纳米技术专业精选(九篇)

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第1篇：纳米技术专业范文

关键词：纳米技术，技术应用，技术问题

引言：现在各种产品一直朝着集成化和微型化的方向发展，但不同的器件必然受到尺寸上的物理约束。纳米材料的优势也因此凸显，目前纳米材料在磁、光、电、传感等方面都有许多重要的应用[2]。但与其他新技术一样，纳米技术仍存在着不少问题。主要原因是部分企业对纳米材料技术的期望过高，急功近利的思想导致忽略了它的弊端。

1 纳米技术新应用的概述

1.1纳米技术在制材上的新应用――纳米陶瓷材料及高透明材料

在微米级基体中引入纳米分散相进行复合，可使材料的断裂强度、断裂韧性大大提高，同时还可提高其硬度、弹性模量以及抗疲劳破坏性能。纳米陶瓷材料正是利用这一点才得以广泛的应用。由于纳米微粒表面分率高，而且纳米粒子的粒径远小于可见光的波长，因此具有很高的穿透性。于是各种高透明纳米材料也应运而生。目前，国外已用纳米级羰基铁粉、镍粉、铁氧体粉末成功配制了军事隐身涂料。

1.2 纳米技术在电磁领域的新应用――磁性纳米微粒

磁性纳米微粒[3]由于尺寸小，具有单磁畴结构与矫顽力高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。磁性纳米微粒除了上述应用外，还可作抗癌药物磁性载体，细胞磁分离介质材料，复印机墨粉材料以及磁墨水和磁印刷材料。近几年用铁基纳米晶巨磁阻抗材料研制的磁敏开关具有灵敏度高、体积小、响应快等优点，广泛用于自动控制、速度和位置测定、防盗报警系统和汽车导航、点火装置等。

1.3纳米技术在水泥材料中的应用――纳米矿粉

混凝土是现代应用最广泛、最重要的工程材料，利用纳米技术和纳米矿粉开发新型的混凝土可大幅度提高混凝土强度、施工性能和耐久性能。纳米矿粉不但可以填充水泥的空隙，提高混凝土的流动度，更重要的是可改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土强度、抗渗性与耐久性均得以提高。

1.4其他应用[4]

利用离子交换复合工艺，使层状无机纳米材料在极性分子的作用下发生膨胀、层离，均匀分散在水介质中。他们在层间进行交换作用，抗菌或净化成分进入层间后，把层与层撑开，在层间交替形成分子级支柱，从而形成各种不相同的纳米复合抗菌材料、净化空气材料。这种纳米复合抗菌材料和净化空气材料可净化甲醛、苯等有害挥发物。利用纳米技术还可开发可净化二氧化碳并产生负离子具有森林功能的建材以及粘合剂及密封胶。将纳米二氧化硅作为添加剂加到粘合剂和密封胶中，会大大提高粘结效果和密封性能。

2 纳米技术的问题

尽管纳米材料用途很广，但由于过分强调纳米技术的先进性，导致出现了一系列的问题。首先，由于纳米材料的特殊性质，对生命健康和生态环境产生的负面效应和不确定性让人担忧。由于纳米粒子无孔不入，在研发、生产、存储、运输等方面都有各种问题，而且其毒性还未知。它与其他物质的接触面积很大，反应也会很剧烈。第二，对纳米技术的盲目性导致了“纳米热”。近年来政府一直把“纳米技术”列为发展重点，于是不少企业冒充纳米企业，享受国家的优惠税收政策，并为了谋利推出“伪纳米”产品。其导致的恶果是国家的有限资金不能有效地应用到真正的纳米材料技术研究和开发中，严重影响了纳米产业的发展。第三，虽然中国在纳米技术的理论建立上取得了不少成绩，但在研制开发与产业化的实践中却显得力量不足。由于纳米技术是高新技术，实际工程中，很多理论与定理都会有误差，但这方面的专业人才紧缺，直接了导致纳米技术研究的滞后。第四，纳米技术作为高新技术，必须投入大量资金，但由于各种原因，往往不能取得相应的回报，资金大量流失，却毫无成果。

3结论与展望

纳米技术是对于未来经济和社会的发展将产生重大影响的一种关键性前沿技术，这是世界各国科学家的共识。纳米材料在各个科学领域都有着非常广泛的应用前景。可预料在不久的将来，纳米技术不仅会推动产品的开发，还将改善人们的生活质量，改善人们的生活环境。在未来的15-20年内，与纳米技术相关的产品市场规模将达1万亿美元，可见其前景广阔。但是，由于纳米材料自身处于发展阶段，还有各种各样的问题有待解决。在某种意义上，它还是一种不确定的技术，我们对它的认识也仅处于初始阶段。如何构建一个既普遍有效，又能够满足和包容不同价值体系的纳米技术准则，将成为纳米技术今后发展面临的一大挑战。

参考文献：

[1]张金升，纳米材料和技术与发展新型建材.中国建材装备，2002，(2)

[2] 崔铮. 纳米加工技术及其应用. 北京：高教出版社, 2005[ Cui Z.Nanofabrication Technologies and App lica2tions. Beijing： Higher Education Press, 2005 ( in Chinese) ]

第2篇：纳米技术专业范文

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3篇：纳米技术专业范文

纳米技术(Nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。

1．纳米尺度空间

国际上公认0．1～100nm为纳米尺度空间。为研究工作方便，有人把尺寸0．1～1μm视为亚微米体系，尺寸1～100nm划分纳米体系，典型尺寸

纳米尺度空间所涉及的物质层次，是既非宏观又非微观的相对独立的中间领域，被人称之为介观(mesoscopy)研究领域。

2．纳米技术范畴

(1)纳米材料与技术：纳米材料包括纳米微粒与纳米固体。纳米微粒通常>1nm，需用电子显微镜才能看到；纳米固体系纳米结构材料，尺寸为1―100nm的纳米微粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。又分为晶态、准晶态和非晶态三类。

纳米材料技术(包括纳米相材料技术和纳米复合改性技术)是缘于纳米颗粒的性能发生了变化，从而使纳米材料在力学、磁学、热学、光学、电学、催化等性能及生物活性方面发生变化，因而被广泛应用于各种材料领域；医学上可用于人造骨、人造牙齿等。

(2)纳米器件及技术：其一，微型传感器：利用尖端直径小到足以插入活细胞内而不严重干扰细胞的正常生理过程，以获取活细胞内足够的动态信息来反映其功能状态。这将为临床相应疾病提供诊断及治疗的客观指标，也为药理学、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等研究提供相应的材料和技术。

其二，微机器人(包括微型机器人与微操作机器人)微型机器人是指外形很小，便于进入微小空间进行可控操作的微型机器。如果机械结构能做到前所未有的微细，再集成高度的智能的话，那么人们将创造出面目全非的机械，建立一门概念全新的学科。

纳米技术能为医学做些什么

1．纳米生物学(Nanobiology)研究以纳米为尺度，研究(1)细胞内各种细胞器的结构和功能(如线粒体、细胞核)(2)细胞内外之间及生物体的物质、能量和信息交换；(3)生物反应机理：包括修复、复制和调控等方面的生物过程：(4)根据生物学原理，发展分子工程，包括纳米生物分子机器人和纳米信息处理系统。

2．生物与医学工程研究

微操作机器人系统可在生物与医学工程研究中进行显微注射与显微切割，这是一项复杂的微操作过程，其精度要求在微米级。目前上述操作基本上由人工在显微镜下手动或半自动完成。手工操作效率极低，如微注射产生转基因家畜的成功率只有5％左右，一个熟练的操作人员一天大约可注射100个受精卵，而培养一名熟练的操作人员要花5年时间。

3．诊断与监测

(1)光学相干层析术(OCT)已于1997年12月24日，由清华大学单原子探测实验室研制成功，可望1999年进入临床，被科学家誉为“分子雷达”。

OCT的分辨率可达1个微米级，较CT和核磁共振术的精密度高出上千倍。它能每秒2000次完成生物体内活细胞的动态成像，观察活细胞的动态，发现单个细胞病变，且不会像X光、CT、磁共振那样杀死活细胞。有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”而不必等到生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。

(2)激光单原子分子探测术：此术同样具有超高灵敏性，可在含有1000亿亿(1019)个原子或分子的1CM3气态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中一个。按照这一办法，科学家希望对生物体尤其是人体内生物分子的活动进行探测，以找到影响人类健康的某些答案。通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子(或标志体)，相信已不再是一件遥远的事情。

(3)微小探针技术可向人体内植入，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。

4．临床治疗

(1)显微外科术的革命――细胞修复术众所周知，本世纪器官移植，人工器官技术的发展，曾使得外科从修复外科时代(对病变器官与组织的切除)向替代外科时代(器官移植、人工器官)发展，并有专家预言21世纪医学仍然是替代外科为主的时代。

(2)定点给药：利用微型机器人深人体内做到定点给药，将是21世纪内科疾病治疗的革命。①糖尿病：外源性补充胰岛素，需要准确了解体内血糖的变化，且常年肌注，病人极为不便。胰岛移植的手术费用、病人痛苦以及成功率等方面都存在不少问题。利用纳米药物存储器，定点存放在人体胰岛部位，根据纳米监测器对体内血糖水平的变化情况，自动调控对胰岛素的释放。对此，日本科学家已有初步的研究成果。②肿瘤：肿瘤的放疗、化疗及外科手术以及器官移植，心血管疾病的现行治疗方法，因其功用只是弥补疾病后果或推迟死亡，尽管在大众传媒中被视为高技术的同义词，而实际上耗资巨大，已成为西方医疗危机的主要原因，故被刘易斯・托玛斯称为“半拉子”医疗技术。而纳米技术正是向类似的“牛拉子”医疗技术挑战的有力武器，因为利用纳米技术制成的“生物导弹”可导向定点给药，将肿瘤杀灭在萌芽状态之中。

机遇与对策

1．纳米技术在医学领域内的发展前景

除纳米材料在替代医学中得到广泛的应用之外，纳米器件有可能成为未来保卫人类健康的一支忠实可靠的“卫队”。(1)纳米生物传感器用于监测、收集、播送体内细胞的健康状态和病变信息(2)纳米药物存储器(药泵) 用于存储、运输指定存储的药物，并按指定的部位存放，即定点给药，其体积可达数个微米(3)纳米生物导弹直接用于治疗各种细胞水平的疾病，对病变组织有亲和力，对病变细胞有杀伤力，可特异性地杀灭肿瘤细胞(4)纳米细胞修复器用于修复细胞内的各种病变，如线粒体、细胞核的病变(5)纳米细胞监督器用于监视免疫细胞、白细胞等细胞正常功能的发挥；(6)纳米细胞清扫器：帮助清除体内的代谢废物以及外界进入体内的有害物质；(7)纳米细胞检疫器：巴西和美国科学家最近发明了世界上最小的“秤”，能够称量10-9克的物体，即相当于一个病毒的重量。利用纳米“秤”可称出不同病毒的重量，以发现新的病毒。可定点于口腔、咽喉、食道、气管等外界开放的部位，以充当“检疫”。

2．迎接纳米技术的挑战

第4篇：纳米技术专业范文

关键词：新生研讨；纳米技术；问题驱动；互动实践

新生研讨课（Freshman seminar）是一种面向大学新生开设的小班专题研讨课程[1]。它通过小班研讨、师生互动等方式，激发学生研究热情，鼓励学生在研讨交流中独立思考、多角度分析，从而提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神。1959年美国哈佛大学首先开设新生研讨课，受到学生的好评[2]。从2003年开始，国内在教育改革中走在前列的高校如清华大学、浙江大学等，也陆续引入了这种新型的教学模式，作为改善大学一年级教育的重要途径。然而，新生研讨课是一种全新的教学模式，少有固定教材；教学内容涉及众多领域和交叉学科，多是教师自己多年教学、科研经验的总结；师生间的互动研讨是主要教学形式。目前，新生研讨课的开设还处于起步探索阶段，需要不断总结已有的成功经验，在更多高校新生中普遍推广。本文作者结合自己几年来成功开设纳米技术新生研讨课的经验，谈几点体会，以期抛砖引玉。

一、全面认识新生研讨课的目标与定位

开设新生研讨课是建立与研究型大学相适应的研究性教学体系的一部分，其目的在于提升创新人才培养水平，进一步推动名师上讲台。

新生研讨课的教学目标是使新生体验一种全新的以探索和研究为基础，师生互动为教学组织形式，自主性、研究性学习为学习形式的模式，为后继学习打好基础，为新生创造一个在合作环境下进行探究式学习的机会，实现名师与新生的对话，架设教授与新生间沟通互动的桥梁，缩短新生与教授之间的距离，对学生各个方面进行整体的综合培养和训练。

新生研讨课的定位是面向一年级新生开设的选修课。它与一般意义上的选修课的不同之处在于，不仅让新生学习知识，更重要的是让新生体验认知过程，强调教师的引导与学生的充分参与和交流，启发学生的研究和探索兴趣，培养学生发现问题、提出问题、解决问题的意识和能力。

二、新生研讨课的教学实践与体会

新生研讨课是由各学科领域的教授以自己多年的教学科研成果作为教学内容，围绕师生共同感兴趣的专题，进行师生之间、学生之间的交流互动。对学生在掌握知识、开阔视野、合作精神、批判思考、交流表达、写作技能等诸多方面进行整体上的培养与训练。这一教学模式在教学内容，教学目标，授课方法、教学形式等诸多方面皆与惯常教学有很大突破和不同。几轮实践下来，个人有以下5点体会。

1. 合适的课程名称和研讨内容是成功的一半

学生在选课时第一眼看到的是课程名称，因而，课程名称的好坏直接关系到学生对这门课程的兴趣。合适的研讨内容是互动研讨得以开展的保证。作者认为合适的研讨课应满足以下几点要求：1）对学生有足够的吸引力。有兴趣才有探索求知的欲望，才能激发学生的主观能动性；2）门槛低，入门容易。不需要专业的知识作铺垫，有高中的物理化学知识，甚至科普常识即可；3）课程属于交叉学科，内容丰富，面广，适合不同学科、不同专业背景的学生选修，同时也易于组织专题研讨。

基于以上认识，作者以多年来从事的纳米技术研究作为课程名称和内容的选取依据，最终选定“纳米技术与未来世界”作为本课程的名称，并包括了以下研讨专题：一、纳米科技的发展态势与未来；二、纳米科技在航空、航天军事中的应用与发展；三、自然界中的纳米现象与仿生；四、纳米科技在生物医学中“大显身手”；五、纳米科技在微机电系统制造中的优势；六、环境保护中的纳米科技；七、纳米科技在新能源开发中崭露头角；八、纳米科技在建筑中的应用及未来畅想。纳米技术是当下热门技术，发展最快的技术，是未来科技发展的方向，对学生有足够的兴趣与吸引力，学生选课积极踊跃。纳米技术在日常生活中应用广泛，应用其制造的各种新产品经常见诸于新闻媒体，科普宣传片。因此，学生容易接收，无需专业知识，即可参与互动研讨。纳米技术还是一门涉及材料、化学、生物、医学、机械等学科的先进技术，与纳米技术有关的新生研讨课适合不同学科、不同专业背景学生选修。学生除了能学到了本专业的知识外，还能与其他专业的同学共同研讨、交流，拓宽其在不同学术领域的视野。此外，本课程所包含的不同专题很好地照顾到不同专业学生的需要，学生可以根据自己的专业选择相应感兴趣的部分自主性学习并开展师生间、学生间的相互研讨。

2. 从身边事物与现象切入，以问题驱动研讨

身边事物与现象大家都熟悉但又常常被忽略，容易引起学生的兴趣与共鸣，以此为切入点，通过提出一系列不同思考深度的问题，从而引导思考，驱动研讨，这是常用而有效的课堂教学方法之一。比如在“纳米科技与未来世界”课程中的“纳米自然现象”这一堂课中，作者先给出两种自然界中与纳米技术有关的常见现象：荷叶出淤泥不染与不沾水，雨后水稻叶子上呈球状的小水滴。这两种独特的现象与日常生活中水的浸湿效果是完全不一样的，学生对这种现象非常熟悉但又说不出具体原因，经过教师的提问，学生的好奇心被激发起来。教师进一步提问：为什么会出现这种奇特的现象？谁还能再举出更多类似的现象？这一问题激活了学生对生活经验的记忆，他们七嘴八舌地展开了讨论：“鸭子在水中游泳时，背上的羽毛是不沾水的，抖一抖水珠都滑落了”， “水黾能在水面上站立而不沉下去，并且还能作快速的移动”……这些都是学生司空见惯而以往常常被忽视的生活现象。接着教师进一步启发学生思考：“谁能说说这些‘特异功能’可能是怎么形成的？”这一问题打开他们的想象空间，燃起他们探索科学的热情。学生们畅所欲言：“肯定与某种特定的结构有关”，“与某种特定的材料有关”，“与某种材料的排列有关”……在学生的猜测与师生间的求证交流下，问题得出结论：纳米结构的疏水性。最后教师启发学生进一步畅想：“如何借鉴纳米的这种疏水性设计不湿水的衣服免去下雨的麻烦，设计疏水型飞机机翼免去机翼结冰带来的危险……”。 学生们利用思考探究得来的纳米基础知识，结合自然生物纳米特点，展开丰富的想象，对设计全新概念的新型疏水装置提出了各种各样的方案。有的方案引经据典，论证比较严密；有的方案富有创意，让人眼前一亮；有的方案虽然缺乏足够依据，但想法大胆。在思维的交流与碰撞中，学生们提高了提出问题与分析问题的能力。

3. 以小组为团队，培养自主性学习习惯

传统课堂常常老师埋头讲，学生埋头记。这种教学模式下，教学内容是固定的，教师按照书本内容讲，学生接受到的是零散、没有联系的“死知识”，中间没有知识的消化-吸收-转化的过程，学生较少有独立思考的机会，学习处于被动接受的状态。而新生研讨课注重学生主动探究的学习过程。学生根据自己的兴趣爱好选则特定的话题，查阅资料，分析问题，主动学习相关的知识，并对知识的逻辑作深层次的整理加工，最后形成书面的研究报告在小组专题讨论会上演讲，同时接受老师与其他同学的提问，通过相互的交流研讨，去伪存真，接受到的是鲜活的、有机联系的知识体系。在“纳米科技与未来世界”这一课程中，作者根据学生的兴趣爱好或者专业特点，让他们自由分组，以3人为一个团队，在专题中选定一个作为团队大作业，然后合理分工，查找文献，自主性学习，分析整理问题，形成团队专题报告并以PPT的形式作公开演讲。同时，教师与其他团队的成员可以进行质疑，相互辩论，相互研讨，不断完善专题报告。在研讨中每个小组成员汇报自己的学习成果，同时接受别人的新知识，这种积累的知识是生动的，再思考过的，鲜活的。

4. 发挥研究生的“助教”作用

新生研讨课的研讨内容多是教师自己多年教学、科研经验的总结，既有经典内容，也有科研一线的新问题，涉及众多领域和交叉学科。尽管任课老师大多是该领域的教授，知识储备丰富，但有时学生提出的问题还是会时不时超出老师的现有知识，如果老师强行中断或引开现有的话题，难免会使热烈的研讨氛围大打折扣，伤害学生探究问题的热情，导致探讨问题的深度不够。这时，可以发挥研究生的“助教”作用。硕士、博士研究生一直处于科研一线，他们对导师现有某一课题方向有着非常深入的研究，在相关研讨课开始的时候可以辅助导师引导、回答各种前沿的技术性问题，这样既照顾到研讨问题的广度和宽度，又满足了一部分同学研讨问题的深度。比如作者的博士生中有的是研究纳米载药在肿瘤治疗中的应用的，有的研究纳米薄膜与涂层的吸波与隐身应用的；有的研究纳米自组装技术在微机电系统制造中的应用的；有的研究纳米技术提高单晶硅太阳能电池转化效率的。因此，在实施上述相关专题研讨课的时候，与相关的博士生共同主持研讨课，把最前沿的技术与学生分享，既解决了现有的难题，又激发了学生的探究热情，为日后的相关学术研究奠定基础，收到了很好的教学效果。

5. 课堂之外的互动实践培养学生动手能力

自然科学类研讨课程除了课堂上的研讨，还离不开课外的互动实践。不但要培养学生的理论知识的学习能力，还要强化实践动手能力的培养。新生研讨课除了在教室开展互动研讨，还可以把活动地点放在课堂外的实验室。在实验室中，教师不仅可以向学生介绍实验仪器与设备、实验原理与手段，还可以充分结合自己的科研项目，组织学生与硕士、博士研究生就他们的研究课题展开互动研讨，让学生对具体的科研课题提出自己的疑问。在这样的学习环境下，学生不但可以学习到直观的知识，还能就自己感兴趣的话题深入研讨，甚至亲手做一部分实验，为自己将来的科研奠定良好的基础。“纳米科技与世界未来”这门课程中，作者结合自己的科研项目——稀土纳米自组装分子膜技术在微机电系统摩擦学中的应用，带领学生展开研讨。教师首先介绍课题的背景知识：宏观与微观机电系统摩擦学的区别及有关的基本概念——纳米自组装膜技术。然后，提出问题——怎样制备合适的纳米分子自组装膜并表征？带着这个问题学生可以思考哪些条件可能会影响成膜的厚度与形状，这种技术的优势与成本及应用前景等，并与教师及研究生开展互动讨论，有兴趣的同学还可以亲自制备一些分子膜并在电镜下观察表面形貌，测试摩擦学性能。为了满足一部分有强烈科研要求同学的需求，在上海交通大学本科生研究计划项目（PRP）经费的资助下，作者每学期根据科研课题设置3个项目课题，由研究生带领6名有较强动手能力的研讨课学生在实验室做实验，培养他们的科研素养。此外，实验室还有专门为本科生开设的特色实验项目，通过这些实验的开展，大大促进了学生对理论知识的理解，培养了他们的学术研究能力。三年的实践结果表明，当年选修这门课的并跟着做PRP项目的学生，已经顺利地拿到美国密歇根大学、弗吉尼亚理工学院等大学进一步深造的录取通知书。在谈到申请成功的经验时，这些学生无不对当初这门新生研讨课给予很高的评价，正是这种与国外高校相同教学模式的研讨课程和强调动手实践的PRP项目为他们赢得了更会的机遇。

三、新生研讨课进一步改进措施与建议

一是控制班级学生人数。在与学生的交流中，学生反馈30人一班人数太多，使讨论和发表意见的机会相应减少，同时研讨问题的深度与广度也因此受到制约。建议应每班以10～15人最佳。

二是增强学术研讨气氛。新生研讨课的研讨气氛还不够热烈。很多学生还没有从中学的被动听课模式中转变过来，还没有发言的习惯。这些都需要教师在转变学生学习方式上多作努力，多鼓励、引导学生发言，充分调动现场的研讨气氛。

三是系统培训授课教师。新生研讨课是一种不同于传统教学的崭新课程，如何进行研讨课的主持与引导让课堂讨论流畅与和谐，授课教师需要不断探索研究。上海交通大学教学发展中心（Center for Teaching and Learning Development）是一个关于教师的“教”和学生的“学”的研究和培训机构，在提升我校教师的教学水平方面已经取得了不小的成功，今后还可对教师增加有关新生研讨课方面的培训，帮助教师调整新生研讨课方面的教学内容与方法，使新生研讨课更加高效。

四是与后续课程有效衔接。小班专题研讨，名师执教的形式对于二年级、高年级也是相当重要的。后续课程可以设计出一些富有特色的专业研讨课与新生研讨课相衔接和呼应，从而将研讨课的理念和教学方法在后续课程，如在通识课程、专业课程中适度推广。

参考文献：

[1] 屈林岩，王向红. 美国大学FYE及其启示[J]. 比较教育研究，2011 （11）：20-24.

第5篇：纳米技术专业范文

日前，由上海工程技术大学服装学院教授沈勇领衔的纺织化学与染整工程科研创新团队科研成果《高性能纳米光触媒功能性纺织品的加工关键技术及产业化》获得上海市科技进步二等奖。

净化空气的纺织品

早在2006年，日本多家公司就开始了空气净化纺织品的尝试，部分公司生产的涤纶织物可以净化甲醛、氨水、醋酸等物质，还有一些腈纶可以通过化学吸收的方式消除氨气，一款涤纶则对乙醛有很强的去除作用，而乙醛就是烟草的主要成分。

沈勇带领的科研团队此次研制的一种纳米催化材料，在光的作用下就可以降解空气中的甲醛、苯等有害有机物，这些有机物将被分解成水和二氧化碳，从而达到净化空气的效果。经过鉴定，这项科研成果集自清洁、净化空气、抗菌、除臭、抗紫外线等功能于一身。

谈到最初立项，沈勇教授告诉记者：“现在很多新闻报道指出有孩子坐了刚买的新车，或者住进新房子不久就得了白血病，虽然现在医学上不能确定甲醛等有害物质是致病的主因，但我们还是希望找到一种能够净化空气的材料避免空气污染对人体的伤害。”

在不断的研究中，他发现纳米光催化材料和纺织纤维能够作为高效和持久性的多功能纺织品，降解或分解环境中的挥发性有机物，可应用于日常生活中和某些特殊场合，达到“净化空气”的作用。

更令人惊喜的是，该产品不但能够净化空气，还具有防紫外线、抗菌除臭等多个功能。与之相比，日本的空气净化纺织品显得功能较为单一，使用不便。

但是，要将纳米光催化材料和纺织纤维结合需要大量的研究工作，此前已有很多研究团队进行了相关尝试。

有团队采取了溶液共混或熔体共混方法将纳米材料与纤维聚合物混合，制得功能性纤维及织物，这解决了纳米分子需要与纤维牢固结合的问题，但一个新问题随之而来：这样制成的纳米材料极易团聚，并可能伴有杂质，不容易控制。

另外的方法是通过粘合剂把纳米材料“粘”在纺织品的表面。而这样的纺织品不易清洗，且面料手感粗糙。

通过近10年的研究，沈勇终于找到了一个解决方法：利用结构改性的化学方法，使得纳米材料带上反应性化学基团直接与纤维反应实现共价键紧密连接，这种化学结合不仅保证了面料的手感，不含任何添加粘合剂，还利用了织物原材料的特性，绿色环保。

他介绍道，该项目最为关键的是在纳米粒子均匀分散及其与纤维的坚牢结合过程中的相关技术上实现了突破，完成了多项技术创新。

通过这一项目，他的团队开发了改性纳米二氧化钛在纺织品功能整理上的“一步法”水解制备应用技术和生产技术，研发了改性纳米二氧化钛在纺织品上的可行整理工艺，解决了纳米粒子在纤维上的均匀分散及其与纤维坚牢结合的问题，开发了系列织物光触媒、抗菌、抗紫外线多功能整理剂，建立了纳米多功能纺织服装面料、家用纺织品、汽车内饰用纺织品的生产基地。

快速攻关需产学研一体

谈到这一项目的成功，沈勇表示，在科研中，产学研一体的研发模式功不可没。

为了早日研发成功，沈勇的研发团队与多家企业进行了合作，采用了课题负责人负责制，产品开发方面充分利用项目单位现有的产学研用一体化条件，将所开发的技术快速应用到规模生产中，缩短了技术和产品开发完成的过程和时间，产品生产方面主要利用项目单位现有的生产条件，同时将较为专业的加工委托给专业厂家按技术要求进行生产，这样既可保证项目正常的投入和成本，又可带动其他相关产业的联动发展。

研发团队通过定期总结课题经验，研究成果通过产学研用平台及时进行转化，为技术成果的转化提供良好的氛围和必要的配套措施。

而与之合作的上海八达纺织印染服装有限公司、上海龙头家纺有限公司、上海汽车地毯总厂有限公司也在科研项目中得到了良好的发展。

记者还了解到，研发团队将继续依托2013年立项的上海市研发公共服务平台“上海服装创意设计与数字化技术公共服务平台”，联合上海八达纺织印染服装有限公司、上海龙头家纺有限公司、上海汽车地毯总厂有限公司等为上海纺织服装产业研究开发、创新创业提供各类信息和服务支撑。

第6篇：纳米技术专业范文

首先，由于介孔二氧化钛具有高比表面积，发达有序的孔道结构，而且，孔径尺寸在一定条件下是可以协调的，主要是它的表面易于改性等特点，可以有效的促进二氧化钛的光催化，以及光电转换等功能得以实现，研究这一材料可以有效的提高我国的航天和生物材料、空气净化等领域的技术，使我国在这些领域取得巨大的突破，这一材料的研究成果可以应用到生活的方方面面，从而一定程度上提高了人们生活的品质，使得人们的生活更加便利［3］。其次，国内专家对介孔二氧化钛功能纳米材料的研究可以进一步提升在世界该类研究领域的地位，为以后的技术发展奠定良好的基础，弥补世界研究领域的缺憾。另外，应该注意总结和解决制备材料中的科学问题，例如如何控制纳米材料颗粒尺寸、颗粒尺寸分布、团聚和解团聚等问题的解决和控制，这对于获得高质量的纳米材料和纳米固体有一定的指导意义。

2方法研究

2．1介孔二氧化钛方法研究因为二氧化钛在材料科学领域具有重要的应用价值，目前最主要的研究方法是水热法、溶剂热法、模板法、溶胶凝胶法等合成方法实现了对二氧化钛结构与形态的控制［4］。

2．1．1水热分解法主要是采用两步水热法合成二氧化钛介孔球，首先是反应过程中将乙酸钛与乙二醇混合均匀，将此混合液加到丙酮与水的混合液中得到前驱体，最后将前驱体在加热条件下回流，即可得到二氧化钛介孔球。在利用水热法分解二氧化钛介孔材料的过程中，由于含钛的前驱体对反应体系中的水较为敏感，从而导致水解速度过快，所以得到的反应物往往是不规则的形态，从而由于颗粒的严重聚集，得不到分散较优的结构，在此基础上，模板法和溶剂热法便在这种情况下出现。

2．1．2模板法模板法一般分为软模板法和硬模板法。主要以软模板法为例研究，采用软模板法可以得到二氧化钛介孔球其具体步骤是以有序的二氧化硒小球为模板，将模板侵湿在甲基丙烯酸甲酯溶液中，利用HF溶液将内部将二氧化硒小球刻蚀，剩下的聚甲基丙烯酸甲酯的网眼，再将聚甲基丙烯酸甲酯的网眼侵湿在含钛前驱体中，最后将所得的产物在400摄氏度的空气中煅烧就可以得到二氧化钛介孔小球［5］。利用模板法合成二氧化钛材料，最后一步都是对模板剂的除去，利用煅烧法除去模板剂，有利于结晶性的提高，但是不利于最后的材料成型，而利用化学溶剂进行除剂，会造成材料结构发生变化，从而使样品受到污染。

2．1．3溶剂热法溶剂热法既能克服水热法水解过快的缺点，也能克服模板法除去模板剂的复杂等缺陷，一般使用的溶剂主要有单一溶剂和混合溶剂两种，在利用溶剂热法的时候，一般是将一种或几种的前驱体溶解在有机溶剂中，虽然这种方法相对简单易于控制，但是前驱体在有机溶剂中的形式却不是很乐观。

2．2纳米二氧化钛掺杂方法分析二氧化钛是紫外线光响应的光催化剂，所以二氧化钛对可见光的吸收相对较弱，因此制造光催化剂就变得尤为重要。目前使用较多的是对二氧化钛材料进行掺杂，包括金属掺杂和非金属掺杂、共掺杂以及贵金属负载等，利用这种方法可以得到结晶性好、电子－空穴复合率低和具有可见光响应的二氧化钛。因此利用不同的合成方法，可以得到不同形貌的二氧化钛的材料，如纳米球、纳米管、纳米线以及三维的微球结构等新材料。这些新的材料被应用到了太阳能电池和锂离子电池、生物技术、污水处理等方面，并且取得了良好的经济和社会效益［6］。

2．2．1金属掺杂对二氧化钛进行金属掺杂，同样可以达到减小带隙宽度的目的。在金属掺杂的试验中，掺杂后可以改进纳米晶体在非极性溶剂中的溶解度和分散性，使得二氧化钛的材料的精密度进一步提高，使得分解出的纳米材料更好的被应用到航空和航天类高精密度的行业中。

2．2．2非金属掺杂因为二氧化钛具有较大的带隙能，对可见光的反应较差，因此可以通过二氧化钛的非金属掺杂，让非金属元素参与到二氧化钛的导带的杂化中，从而可以有效的解决导带和价带之间的能量差，最终研制出可见光感应的催化剂。

2．2．3共掺杂对二氧化钛进行单一元素的掺杂，只能在一定程度上增大二氧化钛的价带能或者减小其导带能，从而减小二氧化钛的带隙宽度，最后将其改性为可见光感应的催化剂，然后，可以同时对二氧化钛价带和导带能进行处理，使二氧化钛价带能级顶部增大，同时使其导带能级底部降低，所以，对二氧化钛进行多种元素共掺杂的研究和探索就出现了。对二氧化钛材料进行共掺杂的研究在不断更新，可以进一步归纳为:金属－金属共掺杂，金属－非金属共掺杂以及非金属－非金属掺杂［7］。

3介孔二氧化钛的应用方向

近几年来，我国加大了对二氧化钛技术的研究力度，介孔二氧化钛纳米材料得到了广泛的应用和普及，渐渐影响了人们的日常生活和工作，强力推动了相关产业的发展步伐，其中面积体积大，孔分布广且均匀是二氧化硅纳米材料最为突出的特性，在这种研究背景下，相关的工作人员进行了大范围的研究活动，并生产出了依附离子、锂离子及太阳能电池，光催化剂等专业应用技术。

3．1光催化剂光催化剂主要的应用原理是电子空穴对，良好的量子运作效率和完全无毒无害是它的主要特点，由于二氧化钛具有比较高的稳定性，针对这种物理化学特性，利用相关光子的激发，成为电子，在这个过程中当催化剂被来自光子的能量进行大幅度吸收时，充分利用这一部分的能量大于间隙的空间，用强光照射半导体，从而刺激其产生电子空穴对现象。这种过程的主要目的是可以自主自发的与表面吸附的物体发生还原氧化反应，这种技术经常被应用在杀菌或者是杀毒方面。经过现代专业的专家学者相关研究发现，二氧化钛材料经过相关的金属掺杂技术的应用和实践，将大幅度影响可见光性的二氧化硅化学反应。

3．2太阳能电池技术现阶段，很多的介口二氧化硅纳米材料在光敏性的太阳能电池方向得到了广泛地应用，这一部分得到了很多专家学者的关注，首先在光敏性太阳能材料的选择上，更大的体表面积和节能上面具有有序性是其考虑选择的前提条件，它的主要发展技术最大程度上将太阳的光能转为电能，二氧化硅材料的好坏将直接影响其转化率的高低，也决定了太阳能电池技术的整体水平，目前在这种应用中，具有相互性和连通性的介孔二氧化硅薄膜最为人们普遍使用。在我国青海和宁夏等地区，利用太阳能光进行发电，全面服务于人们的生活和工作中，保证了发电的质量和效率，太阳能电池技术不仅仅反映了中国科学的进步，还推动了整体二氧化钛纳米技术的发展步伐，为实现中国能源的可持续发展提高根本动力［8］。

3．3锂离子电池技术由于介口二氧化硅纳米材料的自身特色，锂离子电池技术应运而生，首先这种技术具有体积小，容量大的特点，具有比较低的毒性，因此被广泛的应用和普及，这种锂离子电池技术成本小，效率高，在生产过程中简单安全，经过大量的用户使用，获得了普遍的好评，在制作过程中可以根据自身要求来进行电压设计，制成各种容器。

3．4离子吸附介口二氧化硅材料近几年被专注于我国的脏污水处理方面，主要是将介口二氧化硅的化学物质与其他化合物发生反应，将水中的化合物进行吸附交换，从而将脏水中的砷化合物进行处理，最终达到离子吸附清洁的目的。

4介孔二氧化钛应用研究展望

通过以上具体的研究我们可以看出，介孔二氧化钛纳米材料在我国得到了快速的发展和广泛的应用，介孔二氧化钛纳米材料通过相关过程的掺杂，以及合成得到了深度的研究，从传统意义上来说，模板法、凝胶溶胶、溶剂、水热法等等，是其主要采用的合成方法，采用的合成方法不同导致二氧化钛最终表现的面貌不同。通过二氧化钛材料自身的性能因素，我们可以看出，国内的研究产物主要应用为锂离子电池，有无有害物质处理，太阳能电池，和光催化剂等等，在人们的生活和工作的方方面面都有不同程度的影响，将这些技术得以深度的研究和开发，最终对社会经济和科学文化的进步有积极的促进作用。其次，二氧化钛纳米技术在人们的医学和建筑方面都有一定的造诣。例如，先进的介孔二氧化钛纳米技术对人类移植血管，支架血管，和人造器官方面具有良好的应用，可以在一定程度上阻碍增殖细胞的发生，最后介孔二氧化钛可以应用于光催化和消灭细菌的技术之中，在一定程度上减少了室内材料危险的发生，保证了安全性，其次，介口二氧化钛纳米技术在生物和保护生态方面发挥着积极的作用。国内相关纳米技术研究者认为，对纳米材料展开研究，就一定要将纳米材料的表征研究和纳米材料的制备科学放在首先考虑的前提。作为物理问题，对制备科学本身的概念以及流程应该进行深入的研究，对于制备材料中出现的科学问题应注意及时的进行解决和总结。

5结论

第7篇：纳米技术专业范文

1、冷杀菌技术

传统的食品加工主要选用热杀菌技术，这会使得食品变色，损失挥发性成分，从而破坏营养物质。这与消费者对食品的要求相悖。不加添加剂、性质稳定、食用安全是消费者对食品的最基本要求。由此可见，热杀菌技术无法满足食品机械行业的发展。而冷杀菌技术，也即物理杀菌技术，是当前一种新型技术。此种杀菌技术采用短时高电压脉冲杀灭粘性和液体食品中的微生物，在可泵送或液态食品杀菌中应用较为频繁。此种技术几乎不受外界环境影响，杀菌条件易于掌控。因在冷杀菌过程中食品的温度升高幅度不会很大，故此有助于保持食品功能成分的生理活性，即食品的色香味以及营养成分。冷杀菌技术在功能性蛋白、果菜泥、糖浆、膏糊状态食品、液蛋、牛奶、饮料、果汁等食品中均可以运用，适用范围较广。具体来讲，冷杀菌技术主要包括强磁脉冲杀菌技术、超高压脉冲电场杀菌、低温调理杀菌技术、超声波杀菌技术、臭氧杀菌技术、紫外线杀菌技术、放射线杀菌技术、微波杀菌技术以及脉冲强光杀菌技术。下文主要简析强磁脉冲杀菌技术与超高压脉冲电场杀菌技术。

1.1强磁脉冲杀菌技术 强磁脉冲杀菌技术能够应用于各种封装或者灌装前的液态物料，比如液态食品，酒类食品，自来水、纯净水、矿泉水等饮用水的杀菌，应用范围较广。该技术选用脉冲磁场的生物效应实现杀菌目的。在输液管的套装有螺旋型线圈，磁脉冲在线圈内会产生2T-10T的磁场强度。细菌会在液体物料经过该段输液管时被杀死。强磁脉冲杀菌技术杀菌升温幅度小，杀菌时间短、效果好、效率高。在杀菌的同时还能够确保食品的营养物质与风味、品质、色香不变，杀菌过程无噪音、不污染环境，是较为理想的绿色产品。

1.2超高压脉冲电场杀菌技术 超高压脉冲电场杀菌技术是利用高压脉冲器所产生的电场来实现杀菌目的。脉冲所产生的磁场与电场的交替作用会增加细胞膜的透性，减弱其强度，最终使细胞膜破裂，膜外物质渗入、膜内物质外流，细菌体死亡。超高压脉冲电场杀菌技术有效避免了因加热杀菌而导致维生素破坏和蛋白质质变性的一些列缺点。现国内外已经对该项技术有了更为深入的研究，同时还设计出了相应的处理装置，能够有效杀灭与食品腐败相关的十几种细菌，杀菌能力超强。

2、膜分离技术

现代膜分离技术与纳米技术、碳纤维技术、光纤技术、超导技术等被称之为二十一世纪工业领域的六大高新技术，是一种仿生技术。膜分离主要指的是分子级的分离。根据膜孔的紧密程度可以将主要的膜系统由密到疏分为反渗透过滤、微滤、超滤以及纳米过滤。结合酶处理技术、化学处理技术以及微滤技术与色谱方法，可以将乳蛋白中的各种组合分开，获取乳清蛋白与酪蛋白。免疫球蛋白能够用作高级婴儿奶粉的生产。微波膜能够实现工业中的产品与用水的无菌化。当前各大酒业公司已经开始广泛运用0.45um滤芯过滤成品酒，以取代原先所使用的热杀菌技术。与传统的热杀菌技术相比，现代膜分离技术能够有效避免因加热高温致使食品出现煮熟味道的弊端，且能够大大节省能耗。而一出现便以优异的口感和品质占领市场的鲜生啤酒，也即在常温条件下采用膜过滤技术杀菌产出的啤酒，至今广受市场好评。此外，膜分离技术在去除空气中的细菌、处理食品厂废水、矿泉水等日常饮用水的杀菌、淡化苦咸水与海水中也得到了广泛的应用。

3、纳米技术

纳米技术在食品工程中的应用极大地推动了食品行业的发展，使得基因工程可控性更强。人们可以按照自己的需求制造出多种多样更加有助于人体吸收的生物“产品”，能够大大丰富食品的种类与数量。

3.1强效的磁制冷介质 磁制冷总体发展趋势呈现低温状态升到高温状态的过程。在磁性的纳米团簇形成后，运用自旋系统磁熵变的制冷方式，研制出以Cd为磁制冷介质的磁制冷机。与平常的压缩气体式制冷方式相比较，磁制冷无污染、体积小、噪音低、功耗小、效率高，这为冷藏设备和食品冷冻开辟了新的途径。

3.2良好的吸收能力 纳米Si3N4与SiC在较宽的波长范围内能够强势吸收红外线，能够用作红外线透波与吸波材料，制作成功能性纤维或者薄膜，能够在食品机械的红外杀菌设备与红外干燥设备上发挥巨大的功效。

3.3优质的表面涂层 纳米陶瓷具有较强的韧性、较高的强度以及良好的耐磨性，故可以用作制造食品机械的轴承、密封环等。能够大大提高轴承与密封环的耐蚀性与耐磨性。例如德国的一研究所用纳米硅基陶瓷制作的特种耐磨无污染透明涂料，具有防火、耐磨、耐刮、防尘、防污的特性，能够用作食品机械中与食品直接接触的零部件的表面涂层。

4、智能技术

经过多年的发展与经营，食品机械业正在逐渐由简单机种向自动化机种过渡。且现今智能技术的控制元件也已经在食品机械的控制系统中得到了更加广泛的运用，微电脑技术、各种新型感测器以及可编程控制器被运用于食品机械生产过程的各个部分，特别是在一些大型食品加工生产线中。食品机械的各个单机在智能电控元件的有效连接下能够进一步发挥出机器的潜能，大大提高了生产效率。与此同时，智能技术中的计算机技术也让食品机械加工过程更加便捷化、简单化。运用计算机控制加工程度与加工工序，配备各种参数计量装置，使检测、计量与加工一机完成。举个简单的例子，在食品生产系统中普遍装有连接微机的速度计、流量机等测量装置，便于控制配料的精确度，而后由计算机来控制每道工序的开始与结束，各种配料的流量与浓度，将误差精度控制在千分之一的精确度内。在此过程中，设备操作较为方便，大大节省人力，操作过程更加专业化，自动化、连续化程度也大大提高了。利用智能技术控制食品机械，能够使食品机械自动完成调整与检测工作，如此便能有效改善劳动条件，提升食品机械的生产效率，提高产品的质量，降低产品的加工成本，进而提升产品的市场竞争力。

结语

第8篇：纳米技术专业范文

关键词：无机化学；若干问题；重大进展

1新时期无机化学中的若干重大进展

1.1有机体系建设中水热合成技术的突破

根据有关无机化学研究小组的设计与研发来看，无机化学在研发中出现了最新的无机化学反应，特别是在低温状态下，该反应能够实现一系列的非氧化物纳米材料，并结合水热合成技术，以及溶剂热合成原理与水热合成技术，并在一定的密封空间进行反应，最终实现有机溶剂的化学反应，该有机化学方面的技术性突破，很多学者将其给予报道，就在不久前的美国《化学与工程新闻》杂志上，针对该研究的报道就被评为“稻草变黄金”，被认为是一种“新颖的和非常有趣的合成方法，……将促进该领域更深入的工作”，又例如无机化学领域中的多元金属硫族化合物形成的纳米材料溶剂热合成技术，就是该领域的全新研发进展，充分地运用好该技术能够实现一定的产业优势。国内针对无机水热合成技术的研究，以及国际上鉴于对该领域的突破性研究都取得了不小的成就，特别是国家重点实验室的教授应邀在2001年的美国化学研讨会上就《化学研究评述》撰写综述论文，并针对该领域实现了积极的研究，希望给无机化学带来全新的突破。

1.2纳米技术和无机聚合物方面的突破

目前，学术期刊上有大量关于纳米技术和无机聚合物方面的学术论文，很多论文具有国际化高水平，很多具有创新型的技术并得到了广大学者的广泛重视，例如合成性的纳米金属分子笼（nanometer-sizedmetallomolecularcage）成功地构建了具有Oh对称的立方体金属-有机笼子[Ni6(tpst)8Cl12]，该构架模式能够容纳较多的离子和溶剂分子，是对纳米技术的全新突破。另外，针对金属纳米线和金属-有机纳米板的合成领域也有着全新的突破，特别是在自组装规律、空间结构、电子结构方面具有探索性的进展，实现了物理化学性能方面的延伸。另外还在空间结构与性质和性能方面找寻关系规律，例如学者李亚栋课题组发现了一些具有准层状结构特性的金属铋，该金属铋能够形成一种新型的单晶多壁金属纳米管，这是首例国际上比较认可的由金属形成的单晶纳米管，特别是铋纳米管的发现，为无机化学研究找寻了新的突破点，针对无机纳米管的形成机理及应用研究，使得无机化学形成新的对象和研究课题。例如很多研究者还利用人工合成的有机无机层状结构，积极的合成了金属钨单晶纳米线和高质量的WS2纳米管，该技术积极地分析了层状前驱体到纳米管的层状卷曲机制，为一维纳米线和纳米管的合成展示出全新的领域。

2新时期针对无机化学研究发展的展望

纵览过去的几年，我们看出无机化学有着瞩目的成就，许多激动人心的研究，恰如其分的实现了该学科的复兴，使得无机化学改变传统的理念，逐渐走向卓越的发展阶段，回顾已经取得的成就，及通过近几年的学术研究成果来看，无机化学和物理学科能够有效地推动科技的进步，实现各领域的全面发展。由于各学科的相互渗透、生产技术的要求、实验手段的增加，以及现代结构理论的建立与发展，使无机化学在传统领域以及在化学与生物、物理、数学等边缘学科方面都获得了重大进展。就近几年的发展来看，无机化学在某种程度上取得了突破性的进展，实现了与国际化的接轨，从传统无机化学的角度，使得其在新时代背景下有着全新的突破，保持了与国际的接轨。针对最近几年生物无机化学的发展，使得该领域形成了学术化的交流，发展中促进了该领域的学术提高，研究水平逐年提高。未来在新时期新技术科技的带动下，无机化学领域更是会突飞猛进的向前发展，就目前的总体发展水平来看，生物无机化学还与国际化的发展水平有着一定的差距，需要国家给予大力的技术支持和必要的经费投入，需要国家培养出具有一定专业知识的杰出青年，为无机化学发展做出积极地贡献。

3结语

第9篇：纳米技术专业范文

1现代化机械制造工艺简介及现状分析

1.1现代化机械制造工艺简介

现代化的机械制造工艺就是在原有的机械设计基础上，利用先进的加工工艺，制造出应用于我国机械制造行业的零件或其他设备。作为我国工业体系重要基础之一，对机械制造行业进行改革和创新能够积极推动我国国民经济的发展。传统的机械制造工艺已经无法满足我国制造水平的要求，而对机械制造工艺进行创新，也就意味着在传统机械制造工艺和技术水平上，融入新型的计算机技术、信息处理技术，以及先进的自动化控制技术等，令单一的机械制造技术转变成一门包含着电子、信息、机械、材料等多种综合学科知识的技术发展。

1.2现代化机械制造工艺的发展现状

面临着经济全球化的挑战，我国机械制造行业的竞争日益激烈，不仅是在我国国内，在全球的机械制造行业中，国家机械制造技术水平的高低是直接和这个国家的市场竞争力挂钩的。而针对目前的情况而言，我国现代化机械制造工艺的发展现状总结主要如下。

（1）柔性化

柔性化，就是进行柔性制造，通过利用成组的制造技术，把自动化物流系统和多组柔性制造单元联接在一起，能够高效完成批量的自动化机械制造任务。这种发展线柱主要是以成组技术作为制造工作的基础，在一定的控制范围内，柔性制造系统能够自动识别成组对象的类型和种类，确定机械制造工艺的过程，并能够自动选择和机械制造工艺相符合的柔性制造单元，进行预先设定数量的批量生产。所以，和传统的机械制造系统相比较，柔性制造系统更有利于我国机械制造行业增强自身的适应力和市场竞争力。尽管如此，柔性制造技术在实际使用的过程中还是有一定限制的，例如当加工产品的规格或者类型和系统能够进行加工的产品差异较大的时候，也无法进行柔性机械加工。

（2）虚拟化

利用先进的计算机技术和软件，对需要加工的产品进行全生命周期的建模和仿真，这就是虚拟制造技术。其中的主要工作内容包括了对需要进行加工的产品的设计、制造、装配和检验等过程的模拟和仿真。充分利用虚拟制造技术，能够有效帮助我国的机械制造企业对企业所有的生产资源进行最优化的配置，缩短加工产品的研制周期，降低生产加工的成本，提高制造质量，增强制造企业的市场竞争力。这种机械制造技术最大的优点就是能够改变被加工产品的生产制造模式，能够大量节约生产成本和时间成本，提高被加工产品的制造效率。在建模和仿真的过程中，能够轻易发现在制造过程中存在的问题，帮助管理人员对制造系统进行深入的优化，还可以帮助客户更直观地了解产品的性质和特点，对于制造企业和客户来说都是有利而无害的，在增加制造企业市场竞争力的同时，还增加了制造企业的生产品质。

（3）敏捷化

进行敏捷化制造工作一般会以虚拟制造作为产品实现途径，并通过虚拟制造建立两种制造方式共同的基础结构，帮助制造企业对竞争激烈的市场变化作出迅速的应对，提高制造企业的适应能力。和传统的制造技术相比较，敏捷制造的生产质量、效率都更加高，但其生产加工成本却更加低，同时，敏捷制造对于制造设备的利用率非常高，对于制造企业的长远发展计划是非常有帮助的。不过，敏捷制造的实施费用也是比较高的，这也是敏捷制造未能够在我国推广使用的主要原因。

（4）并行化

并行工程的主要工作内容是当产品还处于设计阶段的时候，对被加工产品的制造、装配、使用以及售后的环节同时进行考虑，对于被加工产品全生命周期的每个过程都进行并行化处理的一种综合技术。当然，并行工程并不仅仅在产品的设计阶段开展工作，对于在产品的全生命周期中可能出现的问题都会开展全面、精密的检测工作，能够减少在产品研制的过程中不断进行试制的频率和次数，能够有效缩短产品的研制周期，减少研制成本，如果并行工程规划得当，那么极有可能实现一次性研发成功的目标。

（5）CIMS

CIMS，计算机集成制造系统，是一种基于现代化生产理念指导下制造企业信息化、集成化、柔性化以及智能化的方向、理论和方法。CIMS并没有一种固定的工作模式，通常由生产管理经营分系统、工程设计分系统、制造自动化分系统、质量保障分系统、计算机网络系统和数据库管理系统六部分组成，其目的是要实现信息集成，全面提高制造企业产品的研制能力和整体管理水平。但是要注意的是，CIMS的实施成本较高，制造企业在规划的时候应该根据自己的实际情况，针对瓶颈进行重点投资，在充分利用已有资源的基础上，实现局部的信息化，这样才能够科学地为制造企业带来良好的经济收益。

2精密加工技术简介

2.1精密切剥技术

传统切剥技术是直接通过切剥被加工产品来达到高精度的标准，但随着时代的发展，这种切剥技术已经不能满足现代工艺发展的要求，于是，精密切剥技术应运而生。精密切剥技术能够有效降低刀具和机床等工具的影响，而且其转速也比传统切剥技术快许多，目前转速最快的加工机床已经达到了每分钟几万转的程度，在一般的制造企业中得以广泛应用。

2.2模具制造技术

研制效率和生产效率是决定制造企业市场竞争力的重要因素之一。所以，必须要采用科学、合理的方法提高产品的研制效率和制造效率。目前我国工业生产行业中，模具加工制造技术应用越来越广泛。模具制造技术的核心是提高模具的加工精度。目前，我国模具制造技术的加工精度可以精准到微米级，主要是通过电解加工工艺确保模具的生产质量和加工质量达到相关的要求，提高制造企业的生产效率。

2.3纳米技术（增加一些有关纳米技术的介绍）

随着时代的发展，人们对于机械加工产品的要求越来越高，在功能达到要求的基础上，机械加工产品的体积的发展趋势渐渐趋于小巧轻便。而纳米技术的出现能够满足人们的多重要求。随着全球技术水平的不断提高，纳米加工技术已经成为国家科学技术发展水平的重要标志了。经过多年的发展，纳米技术水平已经能够在硅片上刻画纳米宽度的线条，这技术水平令信息数据的存储密度提高了很多个数量级，而机械加工产品的体积也能够变得更加小巧轻便，便于携带。举个例子，现代武器惯导仪表的精密陀螺、激光核聚变反射镜、大规模集成电路硅片等等，这些先进的设备和装置都需要进行纳米级的加工，同时由此可见，纳米技术不断发展的同时，也促进了我国机械、电子、光合的发展和完善。

2.4微细加工技术

微细加工技术和纳米技术大致上是相同的，微细加工技术也能够增强机械加工产品的性能，缩小产品的体积。微细加工技术能够令半导体的加工精度达到了几百个埃的程度，令应用在工业生产的多种电子元件变得越来越小、能耗越来越低。值得注意的是，微电子封装技术是采用膜技术和微细加工技术，把芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。如今微电子封装技术正处于高速发展阶段，在半导体产业中被广泛推广使用。微电子封装技术主要有TCP、BGA、FCT、CSP、MCM和三维封装。

2.5超精密研磨技术

超精密研磨技术主要在集成电路基板硅片的机械加工中应用。为了令集成电路板减少体积，提高其应用效率，在实际的生产过程中一般会令基板硅片表面的粗糙度为1～2mm。传统的研磨技术已经无法满足这么高的要求了，所以必须要不断创新研磨技术，达到超精密的程度和技术水平。

3我国精密超精密加工技术的发展途径

我国精密超精密加工技术的未来发展途径主要分为三方面，分别是加工机理、加工材料以及加工设备方面，这三方面的共同发展体现着我国的精密超精密加工技术已经转变成一项系统性极强的工程项目。在未来的发展中，相关的工作人员必须要对精密超精密加工技术有具体、准确的分析和认识，并能够熟练地应用相关的理论知识。其次，专业工作人员必须要采取科学、合理的发展措施，才能够不断提高我国精密超精密加工技术水平。

4结言