纳米技术的特点精选(九篇)
前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的纳米技术的特点主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。
第1篇：纳米技术的特点范文
Abstract: Nano technology research and development is a major breakthrough for technology development and has been applied in all areas of society. Using nano technology in mechanical engineering is its core. Its performance are in many aspects. This article attempts to show off the application of nano technology in this area from examples, and comes to the change of traditional mechanical engineering.
关键词: 纳米技术;纳米材料;摩擦性能
Key words: nano technology;nano-materials;friction properties
中图分类号:TH16 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0143-01
0引言
自从1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上,正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支开始,纳米技术便一步一步进入人们的生活。纳米科技是研究由尺寸在0.1~100 nm之间的物质组成的体系运动规律和相互作用,以及实际应用中的技术问题的科学技术。从材料的结构层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。纳米技术不是一门单一的新型学科或者技术,它广泛应用于各类学科中,其中在机械工程中的应用对于机械工程学科的技术变革起到了不可估量的作用。纳米技术运用到机械方面尤其是产生了微型机械技术已经成为21世纪研究的核心技术,很多国家在纳米技术上开始了越来越多的研究,在机械工程方面对于纳米技术的应用主要有以下几方面。
1微型纳米轴承
传统的轴承体积较大,摩擦力也只能靠来减少,但仍不可避免。美国科学家研制的这种几乎没有摩擦的微型纳米轴承主要有两个特点:第一是微型,他的直径只有一根头发的万分之一,应用在机电系统的微型轴承更是只有1nm,是微型机械的千分之一大小。第二是极小的摩擦力。若轴承体积小,那么套在一起的管子之间的摩擦力便会暴露出微型轴承的弱点,摩擦力大时甚至无法使用。这种纳米轴承与通常制造的微型机械的轴承相比,摩擦力仅为其最小值的千分之一。
2纳米材料运用
合肥大学研制成功了纳米新型陶瓷刀具,这标志着利用纳米材料制作新型金属陶瓷刀具的问世。这项研究史载金属弹词中加入了纳米氧化钛从而细化品粒。因为对于品粒的细化可以增加材料的硬度和甚至断裂任性。同时,这种纳米技术的应用也大大优化了其力学性能,纳米材料加入到传统的金属陶瓷中对其力学性能来说是个很大的提供,刀具的寿命也提高到2倍以上。
3纳米技术马达
新一代的纳米技术马达是由美国Nano Muscle公司生产,这种微型马达首次在深圳面世,该产品体积只有传统电磁马达体积的二十分之一,长度甚至比火柴杆还短,却能负载四千克的重量,寿命可达100万次。这种马达主要是用纳米技术制造的智能材料代替传统的铜线圈和磁铁,因而比传统马达更轻、成本更低,同时噪音很低,可以成为世界上最静音的马达。这种微型马达在机械中运用不多,主要用于玩具和汽车的电动车窗,这项研究也已在深圳进行研发和生产。
4纳米磁性液体用于旋转轴的动态密封
通常静态的密封都是采用橡胶、塑料或金属等材料制成的“O”形环作为密封元件。旋转条件下的动态密封一直是未能解决的问题,无法在高速、高真空条件下进行动态密封。纳米技术的出现促进了磁性液体密封技术的产生。南京大学已试制成水基、烷基、二脂基、硅油等多种类型的磁性液体。在电子计算机的硬盘转处已普遍采用磁性液体的防尘密封,除此之外磁性液体还可于制造新型剂,巧妙利用磁场原理改善效果。纳米技术在机械工程中的应用举不胜举,通过以上这些新型技术的产生,我们不难看出纳米技术对于机械工程的发展有着深远影响。同时,相对于传统机械工程来说,也正是因为纳米技术有很多优势才能取得这样显著的成果。
第一,纳米技术的尺寸效应。纳米技术的主要效果之一便是缩小了传统尺寸的单位,将毫米进化为纳米,一纳米相当于十亿分之一米。纳米技术应用在机械中,可以大大降低机械的体积,从而形成了新型机械――微型机械。这种不是传统机械单纯地在尺度上微小型化,而通常是指可以成批制作的集合微机构、微驱动器、微能源以及微传感器和控制电路、信号处理装置等于一体的微型机电系统。他们大部分都是运用纳米技术的成果,因而它远远超出了传统机械的概念和范畴,而是基于现代科学技术,并作为整个纳米科技重要组成部分和用一种崭新的思维方式与技术路线指导下的产物。
第二,纳米技术使材料多元化,应用多元化。纳米技术是原材料形成更微小的形态,功能也更加强大,不仅能改良传统材料,又能源源不断地产生出新的材料。磁性液体密封技术便是证明,利用磁性液体可以被磁场控制的特性,将纳米单位的液体置于磁场之内,从而达到密封的效果。同时在材料运用中可将微量的元素融入到基础材料中,达到更好的效果。纳米复合氧化锆是成功应用在工业上的纳米材料,这种材料提高了材料的耐高温性能和导氧及储氧功能,因此广泛运用于汽车发动机系统中。
第三,纳米材料摩擦性能。纳米技术最显著的特性就是其擦性能,在机械中,各种轴承等都存在着摩擦,但是纳米材料的出现,使得各类机械结构尺寸便小,同时对于过小的零件,摩擦力便显的尤为重要,摩擦力如果相对较大,则零件便会造成磨损。但是纳米技术也同样克服了这一问题,现已出现纳米材料几乎无摩擦的状态。美国科学家研制的这种微型纳米轴承可在运动是无磨损和撕裂,达到了理想的效果。
第四,纳米技术节能效果。纳米技术实现了“小材大用”,带来的又一优势便是节能和环保。在纳米技术的应用中,产生了很多新型材料,它们减少了很多不必要的消耗,使得传统的机械工程中需要的大量材料迅速降低,对于原材料的节约起到了惊人的效果。德国不莱梅应用物理所已研制成功并且申请了一项专利,即用纳米Ag代替微米Ag制成导电胶,可节省Ag粉50%,用这种导电胶焊接金属和陶瓷,涂层不需太厚,而且涂层表面平整,效果理想。
纳米材料在机械工程中改变甚至颠覆了传统模式的运转,显示了其强大的科技含量,但是在其运用中,我们仍有很多方面亟待解决:如何准确表征纳米材料的各种精细结构;怎样从结构上分析、解释纳米材料的新特性;能否利用某种标准来预测微区尺寸减少到多大时,材料表现出特殊的性能等等。对于这些问题,我们仍需深入研究,以便纳米技术更好地服务于机械工程领域。
参考文献:
第2篇：纳米技术的特点范文
关键词：纳米技术 材料 生物 能源 环境
人类对自然界的认识长期以来一直沿着宏观宇宙的大尺度和基本粒子的微观尺度两个方向发展。从20世纪中期开始，人们逐渐发现，介于宏观和微观之间的尺度——介观尺度也具有重要意义，它是一个人类远未深入了解的尺度范围，纳米科技就是处于这一介观世界中“纳米尺度”上的科学技术。
纳米科技是指在纳米尺度（1～100nm）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米科技的最终目标是根据原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性，制造出具有特定功能的产品。
一、纳米材料的应用
从材料的角度看，纳米技术是通过综合控制材料到纳米尺度，引起材料性能发生显著改变，从而用于制备特定功能的产品。纳米材料的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体相比有显著的不同。
纳米材料大致可分为纳米粉体、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块体等四类。
纳米粉体材料可用于高密度磁记录材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学仪器抛光材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、各种药物制剂或药物载体等。纳米纤维可用于新型激光或发光二极管材料、高强度纤维（如碳纳米管）等。纳米薄膜可用于气体催化材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体的主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。
二、纳米生物技术的应用
纳米生物技术是纳米生物学的应用，即用先进的物理学、纳米科技手段研究生物学基本问题，特别是在单分子水平上研究生物大分子的结构、功能和相互作用；应用物理学定量的、大规模信息处理的思路和方法革新研究方法，开拓崭新的研究领域。如生物芯片、DNA计算机和生物信息学等等。纳米颗粒能用作医学诊断和治疗的工具，纳米生物技术的方法也用于发展具有多功能特性的新材料和新器件，如纳米生物传感器等。
三、纳米与能源
随着纳米技术的发展，高效率、低成本的太阳能发电将成为现实。
太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应。除了发展环保的可充电电池外，超级电容器作为一种新型的储能器件，具有无可替代的优越性。它储存电荷的能力强，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。纳米材料应用于超级电容电极的研究，已经引起了越来越多的关注。以碳纳米管为例，它具有大的比表面积、导电性好、化学性能稳定，被认为是理想的超级电容电极材料。
四、纳米技术在环境问题中的应用
随着纳米材料和纳米技术的日益发展，纳米环保技术也迅速发展，不仅拓展了人类利用资源和保护环境的能力，而且为彻底改善环境和从源头上控制新的污染创造了条件。
纳米材料因具有超大的比表面积及表面原子活性高等特点，对各种有毒有害气体具有很高的吸附效率，通过表面修饰及掺杂等工艺，还可以获得对某些微量物质的特别高的选择吸附功能，可广泛用于空气净化和尾气排放无害化、水净化与污水排放无害化、电磁及噪声污染的有效控制、节能与资源的有效利用等领域。
利用纳米技术还可以制备非常好的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01%，因而在燃煤中可加入纳米级助燃催化剂，以帮助煤充分燃烧，提高能源的利用率，防止有害气体的产生。纳米级催化剂用于汽车燃烧催化，有极强的氧化还原性能，使汽油燃烧时不再产生一氧化硫和氮氧化物，根本无需进行尾气净化处理。而各种纳米光催化氧化材料，可以利用光能降解有机物，抗菌除臭，在净化环境、保护健康方面起着越来越重要的作用。
第3篇：纳米技术的特点范文
【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，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，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，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。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，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
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、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、研究机构和界也纷纷以各种方式投入到纳米技术开发大潮中来。
在上世纪80年代，将纳米材料列入国家“863计划”、和国家基金项目，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世纪实现腾飞奠定坚实的基础。整个人类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：纳米技术的特点范文
关键词： 纳米技术意义展望
一、纳米技术的内涵
纳米技术是一门在0.1―100nm空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工、制造具有特定性能的产品，或对物质进行研究、掌握其原子和分子的规律和特征的高新技术学科，被认为是“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。
纳米技术包含下列四个主要方面：（1）纳米材料。当物质到纳米尺度以后，即0.1―100nm这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，又不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。（2）纳米动力学。主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统，用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺，特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百μm，而宽度误差很小。（3）纳米生物学和纳米药物学。如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，dna的精细结构，等等。纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，用于定向杀癌细胞。（4）纳米电子学。包括基于量子效应的纳米电子器件，纳米结构的光/电性质，纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装，等等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。更快，是指响应速度要快。更冷，是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度，纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。
二、研发纳米技术的重要意义
在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术、新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方英寸400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉。高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。
研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（0.1―100nrn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，因而纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，又不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
纳米技术作为一门新兴的学科，被誉为21世纪最具有发展前景的技术，是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在社会上的应用前景非常广阔，纳米技术不仅会推动新产品的开发，而且将为改善人们的生活环境，提高生活质量作出不可估量的贡献。纳米技术将成为21世纪新型技术的发展新方向，相信在不久的将来，我们将跨入一个全新的时代。
三、对纳米技术未来发展的展望
纳米技术将从根本上改变未来制造的两种基本类型方式――连续制造和离散制造。连续制造是指批量物质或材料的生产，例如化学品或金属卷材。离散制造是指单个配件的生产，例如螺栓或元件（集成电路）或组装系统（计算机）。对于纳米尺度制造来说，原子、分子与团簇都是生产“原料”。因此，纳米尺度制造的生产工艺和设备与目前应用于大于100nm的微制造工艺与设备将会有很大不同。纳米制造未来的研究方向包括以下几个。
1.材料开发
了解和模拟纳米尺度物质合成、操控及监测的现象和工艺，这是开发新型纳米制造技术所需的；开发表征、监测、筛选、分离和控制纳米结构大小/形状/多分散性和表面或体积特征的方法。
2.制造纳米系统的材料操控与控制
分子、大分子、纳米颗粒及纳米尺度组件的定位、定向、分散、集群和导向自我组装，非共价键和信息内容是不可或缺的；纳米材料的包装和输运，如通过超声和纳米流化床；纳米自组装结构融入功能器件和系统。
3.与微观和宏观系统相结合
把自下而上和自上而下的制备技术融入低本高效的优化生产制造中；制造技术的尺度放大、并行和集成能力，如平行探针或束阵列等方法。
4.制造工具
改造和控制表面组成/结构，以确保随后组装的稳定性和功能性；开发可支撑的、用户与环境友好、廉价而高产的制图技术；开发和运用纳米结构复制方法；纳米制造结构和性能的低本高效清除/修复/接缝技术，等等。
5.测量和标准工具
纳米颗粒与结构的化学和结构表征技术（除几何形状特征外）；开发三维加工和非破坏性表面下探测技术；把在线传感与监测技术同制造方法融合在一起；远程制作和远程表征设备和仪器，等等。
参考文献：
第5篇：纳米技术的特点范文
【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6篇：纳米技术的特点范文
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。
参考文献：
[1] 王旭.浅论纳米材料的特性.大观周刊,2012(6).
[2] 汪云.纳米材料应用前景十分广阔.广州化工,2007.35(6).
[3] 周震.纳米材料的特性及其在电催化中的应用.化学通报,1998(4).
[4] 单志强.纳米材料特性及其在环境保护领域的应用.环境技术,2005,23(2).
第7篇：纳米技术的特点范文
近日，一种被称为Morph的未来移动终端概念引起了人们的关注。Morph是由剑桥纳米技术中心和NOKIA研究中心共同研究开发的利用纳米技术开发新型终端的概念技术，可使移动终端实现自由变换外型、自我清洁和保护、利用太阳能发电、对环境自我感知等功能，为未来移动终端创造更多可能。
诺基亚研究中心副总裁、全球系统研究负责人兼诺基亚研究中心研究员Henry Tirri博士介绍说，Morph概念终端是高科技与其对最终用户的潜在影响之间的一座桥梁，显示了未来移动终端的延展性和灵活性，并展示了纳米技术可以提供的功能。
这个终端概念显示了一些革命性的飞跃，Morph概念技术可以为移动终端创造更多可能的机会，Henry Tirri指出，纳米技术能够使未来移动终端的材料和组件更灵活并可延展、透明，通过使用透明的电子零件将为终端提供全新的美学空间，弹性的特点使终端能够改变外形，使之适合手头的工作，利用生物可分解材料也可以更简单并环保地回收利用终端设备；纳米材料还能使终端具有自我清洁和自我保护功能，纳米结构的表面，如“纳米花瓣”可自然地阻挡水、污垢、甚至手印等对终端的污染；纳米技术使终端表面能够通过“纳米草”结构获得太阳能，成为一个自然的能量来源，新型高能量密度存储材料还能使电池变得更小、更薄，能更快地充电，并且拥有更长的充电周期；纳米传感器还能使用户能够以全新的方式检查周围环境，从分析空气污染，到对生物化学追踪和流程的洞察。
使除此之外，使用Morph概念的一体化电子零件将更便宜，并在更小的空间内实现更多的功能。同时也会带来一些软件方面的改进，比如自我组织、自我协调、自我更改等，都需要软件和硬件进行良好的结合，基于外部环境的感知自动调节内部配置。
第8篇：纳米技术的特点范文
【关键词】纳米技术；纳米材料；纳米光电子器件；光通信
五十年前，硅材料的研制成功和硅晶体管的发明，导致了电子信息行业的一次大革命。材料科学在不断地向前发展，随之而来的光通信时代、量子时代带给人们的是更多的“不可思议”。预计纳米技术总的社会影响将大于硅集成电路，尤其在通信领域，它将使得光器件的体积微型化，功能大大提高，满足人类对信息的需求。
1、纳米科技为光通信带来的影响
纳米是一个微小的尺度单位，1纳米是十亿分之一米（10-9），大约是单个原子直径的4倍。纳米科技是指在原子分子层次上对物质精细的观测识别与控制的研究与应用， 它将对于21世纪的信息科学、生命科学、分子生物学、新材料科学和生态系统可持续发展科学提供一个新的技术基础，这将引起一场产业革命，其深远的意义可与18世纪的工业革命相媲美，它涉及面十分广泛，包括物理学、化学、生物医学和材料等有关的领域。纳米科技中最具有生命力的、最代表纳米科技发展前途的、对未来新技术和产业可能带来革命性冲击的是未来的纳米器件。将来的纳米器件应该是高集成的、多功能的和智能化的。它应该将信息的探测（传感器）、运算（芯片）、传输（通信）和动作的执行诸功能集为一纳米结构。
纳米激光器的第一个重要应用很可能是芯片互联。过去，处理器速度一直是阻碍计算技术和电信技术发展的主要因素。但是，当处理器速度提高到一定程度时，互联就成了制约发展的因素。为此，半导体制造商采用铜互联取代了过去的铝互联。现在他们又在对光互联以及超低K 值材料和碳纳米管进行实验。光互联能够提供足够的带宽，并能向最快的处理器提供数据。但是，考虑到尺寸和成本的因素，对于这种应用的激光器，要求将会非常苛刻。在板卡上可以采用VCSEL，同时使用保偏光纤也是降低成本的一种方法。在芯片中，激光器和波导都需要采用纳米技术制造。
另一个需要面对的难题是如何将光子和电子集成起来。这就促进了硅光子技术的发展。如果硅既可以用来处理光子，又可以用来处理电子，那么就可以将二者集成到一起。硅加工方面的深厚技术积累对推动光互联产品迅速进入市场将起到非常重要的作用。这一领域已引起最大的几家半导体公司的关注。英特尔已推出了硅调制器和激光器，最近IBM也宣布了一种在硅片上制作光路的方法。小公司同样不甘示弱，生产硅调制器的Luxtera就是其中的一个。
那么，纳米光子互联的市场到底有多大呢？这很难说。对于片上应用，激光器必须嵌入到芯片上，其价格将高于整个芯片的价格。但是一项针对板上应用的市场调查表明，纳米互联技术所带来的市场需求可能非常大。假设在一块板卡上有10个器件，如果要将这些器件互相连接在一起，那么就需要90个激光器来完成这项工作。目前每年售出的芯片板有上亿只，激光器的数量之大就不难想象了。与此同时，英特尔、摩托罗拉和IBM等公司认为网络发展中的下一个重大事件是光纳米传感器网络。但它距离商用还有待时日，因为纳米传感器的研发主要靠政府资助，目前已知应用仅限于国土安全和军事。
最后，纳米科技还可以帮助我们降低10Gbit/s和40Gbit/s网络的成本。随着FTTX的迅速发展，市场对低成本器件肯定会有需求。尽管一些新兴纳米光子公司在大谈降低现有网络技术的成本，但是纳米工程能否如他们所愿，就不得而知了。实际上，除非新技术具有无可比拟的绝对优势，否则设备制造商决不会在这上面冒风险。上述的量子点激光器就表明纳米科技并不总是集经济实用于一体的。
2、纳米技术在光通信中的应用
2.1应用于光通信中的纳米光电子器件
2.1.1整齐排列的交叉式纳米光缆线是一种“Y-形状”的氧化硅纳米光缆线，该纳米光缆线的直径为10nm，长度可达毫米级，线直而均匀并且是透明的，最重要的是该纳米光缆线在生长过程中自动由一根分叉成为两根，两根可以分叉成四根，依次继续分裂。
2.1.2纳米级导电纤维是一种仅有一个分子粗细的导电纤维，可谓世界上最细“电线”。它的直径仅3nm，中心部分具有良好导电性的丁二炔链，四周包覆着糖的衍生物，并作为绝缘层，防止漏电。
2.1.3纳米聚合体电子器件是一种将化学合成的纳米粒子和与其共扼的聚合体组合制成的二极管发光作用区，终于首次实现了具有应用价值的、转化效率达2%～3%的有机近红外发光二极管。
2.1.4新型纳米激光器提高电脑信息存储盆这种新型激光器实际上是以半导体硫化锅为原料制成的纳米线，直径仅为一万分之一毫米。研究人员将硫化锅纳米线安装在涂有硅材料的基底上，制成一个回路。
2.2纳米科技在光通信中的应用
2.2.1纳米激光器
纳米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少数几个状态上，而低音廊效应则使光子受到约束，直到所产生的光波累积起足够多的能量后透过此结构。其结果是激光器达到极高的工作效率，而能量阈则很低。纳米激光器实际上是一根弯曲成极薄面包圈的形状的光子导线，实验发现，纳米激光器的大小和形状能够有效控制它发射出的光子的量子行为，从而影响激光器的工作。
2.2.2纳米光纤
将碳纳米管与聚乙烯醇（PVA）材料及水相混合，这样就使得聚乙烯醇材料能够将碳纳米管紧紧包裹住，从而将无数的单个碳纳米管捆绑在一起。这种最新材料的韧性比蛛死高4倍比用于制造防弹衣的凯夫拉尔纤维韧性强度高出了17倍。与同样重量的铁丝相比，新型纳米光纤材料的硬度是前者的2倍，韧性是前者的20。
2.2.3纳米光纤传感器
纳米光纤气体传感器的样机，的特点在于核心部件采用了体积小、重量轻的普通光纤和纳米光纤，耗电小、寿命长、不会中毒.除了一般条件下的用途外，适用于矿井井下的潮湿、强噪音、强振动、高粉尘的恶劣环境.该检测仪的适应性强，除了应用于瓦斯的检测外，简单改变发光二极管和光电检测管的工作波长，可以用于氢气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、水蒸气、硫化氢、氨气等多种用途。五十年前，硅材料的研制成功和硅晶体管的发明，导致了电子信息行业的一次大革命。材料科学在不断地向前发展，随之而来的光通信时代、量子时代带给人们的是更多的“不可思议”。预计纳米技术总的社会影响将大于硅集成电路，尤其在通信领域，它将使得光器件的体积微型化，功能大大提高，满足人类对信息的需求。
【参考文献】
[1]程开富.纳米电子/纳米光电子技术[J].飞通电子技术，2002（2）：76-80.
第9篇：纳米技术的特点范文
作为一种几何尺度的量度单位，一纳米等于十亿分之一米，千分之一微米，大约是三四个原子的宽度。人们在研究物质构成的过程中发现，在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性并通过物理或化学方法制造出具有特定功能产品的科学技术，就称之为纳米技术。一般来说，纳米技术所制造物体的体积不超过数百个纳米，其宽度相当于几十个原子聚集在一起的宽度。由此可见，纳米技术是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用探索紧密联系、学科之间交叉性很强的新型综合科学技术。
在现代科学技术快速发展的今天，纳米科技成果已经在现代科技的多个学科领域得以广泛渗透和发展，其中就包括与人们日常生活密切相关的日用化学工业领域。我们知道，化妆品作为一种特殊日用化工产品，由各种原料或添加剂经过合理配方加工而成。因此，化妆品学也通常被认为是一门交叉性很强的综合学科，其主要涉及物理、化学、生物、生理、化工工艺、化工工程机械、医药卫生、材料等多种学科。因此，在化妆品产品的研发和生产过程中，将纳米技术科研成果转化并应用到新的化妆品产品中，能从根本上大大提高化妆品的性能、科技含量及市场竞争力。正因为如此，纳米技术有望在未来的化妆品产业中得到广泛的应用。
一、纳米科技与化妆品纳米化
1. 纳米科技与纳米级功能材料
目前，纳米科学的研究主要集中在纳米材料领域，取得的成果也多在此。因此，作为纳米科技的基石，纳米材料和纳米结构是当今新兴材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近转化为应用的重要组成部分。
在过去的十几年里，广大科技工作者在纳米材料的制备、性质、表征乃至应用方面进行了系统和规范性研究，尤其在功能材料方面做了大量的基础研究工作。所谓功能材料主要是指基于物质的光、电、磁等功能开发的材料。研究发现，纳米级功能材料主要可产生小尺寸效应、量子化尺寸、宏观量子隧道效应以及表面效应。这些功能都是与物质的电子层结构和能级密切相关的。当物质的粒径下降至纳米级时，由于此时物质的粒径与电子的德布罗意波长接近，因此量子化效应、小尺寸效应等对物质的能级和电子跃迁的影响骤然增加，从而影响了材料性能。
2. 纳米材料与化妆品纳米化
一般认为，化妆品对皮肤的清洁、护肤、营养和保护作用主要取决于通过渗透或吸收进入皮肤中的各种功效成分，而传统工艺所生产的各种活性成分却往往难以充分发挥作用。我们知道，化妆品的各种性能及质量除了与配方、生产设备和工艺密切相关外，关键取决于化妆品中功效成分的粒子大小。功效成分的粒子越小，就越容易透过皮肤角质层而到达皮肤深层，起到应有的护肤和疗肤效果，反之，即便是很好的配方也不能对皮肤产生应有的护理和保养作用。基于此，化妆品的研制者一直致力于化妆品功效添加剂粒子细小化的工作，这一点与纳米技术点的发展是不谋而合。结合纳米生物学、纳米材料学等学科优势将各种化妆品材料／原料纳米化的技术，即为化妆品纳米化技术。利用纳米化技术可使各种纳米级化妆品功效成分颗粒能够顺利渗透到皮肤深层，并通过其产生的表面效应和尺寸效应最大限度地发挥护肤、疗肤效果。目前，对纳米化妆品的研制，第一步是要突破微米级（100～300nm），第二步就是进入国际上所公认的纳米尺度(1～100nm)范围内。
化妆品功效成分纳米化后，对人体皮肤所产生的两个主要效应为表面效应和尺寸效应。（1）表面效应：众所周知，球形粒子的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积／体积）与直径成反比，随着粒子直径变小，比表面积将会增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加；同时由于处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同而使得表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性和反应特性，晶体微粒化使这种活性表面原子增多，其表面能大大增加，这样就使得化妆品中功效成分的粒子能充分发挥其功效。如：能够充分抑制酪氨酸酶的活性，分解和阻断黑色素的形成和上浮的通过，达到使人体肌肤白皙的目的；能够充分与病原体接触，达到抑菌和杀菌的作用效果；能够充分散射和吸收紫外线，达到防晒的目的。（2）尺寸效应：人体皮肤随年龄的增长及环境条件的不同而有不同程度的变化，如：真皮中的胶原蛋白减少、分子变硬，致使皮肤逐渐失去弹性和韧性，出现皱纹，皮肤抵抗力、免疫力和排除废物的能力下降，从而出现和加深了各种色素斑点等。因此要在化妆品中加入一些功效成分，对皮肤的生理结构、细胞组成成分及新陈代谢进行修复、保养和调整，使皮肤焕发出青春活力。皮肤的渗透和吸收作用与物质粒子的大小密切相关。随着化妆品功效成分纳米化程度的提高，皮肤组织对功效成分的渗透和吸收就会变得更加快捷和深入，从而能够对深层皮肤起到深层清洁护理、抑菌杀菌、促进细胞新陈代谢、补充营养和水分等作用，达到增强肌肤弹性和表面张力的目的，并使人体肌肤最终能得到更加完美的呵护和保养，更加健康美丽。
二、纳米技术在化妆品中的应用
1. 在化妆品添加剂经皮给药中的应用
化妆品纳米化技术的一个方向是发展化妆品原料纳米微粒技术，即将功效成分包裹在直径纳米尺度的微粒中。载药纳米微粒作为纳米技术与现代药学结合的产物之一，具有许多作用：容易被组织或细胞吸收，恒速缓释功效成分并确保功效成分在较长时间维持在有效浓度内，以及增加有效成分稳定性，减少特殊添加剂对皮肤的刺激等，因此，载药纳米微粒已成为化妆品活性成分的理想载体和新剂型，在化妆品添加剂经皮给药及控释和缓释方面初显奇效。纳米微粒主要包括纳米微胶囊和纳米微球。微胶囊是指用聚合物薄膜将微量固体、液体或气体物质包裹制成微小囊状物，厚壁仅为10nm。微胶囊可有效防止各种有效成分间的相互干扰，控制添加剂的释放速度。纳米微球为一种多孔的微粒载体，直径为纳米级。纳米微球由于多孔而使球体表面积增加，从而具有更强的吸附能力，可运载更多的有效成分，同时也具有缓释和定向释放的效应。目前，应用上述两种新型载体的多种化妆品已在国外成功上市，市场前景已被业内人士看好。
2. 在化妆品乳化技术中的应用
乳化技术是膏霜和乳液类化妆品制备的重要技术。传统乳化工艺制备的化妆品膏体其内部结构一般为胶团状或胶束状，直径通常为微米级，对皮肤渗透能力很弱，不易通过表皮和皮肤附属腺体两条主要途径被皮肤所吸收。通过纳米乳化技术所制备的化妆品，其膏体微粒直径可达到纳米级。这种化妆品在皮肤各层的渗透性可以明显增加，而皮肤的选择性吸收物质的利用率随之大为提高。目前，市场上销售的此类护肤品在美白、抗衰老等功效方面效果更好。另外，由于此类护肤品不含或少含表面活性剂，因此，尤其适用于敏感皮肤消费者。
3. 在防晒产品中的应用
防晒化妆品中防晒剂的选择对防晒产品功能具有决定性作用，是防晒化妆品配方的核心所在。目前，国内传统防晒产品中，常用的防晒剂主要为化学防晒剂（有机防晒剂）和物理防晒剂（无机防晒剂），其中以化学防晒剂为多。化学防晒剂品种多，效果好，但光稳定性相对较差；物理防晒剂光稳定性好，但使用时含量不宜过高。因此，在最大限度地追求防晒剂的安全性、高效、广谱和降低成本方面，对无机材料防晒剂的研究和开发以及多种防晒剂复合使用的研究一直是该领域的研究热点。最近几年，应用纳米技术开发生产的多种无机防晒剂在化妆品中的应用已经初显良好的应用前景。纳米无机材料在防晒化妆品中应用，可有效解决化学防晒剂的缺点，提高物理防晒剂的防晒效果。目前，这些防晒剂中研究和应用最多的是纳米TiO2，其次为纳米ZnO和SiOx。其他一些金属氧化物的纳米粒子如Fe2O3,Cr2O3，尽管也具有紫外吸收性质，但是由于毒性或过深的颜色，限制了他们在化妆品中的使用。纳米TiO2作为紫外吸收剂有其独特的长处。首先，纳米TiO2在UVA和UVB波段都表现出吸收，是广谱紫外吸收剂。其次，除了能够吸收紫外线，它还可以在一定程度上散射紫外线,这是传统的有机紫外吸收剂所不具备的特点。纳米ZnO也具有类似特点，但吸收峰主要在UVA波段。在美国，FDA已经批准TiO2和ZnO为化妆品的原料，而日本甚至要求防晒化妆品中必须加入纳米TiO2。目前，国内外以纳米TiO2和纳米ZnO为原料的防晒化妆品已经面市。
4. 在天然药物化妆品中的应用
近年来，随着人们对回归自然需求的增加，天然药物化妆品以其独特的功效和副作用少而在市场上倍受青睐。然而，大多数中药添加剂有效成分存在分子量大和溶解度差所导致的吸收差利用率低等问题。为了提高药物的吸收率，利用纳米技术直接将难溶解的中草药纳米化,制备成化妆品添加剂，可有效增加中药添加剂有效成分溶解速率和接触面积，可使皮肤对天然药物成分的吸收更加顺利，从而使天然药物药效得以充分发挥。
“纳米中药”是我国科研工作者首先提出的研究方向。徐辉碧教授等人在对雄黄进行纳米化处理后，发现其对肿瘤细胞S180和上皮细胞ECV-304的细胞毒性和细胞凋亡作用呈现明显的尺寸效应。纳米石决明在对血清微量元素的药效上也表现出类似作用。这些研究充分体现了中药的纳米化对其效果提高的影响。采用纳米化的人参、灵芝、黄芪等代替相应提取物，在很大程度上提高了药物的吸收率和利用率，同时在一定意义上达到了延长药效的效果。因为纳米化的中药吸收很快，但是释放却不像提取物那样迅速，是相对缓慢的释放过程。这对功能性化妆品具有重要意义。如人参、芦荟、灵芝和黄芪等经纳米化后添加到化妆品中，其产品功效可明显提高。因此，中药添加剂有效成分纳米化技术在天然药物化妆品中的应用具有非常重要的意义。
5. 在化妆品包装材料中的应用
纳米化材料可广泛应用于化妆品包装材料中，其中应用最为广泛的是纳米塑料。纳米塑料的特点是具有耐高温、耐磨、外观好（透明度和光泽度）、重量轻，而且质地坚硬等良好的物理性状；同时，纳米塑料还有耐化学腐蚀、耐老化、不生锈和无毒等特点；此外，纳米塑料还有物理祛臭和抗菌作用。因此，纳米塑料在化妆品行业中将会有广阔的应用前景。
三、展望
