纳米技术出现的影响精选(九篇)

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第1篇：纳米技术出现的影响范文

关键词：纳米技术；食品科学；应用

一、纳米技术

自从上个世纪90年代出现纳米技术后，在纳米技术领域的新概念、新名词、新材料不断涌现，使得人们对纳米技术的理解不够透彻，对其研究也处于初级阶段。其实，纳米技术是一门基础研究与应用研究多学科交叉的科学，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上对其分析，纳米技术都堪称是一项新的、空前的技术创新，对今后物理学的发展起着重要作用。纳米技术的目标主要是根据纳米结构所具有的特性和功能，结合人们的需求，对材料进行加工，并制造具有特定功能的产品，给人们带来全新的技术革命。此外，在设计过程中在原子、分子的水平上运用纳米技术进行材料设计，进而制造出具有全新性质和各种功能的材料，从而满足人们日益增长的生活需求。

二、纳米食品的概述

所谓纳米食品，指的是在食品加工、生产或包装过程中采用了纳米技术手段的食品。但是，纳米食品不仅仅是采用纳米技术将食品的尺寸加工至纳米级别，也涉及到通过纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。从而使经过纳米技术加工的食品在营养、吸收等方面会很大的提高，在这方面应用最广泛主要有维生素制剂、钙、硒等矿物质制剂、豆奶与纳米添加营养素的钙奶茶等。但是，由于人们对纳米技术研究的局限性决定了纳米食品也存在一些问题，从而使得纳米食品的安全日益受到人们的关注。因为，在纳米食品生产过程中主要采用球磨法使食品的尺寸变小而达到纳米级别，从而不可避免地产生粉料污染，同时，纳米技术给食品所带来的危害与不利影响等，目前我们还无法预测，难以判断纳米材料是否对人体有害。目前，我国乃至国际上的纳米食品行业还没有形成一个统一的、有效的标准，无法对纳米食品进行安全性评价，也不利于食品健康的管理与监控。此外，据研究部分纳米食品存在一些有害成分，采用球磨法对食品进行加工，所制备得到的纳米粉末更容易进入细胞甚至细胞核内，进而对人体所产生的危害也没有研究清楚。

三、纳米技术在食品科学中的应用分析

1.微乳化技术和纳米胶囊制备技术

所谓的微乳液，就是通过将两种互不相溶的液体形成的吉布斯自由能最小、状体均匀并且稳定，各向同性、粒径大小为l～100纳米、外观透明或半透明的分散体系，而制备该微乳液的技术也称为微乳化技术。自从上个世纪末以来，人们加大对微乳理论和应用的研究，并将微乳化技术已应用于纳米颗粒、微胶囊和纳米胶囊的制备。采用纳米技术，将微胶囊制备成具有粒径大小在10～1 000纳米尺寸的新型材料。由于纳米胶囊颗粒微小，形成胶体溶液，易于分散和悬浮在水中，并形成清澈透明的液体，从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，进而有利于提高疗效的目的，增加药品生产效率。

在食品包装行业，纳米技术的应用最为普遍，并且该技术能给人们带来极大的利益。因为，在包装材料过程中，只需加入一定的纳米微粒就能够有效地增加包装材料的抗菌性能与密封效果，从而更好地为食品包装提高质量安全保障。同时，在冰箱制造行业也能看到纳米技术的应用情况，通过纳米技术能够有效地生产出一些抗菌性的冰箱，从而满足人们日常生活需求。此外，由于纳米材料的尺寸微小（纳米级别），并体现出特殊的功能，在食品包装过程中加入一定的纳米微粒有利于改变对现有包装材料的性能，从而进一步保证食品的安全。甚至已有不少人研究纳米技术在玻璃和陶瓷容器等领域的应用，通过加入纳米颗粒，可以有效地增加了脆性材料的韧性与强度，还可以有效地吸收紫外线防止塑料包装由于时间过长而出现老化、变质等现象，进而增加食品包装的使用寿命，促进食品包装行业的发展。

2.纳米技术在超细微粒和纳米粒子制备中的应用

在当今的高新技术研究领域中，超细微粒尤其是纳米粒子已经成为人们研究的热门方向，并是当今急需加大研究投入的领域。经过超细化处理后的物质，粒子之间的接触面积增大，比表面积也大大增加，界面能显著提高，表面能会发生巨大变化，从而显现出独特的物理与化学性能。通常情况下，制备超细粒子的方法为超细碾磨法，例如市场上比较普遍的具有强抗氧化性的超细绿茶粉与具有强结合水能力的超细面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人体的吸收消化，约1 000纳米的超细绿茶粉呈现出较好的营养消化和吸收率，其营养价值大大超出普通的绿茶粉。又近年来迅速发展起来的新技术――超临界流体制备超细微粒技术，也属于纳米技术制备超细粒子的范畴，该技术可以较准确地控制结晶过程，对粒子尺寸进行精确的控制，从而生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀，该技术在医疗药物制造行业较为普遍，具有诱人的应用前景。

3.纳米技术在食品检测中的应用

随着计算机技术的飞速发展，使得纳米传感器技术也得到了惊人的发展，并已在食品安全监测中得到广泛的应用。所谓纳米生物传感器技术，采用选择性结合靶分子的生物探针，对食品进行安全监测的技术。因为，纳米材料本身就是非常敏感，对于不均匀的生物与化学物质反应灵敏，将纳米技术与生物学、计算机技术、电子材料相结合，可以制备新型的传感器件，并提高食品安全监测效率。例如与生物芯片等技术结合，可以使分子检测更加简便、高效的纳米生物传感器。近年来，人们通过纳米生物传感器技术可以实现对食品安全、临床诊断与治疗的快速、有效、灵敏地检测。例如，在传统的检测领域，尤其是监测微量细菌时需要扩增或富集样本中的目标菌，从而无形中增加监测步骤，同时过程繁琐而费时费力，然而，利用纳米技术与表面等离子体共振、石英晶体微天平等研制而成的纳米生物传感器，不仅能够大大减少检测所需的时间，还可以提高检测的灵敏度，进而提高监测效率与精确度。

四、结语

综上所述，由于纳米材料发展比较晚，各方面的研究还不够完善，纳米技术也存在一些不足和缺陷。但是，这并不影响纳米技术在食品工业中的应用，随着人们对纳米技术研究的不断深入，我相信在不久的将来纳米技术将会引发一场新的食品科学的革命，为食品行业带来巨大的经济效益与发展空间，也会使人们的饮食结构和生活方式发生巨大的变化，引领人们走进一个全新的食品行业，进而提在很大程度上提高人们的生活水平。

参考文献：

第2篇：纳米技术出现的影响范文

关键词：纳米 环境 健康 公正分配

中图分类号：X9 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-185-02

在电影《食破天惊》中，男主角弗林特为自己只有沙丁鱼吃的家乡发明了一款依据水分子变异便什么食物都能产出的机器。该电影的导演或者编剧也许并不知道有了纳米技术，这样的机器可能会以另外的形式成为现实。后来机器的失控给小镇带去了一些麻烦，在这幻想里，我们看到了纳米技术可能带来的巨大利益和巨大灾难。作为一门交叉学科，纳米技术涉及的范围十分广泛，在军事、生物、医学、化学、环境、电子、信息、分子组装等领域都有听到过关于纳米的发展。世界主要发达国家，英、美、日、德等都将发展纳米科技作为自己新世纪的战略项目。在纳米技术还没有引起如工业革命那般的巨大影响时，人们吸取了工业革命的教训，对纳米技术的可行性进行了各种考察，近年来也越来越关注纳米技术的伦理问题了。下面我们将探讨纳米技术带来的两大伦理问题。

1 人类健康和环境问题

根据美国国家纳米技术行动计划，纳米技术的社会和伦理问题主要包括三个问题，其中一个便是纳米技术的环境、健康和安全议题。纳米技术对人类健康和环境的毒性及风险，主要包括纳米微粒的危害和暴露风险的两个焦点。纳米技术作为一个全新的领域在给人类带来巨大机遇的同时，也带来了巨大的潜在风险。纳米新材料具有了全新的特性，并且可以做到无孔不入，特别是对人和动物这样的有机组织，不可回收的纳米粒子可以穿越自然的屏障排放到包括有机体在内的环境中，还可能对包括人自身的有机体造成实质改变。2002年，Erosion technology and Concentration行动小组（ETC）呼吁政府颁布法令禁止纳米材料以及纳米材料的商业生产。面对ETC的禁止呼声，担心纳米技术的发展受到阻碍的专家们，旨在缩小纳米技术与伦理之间的差距。王国豫教授等指出，纳米伦理的兴起首先是因为纳米材料的安全问题。安全是人们自由生活的保障，是社会人人都应享有，不应被侵犯的权利，是“正义的最低限度要求。”而我们要鉴定的安全，首先便是人的自身安全。山西大学科技哲学研究中心的费多益认为材料变成纳米级后，活性、毒性都更加的大。如果这材料暴露在空气中，无疑对可能接触的人和环境都会带去破坏。纳米技术的发展，使得接触纳米材料的人群从研发人员扩大到了产业劳动者和消费者。2009年北京朝阳医院宋玉果课题组对一起职业中毒死亡事故进行调查，发现死去的两名女工肺部及肺盥洗液中均检出了30nm尺寸的颗粒物，课题组认为女工的死亡与纳米颗粒有关。工人是在原材料生产场地长时间接触高浓度纳米材料的人群，在生产场地的呼吸与皮肤接触都使他们暴露在可能的危险中。紧接着在加工的过程中，工人们也可能以同样的方式接触到纳米材料，并且无论是原材料生产还是产品加工生产，工厂都有可能将生产的废气、废料排入环境中。最后，消费者通过使用纳米材料化妆品和体育用品进行皮肤接触，使用过后的产品也会随生活垃圾进入环境。

当然，上述的风险只有在纳米颗粒具有毒性并且有暴露发生时才会存在。那么，纳米微粒是否存在毒性？尽管关于工程纳米材料的人体健康以及环境风险的研究正在进行，但是研究成果很少公布，在波兰华沙的某研究小组称“在含有碳纳米管的尘埃中工作不会产生太大的健康问题”。NASA的研究人员却发现，与同等质量的炭黑或石英相比，“碳纳米管如果被吸入肺部，会表现出更强的毒性”。杜邦公司则发现，当暴露于高浓度的单臂纳米管的环境中时，有一部分小老鼠会死亡，但是存活下来的老鼠并没有显示出任何炎症反应。研究发现，纳米材料的毒性是极其不稳定不确定的因素。种种不确定因素聚集起来，就形成了“评估人体健康风险时几个数量级的不确定性”。许多毒理学家都承认毒性评估“非常不准确”。Rice大学生物及环境纳米技术中心主任Vicki Colivin博士在2003年向国会的陈述中概括了这一领域的不确定性：“近年来，如果你曾使用过防晒霜，那么你的皮肤就有可能接触过纳米级陶瓷材料。该不该为此而担心呢？没有人知道……纳米材料是十分有价值的材料……然而，诸如研究人员、在工厂上班的工人甚至普通大众如果不小心接触某些纳米级物质，则有可能产生非常可怕的后果，远比让皮肤变蓝可怕得多。当然结果也有可能是良性的。只是我们不知道罢了。”

笔者认为，人类健康和环境问题是纳米伦理学中最关键的问题，纳米科技的安全由于其材料本身毒性风险的不确定性，给参与其中的人员埋下了一块定时炸弹。科学家应在国家安全前提下及时将纳米的毒性研究公之于众，并致力于纳米毒性的检测。在研究过程中采取必要安全措施，保证自身安全，从事相关工作的人员亦是如此，否则可能会对人员与环境造成无法挽救的伤害。

2 公正分配问题

从一个国家内部来说，以纳米技术为支撑的任何生物技术都需要大量的资金支持，用于医学时更是只有富贵的阶层才负担得起，结果只有社会的小部分人能够从纳米技术中获益。没有公正的分配制度，巨大的经济效益将会变成巨大的社会问题。而最重要的问题是风险与利益分配的不公正，即少数人享受了纳米技术带来的巨大利益，而大多数人却要为之付出健康与环境的代价。这样最终也影响到纳米技术的健康、可持续发展。从国与国之间来看，国内的加剧不公也会同理沿用到各国之间，在有些发展中国家还在解决粮食问题，医疗问题，维护国内和平的时候，发达国家却有时间和精力去研发纳米技术，这将加剧各国之间的不平等。南京大学哲学系的沈骊天教授谈到，纳米技术在被认为拥有缓解人们争夺能源大战，大幅度削减物质能量消耗的正面能量时，纳米时代也被人们设想为了纳米武器的战争年代。而纳米在军事上的强大应用的可能性，会掀起新一轮的军备竞赛，结果还可能使新的霸权主义诞生。

纳米技术用于治疗疾病之外，还被考虑用在健康的人身上使人变得更满意自己或更被别人满意。现在在人们思考范围内的纳米技术用于人类增强引发的生命伦理思考大概有用于延长寿命、基因优先和人类复制。长生不老的灵丹妙药是古代道士帝王的不舍追求，如果纳米技术让他那变成了现实，也许并不是什么好事。当延长寿命普及到社会的时候，生命的质量和生命的价值都将受到影响，更不利于社会的发展。谁有生命无限的权利？少数人或每个人？科学家会成为控制个人生死的实施者吗？额外获得的寿命也许使人的价值观整个颠覆，漫长甚至无期的人生路人们能否依然保持该有的动力？人们能否依然只有唯一的伴侣？人们能否依然致力于保持家庭的稳定？甚至只来但久久不去的人会给早已超重负荷的地球更添压力，为了抢夺资源，将上演怎么样的大战。

基因工程刚刚被提出能帮助治愈如亨廷顿舞蹈这类家族遗传“绝症”时，本应获得来自社会受其迫害和善良的人们的欢呼，但当人们同时想到基因工程也能用来做点其他的改变，使人更完美或更如父母社会所期待的那样时，伦理学家们指出了其中的问题。神学论证认为人类不能代替上帝。但也有神学家认为上帝与人都有义务利用基因工程改善人类生物学。世俗论证主要反对改变人类胚胎基因和设计婴儿，强调生物复制性和不可预测性。生物学家纽曼引用动物克隆的教训，指出克隆和生殖细胞基因工程往往出现差错，破坏胚胎的正常发育，给人类胚胎带来不可接受的风险。但也有人认为现今的国际协议并没有妨碍父母利用生殖细胞和胚胎选择技术来改良他们的后代。在笔者看来，我们也许轻易地发现将纳米技术用于基因优生给人类带来的影响。首先，人们可以根据自己的意愿选择拥有一个儿子还是女儿。在传统的中国，我们将面临更严峻的男女比例严重不平衡状态，因为即使在文明程度达到如此境地的今天，重男轻女的思想依然存在。其次，贫富差距和社会不公愈演愈烈。有机会并有能力选择的父母将为自己的孩子选择尽可能好的未来吗，更好的外表、更强的记忆，更高的智商，将人生的比赛起点提前了很多，这些“优生” 的孩子将在未来处于更有利的地位，并“恶性循环”。

纳米技术引发的伦理问题归纳起来最引人担忧的还是安全问题，虽然纳米技术完全发挥科学家预想的功能还需要无法估量的时间，但是未雨绸缪，总可以避免毁灭性的灾难，以免“弗莱肯斯坦”的故成现实。一步步探索，一步步求证，纳米伦理与纳米技术同步发展，将为纳米技术保驾护航。尽管我国政府也重视发展纳米技术，也强调发展纳米伦理，但是我国纳米技术的伦理研究远远滞后于纳米技术的发展。首先，目前我国伦理问题的提出没有得到解决的办法，也没有国际的认可。其次，我国公众参与纳米伦理的意识薄弱。再者，文理分界明显阻碍发展。美国曾预言，纳米技术将带来与工业革命一样的影响，在可持续发展发面，工业革命留给世界很多的遗憾，人们希望这一次可以在还没有给环境给人类带来不能挽救的伤害时就采取对策引导其发展，我国纳米伦理的研究可以说才刚刚起步，完善纳米伦理研究方式为人类造福是所有纳米伦理研究人员的目标。

参考文献：

[1] 樊春良.积极应对纳米技术社会和伦理问题[N].中国社会科学报,2010-9-21.

[2] 胡比希.王国豫(译).不能将发展纳米技术的决策权交给市场[N].中国社会科学报,2010-9-21.

[3] (美)J.C.米勒,R..塞拉托,G.孔达尔,J.M.雷普雷萨斯-卡德纳斯.周正凯,邱琳(译).纳米技术手册-商业、政策和知识产权法[M].北京:科学出版社,2009:32-33,35-37.

[4] 王国豫,龚超,张灿.纳米伦理:研究现状、问题与挑战[J].中国科学,2011,(02).

[5] 费多益.灰色忧伤―纳米技术的社会风险[J].哲学动态,2004,(1).

[6] 贾光.关注纳米材料职业人群的健康维护[N].中国社会科学报,2010-9-21.

[7] 郭良宏,江桂斌.纳米材料的环境应用与毒性效应[N].中国社会科学报,2010-9-21.

[8] 王国豫.纳米技术的伦理挑战[N].中国社会科学报,2010-9-21.

[9] 沈骊天.纳米技术革命的未来展望与现实关注[J].科学技术与辩证法,2003,(01).

第3篇：纳米技术出现的影响范文

微细加工技术微细加工技术主要包含超精密机械加工技术、ICY工艺、能量束加工等很多方面和方法。如果是一些较为简单的加工，比如面、线轮廓等的加工，采用的难点金刚石和立方氮化硼刀具就能完成切削、抛光等技术。对于一些稍微复杂的结构，机械加工的方法是无法完成的，所以还需要工艺硅的加工技术。纳米机械技术和加工技术纳米机械技术是一个很广泛的领域，研究的方面有纳米加工过程中的动力学方面、纳米摩擦学方面和纳米构件工程等，本文所讲的纳米机械技术只是纳米机械实现纳米尺寸的一些方面的功能，比如纳米尺度的移动和定位等。纳米加工技术主要在两大方面发展，即：传统的超精度加工技术的完成，比如完成机械加工中及其极限的精度加工等；新的加工方法，比如使用可操纵的原子和分子的表面刻蚀等。这些加工工艺一般的加工是很难完成的。

2纳米技术在机械中的应用

随着现代的机械制造业大力发展，纳米的加工技术包含的方面也越来越广泛，越来越受到各国的关注。微型机械的纳米加工技术总体可以归结为以下几个方面：第一，微加工技术，此项技术对于环境的要求较高，需要较为清洁的环境，主要是微型机械的零件刻蚀技术上的应用。第二，控制方面，比如微型传感器的应用，驱动器和控制器在传感器的作用下，可以协调的进行工作。第三，微装配技术，这项技术主要是把微型机械所用到的微型机构、微型执行机构等结合起来，成为一个有机的整体。下面是一些纳米技术在机械应用方面的例子。无摩擦微型纳米轴承最新的世界纳米技术成果是美国科学家研究出的接近无摩擦的纳米轴承，它的直径仅为头发的直径大小。这种新技术下的轴承在进行使用时基本上实现了无磨损和无撕裂，这将被投入到微型装置的原件使用中。微型机械本身的尺寸就相当于头发的直径，而纳米几点系统的尺寸更小，接近1nm，是普通微型机械的千分之一。在微型的机电中摩擦问题是一大难题，新型的纳米轴承基本上解决了这一难题，达到了最小摩擦的极限。纳米陶瓷刀具我国某工业大学材料学院就完成了我国地方重大的纳米项目，研究出了金属陶瓷刀具的制作技术，并且这一技术已经通过认定，这将是一项利用纳米技术进行材料制作的新标志。纳米磁性液体密封磁性液体是一种新型的材料，它同时具有磁性和流动性，是世界上很多发达国家目前使用较多的一种密封技术.普通的材料根本无法达到同时具有这两种性质。这种新型的材料满足了一些高硬度物料超细粉体的密封要求，在密封时利用磁场将磁性的液体固定在要密封处，此时就会形成一个磁液圈，这样不仅使得污染和浪费都减少了，还提高了效率。

3纳米材料在阀片上的应用

我国中科院上海硅酸盐研究所同上海电瓷厂共同研究出的特殊功能的阀片，主要应用于功能陶瓷材料中，这里可以提高阀片的绝缘强度，也即提高了阀片大电流耐受力。这也是我国纳米技术的一项在机械方面的应用。纳米发动机材料纳米复合氧化锆是纳米材料中应用于工业方面比较成功的材料之一。纳米复合锆材料能够实现导氧及储氧的功能，同时它的耐高温性也很强，主要被应用到最新的汽车发动机及尾气排放等的系统中。纳米技术马达纳米技术马达是由美国研制，在中国首次面世的一项纳米技术。纳米技术马达体积很小，是传统电磁马达的0.05倍，长度是平常使用火柴的3/4，负载能力是4kg以上，与传统的马达相比，寿命也高了很多。主要用在玩具和汽车的一些电动设施中。纳米燃油装置我国的专家成功的研制出具有世界先进技术水平的纳米燃油装置。这种装置与传统的装置相比，燃油更加充分。主要应用到了极地车辆中。纳米剂技术的产生很好地解决了摩擦和机械磨损。纳米剂的发明使得很大一部分零件不再需要频繁的更换，同时这些机械的使用寿命有了很大程度的提高。

4纳米技术在机械应用中的优势

与传统的机械工程相比，纳米技术在机械应用中体现出了很多方面的优势，在不断的发展中获得了明显的成果。纳米技术的尺寸效应优势纳米技术使传统的一些使用部件的尺寸缩小了很多，将过去的毫米级别的进化到了纳米级别。纳米技术在机械应用中，降低了机械体积，这也促进机械方面形成一种心动的机械：微型机械。微型机械不仅仅是在尺寸上减小了很多，在微机构、微驱动器、微能源以及微传感器等装置都有了改进，形成了一整套微型机电系统。这些微型机电构置都是纳米技术的研究成果。这种技术远远超出了传统机械的范畴，是现代的一种创新思维下的科技纳米技术成果。纳米技术的多元化应用纳米材料的特殊性，使得纳米技术的应用多元化。纳米材料在纳米技术下形成的产品，不仅形态更加微小，而且功能更加强大。对于传统材料无法完成的功能，纳米材料产品可以完成，而且还在不断的发明出更多新型的材料。纳米材料可以将微量元素融入到基础材料当中，从而达到更好的功能效果。纳米材料摩擦性能的提升纳米技术在机械应用中最为突出的应用是解决机械摩擦的性能。再继续额运动中，轴承间的摩擦是无法消除的。过去的轴承在使用当中摩擦问题是一个难题。当纳米技术出现后，一方面使得各类机械结构尺寸减小了很多，零件尺寸越小摩擦力的影响越大，如果摩擦力过大，那么更严重的还会磨损到零件，影响到正常的使用。但是纳米技术也解决了这一问题，纳米材料实现了机械的最小摩擦极限，达到了理想的运行状态。纳米技术节能效果纳米技术不仅实现了体积上的减小、功能上的强大，还能实现环保节能，真正实现了集功能、实用、环保于一体。随着纳米技术的不断发展，很多新型的材料也被研发出来，这些新型的材料实现了材料的节约目标，所以传统的机械工程中有些需求量较大的材料使用率大大降低了，对于原材料的节省，起到了很大的节约作用。

5纳米加工技术与微型机械

纳米加工技术的出现和不断发展为微型机电系统的发展提供了条件，使微型机电系统进入了一个全新的领域。微型机械现在世界上的微型机械的研究已经发展到了一个很高的水平，已经能够制造出很多类型的微型机构和微型零部件。在三维的机械构件上已经有了很多研制品，比如微齿轮、微轴承、微弹簧等。其中微执行器是相对较为复杂的微型器件，但是也研制出了微开关、微电动机、微泵等器件。微型机电系统微型机电系统就是相对比较复杂的机电系统，比如微型机器人，它可以用于搜集情报、窃听等。微型机电系统在医学上也有荷藕使用的意义，比如微型医学机器人可以进入人体的血管进行一些操作。总之这些微型机电系统越来越接近实用化，接近人的生活。在航空航天上微型机电系统也有很重要的使用，比如惯性仪表，它具有体积小，重量轻、精度高等优点。现在微型器件的发展也有了一定的应用水平，加上微电子的工业集成电路的经验可以应用到这个新的方面，所以纵观各方面的技术和经验，现在MEMS的发展条件已具备。

6总结

第4篇：纳米技术出现的影响范文

纳米技术主要是指在0.1～100nm的尺度范围内，研究物质组成体系中原子、分子和电子之间的相互作用与运动规律，其目的是为了满足人们对原子分子的操控，进而按照人类的意志研制出人们所需要的具有某种特定功能的成品。纳米技术是一门高度交叉的综合学科，其诞生于上世纪八十年代，之后开始迅速崛起，成为新兴技术的领跑者。纳米技术主要包括纳米力学、纳米化学、纳米机械学、纳米电子学，纳米材料学等等，现已广泛应用于各个领域，如：医药、通讯、光学、建筑等领域，而目前纳米材料技术是唯一能够实现的纳米技术。

纳米材料技术凭借其独特的光、电、热等性能使建筑材料发生了巨大变化。科研人员通过纳米导电性能开发出导电材料，利用纳米屏蔽紫外线的功能提高PVC塑钢门窗的抗老化黄变性能，结合纳米技术的自洁功能开发出防菌防霉涂料，利用纳米材料增加塑料管材的强度。由此可见，纳米技术已经在各个领域带来了翻天覆地的变化，其应用具有十分广阔的市场前景，本文详细论述了纳米材料在建材中的应用以及该技术带来的巨大经济效益。

一、纳米技术在玻璃、陶瓷中的应用

普通的玻璃由于在使用的过程中容易吸附有机物，会形成有机污垢，难以清洗。同时，在雨天或者使用水进行清洗的过程中容易形成水雾，严重影响玻璃的反光度。而以纳米技术制作的玻璃则较为坚硬而且具有很强的透光性能，将融入科学技术的纳米玻璃用作住宅玻璃、屏幕玻璃可大大省去人工清洗的过程。通过TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃在阳光的作用下还可以有效分解甲醛和氨气等有害气体，解决了普通玻璃使用方面存在的缺陷。

与玻璃相比，陶瓷的抗腐蚀性和耐高温性得到人们的认可，因此在建筑行业得到了广泛的应用。然而陶瓷还存在一定的易碎性，所以在使用过程中受到了一定限制。而纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3制成的陶瓷材料具有高强度、高韧性、耐磨性等特点，其塑性性能能够吸收相当部分的外来能量，有效解决了普通陶瓷易碎易被破坏的缺陷。火箭喷气口的耐高温材料选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料，由此可见，在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维除了可以提高陶瓷的使用强度外还具有较强的抗烧蚀性，故将纳米技术应用于陶瓷中具有很广阔的市场前景，其防腐耐热的功能在很大范围内改变了材料的力学性质，方便了人们的日常生活。

二、纳米技术在防护、保温材料中的应用

随着科学技术的不断发展，人类社会的整体生活水平有了显著提高，人们对物质生活与精神生活的追求也有了更高的标准，居住环境作为影响人类生活质量的重要组成部分，因此，建筑的安全性、舒适度，周边交通的便捷性等都将成为现代建筑艺术不可忽视的因素。建筑艺术是建筑师赋予建筑物的灵魂，在现代建筑中不乏一些造诣高超极具时代气息、人文色彩和审美价值的代表建筑作品，如澳大利亚的悉尼歌剧院、法国埃菲尔铁塔和我国国家体育馆鸟巢等。除了建筑艺术以外，人们对建筑材料的要求也越来越高，因此对对于建筑物的防护、保温性能要求近乎苛刻。在日常生活中，很多居民区都会有漏水、潮湿的情况发生，这是由于施工的时候，施工方所用的防水材料耐腐性较差，如何提高这些日用材料的防水性能是建筑工程界研究的新课题。而北京建筑研究院研制的纳米防水卷材具有较好的光稳定性、韧性以及热稳定性，因此具有较广泛的应用前景，能够很好的满足防水材料高强、耐腐蚀的要求。

随着节能减排方针的实施，保温材料也更加注重其保温性能。由于技术水平和能源资源的限制，我国目前使用的保温材料会对人体产生一定的危害，如聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体，石棉与纤维制品含有致癌物质，而通过纳米技术开发研制的新型保温材料就能有效避免传统材料存在的问题，一些基料经过提炼成为了绿色无污染的材料，并被社会大众所接受和认可。

三、纳米涂料及纳米水泥的应用

涂料通常是用于建筑的内墙和外墙粉刷，传统涂料通常存在光洁度不够，悬浮稳定性差等缺陷，而新型纳米复合涂料则是在涂料中添加纳米粉体等技术，以实现耐老化、抗辐射等特点，在建筑行业展现了独特的魅力。纳米材料的应用有利于实现材料的功能性转变，用纳米材料改性的纳米有机无机复合乳液制备外墙涂料、纳米二氧化硅系列胶体用于外墙涂料等，可以提高涂层户外的耐水性、耐擦洗性以及涂料悬浮稳定性。普通水泥混凝土由于其刚性大、柔性小，以及自身具有的一些固有缺陷，导致其在使用过程中容易产生开裂和破坏。纳米混凝土的出现使得这一问题得到有效解决，与普通混凝土相比，纳米混凝土被应用于很多行业和领域中，很大程度上提高了建筑工程的施工质量，同时也为人们的生产和生活提供了便利。

纳米技术作为一门新兴学科为新技术发展提供了强大助力，更被人们成为当前最具发展潜力和发展前景的技术。纳米技术不仅在建筑材料发面发挥了强大的作用，同时也被应用于人们的日常生活中，在技术发达的国家，纳米技术已经存在于化妆品、服装等一些与人们生活紧密相连的产品中，有效的改善人们的生活环境，为现代社会提供了便捷，相信在不久的将来，人们会进入一个全新的纳米时代。

第5篇：纳米技术出现的影响范文

《新经济导刊》：据了解，今年联想之星与苏州地方政府联合投资了一个碳纳米管的项目，资金规模为1000多万元，具体详情怎样？

梁青：碳很奇妙，可以说是终极材料。纳米技术发展没多久，碳纳米管技术比较先进。现在其已经有量产的可能了，但在工业上还没有大规模地应用。我们投资进去，就是希望能帮它从实验室走到产业化。这是中科院苏州纳米所的一个项目，实验室阶段已经完成，因为成本很高，还不能实现大规模生产，没有完全产业化。联想之星今年投资进去，并帮助它成立了公司，是希望能帮助它进一步探索大规模生产的可能性。

《新经济导刊》：在纳米产业发展初期，很多都是偏早期项目，我们如何判断其价值？

梁青：我们判断这个产业是否能在10年后发展起来。长期投资不看具体项目，而是认准原理级或核心级的技术，一定会对未来发生影响。纳米就是这样的技术之一，东西到达纳米级后就会出现变化。而它一旦出现变化，都是革命性的变化，能够原来的体系。10年后，你就能看到真正产业化的成果。那时，你就会发现很多具体的东西和生活密切相关。

《新经济导刊》：在科技成果产业化过程中，作为机构天使，联想之星的作用是什么？如何处理与这些学研、技术出身的创业者的关系？

梁青：我们进入后，主要帮助企业制定战略规划，在企业管理、团队构建方面会有些建议，对他们的企业文化，让企业良性发展，会有些增值服务。此外，还有各种其他资源关系。因为，联想之星各方面的资源比较多。事实上，联想之星一个学年后，学员之间也会出现类似交叉的项目。

我们与创业者合作基本有两个方向：第一，引导科学家向企业家方向转型。做企业家和科学家概念不同、特征不同，两者要忍受的痛苦不同。做企业家必须有各种能力，不能有一方面弱，需要团结方方面面的人。第二，如果创业者愿意做科学家，就要有心胸能包容合作伙伴，未来可能就要退到董事长或首席科学家的位置上，让真正的管理人员进来发挥核心作用。

我们经常让创业者来选，往往开始时，他们不知道企业家是什么滋味，都想试试。通过试验和我们的培训，他们会感觉到做企业家到底需要改变什么。他就会思考，到底要不要成为企业家。其实，他们中很多都是已经功成名就的人，就会想，可能做科研更好，便退到首席科学家的位置。这是人的磨合，大家都把心胸打开，为了这个公司，为了这个事业。

《新经济导刊》：与物联网等相关产业类似，纳米技术问世也已有10余年时间，但现在，技术产业化过程并不理想。您认为，障碍在于什么？

梁青：纳米技术产业化面临的最大问题是：现在没有设备、没有原料、没有应用，一切都要从新开始。这也是我们在投资过程中面临的最头痛的问题。材料做出来了，但还得等6年才能实现部件销售，应用时间更长。因为周期长，投资额也很大。

同时，纳米技术是变革性的，不是改良性的。其产业化周期很长，需要产业链上下游的协调与配合。正常情况下，要先做出材料，再做出配件，再做出应用。但现实的情景是，很多部件企业会认为，上游材料没有大规模生产前，不敢冒然采用，而材料大规模生产至少要两三年，部件大规模生产也要两三年，应用同样如此。它们之间的矛盾很明显。

比如，富士康与清华合作做一个碳纳米管触摸屏的项目，富士康要求公司专门空出一条生产线专门配合这个项目，前期投资了3个亿，做了近5年时间，今年也不能说成功。手机设计部门就说，等材料大规模生产我再用，这是胶着的过程。虽然这个触摸屏好处是同样的性能比较便宜，但要达到同样性能要花很多功夫，并且要达到一定量才能降低成本，而生产规模放大还要投入很多。据了解，还要投资10亿元来做这个事。

《新经济导刊》：为什么纳米技术产业化不能做到“以企业为主体，政府主导”？对于科技成果产业化过程中的问题，政府能否起到一些作用？

梁青：打个比方，我是部件生产企业，它是最终产品生产企业，我做过很多部件，你来投资我来做这个部件，我就能做。但如果你在材料没大规模生产前就让我做，我就会说，这个没成熟，因为我不知道什么时候能收回成本，企业对投入、产出要求比较高。

事实上，只有像联想、3M等大型企业才会考虑三五年后的事情，一般的中小企业无暇，也没有实力去考虑长远。所以，它们就宁愿等着，反正没有威胁，它并不着急。而最着急的是新创立的企业，但它们也是干着急。很多纳米产业投资进去后，都出现越来越难熬的状况。

我们建议，能不能让政府投资，材料、部件、应用等三个层面的企业一起干。在遵循市场规律的同时，给予足够的扶持政策，消除企业对规模化生产的疑虑。这等于把一个串行动作，变成一个并行的。如果能做到这一点，产业就能非常快地推进，长远对行业是有好处的。据了解，苏州市政府正在研究这件事。

其实，各地都在依托自身条件，推动科技成果产业化，也都在考虑各自的产业规划布局。一些比较有眼光的地方政府，总会有一些机会。

《新经济导刊》：在纳米技术产业化过程中，国外有没有相应的成功经验可以借鉴？

梁青：在纳米技术领域，中国并不落后。但国外有更多的钱，更好的投资环境，企业不是那么急功近利，而国内中小企业功利性比较强。现在，很多地方政府和学研机构对科技成果产业化也有疑虑。国家科技经费投资研发出某项技术，后被企业以某种方式获取的状况时有发生。当然，更应该看到，技术如果一直放在研究所里就不值钱。

《新经济导刊》：资本的助力对纳米技术产业化来说也必不可少。现在，资本市场偏好投资中后期项目，而不愿意投资早期项目。纳米技术行业的融资环境如何？

第6篇：纳米技术出现的影响范文

1.1纳米技术及纳米材料简介纳米材料通常是指粒径在1nm到100nm之间的材料，这种材料通常具备特殊的物理化学性质，而纳米材料加入其它物质中往往会改变其它物质的性质，这种纳米材料改变其它材料性质的技术称为纳米技术。纳米材料因其粒径过小而具有界面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，从而改变了材料的性能，并影响了其它物质的性能。从物理学角度解释是：纳米粒度过小，其表面就占有了很大的比例，当粒度小于10nm时，材料表面的原子占材料原子总数的三分之一以上，处于表面的原子与内部的原子所处的化学环境完全不同，就会表现出一些特殊的物理化学性质，叫做表面相。在大块材料中，由于处于表面的原子远小于体内原子，所以表面相很难表现，而纳米材料的表面相现象就十分明细，如：在催化过程中，粒度表面结构的变化、表面的吸附以及表面的扩散等。实践证明：当材料达到纳米尺度时，材料的表面相会影响到材料的性质。除此之外，纳米材料中的电子相关性很强、能级分裂和电子布局的改变，量子隧道和输运的不同以及材料中的激发态都会影响纳米材料的性能。

1.2纳米材料对涂料性能的影响分析目前在涂料生产领域使用的涂料有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等半导体材料，这些材料具备一些其它材料不具备的性能，如光电催化特性、吸收特性、光电特性等，下面以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛为例，研究纳米材料对涂料性能的改变。纳米材料对白色涂料的影响试验：将经过表面处理的纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别做成含纳米材料不同含量的白色涂料（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），各制作出12块标准的人工老化试样板，然后各取其中6块含纳米二氧化硅或纳米二氧化钛不同的进行耐紫外老化试验，另外的6块作为对比样板，最后使用尼康分光光度计测其颜色变化情况。

试验的结果分析发现：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的纳米二氧化硅或二氧化钛，涂膜的老化速度明显变慢，说明纳米二氧化硅或二氧化钛对紫外光有着很好的屏蔽作用；作为对比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度与含有纳米材料的涂料类似，也说明了纳米二氧化硅和二氧化钛有着很好的吸收紫外线的作用。纳米涂料耐老化机理分析：耐老化性能是衡量涂料好坏的一种重要性能，紫外线是导致涂料老化的一种电磁波，波长200-400nm，紫外线的波长越短，能量越强，对涂料的损坏也越大。纳米二氧化钛能够引起紫外线的散射，从而实现屏蔽紫外线的作用，而粒径是影响其散射能力的主要因素，经过试样验证得知，二氧化钛在水中屏蔽紫外线的最佳粒径是77nm，即锐钛型纳米级二氧化钛，因此采用锐钛级二氧化钛是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒径。

1.3纳米材料在涂料中的应用纳米材料在涂料生产中应用非常广泛，按功能分通常分为结构涂层和功能涂层，结构涂层是通过提高基体的性质或改性，如超硬、抗氧化、耐热、耐腐蚀等，功能性涂层是指赋予基体所不具备的其它性能，如消光、导电、绝缘、光反射等，在涂料中加入纳米材料可以更好的提高涂层的防护能力，如防紫外线、抗降解、变色等。目前已经投入生产使用的涂料研究成果有很多，其中最为典型的是光催化涂料和特殊界面涂料。光催化涂料的工作原理是：某些纳米材料在光照条件下对有害物质的降解有着很好的催化作用，利用这种催化作用原理研制成纳米光催化涂料，如：利用特殊处理的纳米二氧化钛与纯丙树脂配制成的光催化涂料，这种涂料对氮氧化物、油脂、甲醛等有害物质有着很好的催化降解作用，其中对氮氧化物的降解效率超过了80%。

特殊界面涂料是指通过树脂与纳米材料的特殊复合后的涂料，会表现出一些特殊的物理化学性能，如疏水、疏油等，这些特殊性能是衡量涂料质量的重要指标之一，对提高涂料的耐污染性能至关重要，目前存在的有超双亲界面物性材料和超双疏性界面材料。研究证明，通过有效的光照改变纳米二氧化钛的表面，可以形成亲水性和亲油性两相共存的界面，称为二元协同纳米界面。这样处理后的具有超双亲性的二氧化钛表面，用作玻璃表面或建筑物表面，可以是建筑物表面和玻璃表面具有自动清洁和防止烟雾的效果。超双疏性界面物性材料则是利用特殊的外延生长纳米化学方法在特定表面构建纳米尺寸几何形状互补的界面结构，这种构造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集体的方式构建的，最终形成的凹凸相间界面的低凹表面可以吸附气体分子稳定存在，而这种稳定存在在宏观上表现为界面表面有一层稳定的气体薄膜，从而使材料表现出对水和油的双疏性。采用这样的表面涂层修饰输油管道，可以达到石油和管壁的无接触运输，很好的保护输油管道的安全。纳米材料对涂料性能的影响还有很多，如可以提高涂料触变性、高附着力、储存稳定性等，还有研究人员发现，纳米材料与树脂结合时可以形成的大量共价键，当纳米材料的含量达到30%以上时，涂料膜会具有高强度、高弹性、高耐磨性等特性，但其研究成果还需要进一步验证。纳米技术还属于新型技术，其在涂料要的应用还需要进一步的研究和探索，随着纳米技术的改性特点被不断的开发，在不久的将来必然有更多的纳米技术与涂料结合的成果出现。

2结束语

第7篇：纳米技术出现的影响范文

【关键词】纳米中药;制备; 特性

【中图分类号】R932 【文献标识码】A 【文章编号】1006-1959(2009)09-0157-01

“纳米中药”的概念最初是由华中科技大学的徐辉碧教授于1998年提出的,他认为纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于 100nm 的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂。到目前为止尚未有制备出粒径小于 100nm的中药。不过,在药学领域从实际条件和研究目的出发将纳米的范畴定义在1~1000nm。

目前纳米中药的研究主要集中在中药纳米粉体的研究方面上。与西药相比中药纳米技术的应用研究较晚,但纳米西药的研究对纳米中药的研究具有借鉴作用。如中药纳米化后亦可以考虑制备成控释、靶向给药制剂,采用纳米技术可发展新的中药加工方法和新的中药剂型。许多研究表明生物机体对药物的吸收、代谢是一个复杂的过程,中药制剂产生药效不仅与药物特有的化学组成有关,还与该制剂的物理性状密切相关。在改变物理性状方面,改变药物的单元尺寸是十分有效的。当颗粒尺寸达到纳米级时,由于量子尺寸效应和表面效应,纳米粒子呈现出新的物理、化学和生物学特性。这就是应用中药纳米技术可能使药物活性和生物利用度提高乃至产生新的特性依据所在。

1 纳米中药的制备

纳米中药的制备是研究纳米中药最重要的问题。目前纳米中药的制备方法的报道很少。主要是采用机械粉碎法,如球磨法和微射流粉碎技术等。但是将中药粉碎成纳米粉体时,必须考虑中药组方的多样性、中药成分的复杂性等一系列问题。

从宏观上看,固体物料的粉碎似乎仅仅是颗粒粒度的变化,而随着粒度细化的量变,往往伴随着一系列颗粒微观上理化特性的质变,这与颗粒的组成、结构、温度及外界环境条件的影响有关。对于弹性颗粒,粉碎作用产生的内应力在它发生显著流变之前就达到了脆性破坏的极限强度,颗粒表现为易于粉碎。对塑性颗粒可以看到明显的流变,而结构不易产生明显的破坏。流变所消耗的能量转化为热量而释放,颗粒表现得难以粉碎。在外力反复作用下颗粒内部的晶体结构会出现松弛现象,也即受力而发生变形的颗粒在变形值维持不变的条件下内应力会逐渐消失,储蓄的弹性能量将转化为热量而提高了粉碎区的温度。瞬间作用的剪切应力有助于缩短颗粒流变过程,从而克服这类颗粒的宏观“粘度”,降低粉碎机内温度,加快粉碎过程的进行。

晶格缺陷是晶体物质结构的薄弱环节,也是颗粒粉碎的突破口。由于缺陷的存在,实际颗粒强度只是晶体强度的千分之几。对粉碎物料进行预处理如高压辊磨、挤压粉碎等是发展内部晶格缺陷是提高粉碎效率的有效手段。在塑性变形范围内,应变首先沿着晶体结构缺陷所占据的滑动面发展。随着粉碎区域温度的提高,界面原子的流动性增强,将使部分扩大的缺陷愈合,不利于粉碎过程的进行。及时将粉碎区的热量移出,降低粉碎机内温度有益高粉碎效率。

在高频周期性负荷作用下,固体颗粒的强度会有所降低,这是周期性负荷致使颗粒疲劳破坏并沿着结构最薄弱地方碎裂的缘故,振动磨和高速冲击搅拌磨就利用了这一原理。被粉碎的颗粒越细,则作用频率越高,超声波的高效能粉碎分散作用在相当大的程度上也是同样道理,这应该成为超细粉碎设备的设计原则。

颗粒的实际强度与其尺寸因素有关,随着颗粒越来越细的变化,其粉碎难度也急剧增大。粉碎过程主要是发展和产生结构缺陷,而颗粒越细其结构缺陷越少,本体强度提高。粉碎细度的实际极限约近数百纳米,进一步的粉碎几乎是在理想的晶体结构中形成并发展新的缺陷,无疑需要消耗巨大的能量。因此,必须承认在粉碎技术发展的不同阶段,存在有不同程度上的粉碎极限需要努力去克服。

粉碎过程是颗粒新表面生成的过程,在超细粉碎阶段不容忽视颗粒表面上介质的行为。在周围介质的吸附作用下颗粒强度会降低,变形增加。多年的研究和实践表明:固体在介质中产生新表面所需要的功比在真空中产生新表面所需的功要小得多。从热力学第二定律来看,新表面的自由能有自动减少、稳定的趋势。这种吸附过程在新表面形成的那一瞬间就开始了,吸附加快了新表面的发展,有助于颗粒内部微裂纹的扩展。在有介质存在的条件下,吸附层将沿着表面缺陷网渗入颗粒内部并使这些缺陷稳定下来。深入到缺陷内部的介质在应力消失后延缓了缺陷愈合过程,降低了颗粒在周期性负荷作用下的韧性。表面活性剂作为助磨剂可大大提高粉磨效率和对粉体表面进行改性处理都是基于这一道理。虽然中药与普通工业物料有所不同,其组成成分和结构复杂多样,含有较高的木质素、纤维、胶质、脂肪、淀粉和糖类等混合组分,不经深度干燥等处理无法超细粉碎,但深度干燥后多成坚韧特性,粉碎难度大,且容易出现团聚、高温降解裂变导致成分破坏流失和生物活性降低等现象,但从粉碎机理上分析,强烈的冲击、剪切、摩擦、研磨等粉碎作用可以有效地实现中药的超细粉碎。

2 纳米中药粒径评估

在纳米粉体加工中,对粉体颗粒的粒度及粒度分布进行表征是很重要的,它在很大程度上可以用来衡量颗粒加工的工艺性质、效率的高低及终级产品的性能和应用,也是选择和评价设备、进行过程控制以及衡量产品质量的基本依据。这对中药纳米粉体来说也不例外,但由于中药组成成分的复杂性和颗粒结构的多样性、特殊性,对中药纳米粉体颗粒粒度及粒度分布的测量提出了更高的要求。如植物药纳米粉遇水或醇容易引起溶胀,导致颗粒变大,而有机溶媒分散力差,不能将纳米粉体分散开来,因此中药纳米粉体粒径测定时,分散溶媒选择的难度加大。中药成分的不均匀性导致粒度分布较宽,测定仪器选择时需要考虑这一点。

3 纳米中药稳定性维持

粉体的性质与应用密切相关。根据聚集状态的不同,一般物质可分为稳态、非稳态和亚稳态,通常块状物质是稳定的,粒度在 2nm左右的颗粒是不稳定的,在高倍电子显微镜下观察其结构是处于不停的变化。纳米粉体因其粒径减小,表面能的增加,具有“表面效应”,在制备和使用过程中极易发生粒子凝并、团聚,形成二次粒子,使粒径变大,从而失去纳米微粒所具备的功能,因此,在纳米中药制备中,纳米粒子的稳定性是个重要问题。目前还没有这方面的研究报道。可以参照维持纳米粉体稳定的常规方法来处理:①在纳米分散体系中加入反絮凝剂使纳米粒子周围形成双电层;② 加表面活性剂,使其吸附在粒子表面,形成微泡;③应用超声波将团聚体打碎。但是由于中药纳米粉体成分的不均一性,导致了纳米粒子表面性质的不均一性,增加了稳定性维持的难度,这需要进行广泛深入的研究。

随着现代制药技术的快速发展,传统中药剂型改革已迫在眉睫。将纳米技术引入中药研究中具有积极的意义,必将对中药研究与发展产生巨大的推动作用。

参考文献

[1] 张志,崔作林著.纳米技术和纳米材料[M].北京:国防工业出版社,2000年

第8篇：纳米技术出现的影响范文

据美国研究部报道，世界上体积最小的电子计算机来自日本，这款计算机的大小大概和一粒骰子大小，而且用途特殊，用于航空航天领域，这款计算机是为外太空环境的检测和研究而研制的。而且，现阶段，日本已经投入使用了这个号称世界上体积最小的电子计算机。而世界上运算速度最快的电子计算机在德国研制，每秒能够达到147.9万亿次浮点运算。现阶段，这款运算速度最快的电子计算机有五十几台在亚洲，有将近三百台在美国，有一百多台在欧洲投入使用。所以这种计算机还是没有得到广泛运用。

二、计算机科学技术的问题

实践是检验真理的唯一标准，计算机科学技术的发展在实践的检验中也发现了许多的问题。现阶段，计算机在社会生产和人们生活的方方面面都有发展，这其中，包括管理、生产、经济和军事等诸多方面。但是任何事物的发展都有有利和不利的一面，即任何事物的发展都存在两面性。在计算机科学技术的实际发展过程中，出现过很多网络安全问题。这给计算机科学技术带来了不容忽视的挑战。

三、计算机科学技术的未来发展趋势

3.1生物计算机技术的发展。20世纪80年代，研发人员利用对超微技术的发展，将其融入到计算机科学发展中，并由此产生了非常大的影响，取得了突破性的成功。研究人员将生物工程技术运用到计算机的核心零件——芯片中，然后构成了一种名为蛋白质分子的生物分子形式的计算机。20世纪90年代，美国的科学家公布了这种新型生物计算机并引起了科学界，生物界的极大轰动，除此之外还公布了一种新型的运算模式。

3.2纳米计算机的诞生和发展。纳米技术在计算机中的应用和发展得益于纳米技术在生活生产中的广泛应用和发展。随着纳米技术不断完善成熟，计算机芯片在保证其稳定性的同时还大大减小了体积。在计算机纳米技术领域的研发中，美国处于领先。它在纳米计算机的各个方面都取得了令人瞩目的成就和突破性的发展。

四、结束语

第9篇：纳米技术出现的影响范文

DNA不仅是生命的密码，还可以作为制造纳米级构件和机器的通用元件，基于“自下而上”(bottom-up)的原则可以将DNA分子组装成高度有序可控的DNA纳米结构.自Seeman教授1982年首次制备出DNA纳米结构以来，DNA纳米技术的研究已经取得了突出的进展.目前，各种设计精巧而复杂的DNA纳米结构被应用于分子检测、肿瘤诊断、生物医药、药物输运、生物分子组装、生物传感器、纳米分子机器、靶向治疗等诸多领域.在DNA纳米结构被广泛应用的同时，其安全性包括细胞水平的摄取和毒性，动物水平的吸收、分布、代谢和排泄等也越来越受到研究人员的重视.全面了解DNA纳米结构的安全性，对于优化DNA纳米结构的设计，将其更好地应用于生命科学领域具有重要的意义.

本文首先简单介绍了DNA纳米技术的发展以及DNA纳米结构的构建方法和特点，然后分体外细胞和体内动物两个层次，综述了近年来DNA纳米结构的安全性研究进展.最后总结指出，DNA纳米结构的安全性研究工作尚不完善，并展望了在进一步工作中该领域应重点开展的研究方向.

2DNA纳米技术简介

DNA，即脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleicacid)，作为生命遗传信息的储存物质广泛存在于生物体内.1953年，DNA双螺旋结构的发现极大地促进了现代生命科学的发展.DNA双螺旋结构宽2nm，螺距3.4~3.6nm，每个碱基的长度约0.34nm，这些性质决定了核酸分子在纳米组装时具有尺寸适应性.更重要的是,DNA具有卓越的可编码性，根据碱基配对原则腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)互补配对可以进行精确的设计，从而构造出各种各样的纳米结构[31].1982年,Seeman教授[2]提出，DNA能够通过碱基互补配对原则形成特定的结构，而且单个的结构可以通过粘性末端形成复杂的二维或三维结构，引领了整个DNA纳米技术领域的发展.此后，研究人员以DNA为“建筑材料”，通过“自下而上”的构筑方法，设计合成了各种功能化的DNA以及不同形状的DNA纳米结构，DNA纳米技术也渗入到众多研究领域中.

近30年来，DNA纳米技术取得了突飞猛进的发展.DNA纳米技术的最大特点在于可以将DNA序列精确设计和组装成我们想要的结构.当前，构建DNA纳米结构有两种主要的方法：模块结构组装(tile)和DNA折纸术(DNAorigami).模块自组装是层次自组装(hierarchicalassembly),通过将目标结构分解成小的结构单元，利用每个结构单元里核酸链直接的强作用力以及结构单元之间略弱的作用力，形成整个结构.利用该方法可以构造出一维线性排列、二维平面网格、可寻址阵列、纳米纤维、三维多面体乃至三维晶体等多种结构,这种构建方法是DNA折纸术出现之前DNA纳米结构的主要构建方法.2006年，Rothemund发明了DNA折纸术，该技术的出现使得制作复杂DNA纳米结构的能力得到极大提升.DNA折纸术是一种成核自组装(nucleationassembly),整个组装过程围绕若干成核点(或称成核链)一次进行，因此，通过DNA折纸术生成图形的复杂度较模块自组装大大提高.通过DNA折纸技术，研究人员已经构建出了包括笑脸、海豚、中国地图、巨石、螺帽、桥式结构、细颈瓶、立体花瓶、五角星、方形、矩形、三角形、空心盒子、四面体和立方体等各种精巧的纳米图案和纳米结构此外，由DNA模块或是DNA折纸构建的模板中每条钉书链都可以延伸出特定可识别的序列，这使得通过DNA纳米技术构建的模板可以进行进一步的功能化修饰并广泛应用到诸多研究领域中.

3DNA纳米结构的安全性研究

在纳米领域，每一种新的纳米材料被制备出来并应用到众多研究领域特别是生物医药相关的领域中时，其生物安全性是研究人员首要关心的课题.同样地，DNA纳米结构作为一种新型的纳米材料在被广泛应用的同时，科学家也对其安全性进行了评估，下面将从体外细胞和体内动物两个层次介绍近年来的研究进展.

3.1细胞水平

细胞是构成生命的基本单位，外界任何有害因子对机体的作用，均可通过细胞形态与功能的改变表现或检测出来.细胞模型具有简单、实验条件的一致性易于控制、实验结果重复性较好等优点.并且，细胞实验所需要的DNA纳米结构的量较少，因此大量工作致力于在细胞水平开展研究.

DNA四面体是DNA纳米结构的典型代表，它由4条DNA单链自组装形成，因制备方法简单，产率较高而研究最多.樊春海研究组[43]应用共聚焦显微技术研究了RAW264.7巨噬细胞和荧光标记的DNA四面体的相互作用，孵育2h后，在细胞质中观察到强烈的荧光信号，说明该纳米结构能被细胞大量摄取，而用于合成该四面体的DNA单链和细胞孵育后细胞质中只检测到很微弱的荧光信号，说明四面体结构的形成对于有效的细胞摄取十分重要.流式细胞仪的定量分析结果也显示，与DNA单链相比，形成四面体纳米结构后，细胞的摄取量显著增加.并且，形成DNA四面体结构后能有效抵抗生物介质中核酸酶的降解，在细胞外和未灭活的胎牛血清孵育4h后仍保持完整的四面体结构.与细胞孵育8h后，细胞内分别用Cy3和Cy5标记的四面体两个顶点的荧光仍能很好地重合，充分证明了形成的DNA纳米结构具有良好的稳定性，这也是其能够应用于生物医药领域研究的重要特点之一.进一步地，该研究组使用全内反射显微镜、单粒子示踪等细胞成像技术，实时观察了单个DNA四面体结构穿过细胞膜并在胞内运输的过程(图1),发现DNA四面体结构的细胞摄取是一种能量依赖的过程，在细胞膜上的小窝蛋白介导下产生内吞，该过程可以在1min内完成.随后，DNA四面体结构通过由微管蛋白构成的细胞骨架系统进行运输，并最终到达溶酶体.并且，当DNA四面体结构被连接上信号肽分子后，还可以改变细胞命运.例如，载有核定位序列NLS的DNA四面体结构可以从溶酶体中逃逸出来而进入细胞核内.

虽然DNA纳米结构被细胞大量摄取，但是对细胞的生长没有显著影响.例如，Li等_用MTT法检测了DNA四面体纳米结构对RAW264.7巨噬细胞的毒性，发现DNA四面体在浓度为100nmol/L时对细胞存活率没有任何影响.类似地，Charoenphol等和Kim等的工作中分别检测了DNA四面体对宫颈癌细胞HeLa、成纤维细胞NIH3T3和乳腺癌细胞MCF-7等多种细胞存活率的影响，发现即使是使用很高的浓度(250和500nmol/L)也对细胞不显示任何毒性效应.除了四面体结构外，其他形状的DNA纳米结构也具有良好的生物相容性.Jiang等制备了二维管状和三维三角形形状的DNA折纸纳米结构，细胞核形态分析，碘化丙啶(PI)和细胞存活率分析结果显示，这两种纳米结构对正常和耐药的乳腺癌细胞均不显示毒性.同年，Zhao等也制备了管状的DNA折纸纳米结构用于药物输运系统的研究，同样证明了其对乳腺癌细胞不具有任何毒性效应.在无机纳米材料的安全性评估中，研究人员发现其生物相容性常常与形状以及尺寸大小密切相关.例如，球状的纳米金通常生物相容性较好，而棒状结构的纳米金则具有一定的细胞毒性[48].碳纳米材料中，直径较小的单壁碳纳米管毒性常常大于直径较大的多壁碳纳米管相反地，氧化石墨烯则片层越小生物相容性越好.对于DNA纳米结构，其大小、形状均不会影响其生物相容性，这一特点使得研究人员能够按照需要任意设计结构，大大拓展了其在生命科学领域的应用.

3.2动物水平

与体外细胞实验相比，动物实验能够检测纳米材料在生物体各个脏器的分布情况，追踪纳米材料在体内的代谢和排泄行为，更进一步反应纳米材料和人类相互作用可能产生的生物学效应，从而为其在生物医学领域的应用提供更多有用的信息.

在体内研究中，大部分工作也围绕DNA纳米结构的典型代表DNA四面体展开.2012年，Anderson研究组在该领域作出了先驱性的工作，他们设计制备了20nm的DNA四面体结构作为siRNA输运载体并应用于体内研究.由于叶酸受体在许多癌细胞系中过量表达，他们在该寡核苷酸纳米颗粒(oligonu?cleotidenanoparticles)上引入了叶酸分子作为肿瘤靶向配体.制备好的寡核苷酸纳米颗粒通过尾静脉注射进入到肿瘤小鼠体内，荧光分子断层成像融合X射线断层成像(FMT-CT)技术定量分析了24h内寡核苷酸纳米颗粒的体内分布和代谢行为，结果显示，该寡核苷酸纳米颗粒能在肿瘤部位大量富集，并且肾脏有较多摄取，肝和脾有一定摄取，其他器官如肺和心脏等则摄取很少(图2).由于寡核苷酸纳米颗粒载体的载带，siRNA在小鼠体内的血液循环半衰期延长了4倍(从6min延长至24.2min).此外，Surana等在近期发表的综述文章别指出，DNA具有一定的免疫原性，很可能引发生命体系的各种免疫反应，因而DNA纳米结构和免疫系统的相互作用是DNA纳米结构安全性评估的又一重要内容.在上述工作中，研究人员注射该寡核苷酸纳米颗粒6h后，血清中干扰素a(IFN-a)水平和对照组相比没有显著差异.这些结果表明，Anderson研究组构建的DNA纳米载体在体内具有良好的稳定性、很强的肿瘤靶向效应以及很低的免疫原性，因而在体内抗肿瘤研究中具有广阔的应用前景.最近，樊春海研究组[54]也制备了连接有叶酸分子的DNA四面体结构，使用近红外荧光基团和放射性核素同时对该DNA纳米结构进行标记，尾静脉注射，考察其在肿瘤小鼠体内的分布和代谢行为.荧光成像以及单光子发射断层成像融合X射线断层成像(SPECT/CT)结果均显示，该DNA纳米结构能很好地在肿瘤部位富集，同时肝、肾和脾等器官也有一定摄取，最后通过尿液排泄出体外.与DNA双链相比，形成四面体纳米结构后，其在小鼠体内的血液循环半衰期提高了一倍，并且该DNA纳米结构能在高浓度小鼠血清中稳定存在12h.这些结果显示，DNA纳米结构在体内多模态分子影像探针研究领域亦有良好的应用前景.

在DNA纳米结构相关的各类生物医学研究中，根据不同的实验目的，常常采用不同的给药方式，这使得DNA纳米结构在体内的分布和代谢行为也有所不同.例如，Kim等制备了荧光标记的DNA四面体结构并应用于肿瘤小鼠体内前哨淋巴结(sentinellymphnodes)的成像研究，DNA纳米结构由前肢足垫(forepawpad)皮下注射进入小鼠体内.注射后2h，荧光成像结果显示，四面体结构主要富集在小鼠腋下的前哨淋巴结区域，肾、肝和脾中有少量分布.可见，根据不同的实验目的采取适当的给药方式，可以大大提高DNA纳米结构在特定组织的富集效率，从而更好地应用于进一步的生物学研究.值得注意的是，不同的给药方式下，DNA纳米结构除了在特定组织富集外，在肝、脾等网状内皮系统均有一定的吸收，但最后都能经肾脏被排泄出体外，这说明DNA纳米结构在体内应用中具有良好的安全性.

为了达到更好的体内应用效果，丁宝全研究组考察了不同形状的DNA折纸纳米结构在肿瘤小鼠体内的分布和代谢行为.他们选用M13噬菌体DNA和辅助DNA链通过自组装的方式制备了三角形、四边形和管状3种DNA折纸纳米结构，并在纳米结构上连接量子点(QDs)用于荧光成像.尾静脉注射给药结果显示，在3种DNA折纸形状中，三角形折纸具有最好的肿瘤富集效果，并且在其他脏器的分布很少；正方形和管状DNA折纸除了在肿瘤部位富集外，肝脏和肾脏也有很强的吸收(图3(a,b)).进一步地，他们对三角形DNA折纸的体内生物相容性进行了系统评估.