纳米技术的性质精选(九篇)

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第1篇：纳米技术的性质范文

【关键词】五氧化二钒 纳米材料 金属氧化物

1 引言

过渡金属氧化物V2O5为层状结构，且存在V+2、V+3、V+4和V+5等价态，使得V2O5广泛应用于催化、电致变色、电化学等领域，而纳米结构的V205更可用于场效应晶体管、传感器自旋电子器件和纳米光刻模板等。V2O5具有层状结构层内强的O-V-O-V键结合，案V原子与五个O原子形成5个V-O键，V原子处于畸变的[V05]四方锥的中间，O原子位于顶点处，[VO5]四方锥以共顶点和共边的方式相互连接，形成平面结构。其特殊的晶体和电子结构，赋予了不同的应用。

（1）电学性能及其应用；扶手椅型之字型结构的V2O5纳米管最大能隙分别为2.67eV/2.95eV，且管径缩小，能隙降低，趋于消失，对材料进行表面涂覆贵金属、氧化物纳米粒子或者半导体量子点等处理，还可提高其灵敏度和稳定性。V2O5的层状结构，非常适合于Li+的嵌入和脱出，Wu等利用碳球模板制备了Rattle-type构型的V2O5纳米结构，在锂离子电池方面展现出良好的性能。Dimitra Vernardou采用电化学沉积的方法，在氧化铝表面进行氧化钒电镀，测试了不同种基底材料包括FTO和Ag/AgCl等离子复合，进行了循环次数和电能储量等测试，研究发现钒系材料在多次循环后CV曲线几乎保持不变，同时在持久性也有良好的表现。如图（1-3）所示。

图1 图2

图 3

（2）光学及其应用；对V2O5纳米管进行电致变色、光学吸收、红外和剩曼光谱、光限幅特性等方面的研究，发现其在2.5eV以下有一个宽吸收带，其中心位于1.25eV处，还包含了三个单独的特征吸收峰，分别为0.87、1.25和1.76 eV，光谱吸收阈值为0.55 eV，这是V2O5纳米管的光学带隙随着层间距的增加，光学带隙发生红移，利用V2O5纳米线作为刻他模板制备的AuPd纳米金属线，电阻在lOIdl量级，I-V呈现线性关系，而且能制备纳来空隙，得到与金属纳来线相同的横截面。对V2O5纳米棒阵列进行电致变色研究，发现随着时间延长，波长在700nm左右的光的透过率降低，在3 V电压下，其响应速率要比薄膜快很多。而对V2O5纳米线的电致变色测试表明，波长为415 nm光的透过率改变达到37.4%，1000次循环后仍保持良好的变色特性，且变色时间只有6s，到了电致变色显示器件的要求。

（3）敏感性能应用；V2O5独特的层状通道结构，有利于气体分子的吸附和导通，进入活性位点，且钒价态较多，由此产生的电子传导变化大，作为一种n型半导体，可以在多种气体及可挥发性液体中发挥作用，敏感性能明显，是很好的气敏材料。

（4）催化剂应用；五氧化二钒主要用作接触法制硫酸的催化剂，也可做多种有机化合物氧化反应的催化剂，如蒽氧化为蒽醌等。还用于制造彩色玻璃和陶瓷，同时也可以用作对污染物的降解。因为其带隙在合适的范围，可期在光催化等领域发挥作用。

3 制备方法

3.1 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法用含高化学活性组分的金属醇盐或无机盐等作前驱体，将其溶于水或有机溶剂制成均质溶液，溶质在溶液中发生水解反应，生成纳米级的粒子并形成溶胶，溶胶又发生聚合形成凝胶，凝胶再经干燥和热处理，制备得到纳米粒子和所需材料。以聚破酸醋多孔过滤膜为模板，采用溶胶-凝胶法就制备得到了纳来级的菱形V2O5，其形状类似刷子上的棕。而将晶体V2O5溶于过氧化复的水溶液，也可形成凝胶，凝胶再经干燥就得到V2O5纳米粉。溶胶一凝胶过程所需的时间较长，通常需要几天或几周，最后凝胶在干燥过程中由于水或有机物的分解会逸出许多气体，导致凝胶收缩，对结构的稳定性产生不利影响。

3.2 水热与溶剂热法

通过加热创造一个高温高压的特殊物理化学环境，使前驱物在其中充分溶解，形成原子或分子生长基元，原子或分子经重新成核、生长，最终形成具有一定结晶形态的晶粒。而溶剂热法采用有机溶剂代替水作介质，过程与水热法类似。水热法制备V2O5纳米粉体，通常以水或水和有机溶剂的混合溶剂作为反应介质，以V2O5粉体、机酸盐或氧化祝凝胶作为前驱体，通过向体系中加入表面活性刻、控制溶液pH、水热温度、水热时间等方法来制备形貌各异的V2O5纳米材料。Fei等以偏钒酸铵和草酸为原料、二甲基亚讽和水作溶质，将装有混合溶液的反应釜180℃下保温24h，合成了由单晶纳米粒子组成的玫瑰状V2O5层状结构。Yu Wang等以偏钒酸铵为原料，用销酸调节溶液pH2-2.5，并在反应荃中置一倾斜放置的铁箱，反应签再在180℃下保温24小时，即得V2O5纳米带阵列。

3.3 气相沉积法

气相沉积法是一种或数种反应气体在加热、激光、等离子体等作用下发生物理或化学反应，最后经冷却、凝聚、长大形成纳米微粒的方法。气相沉积法可以分为物理气相沉积法和化学气相沉积法，物理气相沉积法又可分为热蒸发法、等离子体蒸发沉积、激光蒸发沉积、粒子溅射等，而制备V2O5纳米材料主要采用其中的热蒸发法。Candace K.Chan等将V2O5粉末放置于瓷坩埚中加热到690℃（超过熔点），蒸气由氧气运输至基板位置发生沉积，得到了单晶V2O5纳米带。Yan等通过将覆盖有Si圆片、不加催化剂的钒溶在环境条件下加热到660℃，保温6小时制备得到了细长的V2O5纳米带。Yan等将乙酰丙酮氧钒加热到600℃并在氧气流中保温20min（系统压力大约为0.1毫巴），得到了沉积在SnO2纳米线上的V2O5纳米纤维。

3.4 模板法

材料的多维结构和可控化制备已成为纳米科学的一个热门研究方向，不同形貌的材料展现出来不同的性能，纳米线纳米带以及多级结构正被日益广泛地研究。常用的模板主要有含有有序孔洞阵列的氧化铝模板和含有无序分布孔洞的高分子模板，此外还有金属模板等。Wang等电化学沉积的的聚碳酸酯多孔膜模板替换为ITO基板（ITO化物，涂有银膏），制备得到了管长约10 um，外直径约200 nm，内直径约100nm的V205纳米管阵列。下图（4-5）为Hao Bin Wu等利用碳球为模板获得的氧化钒纳米结构。

图4 图5

4 结论与展望

第2篇：纳米技术的性质范文

[关键词] 冠心病； 线粒体； microRNA； 脂质代谢

[Abstract] A large number of basic and clinical studies have shown that the Chinese herbs with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could prevent and treat myocardial ischemia-reperfusion injury（MIRI） by regulating lipid metabolism. But its mechanism is not yet clear. The studies show that mitochondrial DNA （mtDNA）， microRNAs and lipid metabolism participate in the whole process of MIRI and affect the prognosis. mtDNA mutation is the primary factor to cause myocardial ischemia and reperfusion myocardial cell damage. microRNAs aggravate or reduce MIRI injury by down-regulating or up-regulating related genes expression， while miR-33， as a key regulator of cholesterol transport， regulates lipid metabolism through CROT， PGC-1α， AMPK and other genes located in the mitochondria. There are less studies on correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs. Therefore， further studies on the correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs， as well as the discussions on whether the traditional Chinese medicine （TCM） with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could target miR-33 to regulate lipid metabolism and inducemt DNA mutations or deletions， would have important significance for the prevention and treatment of MIRI.

[Key words] coronary heart disease； mitochondria； microRNA； lipid metabolism

心肌缺血再灌注p伤（myocardial ischemia reperfution injury，MIRI）是引起静脉溶栓、经皮冠状动脉介入术、冠状动脉旁路移植术后心律失常、心肌舒缩功能降低、能量代谢障碍、细胞凋亡的首要病理因素之一[1]。近些年，中药以其独特多途径多靶点的协同疗效广泛应用于MIRI的防治，大量研究表明中药通过减少氧化应激、改善能量代谢、防止细胞凋亡、抑制钙超载、调节炎性介质、抑制线粒体膜通透孔、增加线粒体DNA拷贝数[2-8]等多个途径防御心肌缺血再灌注损伤，然迄今为止，其保护机制尚未完全清晰。经研究线粒体DNA，microDNA以及脂质代谢的异常是决定MIRI的重要因素之一，中药是否通过上述作用防御MIRI，则是本研究主要内容。

1 线粒体DNA突变对MIRI造成双重损伤

心肌缺血-再灌注损伤包括缺血和含氧血流恢复后的再灌注损伤，二者叠加对心肌细胞造成双重的损伤，在这双重损伤之中mtDNA突变扮演了重要的角色。mtDNA存在线粒体内是机体唯一的核外遗传物质，同电子呼吸链毗邻，为的环状单螺旋结构，缺乏蛋白质保护，容易受到线粒体本身氧化磷酸化过程中的氧自由基以及疾病、遗传和环境等因素影响而发生突变，突变率比核DNA高，具有母系遗传、半自主复制、异质性、随机分配、高突变率、高利用率、阈值效应和协同效应等特性[9-10]。

1.1 缺血损伤 心肌缺血与mtDNA突变互为因果是造成冠心病发生发展的主要因素。心肌缺血引起mtDNA损伤，当冠脉狭窄、心肌细胞缺血和反复出现低血氧时导致线粒体ATP合成和氧化磷酸化抑制，细胞难以维持正常的ATP含量，造成能量生成障碍、细胞内外离子稳态失衡、乳酸酸中毒、心肌舒缩功能障碍严重影响心脏功能，此外缺血的心肌细胞产生大量的氧自由基能则增加mtDNA损伤和氧化磷酸化不足，大范围mtDNA突变或缺失涉及多个mtDNA的基因编码区域，造成氧化磷酸化基因转录水平异常，可导致氧化磷酸化障碍，ATP产生不足，引起组织器官损伤。心肌缺血的程度与心肌细胞mtDNA缺失突变率相关，mtDNA突变是加重心肌缺血，导致线粒体功能障碍，促进炎症反应，细胞凋亡和细胞衰老[11]的重要因子，影响氧化磷酸化，使线粒体功能紊乱，加速细胞凋亡。现代研究显示mtDNA损伤存在于动脉粥样硬化病变的各个时期，即在动脉粥样发展早期即有mtDNA损害的发生并促进易损斑块的发生发展，如在动脉粥样硬化早期即发现mtDNA 4 977 bp显著突变，而在冠心病患者中发现mtDNA 4 977，7 436，10 422 bp[9]，tRNAThr15927G>A[12]均不同程度升高。

1.2 再灌注损伤 缺血对心肌细胞mtDNA造成的损伤是一个漫长的量变到质变的积累过程，受到疾病、遗传、地理以及环境等多因素的影响，而再灌注引起的大量氧自由基、钙超载、炎症反应使原本突变的mtDNA更是雪上加霜不堪一击。研究报道突变的mtDNA在MIRI时，导致线粒体内酶失活、呼吸链传递或氧化磷酸化功能缺陷，从而出现ATP合成障碍，产生过多氧自由基加重mtDNA损伤减少或mtDNA拷贝数，引起mtDNA数量转录水平下降、mtDN段缺失和线粒体结构损伤和线粒体功能下降[9，13-19]，如MIRI放的大量ROS可迅速引起呼吸链酶活性下降和mtDNA 4 834 bp片段缺失，导致该线粒体电子呼吸链不可逆的氧化磷酸化障碍[20]，造成缺血组织在恢复血液灌注后，缺血和再灌注二者叠加引起线粒体的损伤，启动心肌细胞凋亡或坏死[21]，使得心肌损伤反而加重，造成可逆性缺血损伤加重，亦可能促进可逆性缺血损伤转化为不可逆损伤。

2 microRNAs参与调控MIRI

高等真核生物基因组编码microRNAs（miRNAs），miRNA广泛参与心脏发育和心血管疾病的发生发展[22]，参与并调控MIRI整个过程[23]，miRNAs是一种大小约21～23个碱基的单链小分子RNA，由核基因组编码，miRNAs作为基因组的调控开关通过和靶基因miRNAs碱基配对构成基因沉默复合体降解miRNAs或阻碍其靶基因的翻译。

2.1 miRNAs与MIRI miRNAs调控线粒体形态、参与线粒体自嗜、影响线粒体代谢、参与线粒体介导的细胞凋亡而调控线粒体的功能、结构和代谢，在心肌MIRI中miRNAs通过影响能量代谢、细胞凋亡、ROS生成、钙超载、离子通道等因素调控线粒体[24-25]。研究显示诸多[23]miRNAs参与MIRI，如保护性miRNAs有miR-2，miR-125b，miR-133a，miR-146a，miR-494，在MIRI之后具有过表达的miR-2促进心脏纤维化、加重心功能障碍；miR-125b减弱促凋亡因子p53，Bak-1和Bax表达；miR-146a引起NF-κB的活性和炎症因子产物；miR-494调节凋亡蛋白。损伤性miRNA有miR-1，miR-15a/15b，miR-29a/29c，miR-320，作用机制分别为miR-1抑制蛋白激酶和热休克蛋白加重心肌缺血再灌注损伤；miR-15a/15b，miR-29a/29c，miR-320作用不同的靶基因促进细胞凋亡[23]。此外，miRNAs也通过影响Bcl-10，ATG9，Cx43蛋白，beclin-1进而影响自噬小体的形成，对自噬起到抑制或激活，从而影响心肌I/R损伤的结局[26]。同时在MIRI中miR-92a和miR-126的表达与氧自由基和心肌细胞凋亡有关联，可能为早期诊断和预测无复流现象提前干预提供思路，并且他汀类药物的干预可以改变miR-92a和miR-126的表达[27]。

2.2 microRNA与动脉粥样硬化 现代研究提示miRNAs可能预测急性心血管事件的发生，实现疾病的诊断、鉴别诊断、危险分层及预后的判断成为动脉粥样硬化疾病生物标志物[28-30]，其原因主要是血液循环中miRNAs具有稳定性、细胞间具有交流功能、序列进化保守，调控靶基因，组织和疾病特异性，且检测高度敏感性和特异性。miRNAs参与动脉粥样硬化的发生发展整个过程的多个途径调节多个基因，基础研究显示涉及miR-1，miR-74，miR-126，miR-145，miR-155，miR-146a/b，miR-135b-5b，miR-499a-3p[31-37]等多个miRNAs，其中miR-1可能通过介导靶基因TGF-β2调控巨噬细胞凋亡参与动脉粥样硬化，miR-74可能在DNA转录、心脏发育、投射神经元发育、B细胞活化、血管生成等生物过程发挥重要作用[32]。临床研究显示冠心病患者外周循环血中miR-19b，miR-21，miR-133a，miR-208a，miR-499a等miRNAs参与冠心病的形成发生发展，其中miR-19b抑制内皮增殖miR-21通过调控炎性递质sCD40L而稳定斑块，miR-133a，miR-208a和miR-499a则与冠状动脉狭窄程度成正比[38-40]。再者，学者研究MicroRNAs对冠心病的证候有着一定的影响，如冠心病血瘀证的miR-146b-5p，miR-199a-5p，CALR和TP53，痰浊证miR-363-5p，miR-668，RIPK2和STK4，不稳定心绞痛中miR-146b-5p，miR-199a-3p，IL2RB和FASLG均有不同程度上调下调[41]。

3 miRNAs与mtDNA[42-46]

作为生命过程重要参与者的miRNAs由核基因和线粒体基因编码与mtDNA一起对生命体有着重要的影响，二者相互作用具有紧密的联系，核基因编码的miRNAs通过调控核基因编码或线粒体编码的相关蛋白的表达影响线粒体结构和功能，线粒体基因编码miRNA直接调控线粒体基因表达或转运至胞质调控核基因的表达影响疾病的发生发展。

3.1 miRNAs直接或间接影响mtDNA miRNAs涉及线粒体代谢、线粒体氧化磷酸化、电子传递链组件、脂质代谢等多个代谢过程[47]，通过多种途径调节线粒体代谢、形态和生物合成从而影响线粒体功能，进一步影响mtDNA，如癌症、代谢综合征、肌病、心血管等疾病中均提示miRNAs参与调节[48]。2011年，Barrey等对miRBase 中742 miRNAs进行研究，结果显示在人类肌小管的线粒体 RN段中有243 miRNAs显著表达，在人线粒体基因组中发现25种pre-miRNA和33种miRNA的潜在编码序列，并首次证实人类肌细胞线粒体中存在miRNA前体（pre-mir-302a，prelet-7b）和成熟miRNA（mir-365）[49]。

学者研究在心血管疾病伴糖尿病患者中加重MIRI的原因可能是同miRNA-200c与miRNA-141的过表达引起线粒体超氧化物歧化酶降低导致ROS升高所致[50]。低氧下表达变化最显著的miR-210通过靶标三羧酸循环和抑制呼吸链活力抑制线粒体代谢，或直接作用于COX10影响线粒体呼吸链[48]。在MIRI中，缺氧通过激活p53抑制miR-499的转录，促进发动蛋白相关蛋白1（dynamin-related protein 1，Drp1）去磷酸化，导致Drp1在线粒体中积累并激活Drp1介导的粒体裂解，最终促进心肌细胞凋亡[51]，而心肌细胞凋亡时与氧化应激密切相关，最终影响线粒体结构、功能以及mtDNA。据报道影响ROS的miRNAs主要有充当抗氧化作用的miR-145，miR-23b，miR-210，充当促氧化作用的miR-335，miR-34a，miR-338，miR-210，miR-181[48]，而氧化应激则是冠心病患者mtDNA损伤的首要原因，其机制主要是细胞色素c氧化酶是线粒体呼吸链的关键酶，细胞色素c氧化酶亚基Ⅱ是其活性中心，其活性的改变导致线粒体呼吸链的电子传递受阻，并直接将电子泄露于线粒体基质内，使超氧阴离子产生增多，使线粒体内的氧化应激水平增高，导致mtDNA损伤[ 9]。

3.2 线粒体基因编码miRNAs调控mtDNA 线粒体基因可能编码miRNA，直接或间接调控mtDNA或核基因的表达。mtDNA仅有37个基因，编码13种线粒体氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）复合体亚基，22种tRNA和2种rRNA[9]，线粒体有自身的转录和翻译体系，线粒体DNA的复制、转录以及线粒体mRNA翻译都是在线粒体内膜内进行的。线粒体基因编码miRNA称为mitomiRs，“mitomiRs”可以作为“载体”，核基因组和线粒体基因组均存在mitomiR靶基因位点，并在细胞水平感知和响应动态变化的线粒体微环境[48]，如线粒体lncRNA ASncmtRNA-2i 可能通过hsa-miR-4485和hsa-miR-1973影响内皮细胞衰老和老化[52]，mitomiRs作用方式可能有以下几个方面[42，48，53-54]：①Mitomirs 可能具有线粒体调控分子的效力；②Mitomirs可能靶标线粒体表面的核编码基因；③线粒体可以被看作是涉及到Ago2和miRNA的细胞信号传导的平台；④mtDNA的转录、复制可能受mitomiRS的调控。如mitomiRs （mir-146a，-133b，-106a，-19b，-20a，-34a，-181a，-221） 也在miRs中主要涉及到细胞衰老以及炎症衰老，甚至具有转录后调节或线粒体基因组精细调节的作用[53-54]。上述机制可能同多核苷酸磷酸化酶（polynucleotide phosphorylase，PNPase）介导细胞核编码的miRNAs输入线粒体相关，PNPase存在于线粒体膜间隙，PNPase可能通过调控线粒体mitomiRS参与线粒体DNA氧化损伤的调节，线粒体PNPase的表达减少会引起mitomiRS表达谱的改变，MitomiRS表达变化可能导致线粒体结构及功能的改变。

4 miR-33参与调节脂质代谢

线粒体功能的正常发挥离不开核基因组和线粒体基因组的相互作用，miRNAs可能参与细胞核和线粒体间的信息交流，参与能量代谢，脂质代谢、细胞凋亡和线粒体动力学多个过程，介导基因转录后调控，调节生理病理条件下线粒体结构和功能[43，47-48]。

4.1 miR-33 miRNAs被认为是胆固醇逆向转运、HDL生物合成、细胞内胆固醇流出、胆汁分泌的关键调节器，且与动脉粥样硬化发生发展密切相关，并可诊断疾病，判断预后[55]，其中沉默miR-33能够影响脂质代谢，促使胆固醇逆向转运，降低线粒体氧化损伤，修复mtDNA突变，保护线粒体的结构和功能，防御缺血性冠心病的发生发展。其中miR-33修复mtDNA的机制主要是能够直接抑制人类8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶（OGG1）的表达或者通过AMPK间接抑制大鼠或者人类OGG1的表达，在人类冠状动脉和颈动脉斑块中OGG1呈显著减少，OGG1的减少引起mtDNA的损害胜于对核DNA的损害，进而增加巨噬细胞NLRP3炎性体的活化，增加IL-1β，导致动脉斑块中更多的凋亡加速动脉斑块的形成，此外，mtDNA的关键调节因子核因子2和核转录Y亚基α也调节OGG1的表达，同时OGG1的过表达则改善线粒体功能，可能在动脉粥样硬化中起着保护作用[56]。其中Karunakaran D和Price N L的报道[57-58]指出miR-33通过靶基因（CROT，HADHB，CPT1，PGC-1α，AMPK，NRF1/2 PDK4，SLC25A25）导致线粒体呼吸链和ATP的生成和维持正常线粒体生物合成，同时提出沈默miR-33在线粒体功能紊乱疾病（冠心病）的发生发展中可能扮演着重要的角色。因此，miR-33作为防御缺血性心脏病的靶基因，其重要作用可能是通过调节位于线粒体上相关基因而执行。

4.2 miR-33相关靶基因及通路 在miR-33的调节基因中，与线粒体有着密切的联系，涉及到下述相关基因及通路，见表1。

首先，CPT1a位于线粒体外膜，CROT耦合短链脂肪酸将其转运到线粒体内，CPT1a将长链脂肪酸转运到线粒体内，HADHB是在线粒体内进行β氧化的关键酶，miR-33可以下调CPT1a，CROT，HADHB，抑制SREBP1抑制脂肪酸氧化使极低密度脂蛋白急剧上升。其次miR-33促进PDK4，PGC-1α，PPARs上调增加线粒体生物合成，前期研究证实活血化痰方促进PGC-1α，PPARs的表达，再者miR-33沉默腺苷酸活化蛋白激酶[adenosine 5′-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK]影响能量代谢，也有学者认为miR-33能够调节吞噬细胞炎症反应和抗动脉粥样硬化[61]。此外，高脂饮食能够使肥胖miR-33处于上调状态，通过沉默miR-33能够调节整个身体的氧化代谢但不影响代谢紊乱[62]，还能靶向参与脂肪酸β氧化相关基因CPT1A，CROT和HADHB，从而减少脂肪酸的降解。此外，除miR-33外，miR-122，miR-370，miR-378/378，miR-302a，miR-106b等也被报道参与调控胆固醇稳态和脂肪酸代谢[63]。

5 展望

mtDNA和miRNAs均参与心肌缺血再灌注的整个过程，线粒体作为脂质代谢的场所，在调节脂质代谢防御MIRI尤为重要。学者研究miR-144-3p的上调增加维持线粒体功能的关键基因PGC-1α，mtTFA的表达，同样也增加细胞ATP、细胞活力以及mtDNA的拷贝数[64]，前期研究结果显示活血化痰中药通过影响脂质代谢，影响脂肪酸β氧化PGC-1α-PPARα通路，进而影响能量代谢；通过抗氧化应激，促进线粒体生物合成通路PGC-1α-NRF1-mtTFA，增加mtDNA合成，2l通路以PGC-1α为交点共同防御心肌I/R损伤，促进心功能的恢复[8]，此外番茄红素可通过保护线粒体DNA减轻大鼠MIRI，其保护线粒体DNA的作用可能与其减轻线粒体氧化应激以及稳定线粒体中的Tfam有关[65]。在针灸防治MIRI的研究中，“标本配穴”法电针通过激活抗氧化酶，抑制氧自由基，减轻心肌mtDNA氧化损伤，同时通过上调内源性SIRT1途径，激活其下游PGC-1α/NRF-1/mt TFA信号通路，保护心肌mt DNA而抗心肌缺血损伤[66]。

然而，尽管miR-33作为调节脂质代谢的靶基因对线粒体有着重要的影响，但是机制尚不清晰，面对我国日益增多的冠心病人群，且仅是在我国2015年仅冠心病介入治疗术共计567 583例[67]，挽救了数千万患者的生命，但是治疗后的溶栓失败、心力衰竭、冠脉再狭窄、无复流、心律失常、支架内血栓等问题一直以来影响临床救治。并且学者研究活血药植物多酚、阿魏酸均能够干预异常脂质代谢，其中阿魏酸可能通过增加巨噬细胞源性泡沫细胞表面ABCA1和ABCG1的表达水平，促进胆固醇流出，从而发挥抗动脉粥样硬化的作用[68-69]，并且上文已述ABCA1和ABCG1则同miR-33密切相关。因此深入研究活血化痰中药是否通过靶标基因miR-33调节脂质代谢，调控线粒体的功能、结构，维护线粒体DNA正常复制转录，保护心肌组织对于阐明活血化痰中药防治冠心病的机制有着重要的意义。

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第3篇：纳米技术的性质范文

【关键词】纳米材料；纳米技术；应用

有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。

一、纳米材料的特殊性质

纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、剂等领域。

（一）力学性质

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

（二）磁学性质

当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。目前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71Gb/cm2。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。

（三）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

（四）热学性质

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。

（五）光学性质

纳米粒子的粒径远小于光波波长。与入射光有交互作用，光透性可以通过控制粒径和气孔率而加以精确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光谱一般存在蓝移现象，其光吸收率很大，所以可应用于红外线感测器材料。

（六）生物医药材料应用

纳米粒子比红血细胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由运动，如果利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，就可以对人体进行全身健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。在医药方面，可在纳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药品纳米材料粒子将使药物在人体内的输运更加方便。

二、纳米技术现状

目前在欧美日上已有多家厂商相继将纳米粉末和纳米元件产业化，我国也在国际环境影响下创立了一（下转第37页）（上接第26页）些影响不大的纳米材料开发公司。美国2001年通过了“国家纳米技术启动计划（NationalTechnologyInitiative）”，年度拨款已达到5亿美圆以上。美国科技战略的重点已由过去的国家通信基础构想转向国家纳米技术计划。布什总统上台后，制定了新的发展纳米技术的战略规划目标：到2010年在全国培养80万名纳米技术人才，纳米技术创造的GDP要达到万亿美圆以上，并由此提供200万个就业岗位。2003年，在美国政府支持下，英特尔、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立研究中心，在硅谷建立了世界上第一条纳米芯生产线。许多大学也相继建立了一系列纳米技术研究中心。在商业上，纳米技术已经被用于陶瓷、金属、聚合物的纳米粒子、纳米结构合金、着色剂与化妆品、电子元件等的制备。

目前美国在纳米合成、纳米装置精密加工、纳米生物技术、纳米基础理论等多方面处于世界领先地位。欧洲在涂层和新仪器应用方面处于世界领先地位。早在“尤里卡计划”中就将纳米技术研究纳入其中，现在又将纳米技术列入欧盟2002——2006科研框架计划。日本在纳米设备和强化纳米结构领域处于世界先进地位。日本政府把纳米技术列入国家科技发展战略4大重点领域，加大预算投入，制定了宏伟而严密的“纳米技术发展计划”。日本的各个大学、研究机构和企业界也纷纷以各种方式投入到纳米技术开发大潮中来。

中国在上世纪80年代，将纳米材料科学列入国家“863计划”、和国家自然基金项目，投资上亿元用于有关纳米材料和技术的研究项目。但我国的纳米技术水平与欧美等国的差距很大。目前我国有50多个大学20多家研究机构和300多所企业从事纳米研究，已经建立了10多条纳米技术生产线，以纳米技术注册的公司100多个，主要生产超细纳米粉末、生物化学纳米粉末等初级产品。

三、前景展望

经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。

纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。

第4篇：纳米技术的性质范文

关键词：纳米材料；特性；应用

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）14-001-01

一、引言

自从20世纪发现纳米材料以来，纳米材料被誉为是21世纪构成未来智能社会的四大支柱之一，而碳纳米管是纳米材料中最富有代表性，并且是性能最优异的材料。由于碳纳米管具有强度高、重量轻、性能稳定、柔软灵活、导热性好、比表面积大并具有许多吸引人的电子性质。

二、纳米材料的基本特性

由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。

1、表面效应

纳米材料的表面效应[1]是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着粒径变小，表面原子所占百分数将会显著增加。当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。

2、小尺寸效应

由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，比表面积增加，从而产生一系列新奇的性质：

（1）力学性质

（2）热学性质

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

（3）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属――绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。

（4）磁学性质

小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已做成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体

三、纳米材料的应用前景

1、信息产业中的纳米技术

纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面。

2、环境产业中的纳米技术

纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。

3、能源环保中的纳米技术

合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。

4、精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。

5、纳米生物医药

这是我国进入WTO以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药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。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。

纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，尤其是能源、人类健康和环境保护等重大问题。可见，纳米技术对我们既是严峻的挑战。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。

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第5篇：纳米技术的性质范文

关键词：纳米技术；化学；化学工业

1 纳米技术概况

纳米，又称毫微米，是度量长度的单位，1米（m）=109纳米（nm），从换算关系中可见这是一个极小的单位，如果再形象一些，人类头发的平均直径是0.05毫米，把头发丝沿轴向平均剖成五万份，其中的一份即是1纳米，所以一般来说纳米是用来标注微观物质的大小的度量单位。

在宏观上铜是导电的，把铜研磨成粉末（微米级）后其依然具有导电的特性，但是一旦将铜粉末颗粒的直径研磨至纳米级之后，铜就不再导电了。与此相反的是，通常情况下二氧化硅是一种半导体具有单向导电性，如果将二氧化硅研磨成颗粒，并使颗粒的尺寸达到纳米级，那么其性质将会发生颠覆性改变――二氧化硅变得完全导电了。再比如，银这种物质在平常会释放出银离子，而银离子具有良好的杀菌作用，而将银做成纳米级的使其成为纳米银，其杀菌作用会大大提高。

由上可知，在纳米尺寸下，物质的许多性质将会发生改变，这种改变可能是与原来的性质相反或者是加强了原有的性质，甚至有些物质会体现出全新的性质，所以人们以此为基础发展了纳米技术。

纳米带动和发展了诸多学科，比如纳米化学、纳米医学、纳米电子学、纳米生物学和纳米材料学，而我们最常听到的既是纳米技术在化学和材料学中的应用，由于纳米技术研究的尺寸介于1到100纳米之间，所以通常认为，如果物体为固态粉末或者呈纤维状，当其有一维且小于100nm时，即为纳米尺寸；如果物体为球状，而且其比表面积大于60m2/g且其直径小于100nm时即达到纳米尺寸。在日常生活中很多材料的微观尺寸即以纳米表示，比如半导体材料的制程即为纳米级，截至2016年4月，最新的中央处理器（cpu）的制程为14nm。纳米材料有如下几大特点：（1）颗粒尺寸小。（2）比表面积大。（3）表面能高。（4）表面原子所占比例大等特点。纳米材料还有其独有的三大效应：（1）表面效应。（2）小尺寸效应。（3）宏观量子隧道效应。

2 举例说明纳米技术在化学中的应用

上文已经说明，一些物质在纳米尺寸之下会体现出诸多不同于处于宏观尺寸下的性质，所以纳米技术广泛应用于化学中。

2.1 纳米银

普通状态下的银是银白色的，而在纳米状态下的银则呈白色粉末状，所以纳米银也被称作纳米银粉。通常状态下的银有良好的杀菌功能，而与通常状态的银不同纳米银的杀菌能力更强，而且其杀菌的效果随着颗粒尺寸的减小而加强，但是长期使用含纳米银的杀菌剂会在生物体内产生积累造成生物的中毒，并且银作为一种广谱的杀菌剂会将自然界中的有益菌一并杀灭破坏生态平衡。在化学工业上，纳米银还是乙烯氧化反应的良好的催化剂。

纳米银也因为容易制得和优良的性质而被用于分析化学中，在分析化学中纳米银经过修饰后与荧光蛋白结合并置于特定载体之上可以显著增强荧光蛋白的发光强度，可以在荧光蛋白很微量的情况下达到大剂量的发光效果，再进一步修饰蛋白质后比如将蛋白质与某些物质如嘌呤、腺苷等物质结合，可以做成具有特异性识别功能的荧光分子探针，再加上经过纳米银的增强作用可以用来检测很微量的物质，在一定程度上提高了分子探针的灵敏度，推动了分析化学的进步。

2.2 纳米铜

非纳米级下的铜已经具有良好的延展性，但是纳米级下的铜具有更良好的延展性――超塑延展性。纳米铜可以在室温下被拉伸50多倍而不出现裂痕，而最近的研究表明，在80纳米下，纳米铜结晶体的机械特性发生了巨大改变，在这个尺寸下纳米铜结晶体的机械强度是普通铜的三倍。

由于纳米铜的比表面积大，活性中心多，因此纳米铜一般是被作为催化剂而使用的，比如在石油工业和冶金工业中纳米铜是一种良好的催化剂。再比如在高分子聚合物的脱氢和氢化反应里，纳米铜具有极高的选择性和活性，因而是一种理想的催化剂。又比如在导电纤维的制造（以乙炔为原料聚合而成）中，因纳米铜具有比表面积大、活性中心多的特点仍然是一种极好的催化剂。最后，在传统的汽车尾气处理中，一般使用铂和钌这样的贵金属使一氧化碳转变生成二氧化碳，虽然催化剂在反应前后物性不变，但是催化剂依然要参与到反应过程中，所以催化剂不可避免的会出现消耗，所以在该反应中使用贵金属作为催化剂显得成本过于昂贵，实验证明纳米铜对于一氧化碳转化为二氧化碳这一过程的某些部分的催化作用不亚于铂和钌的催化作用，而且纳米铜的价格明显低于铂和钌的价格，而且铜的含量较为丰富，所以纳米铜用来部分代替铂和钌来作为该反应的催化剂以降低成本。

2.3 纳米镍

一般来讲，纳米金属大部分被应用于制作高效的催化剂，纳米镍也不例外。由于纳米镍尺寸小，比表面积大，而且表面活性位也多，所以纳米镍一般被用加氢、氧化、合成、歧化、偶联等化学反应中。

3 纳米技术在其他方面的应用

经过纳米技术处理过的玻璃具有高度的不沾性，所以利用此种玻璃制作的化学仪器可以最大程度的避免因试剂残留而导致实验结果产生偏差。将布料表面进行纳米处理能够避免油污的侵染，使得衣物有自净的功能。在医学上，通过仿生的纳米机器人可以完成很多高难度的手术，而且通过纳米机器人携带药物可以准确的将药物送达病灶，使病人尽快的康复。

4 结束语

由于在纳米尺寸下物质的性质会发生诸多改变，人们利用这些特点并加以改进使其造福于人民，这其中的典型代表即是纳米技术在化学中的应用。在化学中，纳米金属一般因为其较高的比表面积以及数量较多的活性中心而被当做高效的催化剂使用，或者将其作为某些贵金属催化剂的代替品以降低生产成本。

而且纳米技术是一门新兴的学科，虽然这门学科还比较年轻但是发展迅速，可喜的是我国的纳米技术行业走在了世界的前列，我国纳米技术的研究在世界上占举足轻重的地位。

参考文献

[1]柯毅民.纳米技术在化学工业中的应用[J].民营科技，2009，10：30.

[2]朱曾惠.化学工业中的纳米技术[J].化工新型材料，2004，01：41-43+49.

第6篇：纳米技术的性质范文

【关键词】纳米 包装 应用

引言

纳米技术作为21世纪最具前途的一项技术，兴起于20世纪90年代初，是研究由尺寸0.1nm-100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用，以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术，是融合前沿科学和高技为――体的完整体系。这标志着人类改造自然的能力已延伸到微观水平，其科学价值和应用前景已逐渐被人们所认识，被认为是21世纪3大科技之一，主要包括纳米材料学、纳米生物学、纳米物理学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学。

在包装行业，纳米技术也得到了广泛的应用，纳米技术可以对包装材料进行纳米合成、纳米添加、纳米改性或者直接使用纳米材料使产品包装满足特殊功能，以满足特殊要求；可以改变传统的包装设计、包装工艺和技术方法，充分发挥包装材料的综合特性，最终可以最大限度地发挥包装的功能，保护产品、节约资源、保护环境，创造最佳的社会和经济效益。实现绿色包装材料的环境性能、资源性能、减量化性能、回收处理性能的要求，体现出优越的绿色包装价值，并带动和促进包装设计、生产、使用和再生等技术产业革命性的变化。

1 纳米材料

作为纳米科学技术最基本的组成部分的纳米材料，是指组成相或晶粒结构在100nm以下长度尺寸的材料，可以广义的认为在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸长度范围的材料或以纳米单元构成的材料；又称为纳米结构材料，主要由晶粒和晶界组成，纳米晶体结构与常规物质不同，其晶体结构处于一种无序度更高的状态但，晶界处存在着短程有序的结构单元，原子保持一定的有序度，趋于低能态排列。纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、独特的光学性质、巨磁电阻效应、超塑性、高导电率和扩散率、高比热和热膨胀、高磁化率和矫顽力等特点，这使纳米材料在催化、吸附、化学反应、光电化学、熔点、超导等方面具有普通材料无法比拟的优越性，从而使纳米材料可以广泛的应用于各行各业，也普遍应用于包装行业。

2 纳米材料在包装材料中的应用

2.1 纳米复合包装材料

随着时代的快速发展，以及包装的迅猛发展，包装的需求出现多样化，这促进了纳米包装材料的发展，因此，纳米材料复合而成的纳米包装材料应运而生，成为一类高新材料。聚合物基纳米复合材料（PNMC）是目前研究得最多的纳米复合材料，在高分子聚合物中加入10%的纳米的热致液晶聚合物，就会使材料的机械强度得到提高，从而拓宽了应用领域，可以解决稀缺材料的问题，节省了稀缺资源。

2.2 纳米抗菌包装材料

在食品卫生安全问题日显严峻的今天，具有抗菌功效的纳米材料已用于包装行业，抗菌薄膜是目前应用较广的纳米抗菌包装材料；这类材料有合成的，也有纯天然材料经纳米技术的。纳米抗菌包装材料具有惊人的杀菌效果，能够使茵体变性或沉淀，一旦遇到水，便会对细菌发挥更强的伤力；且吸附能力、掺透力也很强，多次洗涤后也还有较强的抗菌作用，可以循环利用。有报道显示：纳米复合材料抑菌效果可达86%～95.3%，具有广谱的抗菌效果，这类材料不仅可以解决一些棘手的食品卫生安全问题，还可以节省一些抗菌添加剂，为可持续发展做出应有的贡献。

2.3 纳米保鲜包装材料

所谓纳米保鲜包装材料，是指可以提高新鲜果蔬等食品的保鲜效果的材料。成熟采摘后的果蔬会发生软化等一些现象，并且会释放出一定的乙烯，这会使果蔬的腐烂速励口快，因此，纳米保鲜包装材料便出现了。在保鲜包装中加入纳米乙烯吸收剂，就可以减少乙烯含量，提高保鲜效果；如在瓦楞纸箱内面纸制造过程中，可以加入纳米级多孔型乙烯气体吸收粉剂，以防止催熟。这种纳米级吸收粉剂是以二氧化硅为主要成分的多孔型粉剂。由于白硅石对于乙烯气体的吸附能力比活性碳、稀土锆以及沸石都要好，所以采用添加了纳米白硅石粉剂的纸张作为瓦楞纸板的里衬纸具有更好的保鲜效果。

2.4 纳米PET瓶

目前，中科院化学所发明的PET聚合插层复合技术，成功地制备了PET纳米塑料（NPET）。NPET的熔体黏度和结晶速度显著提高，阻燃性能也得到了很大的改善。NPET的阻隔性比纯PET有了很大改善，符合食品包装要求，可直接用来制造啤酒、饮料、农药和化妆品的包装瓶。

2.5 纳米黏合剂和密封胶

黏合剂和密封胶是包装产业中的重要产品，使用范围很广。在树脂中加入50nm-70nm的橡胶微粒后形成的纳米黏合剂封合强度、剪切强度和耐热、老化等物理化学指标比传统黏合剂均大幅度提高，从而极大地减少了在包装及产品中使用量。黏合剂和密封胶中加入SiO2作为添加剂，可使黏合剂的黏结效果和密封胶的密封性能大大提高。同时，在这种添加了纳米SiO2的黏合剂和密封胶中，由于在纳米的SiO2的表面覆盖了一层有机材料，使黏合剂和密封胶具有亲水性，可以水解，避免了黏合剂和密封胶对环境的污染。

3 纳米材料在包装印刷方面的应用

3.1 纳米包装用油墨

随着时代的发展和消费理念的转变，顾客对包装的要求不但要质量优良，且要符合环保、防伪等多种特殊需要，因此，对包装印刷油墨也提出了更高的要求。油墨的细度和纯度，对包装产品质量有很大的影响。要印刷出高质量的包装产品，必须要有细度、纯度高的油墨作保证。油墨的细度与颜料、填充料的性质和颗粒的大小有直接的关系。而油墨的细度就是指油墨中的颜料（包括填充料）颗粒的大小与颜料、填充料分布于连结料中的均匀度，它既反映到包装产品的质量，同时又影响到印版的耐印率。

研究指出，纳米半导体粒子表面经过化学修饰后，粒子周围的介质可强烈影响其光学性质，表现为吸收光谱发生红移或蓝移。实验证明，有些纳米微粒的光吸收边有明显的蓝移，有些纳米微粒光吸收边出现较大幅度的红移。根据这种特性，如果把纳米半导体粒子分别加到黄色和青色油墨中制成纳米油墨，便可提高其油墨的纯度。用添加了特定纳米微粒的纳米油墨来复制印刷彩色印刷品，层次会更丰富，色调会更鲜明，图像细节的表现能力亦会大增。由于纳米油墨属高度微细且具有很好的流动与性，可达到更好的分散悬浮和稳定，因此，在印刷上不仅可以减少颜料的用量，并且遮盖力高，光泽好，树脂粒度细腻、成膜连续、均匀光滑、膜层薄，印刷图像更清晰。纳米微粒具有很好的表面湿润性，它们吸附于油墨中的颜料颗粒表面，能大大改善油墨的亲油和可润湿性，并能保证整个油墨分散系的稳定，所以加有纳米微粒的纳米油墨印刷性能得到较大的改善。目前，纳米油墨在外包装、票证防伪以及红外传感器等高新技术领域中得到广泛应用。

3.2 防伪包装

一般金属微粒是黑色的，具有吸收红外线等特点，而且表面积巨大，表面活性高，对周围环境（温度、光、湿度等）敏感，当把具有这些特性的纳米微粒加入包装材料中，或制成涂料、上光油涂布于包装材料表面后，人们在选择商品时便可利用温度、光线或湿度等加以鉴别，从而达到防伪的目的。也就是说，利用纳米技术可实现色彩防伪、理化效应防伪等目的。

3.3 纳米防静电包装材料

包装材料和包装容器在运输途中很容易因摩擦而产生静电，而金属纳米微粒具有消除静电的特殊功能，所以在生产包装材料时，只要加入少量的金属纳米微粒，就可以消除静电现象，使得包装表面不再吸附灰尘，减少了因摩擦而导致的擦伤，同时在进行印刷时，因表面无静电吸附现象，能够以更高的印刷速度获得更好的印刷效果。例如，纳米型高分子聚合物导电包装材料不仅导电能力极大提高，外观颜色亦有多种变化，而且其他物理化学性能亦大为增强。金属纳米微粒具有消除静电的特殊功能。将金属纳米微粒加人包装与印刷材料表面，以减轻或消除在高速全自动包装机或印刷机上输送包装与印刷材料所产生的静电，提高包装与印刷速度和效果另外，由于静电的消除，包装材料表面不再吸附灰尘，使得材料表面不再因沾有灰尘而增加磨擦导致擦伤，提高印刷质量。

4 纳米材料在包装机械方面的应用

将纳米材料用于包装机械，不仅可以提高包装机械精度，进而提高包装的质量，而且还有利于包装机械自身，可以提高机械及零部件的弹塑性、耐油性、耐酸性、耐溶剂性、抗衰老化性、耐磨性，还可以使机械具有防污、防尘、耐刮、防火等功能，这些可以大幅度的延长机械的寿命、减少机械的损耗、降低维修成本，使资源利用最大化，为企业创造更大的利润空间，赢得最大的效益。

结语

自1992年纳米技术问世以来，它便开始渗透到各个研究领域，纳米技术的目的就是实现高性能化、多功能化、低成本、环境友好，纳米技术已成为21世纪科学研究领域中的又一热点，随着纳米技术的研究不断深入，其应用将会遍及生产生活的各个领域，也将会引发一场新的革命。纳米技术在包装工业中的应用将大大提升包装产品的质量并且赋予包装新的特殊功能。随着纳米技术在包装工业中的应用日益成熟，人们的生活也将因此而得到显著的提高和改善。

参考文献

[1]孙暄.纳米技术的研究和发展[J].中国民航学院学报，2002，7：24-26.

[2]张春光.中和水解法制备纳米TiO2的研究化工进展[J].2003，22（01）：53-55.

[3]张立德.纳米材料和纳米结构[M].北京：科学出版社，2001：80.

第7篇：纳米技术的性质范文

这是一个小型印刷厂车间,面积只有70平方米左右,不到两节地铁车厢那么大。车间有七名女性和一名男性工人,每天的工作是将一种白色涂料喷到有机玻璃板上。

不幸很快就降临在这些工人的身上:七名女工相继发病,其中两名女工去世。

在2009年9月号的《欧洲呼吸杂志》(European Respiratory Journal)上,首都医科大学附属朝阳医院(下称朝阳医院)医生宋玉果及其同事发表研究论文称,上述女工“所患的可能是‘一种与纳米材料有关的疾病’”。

这大概是全球首宗关于纳米颗粒可能致命的临床毒理病例报告。论文的发表,在国际学术界引发了一场小型“地震”。无论那些与纳米技术有关的学术会议,还是科学新闻网站和科学家博客,中国女工之死和纳米安全都是激烈争论的话题。

喷涂车间悲剧

从研究论文披露的情况看,七位女工的年龄在18岁至47岁之间,平均不到30岁,在车间工作的时间从5个月至13个月不等。患病之前,她们的身体健康状况良好。

2007年1月至2008年4月期间,这几位女工被送到朝阳医院职业病与中毒科救治。这个科室专业水准较高,其医生经常被派往中国各个地方,协助处理血铅超标、重金属污染等职业安全事件。

女工们的症状比较类似。所有病人的肺部都受到严重损害,并且有胸腔积液,脸上、手上和胳膊也都出现了严重的瘙痒皮疹。其中,有四位女工体内的器官组织还面临缺血缺氧的危险。

无论对于患者,还是对于医生,治疗过程都令人煎熬。胸腔积液反复出现,常用的治疗方法均告失效。

最终,一名19岁的病人在接受外科手术16天之后去世;另外一名29岁的病人在症状出现后的第21个月,死于呼吸衰竭。

负责诊断和治疗这些女工的,是朝阳医院职业病与中毒科副主任医师宋玉果。根据医院网站的介绍,他多年来从事尘肺、有毒化学物中毒的诊治和临床研究。

宋玉果及其同事开始追究女工们患病的原因,并将嫌疑对象锁定为那个印刷厂车间的工作环境。

该车间所使用的原料是一种象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作为一种黏合剂,广泛运用于建筑、印刷和装修材料中,被认为毒性很低。不过,为了让材料更加结实和耐磨,制造商有时会加入硅、锌氧化物、二氧化钛等金属纳米颗粒。

1纳米等于1米的十亿分之一,大致相当于人头发丝直径的数万分之一。通常,粒径在100纳米以下的材料,均被称为纳米材料。

七名女工和一名男工被分为两组,每天工作8个至12个小时。工人们每天要将大约6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到机器的底盘上;这些混合物随即被高压喷射装置喷涂在聚苯乙烯材质的有机玻璃板上;然后,有机玻璃板在75摄氏度至100摄氏度的温度下被加热烘干。

车间只有一扇门,没有窗户。喷射装置附带有一个燃气排气口,对喷涂过程中产生的烟雾起到一定的排除作用。

女工们发病以后,来自中国疾病预防控制中心、北京疾病预防控制中心、当地疾病预防控制中心的流行病学专家,以及朝阳医院的医生,对这家印刷厂的工作环境进行了调查。

在喷射装置燃气排气口的吸气口中,专家们找到了累积的尘埃粒子。女工们发病前五个月,燃气排气口发生了故障。由于室外温度很低,车间的门也经常被关闭。专家们推断,在这期间,车间内的空气流动非常缓慢甚至处于静止。

这些工人都是工厂附近的农民,没有任何职业安全卫生知识。她们所得到的惟一用来保护自己的工具,就是棉纱口罩。而且,她们工作时只是偶尔戴戴。

据工人们反映,在喷涂过程中,经常会有一些原料喷溅到他们的脸上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三个多月后离开,并没有显示出任何症状。在其他车间工作的工人,其中包括女工们的亲属,也没有出现类似症状。

研究论文没有透露这家印刷厂的名称及其所在地区。在朝阳医院的办公室,宋玉果也谢绝了《财经》记者的采访。

女工之死谜团

在女工们的肺部和胸液中,均发现了直径约30纳米的颗粒。而这般尺寸和形态的颗粒,同样存在于她们接触的喷涂材料之中。

此外,女工们出现了罕见的非特异性间质性肺炎,以及奇特的肺部增生组织――异物肉芽肿等症状。这些症状与纳米材料毒理的动物实验结果相似。

宋玉果及其同事因此认为,很可能是纳米颗粒导致这些女工发病甚至死亡。

但不少专家对这一结论持有保留态度。

9月1日至3日,在北京举行的中国国际纳米科技会议上,多位专家提及宋玉果及其同事的论文。

美国纳米健康联盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克萨斯大学医学中心教授毛罗法・拉利(Mauro Ferrari)告诉《财经》记者,这篇论文非常重要,但他不认同作者关于纳米颗粒导致工人患病和死亡的分析。

法拉利说,要确定纳米颗粒与疾病之间的关系,首先应该分析纳米颗粒的组分,确认这些颗粒来自工作环境;即便病人肺部的纳米颗粒来自工作环境,在没有对照试验的情况下,也很难证明这些纳米颗粒一定是女工患病的罪魁祸首。

他还强调,这家印刷厂的工作环境恶劣而封闭,有毒化学品和气体充斥其中,工人们又没有好的保护措施。这些因素对于工人患病和死亡究竟有怎样的作用,都值得推敲。

对于论文中的一个推论――纳米颗粒进入工人身体的途径是吸入和皮肤接触,中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮表示,这并不总是正确的。他强调,通过吸入方式进人体内是可能的,但是纳米颗粒穿过皮肤直接进入生物体内的证据还很少。

美国麻省大学洛厄尔分校健康与环境学院助理教授迪米特尔・贝罗(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京参加此次学术会议。但他通过电邮对《财经》记者说,在工人肺部和工作环境中都发现纳米颗粒,只能说明纳米颗粒有可能是一个致病因素。实际上,从论文提供的信息来看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,喷涂过程中用到的聚合物材料在高温下的降解产物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。

在贝罗看来,这场悲剧或许不应归咎于纳米颗粒,而应怪罪车间内原始的、不人道的工作条件,“这是一次警醒,无论(悲剧)是否与纳米颗粒相关,工作场所的暴露条件都应当被控制在安全范围内。在这方面,中国还有很长的路要走。”

美国加州大学洛杉矶分校纳米毒理研究中心主任安德烈・内奥教授(Andre Nel)也说,在这起事件中,工人们没有得到应有的生产安全保障,政府部门应该负起监督的责任,以保证生产过程中不会产生对人体和环境有害的物质。

实际上,论文本身也承认了研究存在局限:由于缺乏环境监测数据,无法弄清印刷厂车间纳米颗粒的浓度;纳米颗粒的组成也不清楚。

此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的纳米颗粒,还是所有纳米颗粒都有可能致病?如果的确是纳米颗粒导致那些女工患病,对其他在工作中也会接触纳米颗粒的工人来说,又意味着什么?

如今,关于女工之死的研究论文已经成为了纳米技术研究者们的一个热点话题。据《财经》记者了解,欧洲和美国还有科学家打算组成一个专家小组,到中国开展调研,并希望取到样品回去研究。

诱人前景与安全隐患

不管纳米颗粒是否被确认为几位女工悲惨命运的元凶,纳米技术的安全性问题都因此再度引发各界关注。

纳米技术正在走进人们的生活。从一桶涂料、一瓶防晒霜到一件衣服,都有可能用到纳米技术。

纳米材料颗粒小、表面积巨大,会显示出很多独特的物理化学性质,从而在电子、光学、磁学、能源化工、生物医学、环境保护等领域有巨大的应用前景。例如,很多纳米材料都可用作涂料,替代那些强毒性的化学物质;用碳纳米管等纳米材料改良电池,可以推动电动汽车的发展,使电力更持久等。

纽约一家名为“卢克斯研究”的市场分析公司称,2007年销售的纳米技术相关产品,价值约1470亿美元。到2015年,这一数字可能突破3万亿美元。

纳米技术在展现出诱人前景的同时,其安全性问题也进入了人们的视野。

随着纳米材料的大规模应用,研究人员和工人容易暴露在纳米颗粒浓度较大的实验室或生产车间之中。此外,普通公众也可能暴露在纳米颗粒之下:涂料、化妆品等产品中用到的纳米材料,可能在产品损坏或分解时释放。

这些纳米颗粒物可能经过呼吸道吸入、胃肠道摄入、药物注射等方式进入人体,并经过淋巴和血液循环,转运到全身各个器官。

根据多项流行病学研究,空气中的细颗粒物,尤其是纳米级别的颗粒物,浓度的大量增加会导致死亡率的增加。伦敦大雾曾经导致居民大量死亡,就是一个被经常引用的案例。

那么,人造的纳米材料进入人体后,是否会导致特殊的生物效应,并对人体健康构成危害呢?从理论上说,纳米物质由于尺寸小,与常规物质相比更容易透过人体的各道屏障;由于表面积大,也可能有更多毒害人体的方式。

朝阳医院的宋玉果在8月31日《健康报》发表文章说,相关的动物实验研究发现,许多纳米物质具有明显的毒性,其中研究较多的为碳纳米管、纳米二氧化钛等。一些纳米物质还被认为可致动物肺脏、肝脏、肾脏和血液系统等损伤。

对于与纳米物质相关的疾病,宋玉果称之为“纳米相关物质疾病”。当然,他也表示,公众不必为纳米物质相关疾病感到恐慌,不是所有纳米颗粒物都有毒性。

动物毒理性实验的结果,也不能简单地推到人的身上。但由于科学界对纳米安全性的研究刚刚开始,几乎没有任何相关人体毒理性资料――这也是宋玉果及其同事的论文引起国际科学界高度关注的一个原因。

中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮告诉《财经》记者,目前开展过安全性研究的纳米材料只有十几种,还非常有限。但他相信,随着研究队伍的壮大和研究投入的加大,将来必定可以从大量的数据积累中寻找到一些规律。

在国际上,纳米安全性研究的热潮大约始于2003年。《科学》和《自然》等著名学术杂志纷纷发表文章,探讨纳米材料与纳米技术的安全问题:纳米颗粒对人体健康、自然环境和社会安全等是否有潜在的负面影响。

这之后,各国明显增加了纳米安全性方面的研究。美国的国家纳米技术计划(NNI)将总预算的11%投入纳米健康与环境研究。欧盟每年支持三个左右与此相关的项目,每个项目的经费规模在300万至500万欧元之间,而欧盟各个国家还有自己国内支持的纳米安全性项目。

中国在极力推进纳米技术研究和产业化的同时,也开展了纳米安全性的研究。其中,中国科学院在2001年就开始筹建纳米生物效应与安全性实验室。科技部在2006年启动了为期五年的国家重点基础研究发展计划(即“973”计划)项目“人造纳米材料的生物安全性研究及解决方案探索”,经费2500万元,首席科学家由赵宇亮担任。

不过,赵宇亮告诉《财经》记者,与美国和欧盟相比,中国在纳米安全性研究上的投入只是“一个零头”。

政治决策与公共参与

中国科学家在纳米安全性方面的研究工作,得到了国际同行的认可。其中,在每年召开的与纳米毒理学相关的国际会议上,几乎都会邀请中国科学家作大会报告。赵宇亮还与其他科学家共同主编了第一本纳米毒理学英文专著。美国纳米健康联盟主席法拉利称,中国科学家是纳米毒理学研究领域的领导者之一。

不过,令赵宇亮感到尴尬的是,美国国家纳米技术协调办公室的官员曾经问他,包括美国、欧盟、英国、日本等很多国家的相关管理部门,都发表了对于纳米技术安全性的调研报告、方针和策略,为什么中国没有?对此,赵宇亮不知如何回答是好。

在美国和欧盟,纳米技术及其安全性已经成为政治家们关心的话题之一。它们的环保部门、国家科学与技术委员会,以及其他政府研究机构,会通过白皮书等文件形式,发表政府层面对于纳米安全性问题的见解。

其中,2001年,美国在国家科学技术委员会之下建立了国家纳米技术协调办公室,负责协调政府层面之间的纳米研究计划。而纳米研究项目的成果,会通过这个办公室反馈给其他政府机构,帮助科学研究去影响政府决策。

2009年3月,美国食品药品监督管理局(FDA)还了一份有关纳米技术的合作倡议。该局将与纳米健康联盟旗下的八个研究机构合作,以加快建立保障纳米医疗产品安全可靠的有效体系。法拉利告诉《财经》记者,在实验室研究结果与安全性评估的关联,以及纳米技术相关药物的审批等方面,美国食品药品监督管理局都做了很多工作。

相比之下,纳米安全性在中国似乎局限于科学研究的阶段,政府部门仍然保持沉默。

对于纳米技术的研究和产业化,各国都在积极支持。其原因正如美国《环境健康展望》杂志所称,科学界普遍认为,纳米材料和纳米技术对于社会是十分有益的,能够提供更好的药物、更强更轻的产品、对环境更友好的能源和环境技术。

与此同时,为了获得公众对于纳米技术发展的支持,各国也需要在纳米安全性方面进行更多的研究,同时鼓励公众参与。在中国纳米国际科技会议的闭幕式上,法拉利也特地呼吁加大公众在纳米安全性研究上的参与程度。

实际上,关于纳米技术发展的“风险预防”原则,在欧洲和美国等地正深入人心――人们希望在纳米技术等新技术的风险出现之前,尽可能地提前进行防范和干预。而公众及早参与到纳米技术研究和政策的讨论,是“风险预防”实践的关键环节之一。

英国杜伦大学风险研究所负责人菲尔・麦克纳顿(Phil Macnaghten)教授告诉《财经》记者,要想避免纳米技术重蹈转基因技术的覆辙,让公众从“上游”参与讨论影响纳米技术的研究和政策,或许是一个有效的办法。如果等到技术发展之后再让公众在“下游”参与,可能为时已晚,“很难改变公众业已形成的印象和认识”。

第8篇：纳米技术的性质范文

科技与法律归责的关系

神经纳米技术学对于传统的自由意志的概念提出了新的问题。那就是，现代科技的发展与一个观念相悖，即：如果人的意愿是在生理原因交感的确定领域之外的话，那么人的意愿只能是自由的。随着生物科技以及神经科学开始解释人脑与意识时间的关系，以及新的技术使得科学家能够开始变更人精神状态，那么人类是否能够自由地选择某种行为模式呢？这个问题似乎已经变得不再那么确定了。这种不确定性，给刑事司法方面也带来了很多问题，一方面它可能成为我们获得刑事证据的新的途径，或者可能成为预防犯罪的手段；另一方面，它也为我们在判断行为人的主观心理时造成障碍。如果人的同样行为都只能由一种单纯的心理状态来指导（我们称之为“决定论”）的话，那么也就不存在刑事上的归责问题了。[4]但是问题不是这样，以“杀人”为例，某些行为人积极地追求被害人的死亡结果，有些出于放任，有些出于疏忽大意导致被害人死亡，还有些出于认识错误等等。如果这个“决定论”是正确的，并且责任依赖于行为人本可以做出的意思表示，那么我们将如何归责和定罪惩罚呢？即使希望杀人是源于精神上的动机，并且有一个完整的动因形成过程，刑事司法体系在当这种动机指导了行为并产生了刑事上的法律损害才予以归责。这也就是说，刑事责任从不强加于无动因的、自由的行为。未来的技术肯定会帮助我们确定行为人在杀人时的精神状态，并且将这个精神状态进行一个完整的描述。这种进步不仅能够帮助司法机关更好的认清事实，来判定被告是否有罪或者无罪，而且有利于对该罪行进行更精准的分析和归类。

神经纳米技术用于探知人的主观心理状态并影响归责

如前述，神经纳米技术的发展能够使我们获取人类主观心理状态的新信息，能改变或者抑制人的主观心理，甚至能灌输某种精神状态。首先，如果神经纳米技术能够为我们提供更准确的关于人的精神状态的信息，我们其实不用担心这作用会消极地影响刑事司法体系。实际上，这种信息应该帮助我们更好实现罪名的分类。比如在一场命案中，我们可以利用神经纳米技术成功地分析到嫌疑人的心理状态。只要我们相信通过神经纳米技术获得的信息的可信性，那么他们应该被看做是刑事司法体系的一个助手。这种进步能帮助我们更好的区分被告的一级谋杀还是二级谋杀，还是误杀，等等(这是美国刑法中关于谋杀的定性)。当然，关于神经纳米技术的先进性以及其收集数据的真实性被看作是一个有争议的事情。[5]此外，从神经纳米技术中获得的关于人的精神状态的信息，有一个关于转换的问题。也就是说，科学家需要将科学数据转换成法官和陪审团能够理解的用于归责的普通语言。法官和陪审团通常不理解一个新的科技数据所体现的归罪含义。在这种情况下，法官需要扮演一个信息筛选者的角色，要筛选不相干的信息，并且专家也应当能够将科学数据翻译成法官所理解的语言。以美国最高法院在Daubertv.MerrellDowPharmaceuticals案中[6]，表示：法官应当扮演信息筛选者的角色，法院接受任何专家证据的结论，该证据应当获得该特定领域的普遍接受和认同。这个标准使得很多好的技术被拒之门外，因为它们没有获得科学家的普遍的接受。然而Daubert案要求联邦法官在决定科学证据的关联性时需要考虑被提交的数据是否已经符合严格的测试以及同行的审查。Daubert案同样要求相关的科学能够帮助发掘事实，去理解证据或者去决定事实争议。

神经纳米技术改变或者限制人格并影响归责

“纳米技术提供了一系列的搜集、积累、分配个人信息的可能性。但是另一方面，作为被施加技术的客体，接受神经纳米技术的人可能在不久的将来会被技术性介入，并影响其精神以及大脑系统。这种可能性不仅是现实的，而且是确定的。”[8]这也就意味着，纳米科技可以导致特定大脑区域的封闭，或者阻断大脑区域之间的联系，这种可能性引起了人们对于公共政策的关注。迫使犯罪嫌疑人的人格转变的技术是否有悖于道德呢？如何让这个技术具有可信赖性呢？如果上述技术证明了涉及归责的特定心理状态的存在，那么足以作为证据吗？[9]另外一个令人关注的问题是，是否接受这个化学技术的程序是自愿履行的。我们能够想象的到，如果一个人选择接受这种技术就有可能减轻获罪，那么这个过程就可能是自愿的。这种技术手段的刑罚是否超越了宪法呢？这个问题很难回答。这种惩罚看上去并不比现在的惩罚方式残酷，但是它却产生了同样的抑制效应。改变人的动机可能是在利用神经纳米技术防止犯罪方面最可能做的事情，通过这种方法可以阻止人们的犯罪。但是，这有一个严肃的道德问题。首先，这种方式是否具有自愿的性质是需要被考虑的。在现有体制下，犯人仍然允许保持其作为人的资格，但如果他们被释放后，他们又将继续追求他们私人的欲望。我们可以换一个角度去考虑这个问题，如果我们的道德标准变化了、法律标准变化了，或者他们的欲望不再是认为是犯罪了，那么这个人就可以从监狱中释放出来了。在基于社会道德规范永久地改变犯人之前，我们需要确认这种道德是否其本身具有时间性。一个相关的问题就是关于权威和规则的道德问题：谁来决定哪个罪犯有资格被改变？这种的欲望到底有多严重以至于必须要改变？进一步分析，如果国家强制改变罪犯的等级，法官以及陪审团将不再承担将罪犯归类的任务了。这种决定可能是有偏颇的，正如我们在过去将死刑的适用与种族联系到一起一样。

神经纳米技术向人“植入”意念并影响归责

最后，神经纳米技术非常可能向人的大脑灌输某些意识。一个人希望从事某种犯罪行为的时候是伴随着对于世界的错误认识，那么这个人可能对于其危害行为负较轻的责任。这种错误认识也能导致对于精神失常的主张。对于主张精神失常很重要的一点就是被告在其从事犯罪时所表现出来的症状的性质以及严重性，仅仅存在精神病是不足够的。[10]这种精神上的疾病经常与关于精神病的抗辩相联系，比如：精神分裂症，极端紊乱，而这又通常与法律责任相联系。总之，当故意是基于错误信息，这种导致的有害行为有时候会被法律所拒绝。错误认识抗辩与精神错乱的抗辩的不同点在于，后者的错误意识是源自于内部的，而错误认识的原因是源于外部。[11]从这个分析中，我们可以判断，当某种意念得以“植入”人脑时，并且当这种意念对于损害行为非常关键时，那么行为人可能不会负刑事责任或者较轻的责任。在现有的法律体系下，很难去处理这种神经纳米技术植入的案例。一般不正常以及通常的意识没有破坏归责的问题，即使这种意识明显源自精神混乱。只有当一个人的意识显示出不正常的时候才能减轻责任。我们可以想象一下几种情形：1.甲通过煽动乙对丙的仇恨，而使得乙杀害了丙；2.甲通过引诱乙吸毒，而使得乙在幻觉中杀人；3.甲通过神经纳米技术将“杀人”的意念植入乙的意识，从而酿成杀人案。我们可以判断，第一种情况下，甲因为教唆应该承担责任[12]；第二种情况下，我们很难判定甲对于杀人的行为负担刑事责任。那么在神经纳米技术植入的情况下，如何确定责任呢？如何确定神经纳米技术所输入的是“杀人”的意识呢？界定这个问题是很困难的。神经纳米技术可能是比其他的传统医学工艺更复杂，因此发现这种效果也比发现传统医学工艺的效果更困难。如果刑法要对通过神经纳米技术而植入的意念采取不同的态度，那么法律就不得不修改，而这种修改将挑战公平的原则。

第9篇：纳米技术的性质范文

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

1. 在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

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，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，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。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。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、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭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随粒径而变，还具有随角变色效应。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，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

3. 在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，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。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。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机污染物，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。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。

4. 在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。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；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“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，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。

微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。

纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。