織對(duì)功效成分的滲透和吸收就會(huì)變得更加快捷和深入，從而能夠?qū)ι顚悠つw起到深層清潔護(hù)理、抑菌殺菌、促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和水分等作用，達(dá)到增強(qiáng)肌膚彈性和表面張力的目的，并使人體肌膚最終能得到更加完美的呵護(hù)和保養(yǎng)，更加健康美麗。

二、納米技術(shù)在化妝品中的應(yīng)用

1. 在化妝品添加劑經(jīng)皮給藥中的應(yīng)用

化妝品納米化技術(shù)的一個(gè)方向是發(fā)展化妝品原料納米微粒技術(shù)，即將功效成分包裹在直徑納米尺度的微粒中。載藥納米微粒作為納米技術(shù)與現(xiàn)代藥學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物之一，具有許多作用：容易被組織或細(xì)胞吸收，恒速緩釋功效成分并確保功效成分在較長(zhǎng)時(shí)間維持在有效濃度內(nèi)，以及增加有效成分穩(wěn)定性，減少特殊添加劑對(duì)皮膚的刺激等，因此，載藥納米微粒已成為化妝品活性成分的理想載體和新劑型，在化妝品添加劑經(jīng)皮給藥及控釋和緩釋方面初顯奇效。納米微粒主要包括納米微膠囊和納米微球。微膠囊是指用聚合物薄膜將微量固體、液體或氣體物質(zhì)包裹制成微小囊狀物，厚壁僅為10nm。微膠囊可有效防止各種有效成分間的相互干擾，控制添加劑的釋放速度。納米微球?yàn)橐环N多孔的微粒載體，直徑為納米級(jí)。納米微球由于多孔而使球體表面積增加，從而具有更強(qiáng)的吸附能力，可運(yùn)載更多的有效成分，同時(shí)也具有緩釋和定向釋放的效應(yīng)。目前，應(yīng)用上述兩種新型載體的多種化妝品已在國(guó)外成功上市，市場(chǎng)前景已被業(yè)內(nèi)人士看好。

2. 在化妝品乳化技術(shù)中的應(yīng)用

乳化技術(shù)是膏霜和乳液類化妝品制備的重要技術(shù)。傳統(tǒng)乳化工藝制備的化妝品膏體其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般為膠團(tuán)狀或膠束狀，直徑通常為微米級(jí)，對(duì)皮膚滲透能力很弱，不易通過(guò)表皮和皮膚附屬腺體兩條主要途徑被皮膚所吸收。通過(guò)納米乳化技術(shù)所制備的化妝品，其膏體微粒直徑可達(dá)到納米級(jí)。這種化妝品在皮膚各層的滲透性可以明顯增加，而皮膚的選擇性吸收物質(zhì)的利用率隨之大為提高。目前，市場(chǎng)上銷售的此類護(hù)膚品在美白、抗衰老等功效方面效果更好。另外，由于此類護(hù)膚品不含或少含表面活性劑，因此，尤其適用于敏感皮膚消費(fèi)者。

3. 在防曬產(chǎn)品中的應(yīng)用

防曬化妝品中防曬劑的選擇對(duì)防曬產(chǎn)品功能具有決定性作用，是防曬化妝品配方的核心所在。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)防曬產(chǎn)品中，常用的防曬劑主要為化學(xué)防曬劑（有機(jī)防曬劑）和物理防曬劑（無(wú)機(jī)防曬劑），其中以化學(xué)防曬劑為多。化學(xué)防曬劑品種多，效果好，但光穩(wěn)定性相對(duì)較差；物理防曬劑光穩(wěn)定性好，但使用時(shí)含量不宜過(guò)高。因此，在最大限度地追求防曬劑的安全性、高效、廣譜和降低成本方面，對(duì)無(wú)機(jī)材料防曬劑的研究和開發(fā)以及多種防曬劑復(fù)合使用的研究一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。最近幾年，應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)的多種無(wú)機(jī)防曬劑在化妝品中的應(yīng)用已經(jīng)初顯良好的應(yīng)用前景。納米無(wú)機(jī)材料在防曬化妝品中應(yīng)用，可有效解決化學(xué)防曬劑的缺點(diǎn)，提高物理防曬劑的防曬效果。目前，這些防曬劑中研究和應(yīng)用最多的是納米TiO2，其次為納米ZnO和SiOx。其他一些金屬氧化物的納米粒子如Fe2O3,Cr2O3，盡管也具有紫外吸收性質(zhì)，但是由于毒性或過(guò)深的顏色，限制了他們?cè)诨瘖y品中的使用。納米TiO2作為紫外吸收劑有其獨(dú)特的長(zhǎng)處。首先，納米TiO2在UVA和UVB波段都表現(xiàn)出吸收，是廣譜紫外吸收劑。其次，除了能夠吸收紫外線，它還可以在一定程度上散射紫外線,這是傳統(tǒng)的有機(jī)紫外吸收劑所不具備的特點(diǎn)。納米ZnO也具有類似特點(diǎn)，但吸收峰主要在UVA波段。在美國(guó)，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)TiO2和ZnO為化妝品的原料，而日本甚至要求防曬化妝品中必須加入納米TiO2。目前，國(guó)內(nèi)外以納米TiO2和納米ZnO為原料的防曬化妝品已經(jīng)面市。

4. 在天然藥物化妝品中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著人們對(duì)回歸自然需求的增加，天然藥物化妝品以其獨(dú)特的功效和副作用少而在市場(chǎng)上倍受青睞。然而，大多數(shù)中藥添加劑有效成分存在分子量大和溶解度差所導(dǎo)致的吸收差利用率低等問(wèn)題。為了提高藥物的吸收率，利用納米技術(shù)直接將難溶解的中草藥納米化,制備成化妝品添加劑，可有效增加中藥添加劑有效成分溶解速率和接觸面積，可使皮膚對(duì)天然藥物成分的吸收更加順利，從而使天然藥物藥效得以充分發(fā)揮。

“納米中藥”是我國(guó)科研工作者首先提出的研究方向。徐輝碧教授等人在對(duì)雄黃進(jìn)行納米化處理后，發(fā)現(xiàn)其對(duì)腫瘤細(xì)胞S180和上皮細(xì)胞ECV-304的細(xì)胞毒性和細(xì)胞凋亡作用呈現(xiàn)明顯的尺寸效應(yīng)。納米石決明在對(duì)血清微量元素的藥效上也表現(xiàn)出類似作用。這些研究充分體現(xiàn)了中藥的納米化對(duì)其效果提高的影響。采用納米化的人參、靈芝、黃芪等代替相應(yīng)提取物，在很大程度上提高了藥物的吸收率和利用率，同時(shí)在一定意義上達(dá)到了延長(zhǎng)藥效的效果。因?yàn)榧{米化的中藥吸收很快，但是釋放卻不像提取物那樣迅速，是相對(duì)緩慢的釋放過(guò)程。這對(duì)功能性化妝品具有重要意義。如人參、蘆薈、靈芝和黃芪等經(jīng)納米化后添加到化妝品中，其產(chǎn)品功效可明顯提高。因此，中藥添加劑有效成分納米化技術(shù)在天然藥物化妝品中的應(yīng)用具有非常重要的意義。

5. 在化妝品包裝材料中的應(yīng)用

納米化材料可廣泛應(yīng)用于化妝品包裝材料中，其中應(yīng)用最為廣泛的是納米塑料。納米塑料的特點(diǎn)是具有耐高溫、耐磨、外觀好（透明度和光澤度）、重量輕，而且質(zhì)地堅(jiān)硬等良好的物理性狀；同時(shí)，納米塑料還有耐化學(xué)腐蝕、耐老化、不生銹和無(wú)毒等特點(diǎn)；此外，納米塑料還有物理祛臭和抗菌作用。因此，納米塑料在化妝品行業(yè)中將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

三、展望