纳米技术论文精选(九篇)

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第1篇：纳米技术论文范文

用于传递药物的磁性纳米粒子直径通常为5-20nm，这些晶体一般是铁的，最常见的是磁铁或磁赤铁。有几种方法合成这些晶体，最常用的是共沉淀Fe（III）和Fe（II）。磁性纳米粒子与被传递的基因和药物混合封装以促进细胞吸收。用于磁性纳米技术的有聚合物、病毒和非病毒，此外，还有形成这些复合物的输水相互作用和静电作用。由于要靶向体内，被处理的纳米复合物通过静脉注射、动脉注射或腹腔内注射，用一个外部磁场（通常用一个小的稀土磁体）附近的目标区域以创造一个局部磁场。随着药物在血液中流动，磁场对带药的磁性纳米粒子产生作用，驱动它们分布到目标组织中。与其它传递方法相比，磁性纳米粒子对药物的传递有许多优势，它显示出了外部磁场的反应，相对安全，用途更广。磁性纳米粒子被批准应用于临床作为磁共振成像的造影剂已有十多年了，因此，是一种能根据病人安全性来被更好理解的纳米技术。此外，磁性纳米粒子与现有药物具有广泛的兼容性，能被用于有效传递各种各样的治疗药物。

2使用磁性纳米粒子的体内基因靶向传递

磁性靶向传递技术是1978年被首次提出来的,这种方法类似于药物传递，对治疗基因的传递有着巨大的潜力，尽管该技术的应用必须适应核酸分子的大小和电荷数。有趣的是，磁性传递为解决当前基因治疗中的有效传递问题提供了很大的可能性。例如，将磁性纳米粒子与基因载体混合，治疗基因通过外部磁场被选择性地输送到肿瘤部位，增加了治疗基因的浓度，同时也减少了治疗基因在身体其它部位的停留。

2.1局部给药系统临床试验中肿瘤靶向给药一直是在肿瘤内或肿瘤附近注射给药，磁转染在肿瘤局部给药中有两个可能的优势：第一、它能增加注射部位细胞对药物的吸收和滞留；Bhattarai等人通过直接在空肠和气管内注射的方法向体内传递经过修饰的腺病毒载体表达结合了磁性纳米粒子的LacZ基因，发现在磁性组中的肺部和空肠内β-半乳糖苷酶的活性明显高于对照组。这表明在外部磁场下基因的滞留和表达都有所增强。虽然这种方法可能不适用于非侵入性肿瘤的治疗，但也显示了磁转染有提高注射基因在肿瘤内的滞留效果的可能。在局部传递中磁转染的另一个优势就是对肿瘤的穿透性。目前的传递方法不能有效的将治疗基因传递到肿瘤块的所有区域，尤其是低氧中心，部分是由于许多肿瘤内部有复杂的脉管系统。另外，这被认为是一个进步，考虑到耐药性的问题。已证明磁转染粒子的局部传递能增加靶组织内的基因积累和基因对肿瘤内较小动脉的穿透力。Krotz等人采用靶向提睾肌的股动脉注射带有荧光标记的寡聚脱氧核苷酸后发现磁性组的荧光强度增加，此外，在较小动脉内有很强的荧光。较小动脉内的荧光增强显示磁靶向能增加基因和药物的组织渗透性，说明了这种方法可能会增加经血液传递给肿瘤组织的基因和药物的渗透力。

2.2全身给药系统全身给药系统是研发新的传递技术的最终目标，因为它能被广泛的应用于各种临床适应症，也方便治疗。此外，小鼠的人类肿瘤移植模型提供了一种在活体内测试靶向给药以及在外部控制磁转染的简单方法。尽管人类移植肿瘤能提供宝贵的信息，便于深入了解全身给药系统的效果，但是这些模型可能大大低估了在病人体内靶向给药的复杂性。迄今，已被验证的磁转染作为活体内癌症治疗最有前途的应用是在人类肿瘤移植的小鼠模型中。用磁性纳米粒子-脂质体复合物传递荧光素酶质粒，Namiki等人发现外部有磁铁并经过纳米粒子处理的动物组有很强的荧光素酶活性，传递相同剂量基因的其他的对照组却没有明显的表达。这个结果在肿瘤组织匀浆中的二次试验得到证实，那个实验是用siRNA干扰磁性组中的EGF受体，而在非磁性组中没用siRNA。与有外部磁铁靶向的控制组相比，对照组中肿瘤块EGF受体的siRNA传递减少了50%。还有一项研究也显示了不同的纳米复合物组分与疗效之间的差异。相比于之前使用的磁性复合物，新配方在非目标器官中siRNA的积累量减少10倍，提出增加配方的选择性可以提高对器官的靶向性。这可能是由于新配方的尺寸较小的缘故。总之，这些结果都是磁转染具有明确疗效强有力的证据，除了用传递报告基因来证实外。单核细胞由于其具有与肿瘤细胞天然的亲和力，也被用来作为癌症治疗的基因载体。一种方法是先将单核细胞在体外转染，再经过血液注射将治疗基因传递到肿瘤组织。这种方法虽然避免了非内源性载体引起的组织毒性，但问题一直是没有靶向足够数目的肿瘤细胞。Muthana等人最新的研究检查了传递磁性纳米粒子基因的单核细胞在肿瘤组织中的生长能力。作者发现磁性组中16.9±4.2%的肿瘤细胞表达GFP，而在非磁性组中肿瘤细胞GFP的表达大量增加，增量超过4.9±3.5%。没有数据显示这是否会导致单核细胞在肝脏中的减少，这项研究也没有显示任何治疗效果，它传递的是一个标志基因，它证明了磁性纳米粒子能被用于改善细胞作为基因载体的功能。

3小结与展望

第2篇：纳米技术论文范文

1纳米孔生物技术的改进

从嵌入溶血素蛋白通道对血脂的试验研究开始，研究者们在过去10年中开发和探索了多种类型的纳米孔。α-溶血素是一种能天然性地连接到细胞膜中继而导致细胞溶解的蛋白质，它第一个被用来做成生物纳米孔模型。模型中，一层生物膜将溶液分为2个区域，α-溶血素蛋白嵌入生物膜中形成纳米孔。当DNA分子穿过纳米孔时阻断电流会发生变化，这时灵敏电子元件就能检测电流的变化。但是，由于4种碱基的理化性质比较接近，所以读取序列实际上比想象的困难得多。此外，有效减少电子噪声仍旧是个挑战，通过降低DNA的位移速率可以部分减少噪声。最近出现了新形式的仿生纳米孔，其中包括丝蛋白毛孔[1]和仿生核孔复合物[2]。跨孔形成的侧电极使通过纳米孔转运的生物分子的电子检测成为可能[3]。采用等离子体减薄[4]和离子束雕刻技术[5]得到的超薄纳米孔也被开发出来。通过耦合到纳米孔上的扫描探针显微镜[6]和硅纳米线晶体管[7]，证实了这种使用静电效应和场效应的替代检测方式的可行性。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，目前已经成为制作超薄纳米孔膜材料[8]的首选。石墨烯的带电特性、韧度、原子厚度以及其电子抗渗性能，使得其成为纳米孔DNA序列测序的热点材料。石墨烯薄片膜[9]和自对准碳素电击[10]形成方面的新进展，促进了碳纳米结构与纳米孔技术的整合。对进入纳米孔分子的自动捕捉可实现分子结构和动力学的检测分析。这项改进技术已经应用于对孔泡附近的扩散现象研究，这也是未来生物研究的基础。对金属孔上离子转运的研究，例如金表面的纳米孔[11]，可以作为一种方法用于创建种选择性纳米孔系统[12]，这一系统也是研究者感兴趣的生物分子检测系统。

2纳米孔在生物技术上的应用

迄今为止，DNA是纳米孔研究中最常见的聚合物，脂质嵌入式离子通道检测DNA是这项研究开创性的示范。最近，固态纳米孔已用于检测核小体亚结构的不同[13]以及RNA聚合酶催化DNA转录的关键部分，为了解染色体的结构和转录研究创造了新机遇。生物纳米孔在富含鸟嘌呤的G-四链体检测方面的应用，对基因组学和表观遗传学的发展起着重要的推动作用[14]。脱碱基位点也可以用纳米孔动态检测，通过阻断含离子载体的电解质溶液，高压辅助下的蛋白质易位以及使用配体修饰纳米孔蛋白的不同都得到了论证[15]。某些蛋白质在转运时发生“解压”，转运过程便可用于成为测量解压动力学。许多这种蛋白质的解压行为已经得到了研究，纳米孔可作为无需标记的高效力谱仪[16]动态使用。重要的神经传导物也得到了动态实时区分，以期用于研究大脑对药物的化学反应[17]。与其检测技术相比，纳米孔更具发展前景，其高效、快速且价格低廉，准确度和检测性能良好。其他纳米孔结构为生物领域提供了多种新研究和技术。大型固态纳米孔可以用来动态地捕获释放的细菌，为动态捕获单细胞提供了更快速低廉的方法。使用脂肽包被的固态纳米孔，可以探测到DNA与邻近孔膜的相互作用[18]。热反应聚合物的提出推进了智能纳米孔的发展，智能纳米孔可以作为动态响应温度的装置，电解质刷组成的生物纳米孔可控制孔附近的盐电导。DNA测序纳米孔的研究也取得了进展，一项最新的分子动力学研究显示，运用DNA聚合酶作为棘轮，通过控制石墨烯纳米孔上DNA单链的转运，可获得核苷酸序列的高精读数。使用溶血素中的链霉亲和素可选择性固定DNA链，可高分辨率区分孔上不同几何位置的核酸。P-n半导体结可放慢DNA易位的速度，移位过程中这种半导体结可以动态控制电压。运用新型的基于CMSO的放大器，可实现亚微秒时间内的电流检测。关于DNA测序的理论研究，为解决上述提到的离子电流测定速度的限制问题提出了可行性的建议和方法。模拟显示，石墨烯碳纳米带上的纳米孔可以利用孔隙边缘的电流密度，从而产生较高的分辨率。垂直于纳米通道放置的石墨烯碳纳米带上的电导变化，也被建议作为DNA碱基易位测序设备。

3结语

第3篇：纳米技术论文范文

一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

（1）发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

（2）新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。

（3）发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

二、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。

在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。

另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。

三、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。

（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。

在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。

（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。

（3）就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

四、纳米技术产业化步伐加快

目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

第4篇：纳米技术论文范文

纳米技术被誉为21世纪的科学，现已成为世界各国研究的热点领域。它的迅猛发展将在世界范围内引发一场包括生命科学、信息技术、生态环境技术、能源技术在内的几乎覆盖所有工业领域的大革命。

从纳米技术的发展来看，激光干涉纳米光刻技术、纳米加工、纳米测量技术，以及纳米制造等，都有着不可忽视的地位和作用。原子力显微镜（atomic force microscope，简称AFM）是纳米技术研究中最常用也是最基础的一个仪器。它是利用微悬臂感受和放大悬臂上探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率[1]。

随着人们对纳米技术的深入研究以及对AFM的不断开发，使原子力显微镜不仅仅具有检测的功能，还可以实现对样品的“推”、“拉”、“刻划”、“切割”、“搬运”等功能，增大了AFM的使用范围。其优势在于操作过程不受环境影响，既可以在大气环境下工作，也可以在液相下工作。这对人们在生物医学等方面的研究工作，带来了便利。

对于纳米技术的基础教学而言， AFM是学生们感知纳米量级，实现简单操作的最直接的方式之一。因此，本论文针对AFM的特点及纳米技术相关教学的知识点，将AFM工作原理及实际扫描、操作后得到的图片引入到课堂中进行辅助教学，取得了一定的效果，提升了学生们的学习兴趣。

一、AFM原理

AFM是将一个对微弱力极敏感的微悬臂的一端固定住，另一端装有一微小的纳米级针尖。当针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息[2]。也就是说，微悬臂的形变是对样品-针尖相互作用的直接反映。

AFM研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等，其可以在空气或者液体下对样品直接进行成像或操作，分辨率很高。因此，AFM被广泛应用于纳米测量及纳米加工等技术中。

二、AFM教学实例

针对纳米测量所涉及的两个重要领域：纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量。列举了AFM扫描的利用多光束激光干涉光刻制备单晶硅形貌图。

观测者不但可以直接看到被测样品的表面形貌，还可以通过AFM二维图像形成相应的三维像，从而获得样品表面结构的深度，大小以及长度等重要信息参数，如图2所示。

针对纳米操作技术所涉及到的对样品的“推”、“拉”及“刻划”等操作，列举了相关原理图及AFM的扫描图像。

通过AFM对原子的操作及样品形貌的扫描，可以让学生更为直观地了解AFM以及纳米技术的相关概念及原理。同时，清晰的扫描图像可以进一步促进学生对纳米技术相关教学课程内容的理解和认识。

第5篇：纳米技术论文范文

全世界的首篇纳米硒的论文就是中国科学家撰写的。1997年纳米硒问世之后，1998年经鉴定申请了国家专利，1999年第二次鉴定后由四通纳米港迅速产业化，逐步被人们所认识和接受。我去香港讲学，就有人问我要这个产品，他们反映台湾也在搞这个项目推广，而这个项目是推向实用化进程最快的一个项目，也是将源头创新和市场接轨最好的事物。所以说，这样一个产品理应受到政府的重视和支持。

Chinese scientists first reported the properties of nano selenium after obtaining its patent right. Stone Nano Technology Port Ltd. rapidly invested for this novel technology and the product in the form of health food has gained good reputation it warrants. While I was in Hong Kong for academic activity, many people there told me they enjoyed this product, they also said it was popular in Taiwan. The project is innovative, moveing-fast, highly integrated into market. Thus, such a product ought to be paid attention and be supported by government.

纳米科技发展速度之快出乎了大家的预期，尤其是实用化技术的进程大大加快。比如，美国的目标是到2010年纳米科技的GDP达到10000亿美元，并培养80万人真正懂纳米科技。并且纳米生物学会比美国上一届总统克林顿估计r 20年发展历程缩短5年左右。目前美国有大量实验室和风险投资正式对源头创新进行投入，生产方式在纳米组合空间得以体现，其中美国硅谷由政府支持建立全球第一条芯片生产线，这条生产线生产的芯片是人的肉眼看不见的、尺度只有100纳米、而且计算速度提高1000倍。此外，在新材料领域及医药领域的纳米技术的应用也有很大突破。

现在各国都致力于纳米技术和纳米产业发展，美国的发展是全面的，而日本主要致力于纳米机器人的发展，德国则定位于环境和能源，英国定位于医药领域的应用，法国重新建立国家纳米中心。总之纳米实用进程加快了，并将成为各国竞争的焦点。

客观来说，中国的纳米科技起步早，在纳米科技基础研究方面与国际水平相差不大。但我国要真正将纳米技术转为财富、使纳米为我国GDP做贡献，还面临三大问题：其一，我国的纳米技术缺乏实用化进程、缺乏市场目标做牵引、缺乏进入市场具体规划，没有适合本国纳米发展的领域；其二，纳米技术应是多学科交叉的，科学家应该能组织在一起进行纳米技术的应用，这样才能迅速集成技术进入市场，而我国是各干各的；其三，我国前一段时期市场上出现炒做概念、乱用概念，错误地低估纳米技术，其实我们要认识到，纳米不使性能提高便一钱不值，不能将性能提高和纳米科技内涵脱离开来。

那么我国纳米技术有没有领先呢？有。譬如纳米硒，是世界上为数不多的纳米技术的领先产品，在硒的研究方面中国本身就具有领先水平，全球硒的膳食标准就是中国参与制订的，而且硒又是普遍看好的一个事物，它对免疫力的提高、维持新陈代谢的平衡及防止癌症起到了别的元素不可替代的作用。缺碘会导致大脖子病，缺钙会导致骨质疏松，缺铁导致贫血，那么缺硒导致多种疾病的高发。当然微量元素过量补充也会有反作用。过去人们对硒的副作用看得过高，其实这是过量补充造成的后果。

客观认识硒的作用，那么目前对硒的更高要求是什么呢？我认为主要纳米集成技术加工后使硒变成人体易于吸收的营养，避免硒带来的副作用。传统补硒医学上是非常慎重的，因为有益含量和有害的差得太近了，所以，在医院一般是非吃不可、如癌症放化疗患者才能补硒。而纳米硒具有低毒、高效的功能。这也是对纳米生物学一个相当高的要求。

第6篇：纳米技术论文范文

论文摘要：纳米尺寸开辟科学新领域，介绍纳米材料的神奇特性及在生活中的应用。

人类对物质世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空间。从无限小和无限大两个物质尺寸去认识物质，使人们了解到世界是物质的。物质是由原子或分子构成的，原子、分子是保持物质化学、物理理特性的最小微粒。这为人类认识世界、改造世界推进科学的向前发展提供了坚实的理论基础，也产生了一个个的科学原理和定理，推动了人类生产和生活的不断向前发展。

随着科学研究的进一步发展，人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在1～100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。

过去，人们只注意原子、分子，或者宇宙空间，常常忽略他们的中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现：一个导电，导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电，也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度，大约是在1～100纳米这个范围空间，就会产生特殊的表面效应，体积效应，量子尺寸效应，量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性，这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。

近年来，已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用，并显示出它的独特魅力。

1医学方面的应用：

目前，国际医学行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法，随着健康科学的发展，人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用，提高药效，发展药物定向治疗，必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滚动，因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药，避免身体健康部位受损，可以大大减小药物的毒副作用，因而深受人们的欢迎。

2在涂料方面的应用；

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术，再给涂料中添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射，耐大气侵害和抗降解等，在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射和热估递效果，产生隔热，阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同，这样可以通过复合控制涂料的颜色，克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变，而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面色彩多样化。

3在化工方面的应用；

化工业影响到人类生活的方方面面，如果在化工业中采用纳米技术，将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2,加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有利污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。新晨

4其他生活方面的应用：

纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽，但因摩擦容易产生静电，因而在生产时加入少量金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。不久前，关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、贮光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌，而采用了纳米材料，新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌，又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大，有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分，市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长墙壁就会变的班驳陆离，纳米技术应用之后，涂料的技术指标大大提高，外墙涂料的耐洗刷性提高很多，以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的，被称为黑色家电，这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类，进而可控制涂料的颜色，使黑色家电变成彩色家电。

总之，在未来生活中，纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚，使人类的生存的条件更加优越。

参考文献

[1]赵清荣：雷达与对抗[J]，2001，（3）：20-23。

[2]秦嵘等。宇航材料工艺[J]，1997，（4）：17-20。

第7篇：纳米技术论文范文

关键词：陶瓷刀具 发展

中图分类号：TG711 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)09(a)-0246-01

几十年来，虽然由于新型刀具材料的出现，使切削速度和切削加工生产率成倍增加，然而，随着航空航天工业、动力工业、超高温、超高压技术等的发展，黑色金属及难加工材料(包括铁基、镍基、钻基、钦基高温合金、高硬度钢、铸铁及其合金、模具钢、耐热合金、钦合金等)的高速切削加工技术和刀具材料研究越来越迫切，同时，制造技术向高精度、高柔性和强化环境意识的方向发展，在这种情况下，高速切削已成为切削加工的主流，一般高于常规切削速度5一10倍。而高速切削的发展主要取决于高速切削刀具和高速切削机床的发展，其中，高速切削刀具材料起决定性作用[5]。

由于陶瓷刀具在1200一1450℃高温下尚能进行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下进行工作，陶瓷刀具的研制成为刀具材料研究的热点。并且随着烧结理论的深入研究，各种氧化物、碳化物及氮化物等粉末制备技术的不断改进，多种陶瓷烧结及加工设备和工艺的不断开发研制，使得陶瓷材料成为高速切削、干切削刀具的理想材料，几乎可以加工包括多种难加工材料在内的所有黑色和有色金属[5]。

陶瓷材料作为三大材料之一，随着社会的发展被分成了两大类：普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷按其用途分为日用瓷、建筑瓷、电瓷和化工瓷；特种陶瓷又可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷强调材料的力学性能或机械性能；而将具有电、磁、声、光、热、化学及生物体特性，且具有相互转化功能的陶瓷定义为功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是现代结构陶瓷在加工材料中的一个重要应用领域。陶瓷刀具是含有金属氧化物的无机非金属材料,具有高硬度、高强度、摩擦因数低、优异的耐热性、耐磨性（耐磨性为硬质合金的3~5倍）和化学稳定性等优异性能，能够在其他材料无法承受的恶劣环境条件下正常工作，它已成为高速切削刀具材料的首选[4]。

陶瓷刀具材料的出现也有半个多世纪历史,从1913年陶瓷材料最早试作切削刀具开始，陶瓷刀具材料的发展，在20世纪经历了以下几个阶段：50年代后期以氧化铝陶瓷为主，现氧化铝系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中应用最广泛，年消耗量最大的陶瓷刀具材料[5]。由于Al2O3系陶瓷刀具化学稳定性好、耐热、耐磨性能优异且价格低廉，所以目前所占比例很大；60一70年代以Al2O3/TiC陶瓷为主，70年代后期至80年代初期发展了Si3N4系陶瓷刀具及相变增韧陶瓷刀具材料，80年代后期至90年代在晶须增韧陶瓷刀具材料得到长足发展的同时，各种复相陶瓷刀具材料的研究也倍受重视。目前国内外应用最为广泛的是氧化铝系和氮化硅系陶瓷刀具材料。20世纪70年入使用的Al2O3/TiC热压陶瓷材料,强度、硬度和韧性均较高,仍是国内外使用最多的陶瓷刀具材料之一。此后在Al2O3中添加TiB2、Ti(C,N)、SiCW、ZrO2等陶瓷刀具也相继研制成功,其力学性能进一步提高,广泛应用于碳钢、合金钢或铸铁的精加工或半精加工[6]。

目前陶瓷刀具的研制己建立起融合切削学和陶瓷学为一体的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料设计研究理论体系[5]。现代陶瓷刀具材料多为复相陶瓷，根据材料不同的使用环境，以一定的设计理论为基础，采用各种超细的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等为基本组分，并依据不同的增韧补强机理进行微观结构设计，可以制备出具有良好综合性能的复相陶瓷。

陶瓷材料本征脆性，大多抗拉强度低、韧性差，因此陶瓷材料的强韧化是拓展其应用的关键。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial简称FGM)、表面改性陶瓷、纳米复合陶瓷刀具材料将在今后得到较大的发展[3]。

其中，纳米技术（Nano一ST)是于上世纪80年代迅速形成和发展起来的一门基础研究和应用开发紧密联系的高新技术，它在纳米尺度上研究物质(包括分子、原子)的内在相互作用和特性，它所涉及的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，英国著名材料专家.RW.Cahn在《自然》杂志上撰文说：“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径”[5]。经过纳米改性的材料可提高强度、增加韧性、降低烧结温度。目前使用纳米技术制备的陶瓷刀具材料主要有两种：纳米复合陶瓷刀具材料和纳米涂层陶瓷刀具材料。

纳米复合结构陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是对复构陶瓷微观结构设计的应用。纳米复合材料是纳米材料的重要应用，它由两相或多相构成，其中至少有一相为纳米级尺寸。将纳米颗粒、晶须及纤维弥散到陶瓷基体中，制备成的纳米复合材料具有优异的性能。切削性能实验表明，纳米复合陶瓷刀具的耐磨性能远高于同组分的微米级的陶瓷刀具，且断续切削的能力也有了明显增强[2]。

纳米技术的出现为陶瓷材料的改性和增强提供了条件，纳米技术在现代陶瓷的应用方面将带来革命性的变化。将纳米颗粒增韧、纤维(纤维)增韧、相变增韧等手段相结合，在保持高硬度、高耐磨性和红硬性的基础上,研制出高强度、高韧性、智能化、经济环保、具有更好的耐高温性能、耐磨损性能和抗崩刃性能,满足高速精密切削加工的要求的高性能复合陶瓷材料，将是廿一世纪陶瓷材料学的发展方向[1]。

通过对近几年发表的关于陶瓷刀具切削性能研究的文献，了解了刀具材料的发展历程、陶瓷刀具材料的主要种类和特点，笔者认为陶瓷刀具类型的开发必将是高精度、高柔性和强化环境意识的现代制造技术的不二选择。

参考文献

[1] 徐立强.新型Ti_C_N_基金属陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究.山东大学硕士学位论文.2005.

[2] 丁代存.Si_3N_4_TiC纳米复合陶瓷刀具材料的研制与性能研究.山东大学硕士学位论文.2005.

[3] Krestic V D.Fracture of brittle solids in the presence of ther-moelastic stresses.J Am Ceram Soc.1984,67(9):589~593.

[4] 宋新玉，赵军，姜俊玲.加工Inconel718时陶瓷刀具的磨损机理.中国机械工程.2009,4:763-768.

第8篇：纳米技术论文范文

随着纳米技术在医学领域中的深入研究，临床诊断技术及治疗水平也得以提高。本文就纳米技术、纳米技术在肿瘤治疗中的应用、用于肿瘤治疗的纳米粒子作一简要阐述，并提出相关建议和期望。

关键词：

纳米技术；肿瘤诊断；肿瘤治疗

目前，肿瘤已经严重地威胁着人类的健康，如何提高肿瘤诊断的准确性和治疗的靶向性一直都是临床研究的重点，纳米技术是指在纳米尺寸（1~100nm）内，研究电子、原子和分子的运动规律和特性的一种高新技术，该技术在医学领域有着广阔的应用和发展前景，本文就纳米技术在肿瘤的诊断和治疗中的应用做一简要阐述。

1纳米诊断技术在肿瘤中的应用

当前，临床上针对肿瘤的多种诊断手段都存在准确性和灵敏度低的问题，纳米技术的出现可大大改善这一局面。

1.1细胞分离技术

一直以来，从大量外周血中筛选出极少量的肿瘤细胞是一项难题，纳米细胞分离技术尤其是免疫磁性分离技术的出现有助于快速获取细胞标本，使其成为可能。目前，Wang等[1]发现基于该技术产生的循环肿瘤细胞（circulatingtumorcells，CTCs）检测表明，在乳腺癌等领域，肿瘤患者的预后与其外周血中的CTCs计数有着明显的相关性，甚至在化疗过程中，可以反映患者对当前化疗方案是否敏感，有一定的辅助治疗作用。

1.2纳米造影剂

将无机纳米粒子用作新型的生物造影材料，不仅可以提供较好的检测信号对比度和生物分布度，并有望将现有解剖学层面的造影技术推向分子水平从而提高诊断效率。Chen等[2]研究表明包裹金纳米棒－液态氟碳的纳米级造影剂，实现了体外超声／光声双模态增强显影。另有研究表明多功能纳米造影剂Fa-PEI-SPIO可高效负载MRI和荧光造影剂实现对肝癌细胞的高效率敏感显像，并同时实现目的基因的传输[3,4]。

1.3纳米传感器

纳米传感器可获取活细胞内多种电、化学反应的动态信息，用于监测肿瘤细胞中的异常情况，对认识肿瘤的发生及指导肿瘤的诊断与治疗都有着深远的意义。Wang等[5]已开发出一种含有嵌入金纳米颗粒的碳基传感器的装置Nano-nose，分析了呼吸气体成分，确定肺癌患者存在的气体成分。

2纳米技术在肿瘤治疗中的应用

化疗作为肿瘤治疗的重要手段，存在毒副作用大的问题，纳米技术的引入能够提高化疗的靶向性，为肿瘤的治疗提供了新的思路。

2.1纳米靶向载体系统在肿瘤治疗中的应用

纳米药物载体即溶解或分散有药物的各种纳米颗粒，如纳米囊、纳米球、纳米脂质体等。纳米靶向载体因其表面经过生物或理化修饰后具有靶向作用，可以作为良好的肿瘤药物与基因载体，具有比表面积大、无免疫原性、在血液中有较长的循环时间等特点，大大降低了药物对机体的毒副作用。Yao等[6]以PVP-β环糊精作为亲水嵌段，金刚烷—聚天冬氨酸为疏水嵌段构建了嵌段聚合物，其自组装形成的纳米粒尾静脉注1h后就能到达肿瘤部位，表现出明显的肿瘤靶向性。Gao等[7]将细菌膜包覆到30nm左右的金纳米粒表面（BM-AuNP）用于淋巴结靶向。

2.2纳米中药在肿瘤治疗中的应用

纳米中药是运用纳米技术制造的粒径小于100nm的中药有效成分、原药及其复方制剂。同传统中药相比，纳米中药对一些肿瘤细胞株和动物肿瘤甚至人体晚期癌肿均显示了良好的抑制效应。Huang等[8]成功制备了粒径为97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束，并与冬凌草甲素进行了对比研究，结果表明冬凌草三嵌段共聚物纳米胶束对小鼠H22瘤体的抑制率明显高于传统的冬凌草甲素。

2.3磁控纳米载药系统在肿瘤治疗中的应用

多项研究表明磁控纳米载药系统在肿瘤的治疗中能够达到很好的靶向效果，具有很大的应用前景。

2.3.1磁控纳米载药系统

磁控纳米载药系统具有磁特性，在外加磁场的作用下，抗肿瘤药物能及时、定点、定向地聚集到病灶处，既能最大程度的浓集效应分子，又能使体内磁性微粒在治疗结束后得以彻底有效的清除，以减少其在体内慢性蓄积的毒性作用。Assa等[9]的研究表明，磁性纳米药物运载系统在肿瘤的治疗中具有极大的应用潜力。

2.3.2磁性纳米材料对肿瘤的热疗作用

磁热疗即应用直接或静脉注射的方法将产热材料定向汇聚于肿瘤部位，在交变磁场的作用下产生磁热效应，将肿瘤组织加热至42~48℃高温，以使肿瘤细胞死亡的新技术。Beik等[10]将磁性阳离子脂质体注射到MM46小鼠乳腺癌中，利用交变磁场使肿瘤表面温度达到45℃，经过几次重复磁热疗，所有小鼠的肿瘤均完全退化。该技术如可同时利用受体—配体特异性结合的特性，将磁粒子准确输送到肿瘤组织，将能达到靶向热疗的目的。

2.3.3磁性纳米微球对肿瘤血管的磁控栓塞作用

磁性纳米微球因具有体积微小、磁控导向等特点，能够在外加磁场的作用下进入并滞留在肿瘤组织的末梢血管床，部分或完全地阻断血管内的血流。惠旭辉等[11]用自制的聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球对血管内栓塞进行了探讨实验表明，PMMA磁性微球具有磁响应能力强、磁控栓塞效果好，在高血流速情况下仍能实现靶位栓塞等优点。

2.4纳米控释系统在肿瘤治疗中的应用

纳米控释系统在肿瘤药物输送方面的优越性得益于其可缓释药物、减少给药剂量、提高药物的稳定性等特性。Zhang等[12]利用对酸性敏感的腙键将抗癌药物阿霉素共价键连在介孔二氧化硅的表面，同样可以实现pH敏感的抗癌药物阿霉素的释放，从而有效地抑制人宫颈癌细胞的增殖。

3用于肿瘤治疗的纳米粒子

为提高肿瘤的疗效，在传统材料的基础上开发出生物相容性及可降解性好、缓控释速度适中、靶向性强的纳米制剂成为研究的重中之重。

3.1可生物降解的天然高分子聚合物

3.1.1多糖类

3.1.1.1壳聚糖

壳聚糖是一类无毒且具有良好生物相容性、可塑性和成膜性的聚多糖，被用作靶向给药载体而降低药物的毒副作用。Abouelmagd等[13]将低相对分子质量（低于6500）的壳聚糖通过多巴胺聚合的方法连接到聚乳酸—羟基乙酸共聚物（PLGA）上，减少了巨噬细胞的吞噬，增加了酸性环境下细胞对药物的摄取。

3.1.1.2海藻酸钠

海藻酸钠具有无毒及可生物降解等优点。Guo等[14]制备了一种以甘草次酸为肝靶向因子的海藻酸钠pH响应型靶向纳米给药系统，研究表明，该纳米粒的生物利用度和半衰期及其对肿瘤细胞的抑制率均有显著提高。

3.1.1.3透明质酸

透明质酸（Hyaluronicacid，HA）又名玻尿酸，除具有良好的生物相容性、可降解性及非免疫原性等特点外还具有主动靶向到CD44受体的作用，因此可作为靶向因子用于修饰其它载体材料，促进其对肿瘤组织的靶向性[15]。

3.1.2蛋白类

3.1.2.1白蛋白

白蛋白受体（gp60、gp30、gp18等）广泛存在于肿瘤组织内新生血管内皮的细胞膜上，故白蛋白可作为构建药物载体的优良材料。Ru-go等[16]将454例乳腺癌患者随机分为白蛋白结合型紫杉醇（nab-PTX）组和紫杉醇注射剂（CrE-PTX）组，结果显示，nab-PTX组缓解率显著高于CrE-PTX组（33%vs.19%），并且nab-PTX治疗组无过敏反应出现，提示nab-PTX治疗乳腺癌的安全性和有效性优于CrE-PTX。

3.1.2.2酪蛋白

酪蛋白毒性较低且有较高的生物相容性，是理想的药物载体。有研究人员在合成的酪蛋白纳米粒子中负载了顺铂，通过近紫外活体成像技术观察到该粒子能够在肿瘤部位有效地富集，显示出了较好的肿瘤靶向作用[17]。

3.1.2.3脂蛋白

脂蛋白是一种大量存在于人体的天然脂质运输载体，作为载体材料能够延长药物在体内的循环时间。Ding等[18]将载脂蛋白apoA-I和穿膜肽（CPP）插入到脂质纳米粒表面构建了一个双功能的仿生HDL用于藤黄酸的递送，提高了对肿瘤组织的靶向性。然而由于脂蛋白均来源于血浆，既难以大规模生产，又在生物安全性方面也受到质疑，因此Simonsen等[19]开发出了新型的仿HDL纳米载体颗粒（HPPS）。

3.1.2.4乳铁蛋白

Zhang等[20]制备了藤黄酸—乳铁蛋白纳米粒，用于提高药物的口服吸收和抗肿瘤活性，同时降低药物的毒副作用。此外，利用乳铁蛋白受体存在于脑毛细血管内皮细胞上的依据，可对脑部肿瘤发挥治疗作用。

3.2可生物降解的合成高分子聚合物材料

聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）是乳聚酯类高分子材料，现已成为药剂学领域研究最多的载体材料之一。Kwak等[21]将紫衫醇负载在PEG-PLA纳米粒上，同时采用MT1-AF7p修饰纳米粒，实现了对胶质瘤细胞的靶向治疗作用。当前对共聚物的研究也较为常见，如聚乳酸/聚乙醇酸-聚乙二醇共聚物（PLA/PLGA-b-PEG）等[22]。

3.3不可生物降解的靶向纳米材料

3.3.1碳纳米管

碳纳米管是由层状结构的石墨片卷曲而成，因其独特的中空结构和纳米管径可作为递药载体。Sajid等[23]用生物大分子对碳纳米管进行了非共价修饰，除提高其对肿瘤的亲和力外还避免了网状内皮系统对它的迅速清除，降低对正常细胞的毒副作用。

3.3.2纳米石墨烯及其衍生物

近几年在生物医学领域的应用研究方面石墨烯及其衍生物——氧化石墨烯（grapheneoxide，GO）发展迅速。GO含有大量的羧基、羟基和环氧基团，这些含氧活性基团的引入不仅使其拥有较好的稳定性和水溶性，而且可使其更易于被修饰而具有了功能化作用，其中，作为药物载体就是其重要的功能之一。Chen等[24]报道了一种新颖的药物靶向递送系统，即通过原位还原法将银纳米粒负载于GO上，再载药，制得的递药系统可通过表面增强拉曼散射（SERS）—荧光结合光谱检测，观察到其中药物的胞内释放行为，故能用于癌细胞内的药物输送和成像。

3.3.3金纳米粒

金纳米粒（goldnanoparticles，GNPs）是一种新型的载体材料，鉴于其表面单层被修饰后可与多种药物结合的特点而受到了广泛的关注。Favi等[25]通过巯基聚乙二醇与紫杉醇共价连接之后再与金纳米粒子偶联，制备了PTX-PEG-GNP共聚物，该共聚物不仅提高了药物的稳定性，也增加了药物在肿瘤细胞内的聚集和肿瘤杀伤效果。

3.3.4介孔二氧化硅

介孔二氧化硅因其不同的孔径可以直接包埋药物，还可与其他载体材料合用，连接适当的靶向因子制成靶向纳米载体以发挥快速杀伤这些肿瘤细胞的作用。Wang等［26］首先制备了Fe3O4@SiO2核—壳纳米粒，并进一步合成Fe3O4@MgSiO3磁性介孔纳米复合材料，并将之用于在体靶向研究和抗肿瘤体外体内研究，结果显示，人肝母细胞瘤耐药细胞Hep-G2/MDR细胞对复合材料多柔比星摄取较游离多柔比星溶液有5倍的增幅。

3.3.5磁性纳米靶向载体材料

磁小体作为载体材料，其膜上存在大量的活基团，可通过氨基、羧基、巯基以及分子架桥的方式偶联药物。Deng等[27]将抗肿瘤药物阿糖胞苷成功负载于磁小体表面，所得的纳米粒径在（72.7±6.0）nm，其不仅具有长循环作用，还能改善阿糖胞苷的释药行为，解决了药物的突释现象。

4存在的问题及展望

综上所述，纳米技术在肿瘤的治疗方面展现出了巨大的潜力，纳米颗粒的发展为现代医学进步带来了许多可能性。但是，本研究认为关于纳米技术的研究尚存在一些问题：①研究内容多聚焦在体外研究；②趋向于评价急性毒性和死亡率，评价慢性毒副作用及致病率的研究很少［28］。此外，对于纳米技术应用于肿瘤的治疗，本研究有以下设想：①采取多学科联合攻关，将更多效果更好的纳米中药应用于肿瘤的治疗。②有针对性地将不同类型的高分子材料组合起来，取长补短，使所得的复合材料具有更多功能将会是研究靶向给药制剂的重点。③纳米粒子在肿瘤个体化治疗上应具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]惠旭辉,高立达,何能前.聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球血管内栓塞实验研究[J].四川医学,2001,22(10):928-929.

第9篇：纳米技术论文范文

关健词：耐火材料；镁碳材料；含碳量；纳米技术；分散性

1 耐火材料的工程应用

耐火材料具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性以及热稳定性，是各种高温设备必需的材料，其耐火温度一般在1580℃以上，包含天然矿石及各种人工制品。耐火材料按其化学成分可分为酸性、碱性和中性；按耐火度可分为普通耐火材料（1580 ～ 1770℃）、高级耐火材料（1770 ～ 2000℃）、特级耐火材料（2000℃以上）和超级耐火材料（大于3000℃）四大类；按矿物组成可分为硅酸铝质（粘土砖、高X砖、半硅砖）、硅质（硅砖、熔融石英烧制品）、镁质（镁砖、镁铝砖、镁铬砖）、碳质（碳砖、石墨砖）、白云石质、锆英石质等。随着当今高温工业的飞速进步，耐火材料正日益成为其不可或缺的支撑材料，并广泛应用于建材、电力、水泥、钢铁及军工等国民经济的各个领域。

上世纪70年代初，随着钢铁铸造技术的发展，传统氧化物基耐火材料逐步显示出其落后性，研究者们开始尝试将石墨引入到传统氧化物基耐火材料中，形成了氧化物-碳复合耐火材料，镁碳耐火材料即是其中的一种，它曾经在钢铁铸造工业的发展中作出了重要贡献[1-3]。镁碳耐火材料在我国也经历了四十多年的研究和发展，并取得了显著的成绩。但随着目前洁净钢技术、炉外精炼技术、钢铁工业节能减排技术及资源循环利用等技术的不断发展，传统的镁碳耐火材料由于较高的石墨含量（12 ～ 20wt%），也逐步开始无法满足生产要求。主要原因包括：（1）碳的导热系数高，造成含碳耐火材料热损耗大，从而使炼钢能耗增加；（2）高碳含量引发的钢水增碳效应降低了钢材的理化性能；（3）石墨氧化导致材料结构疏松，其高温强度、抗侵蚀性等快速衰减，降低了耐火材料的使用寿命。

这些问题急需进一步优化其工艺，尤其是降低其含碳量来加以解决。在这种技术背景下，国内外大量学者都开展了低含碳量、高性能的镁碳耐火材料的研究，这主要包括：（1）将碳源从微米尺度向纳米尺度发展，优化基质结构；（2）改善结合剂的碳结构，提高其抗氧化性进而提高材料的强度和韧性；（3）抗氧化剂的复合使用及对碳素原料进行保护处理，提高碳的抗氧化性。这些研究都力求使镁碳耐火材料中的碳含量低于8 wt%，有的甚至低于3 wt%，从而最大限度降低对钢水的增碳，同时，还能改善炼钢能耗，提升耐火材料的使用寿命[4，5]。

2 国内外采用纳米技术改善镁碳材料的研究现状

随着镁碳耐火材料的低碳化（碳含量低于8wt%）的研究，人们发现，镁碳耐火材料降碳后，其抗热震性和抗侵蚀性也都大幅下降，这很难满足实用要求。因此，高性能低碳镁碳耐火材料的研究格外引人注目。近期，研究者们发现在镁碳耐火材料中引入纳米技术来降低碳含量是制备高性能、低碳化耐火材料的一种重要方法。

Tamura等2003年首次开展了将纳米炭黑引入到镁碳耐火材料中的研究[6]。随后九州耐火材料公司采用该技术开发了低碳镁碳耐火材料，在碳含量仅为1 ～ 3 wt%的情况下，镁碳耐火材料的抗热震性、抗侵蚀性和抗氧化性都得到提高，而且其隔热性能也有所改善[7]。同时，他们还研究了含2 wt%的单球形炭黑的镁碳耐火材料，发现其具有高的耐压强度及优良的抗热震性。两年后，他们的研究又揭示了低碳镁碳材料的抗热震性和抗侵蚀性提高的微观原因[8-9]。含纳米炭黑和杂化树脂的低碳镁碳材料经高温热处理后，内部会生成大量的柱状、纤维状或晶须状的碳化物，它们形成的相互交错的网络结构提高了低碳镁碳耐火材料的抗热震性和抗侵蚀性。Yasumitsu等人[10]也利用单球形炭黑，开发了低碳镁碳材料（碳含量为4 wt%），与传统镁碳材料相比，它具有相同的抗热震性和更优异的抗侵蚀性。黑崎公司与新日铁公司[11]也利用纳米技术制备了低碳镁碳材料（碳含量为10 wt%或8 wt%），结果表明：与传统镁碳材料相比，它的保温性能和高温服役寿命更好。针对纳米炭黑在镁碳材料中表现出诱人的性能，Tamura等人[12]进一步深入研究了纳米技术在耐火材料中的应用技术理念，并指出未来纳米技术的重点在于提升纳米颗粒在耐火材料中的分散性和形貌可控性。印度人Bag等[13-14]也制备得到了纳米石墨和炭黑为复合炭源的低碳镁碳材料，其纳米石墨和炭黑的含量分别为3 wt%和0.9 wt%，发现其性能优于石墨含量为10 wt%的传统镁碳材料。此外，还有国外研究者[15-16]将SiC、TiC等复合的纳米炭黑以及碳纳米纤维等引入镁碳耐火材料中，成功将其碳含量降至3wt%左右，且材料的抗热震性和抗侵蚀性优良，抗氧化性明显改善。这是由于在镁碳材料中添加的复合结合剂在高温还原条件下热处理后可原位生成碳纳米纤维，它们在空间相互交织成三维网络，使得低碳镁碳材料不但具有优良的热震稳定性和抗侵蚀性，还具有较高的高温强度及较低的热导率，可明显降低炉衬的热损失，提高其服役寿命。

国内诸多学者也开展了含纳米碳的低碳镁碳耐火材料的研究。朱伯铨等[17]采用纳米炭黑制备了碳含量小于6 wt%的低碳镁碳材料，发现其高温服役寿命与国外进口镁钙材料相当。李林等[18]将纳米炭黑-酚醛树脂引入镁碳砖中，发现其气孔尺寸减小，高温性能提高。孙加林等[19]研究了3 wt%低碳镁碳材料的性能，发现其力学性能、抗氧化性和抗热震性随炭黑颗粒尺寸的减小而提高，当炭黑达到纳米量级时，试样的抗热震性能比传统16 wt%高碳镁碳材料更为优异。颜正国等[20]以硼酸和炭黑为原料，采用碳热还原法合成部分石墨化B4C-C复合纳米粉体，并利用其对镁碳砖进行了低碳化改性。发现它作为碳源和抗氧化剂用于低碳镁碳砖时，不仅可以使其常规物理性能满足实际工程的需求，而且还能让耐火材料具有良好的抗氧化性及热震稳定性。华旭军等[21]以金属钛、氧化钛及炭黑为原料在真空感应炉内合成了炭黑和TiC复合纳米粉体，开发出碳含量为4 ～ 6wt%的低碳镁碳砖。谢朝晖等[22]将二茂铁引入到低碳镁碳砖中提高了材料的抗侵蚀性和抗热震性，这源于二茂铁热解产生的纳米 Fe 粒子催化基质原位反应生成大量的尖晶石晶须。

3 纳米技术在镁碳耐火材料中的应用前景

在低碳耐火材料中引入纳米物相可提高其高温强度、抗热震性和抗侵蚀性。这是因为纳米物相可改善镁碳材料的显微结构，使材料结构致密化、微细化，起到提高物理强度的作用。同时，纳米相弥散在材料中有助于缓解热应力，使裂纹偏转或裂纹被钉扎，从而耗散大量的能量，充分提高材料的韧性。纳米粒子包裹石墨可提高含碳材料的抗氧化性，以及防止钢渣的侵蚀和渗透等[23]。总之，将纳米技术应用到镁碳耐火材料中，可为开发高性能、低碳化镁碳耐火材料提供新方法。

但纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究尚处起步阶段，仍有很多工程问题需要解决，其中最显著的就是纳米材料的团聚问题。纳米材料，包括纳米颗粒、纳米纤维及纳米管等，由于其巨大的比表面积和表面能的存在，以及由于其纳米颗粒间的范德华力大于其自身重量的原因，导致其在实际工程中往往存在团聚现象。团聚后的颗粒尺寸将不再在纳米范围内，从而失去纳米材料的小尺寸效应带来的活性。此外，团聚现象使纳米材料在镁碳材料中分布均匀变得十分困难，极易由于团聚而在材料局部富集，这不仅不能改善镁碳材料的耐火性能，反而还会降低其理化性能。

因此，发展纳米材料在镁碳耐火材料中的均匀分散技术至关重要。这可采用超声分散、纳米表面化学修饰等方法。例如，我们可以采用超声分散来改善纳米炭黑在镁碳材料中分布的均匀性。在超声波的剧烈震荡下，处在液态环境下的纳米碳会有微泡形成和破裂的交互过程，伴随着这一交互过程，耐火材料中将激起由于能量瞬间释放而产生的高强振动波。这些短暂的高能微环境，将在材料中产生局部高温、高压或强冲击波和微射流等效应，能很好地地弱化纳米粒子间的范德华力，从而有效地制止纳米粒子间的团聚现象[24-25]。但这些分散技术目前还停留在实验室阶段，将它们应用在工业化大规模生产中还需要解决好设备及工艺参数等诸多实际问题，包括对超声功率和超声时间等重要工艺参数的反复摸索。因为纳米相在耐火材料中的超声分散时间并非越长越好，而是存在一个最佳的值。当超声时间超过某一临界值时，超声激励时产生的局部高温增加，使体系温度升高，热能和机械能都不断增加，反而会使得纳米颗粒碰撞的几率增加，导致其进一步团聚。

此外，纳米技术在实际工程应用中另一关键问题是工艺成本较高。众所周知，由于纳米纤维等纳米材料制备工艺复杂，设备要求高，导致其价格昂贵。这就使得采用纳米技术来改善镁碳材料性能时，性能改善与成本降低间存在一定的矛盾。例如，将纳米粉引入到氧化物制品中以降低其烧结温度，但降低烧结温度所节省的成本往往还不能抵消由于引入纳米材料后原料成本的上升。那么，最终使用纳米相复合后的耐火材料由于其经济效益的降低往往会阻碍它们在实际工程领域中的应用。这就需要我们深入探讨在耐火材料中引入纳米材料和微米材料的性价比问题。如果引入纳米尺度的原料与微米尺度的原料对耐火材料性能改善的差异性较小，而且，引入微米尺度的原料同样能达到耐火工程的要求，则引入纳米技术并不具有实用的性价比。

因此，在纳米原材料的选用上，除了要考虑其对耐火材料性能和显微结构的提升，对其工程性价比也要进行优化。实际使用中，后者往往还是决定耐火材料是否能在工程应用中推广的关键因素。目前，在纳米技术领域中，将纳米原材料以溶胶、凝胶的形式引入比直接引入其相应的固态纳米颗粒往往更利于其在耐火材料中的分散，并且溶胶、凝胶的价格相对低廉，对于提高耐火材料的理化性能及其服役寿命具有更现实的意义。此外，采用纳米前驱体技术，并使其在加热过程中产生原位分解形成纳米结构，也能在耐火材料中产生极佳的分散效果。而且，这种原位分解产生的纳米结构可与耐火材料基体进一步化学反应形成新的纳米物相，从而还能进一步优化材料的显微结构和理化性能。这种纳米前驱体技术不仅价格低廉，关键是它能使纳米原料分散性得到极大改善，充分发挥纳米材料的小尺寸效应和化学活性。因此可以预计，在未来的耐火材料工业中采用化学凝胶或纳米前驱体技术将展现出美好前景。

4 结 语

低碳镁碳耐火材料在洁净钢生产和炼钢节能减排技术中具有广泛的应用前景。研究表明，采用纳米技术可获得与传统高碳镁碳耐火材料性能相当的低碳镁碳材料，是制备优质高性能镁碳耐火材料的新途径，极具工程实用化前景。但目前纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究还处在实验室阶段，真正将其应用到耐火工程中还存在许多挑战。尤其是，解决好耐火材料纳米物相的分散性问题和性价比问题至关重要。采用化学凝胶技术或纳米前驱体技术不仅工艺可行、性价比高，更重要的是，还能利用其原位分解效应实现良好的纳米物相分散，是目前最适合工业化应用的技术手段，将在未来的耐火材料工业中展现出美好前景。

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