纳米技术的缺点精选(九篇)

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第1篇：纳米技术的缺点范文

1引言

纳米科技是指在纳米尺度(1到100纳米之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用(主要是量子特性)，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米科技成果拥有科技成果的特征和纳米科技的特点。

2科技成果简介

2.1成果定义和特征

科技成果是指对某一科学技术研究为内容，通过试验研究、调查考察取得的具有一定实用价值或学术意义的结果，包括研究课题结束已取得的最后结果，研究课题虽未全部结束但已取得的可以独立应用或具有一定学术意义的阶段性成果。科技成果具有新颖性与先进性、实用性与重复性，有独立、完整的内容和存在形式，应通过一定形式予以确认等特征。

2.2科技成果转化描述

科技成果转化是指为了提高生产力水平，对科学研究与技术开发产生的具有实用价值的科技成果进行的后续试验、开发、应用、推广，直至形成新产品、新工艺、新材料，发展新产业的相关活动。从宏观上来看，科技成果转化是一个由科技供给系统、科技转化系统、科技需求系统和科技环境系统构成的大系统。在微观方面，科技成果转化一般包括实验室研究、中间试验、工业性实验、工厂化生产等诸多环节。

2.3科技成果转化三个发展阶段

科技成果产生阶段：该阶段主要从确定研究开发项目开始，到初步成果（产品）形成才基本完成。科技成果转移阶段：该阶段主要包括成果（产品）进入中试试验和工业化试验等。科技成果应用阶段;该阶段主要包括成果（产品）进入规模化生产，并进入市场等。

2.4科技成果转化基本要求

科技成果转化作为一项复杂的社会系统工程，需具备多方面条件，满足多方面要求，如科技成果自身的成熟程度、转化环境，以及相应的政策、社会服务与支持等都是重要的转化条件，是顺利转化的基本要求。以下分别作说明。

2.4.1技术成熟度

技术成熟度，即科技成果适应社会生产发展需要的实际水平，是科技成果转化的最根本的条件。技术成熟度特征:完全成熟的科技成果，应当是可以立即生产的；不够成熟的成果则还需再投入进行二次开发，才可能投入生产，所需要投入量越大，表示成果就越不成熟。技术不成熟原因：技术认识不同，科技投入不足，使科研条件和科研深度都较为缺乏；中试环节薄弱，中试的欠缺使得成果的先进性、适应性、配套性、可靠性达不到要求，难以实现工业化生产的需要。例如：长期以来，由于经费短缺，我国中试基地建立的数目较少。以上海为例，2005年从基础研究到中试再到产业化，投资比例为1：1.03：10.55，而较为合理的比例是1：10：100。中试的欠缺使我国科技成果的转化率低，已经成为制约我国经济持续发展的一个“瓶颈”。结论：科技成果要实现成果转化，首先要求科技成果技术成熟。因而需加大投资力度，加强中试试验研究力度，形成成熟的、可靠的科技成果，促进成果的推广。

2.4.2转化环境

转化环境主要包括转化的市场需求、政策和意识。第一，树立以市场为导向的意识。要从科研源头起与市场需求相结合，以形成产业化为根本目标，针对现有和潜在市场，开发具有市场前景的科技成果，促进科技成果的转化；要避免科学研究与市场脱节，造成成熟的技术也无法进行推广，致使大量的科技成果无法产业化。例如：美国仪器制造业对高科技成果的一项调查显示：11项首次发明的新仪器，思路100%来自用户；66项重大改进，85%来源自用户；85项小改小革，67%来自用户。结论：以市场为导向的研究，更容易促进科技成果的转化，科研人员必须始终坚持以市场需求为出发点和归宿。第二，科技发展政策。科学技术与政策的关系日益密切。科学技术的发展越来越依赖国家的支持，国家的科技投入和政策引导成为影响科技发展的重要因素。需着眼于促进经济建设、依靠科技进步机制的形成和企业技术创新主体地位的建立来制定配套政策，加强政府以科技需求为导向的行为，强化政策的激励引导作用。政策的制定要从科技成果转化大系统和全过程出发，在促进科技成果供给的政策、促进科技成果转化过程整体化的政策等方面，形成体系上的一体化，避免“头疼医头”、“捉襟见肘”，形成不合力。例如：美国是获诺贝尔自然科学奖最多的国家，一方面，美国较高的物质生活待遇吸引了高级人才；另一方面是美国适宜的科技政策和社会文化氛围，推动了科技的发展。在这个意义上说，比尔•盖茨出现在美国决不是偶然的。结论：要有激励的政策，更容易促进科技成果的转化。第三，科研成果转化意识。成果转化意识是一切成果转化活动赖以发起的内驱力，是贯穿于成果转化过程的内在动力；低科技成果转化率的一个重要原因在于科技成果转化意识的缺乏，如科技成果的价值意识、商品意识、社会科技开发意识不强。科技成果拥有者必须有强烈的转化意识，才能从主观上发挥其积极性，促进科技成果转化的进程。例如：不少科研单位和科研人员把科研成果的获得作为科研工作的最终目标，不能主动把科研成果作为商品推向社会;同时企业对购买科技成果表现冷淡，因而造成了大量的科技成果的搁置，导致科技成果转化率低。结论：科研人员具有强烈的成果转化意识，更容易促进科技成果的转化。

2.4.3宣传策略

科技成果的推广必须注重市场宣传和推广，一方面加大宣传力度，另一方面注重宣传适度。主要宣传策略如下：1.强化组织领导，健全科技宣传网络；2.明确目标责任，强化考核督查力度；3.整合科技资源，拓宽科技宣传渠道；4.加强媒体合作，搞好科技宣传；5.开展科技培训，促进成果推广；6.开展科技活动，丰富宣传形式；7.加强技术交流，建立信息平台；8.注重方式方法，宣传适度确保质量。

2.5科技成果应用现状分析

农业、工业、医药、军事、材料、电子、生物、航天等领域的科研成果，大量的成果怎么处理呢？这些都需要进行成果转化，这些新产品、新材料、新工艺，只有进行科技成果的转化才能有真正的作用，同时科技成果也有市场需求。突出表现出两个特点：一方面大量科研成果生成，一方面有巨大的市场需求。

2.5.1科技成果转化率低

我国每年有2万余项比较重大的科学技术研究成果和5千多项专利，但是其中最终转化为工业产品的成果不足5%，而欧美发达国家转化率则为45%以上。我国科学技术向生产转化的比例为10%～15%，也远低于发达国家的60%～80%。高新技术企业的产值在社会总产值的比例仅为2%，与欧美发达国家的25～30%相比，更是不可同日而语。结论：目前我国科技成果转化率低。2.5.2科技成果转化率低的原因我国科技成果转化率低的原因主要有：科技成果本身存在先天不足，成熟度低；科技成果系统配套不够；科技成果对企业缺乏吸纳和转化的动力与活力；科技成果转化缺乏资金支持，相应的风险投资基金匮乏；科技成果中介机构不健全，社会服务职能不完善；体制上产学研系统各自独立，科技与生产脱节；市场体制不成熟，法律保障不足。

3纳米科技成果及产业

3.1纳米科技成果及产业的特点

纳米技术属于高科技领域，因此与高科技成果有着共同的特征：高风险，高投入；高额的利润前景；巨大的市场需求。纳米科技为多学科交叉领域，其应用及产业化又具有许多独特的特征：多学科交叉特性；潜在的高额利润；潜在的市场需求。

3.2纳米科技成果市场分析

纳米技术有巨大的潜在市场，它与信息技术、生物技术共同成为二十一世纪社会发展的三大支柱，也是当今世界大国争夺的战略制高点。据权威的研究报告显示，2000年纳米技术对全世界GDP的贡献为4000亿美元，预测2010年纳米技术对美国GDP的贡献将达到10000亿美元，日本纳米技术的国内市场规划也将达到273000亿日元。纳米科技的健康发展，对二十一世纪的社会和经济发展、国家安全以及人们的生活和生产方式带来巨大的影响。结论：纳米技术及产业已成为世界各国抢占的巨大市场。

3.3纳米科技成果转化现状

在纳米科技产业化方面，除了纳米粉体材料在少数几个国家初步实现规模化生产外，纳米生物材料、纳米电子器件材料、纳米医疗材料等产品仍处于开发研制阶段，要形成一定市场规模还需一段时间。目前成果以基础研究为主，纳米技术应用成果处于初期阶段，产业化效果不理想，成果转化率低。如果将纳米产品的成熟程度按中试、批量生产和规模化生产划分，其分布明显呈剧烈递减态势。研究开发和规模化生产的距离较大，大约只有5%的实验室成果最终能转化为规模化生产。

3.4纳米科技成果转化率低原因

3.4.1投入的科研经费不足

成果转化未知因素多，造成研究工作周期长、所需经费多；对科研的投入未考虑中试等应用技术研究，影响科技成果的转化。

3.4.2缺乏风险意识和市场服务意识

纳米技术产业与其它高新技术一样都存在投资风险、政策性风险，市场风险和自由竞争风险等。同时，纳米技术还存在着潜在风险。另外，科研工作者市场服务意识淡薄，缺乏主动为企业服务的意识。

3.4.3科研缺乏布局和规划

缺乏制定战略发展规划以及科研与产业的合理布局，造成低水平重复和资源浪费；重视基础性研究，轻视应用性研究，造成科研成果缺乏市场，成果难以被企业吸纳和转化。

3.4.4纳米科技成果成熟度低

在研究中，研究人员常常只注重论文，纳米科技成果论文水平很高，但产业化并不理想；注重实验室开发，没有潜心于后续的应用开发和技术支持，造成成果成熟度不够，先天不足，难以转化；大部分企业属于生产型，缺乏持续创新和应用开发能力，只能接受非常成熟的技术。

3.4.5缺乏信息沟通缺乏信息沟通，导致产学研系统各自独立，科技与生产脱节。从事纳米科技研究的人员，分属不同的行业和部门，条块分割，由于缺乏相互交流，更缺乏与一线企业的交流与合作；由于信息不畅，造成成果难以满足需求，以及成果和需求重复现象严重；企业间应用成果壁垒森严，难以推广，导致不少低水平重复，重点不突出，阻碍了整体优势的发挥。

3.4.6纳米专业人才匮乏

纳米科技由多学科交叉，因此需要具有多学科知识的复合型人才；纳米科技的迅速发展，需要大量纳米科技领域及其相关领域的人才。而中国传统分门别类教育体制培养的“专业人才”，不能适应拥有多学科知识复合型纳米研发人才的需要。因此，为推动我国纳米材料产业的发展，需要培养一批复合型纳米科研人员及纳米经营管理人才。

3.4.7知识产权意识淡薄

中国纳米技术近几年有了突破性的发展，但知识产权意识在科学界尤其是开发应用领域仍然淡薄。专利数量有所增加，但是在总量上申请的专利还是很少。在我国，申请的专利大部分是纳米粉体材料制备方面的专利，而国外的专利很多是纳米应用专利。

3.4.8行业标准和技术规范缺乏

目前纳米科技应用研究很热，市场上出现了很多“纳米商品”，然而，很多的“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”。市场上缺乏行业标准和技术规范的约束，一些人热衷于炒作纳米概念，造成初级产品过剩，浪费了社会整体资源；一些生产微米材料的企业，在其产品性能用途完全没变的情况下，贴上纳米标签，摇身一变成了纳米材料企业，误导纳米概念；一些企业在投入少量资金注册了纳米材料公司或纳米材料应用公司后，就开始在经营业绩上做文章，蓄意编造是专门从事纳米科研、生产和应用的实力企业的假象，最终达到圈资、骗政策的目的。

4纳米科技推广应用思路

针对纳米科技成果转化率低及成果推广过程中所存在的问题，促进纳米科技的推广应用，应切实做好以下工作。

4.1根据市场需求，选好研究目标

针对我国纳米科技产业化处于初级阶段，纳米科技发展资金投入不足，纳米科技产业化效果不理想等现状，在有限的资金和设施条件下，纳米科技的发展一定要从科研源头上加以调控，科研项目选题要以市场需求为导向，以形成产业化为根本目标，强调创新意识和市场服务意识，发展具有竞争力的新技术和新产品，并推进传统产业的发展，从而促进纳米科技成果更快地得到推广和应用。

4.1.1科研项目选题时应遵循的原则

创新性原则：强调科技源头创新意识；产业化原则：以产业化为根本目标，能独立形成新产品、新技术；竞争力原则：注重可提升产品竞争力的技术及材料，注重与传统产业结合；市场化原则：以市场需求为导向，加强服务意识，注重市场推广。

4.1.1.1强调科技源头创新意识

自主创新已经成为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节。十一五发展规划指出：“科学技术发展，要坚持自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”。纳米科技属于高新技术领域，因而，必须强调创新意识，研究和开发具有源头创新性的新技术和新产品，形成自主知识产权的新技术和新产品，实现技术发展的跨越，实现企业资本、社会资本和知识资本的有效组合及转化增值。强调创新意识，发展纳米科技，必须以市场为导向，以产业化为根本目标，发展成熟的技术，努力提升其竞争力，吸引企业及其它投资公司的参与和投资。加强纳米科技源头创新，要以纳米电子学、纳米尺度的加工及组装技术、纳米生物和医学、纳米材料学等科学前沿的理论和方法学为重点，争取取得重大进展，获得具有自己特色的发现和发明创造，促进纳米科技的产业化。

4.1.1.2以产业化为根本目标，能独立形

成新产品、新技术选题时要以产业化为根本目标，研究方向要与产业相结合，要策划出一个行业的主体并且形成一个产业链条。开发市场前景广阔、能够独立成新产品的先进技术，吸引以纳米技术为关键生产技术的企业投资，推动纳米技术的产业化进程。围绕国家长远发展目标，将纳米技术与信息、环境、能源、生物医药及先进制造、海洋、空间等高新技术相结合，提高纳米技术在这些产业中的含量，建立以纳米技术为主旋律的一批纳米产业及产业链并形成产品、商品，为提高我国的绿色GDP做贡献。举例1：信息产业中的纳米技术以纳米阵列体系为基础的量子磁盘，1998年正式问世，存储量高达465Gb/in2，相当于现在磁盘10万个的存储量。1999年，美国惠普公司在实验室成功制造了100×100nm芯片。正像克林顿所说，利用现代的纳米技术制备的超高密度存储元器件，可以将美国国会所有的信息存储在只有方糖大小的体积内。2000年，IBM公司通过纳米技术把这种磁盘的存储量提高到1000Gb/in2，相当于100万个现在磁盘的存储量。利用纳米技术可以将动态随机存储器和电脑CPU缩小到70nm，晶体管的尺寸为100～200nm。结论：纳米技术在电子信息产业中的应用，将成为21世纪经济增长的一个主要发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。举例2：生物医药产业中的纳米技术采用纳米超顺磁载体制作的示踪剂使核磁共振检出的癌细胞尺寸大大降低，便于早期诊断、早期治疗；利用纳米技术输送生物大分子药物，可克服其吸收差、稳定性低的缺点，实现其天然、高效等特点，显示出良好的应用前景；根据药物分子的性质设计纳米颗粒表面及内部结构，从而达到人为地设计药物的靶向目标及其释放和作用方式，明显提高药效；利用纳米技术制备支架、骨骼等植入材料，具有很好的生物相容性，并可发挥治疗效果。结论：纳米材料技术将在生物医学、药学、人类健康等领域有重大的应用。预计到2015年，纳米技术在生物医药领域中的应用，全球市场将达到2000亿元。

4.1.1.3注重发展提升产品竞争力的新技术和新材料

传统行业的发展需要纳米科技来提升其技术和产品的竞争力。传统产业是国民经济的重要组成部分，这就决定了发展纳米产业应切入传统产业，努力提升对传统产业和产品的更新换代，提高竞争力，同时调整传统产业结构，实现经济增值。纳米科技的发展需重视与传统产业相结合。纳米技术在传统产业的应用具有投入少、见效快、市场前景广阔等特点，因此，将纳米科技与传统产业结合，可以有力促进纳米科技的推广应用。加强与传统产业合作，必须以市场需求为导向，发展具有市场潜力的产品和技术，通过纳米技术显著提高传统产品的竞争力。加强与传统产业合作，从一开始，就要积极吸纳企业的参与投入，发展能显著提高传统产业和产品的新技术和新材料。举例1：纺织行业中的纳米技术纳米催化剂在化纤原料涤纶聚酯合成中的应用，将使生产效率提高5倍以上，大大降低了生产周期和成本，这项技术在化纤行业的推广可带来数十亿元的收益；利用纳米技术对各类化纤进行改性，使之具有功能性，如吸水吸湿纤维、变色纤维、芳香纤维、磁性纤维、防辐射纤维、远红外纤维，还可采用复合纺丝法来生产功能化织物；纳米功能氧化物填充到纤维中可制得各种差别化、功能化纤维，为纤维的发展带来一场健康革命，其市场规模也超过二十亿元。结论：纳米技术的应用将对纺织行业的发展起到巨大的推动作用。举例2：建材行业中的纳米技术纳米技术在建材领域的应用：利用纳米材料的自洁功能可开发的抗菌防霉涂料、PPR供水管；利用纳米材料具有的导电功能可开发的导电涂料；利用纳米材料屏蔽紫外线的功能大大提高PVC塑钢门窗的抗老化变形性能；利用纳米材料可大大提高塑料管材的强度等。另外，纳米抗菌不锈钢塑料复合管、纳米抗菌PPR管是在管材内层塑料中添加纳米级抗菌材料，经共挤出而制成具有抗菌、卫生自洁功能的管材。仅以PVC塑钢门窗为例，近几年我国每年城乡工业和民用建筑的建造量平均约12亿平方米，需要门窗3亿平方米，年需塑钢门窗约3000万平方米，年需硬PVC异型材约30万吨。结论：纳米材料在建材中具有广阔的市场应用前景和巨大的经济、社会效应。

4.1.1.4以市场需求为导向，加强服务意识，注重市场推广

以市场成熟代替技术成熟是发展纳米技术的最佳方式。改变传统的“技术导向”为“市场导向”，始终坚持以市场需求为出发点和归宿，以市场需求为拉动机制，着重推动具有应用前景的新技术和新产品的开发，注重对传统产业的改造和提升，提升产品的竞争力，推动纳米科技的产业化。着重发展有重大影响的方向与领域，注重纳米技术与各个行业的交叉融合，使纳米技术和产品能服务于各个行业。注重纳米技术的市场推广，加强纳米科技与各个行业领域间的交叉融合，加强科研成果和企业及投资商之间的交流合作，建立信息交流平台，创建科研成果转化的渠道，为纳米科技发展提供有力服务和支持。

4.2注重技术集成，实现自主创新

“创新”是科技发展的生命力所在。对于纳米科技的发展，需加强新技术和新产品的原始性创新，提升产品和技术的竞争能力。同时在重视原始性创新的基础上，更应该注重具有重大应用价值的集成创新，通过对集成要素的优势整合，提升集成整体的竞争能力，实现更大的市场价值。

4.2.1技术集成创新有利于形成市场竞争力

长期以来，人们比较注重单项技术继发展，这是技术开发初级阶段的必然过程。但从科技与经济结合的内在要求来看，单项技术的研究开发，因为缺乏与其它相关技术的衔接，在当前很难形成有市场竞争力的产品或新兴产业，这就造成我国每年所取得的数万项科技成果最终束之高阁，削弱了我国科技创新的基础。

4.2.2技术集成创新将提高产业核心竞争力

核心竞争力的形成，不仅仅是一个创新过程，更是一个组织过程，使各种单项和分散的相关技术成果得到集成，其创新性以及由此确立的企业竞争优势和国家科技创新能力在价值上远远超过单项技术的突破。加强技术集成创新，是企业实现自主创新的新思考，也是企业获得竞争优势、适应知识经济发展的关键。

4.2.3纳米技术的集成主要内容

4.2.3.1纳米科技成果的集成

将分散的技术集中，形成一个可达目标功能的技术体系，即组合应用性技术成果，也称为技术捆绑或技术整合。纳米科技成果的集成应注意以下几点：注重主题的策划，选好技术与成果，实现目标显示度。（1）注重主题的策划以市场需求为导向，关注市场需求的多样化，强化产品的竞争意识；以纳米技术或产品为关键要素，解决需求中的重大问题，具有行业导向性与共性；拓展解决方案的丰富性，注重外部资源的易取性；强化研发时间的迅捷性，凸显研发质量的配比性。（2）选好技术与成果始终坚持把市场需求作为出发点和归宿点，选择具有市场前景的技术和成果，选择具有竞争优势的纳米材料或技术为关键技术要素，具有前景的技术与成果，注重其成熟度和可靠性。同时加大中试研究力度、中试研究领域和资金投入，注重集成要素中技术和成果的协调与融合，优势互补，使集成整体具有新的价值。（3）实现目标显示度注重目标功能的实现，不仅要实现各项集成要素的功能目标，还应实现集成系统的整体功能目标。集成要素和集成系统的功能定量指标应具有竞争性，以实现其产品的显示度，有利于产品的推广。

4.2.3.2注重技术集成创新

（1）从纳米科技发展到产业链上的集成协作在产业链的衔接上，由于纳米技术的跨学科性，急需将努力的方向由“单打独斗”转向“集成协作”。实验和技术上存在局限性，而研究的广泛和复杂，造成设施难以完备；技术的成熟度不够；研究成本高和周期长，造成产业化难度大。因此，仅依靠某一个工业部门或者研究机构，将无法加快推动纳米科技的应用和产业化的步伐。结论：要实现和促进纳米技术的产业化发展，需要采用合理的产业化与投融资模式，推动纳米技术产业链的全方位发展。这就是所谓的为了构筑我国纳米产业发展的大战略，也是目前国内众多研究机构、企业正在的探索大联合的适当途径。（2）纳米科技发展产业链上的集成协作方式第一，建立国家级研究开发平台，充分发挥国家级研究开发平台的作用，推动各研究部门之间的交流合作，实现软硬件资源共享，避免重复建设。第二，建立产业孵化基地。“科研-孵化-企业”一条龙式的产业化模式，有利于推动科研成果产业化，因此，在有条件的地方应建立纳米科技孵化基地。第三，加强产学研的合作。积极推进产学研一体化的进程，把研究、开发和应用过程的各个阶段建成一个系统，使之紧密衔接、相互交替，保证从科研到生产整个过程的连续性，从而使科研单位前期的研究、开发优势与企业工业化生产优势融为一体，促进科技成果的转化。（3）各领域科学研究人员间的协作从目前情况看，我国从事纳米科技的研究人员，分属不同的行业、部门，彼此之间信息沟通不畅，研究人员之间也缺乏必要的交流，致使研究力量大大分散，而且各地研究所重复研究、重复建设严重。纳米科技属于多学科交叉的前沿研究领域，要动员和组织信息、物理、化学、生物、医药、材料等学科的专家参与纳米科技的研究开发，抓好多学科在纳米科技方面的集成。结论：纳米科技的多学科交叉特性必然要求加强各领域科学人员之间的协作。

4.2.3.3纳米科技推广注重技术集成创新的应用案例分析

应用1：“以应用纳米技术打造新世纪康居商住楼”思路（1）为了贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》以及“十一五”规划中的要求，促进生态人居环境和绿色建筑的发展，提出集成整合最先进的纳米技术研究成果，积极推动健康、环保的生态建筑技术的应用与推广。为打造康居示范工程提供有力的技术支持和保障，致力于搭建三大公共技术平台，即居住环境健康性和安全性公共技术平台；建筑物与居家用品节能和环保性公共技术平台；资源综合利用公共技术平台。（2）应用纳米技术打造新世纪康居商住楼，可以体现在环保、健康、节能等方面的优势上。具体应用可以包括外墙涂料、内墙涂料、变色玻璃、地毯地板门、厨房、家用电器、卫生洁具、床上用品、窗帘、玩具及衣物等。（3）面向生态人居环境和绿色建筑的发展的需要、面向《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》以及“十一五”规划中的要求，新世纪康居楼的打造将对该行业及人们生活产生很大影响，将形成一个完整的产业链条，引导该行业的发展。以纳米材料或技术为关键技术要素，具有竞争优势；选择具有很好市场前景的纳米改性内外墙涂料、纳米改性纺织品、纳米改性陶瓷、应用纳米技术的太阳能电池等技术和产品，打造一个健康、环保、节能的居住环境，具有竞争优势。另外，选择的纳米改性内外墙涂料、纳米改性纺织品、纳米改性陶瓷等成果技术成熟度较好。应用2：“建立应用于汽车产业的纳米技术产品产业链”思路（1）纳米技术在汽车产业中的应用，可以包括纳米材料改性内饰件、纳米结构超强钢板、纳米结构铝材料、高耐腐纳米水性汽车涂料、纳米隔热涂料、纳米材料改性高性能轮胎、高强度胶黏剂、纳米汽车油、纳米汽车燃油添加剂、纳米传感器、汽车动力应用纳米新型太阳能电池、纳米汽车尾气催化净化材料等。（2）面向十一五规划的“建设环境友好型，资源节约型社会”，面向中国巨大的汽车产业市场，中国汽车产业发展在近几年速度迅猛，是世界上最大最有潜力的市场。选择具有很好市场前景的纳米改性内饰件、纳米改性涂料、纳米改性高性能金属材料、高强度胶黏剂、纳米汽车尾气催化净化材料、纳米汽车燃油添加剂及汽车动力应用纳米新型太阳能电池等技术和产品，具有竞争优势。纳米技术在汽车上的广泛应用，将降低汽车各部件磨损、降低汽车消耗、减少汽车使用成本，还能消除汽车尾气污染，改善排放。可以预见，纳米技术在汽车产业的应用将对该行业及人们生活产生很大影响，将形成一个完整的产业链条，引导该行业的发展。应用3：纳米科技与新兴行业、支撑行业及国家重大工程挂钩纳米科技与新兴行业、支撑行业及国家重大工程的挂钩可以吸引国家或地方政府等的财政拨款，同时可以吸引公司和企业的投资和参与。纳米科技在新兴行业、支撑行业及重大工程中等各领域中的渗透，将加快纳米科技的产业化；纳米科技在新兴行业、支撑行业及重大工程中的应用，将提升这些行业的技术含量，增加其竞争优势，推动其发展；同时对其产业结构的调整、经济增长方式的改变具有深远的影响。例如：纳米技术及应用国家工程研究中心以产学研结合的方式，组织上海城建集团、上海高校和科研院所利用纳米技术和其它技术集成解决道路隧道内的废气治理问题，这是纳米科技在城市市政工程中的重要应用，该项目已列入国家支撑计划。结论：通过集成技术、产学研合作等方式与新兴行业、支撑行业及国家重大工程挂钩，容易吸引投资，促进纳米技术与其它技术和产业的融合，从而促进纳米技术的发展。

4.3树立诚信市场理念

4.3.1纳米科技要健康跨越发展必须树立诚信意识

诚信的本质首先是经济规律，其次才表现为伦理性质。诚信不足，败事有余。市场经济就是信用经济，信用是现代市场经济的基石，没有诚信，就没有秩序，市场经济和社会道德就会陷入混乱之中。目前纳米科技应用研究很热，市场上出现了鱼目混珠的现象，虚假的“纳米商品”，纳米概念的炒作，严重扰乱了纳米市场的秩序，误导人们对纳米的认识，损害了纳米科技的形象，严重阻碍了纳米科技的产业化发展。结论：纳米科技要健康跨越发展必须树立诚信意识，诚信的市场经济理念。

4.3.2如何树立诚信意识

加强诚信意识培养；健全市场竞争机制，让诚信成为人们自觉遵奉的客观经济规律；强化监督，建立相互补充、相互制约的诚信监督体系；加快建立信用体系，规范信息传递和披露机制，发展资信评估行业；强化法制建设，为诚信规范提供坚实的法制保障。

4.4制定适合纳米政策纳米科技的应用推广，需要制定适

合纳米科技发展的政策，保障纳米科技的可持续发展。

4.4.1制定发展规划，实施专项行动

第一，坚持“有所为，有所不为”的方针，制定纳米科技的发展战略，制定我国纳米科技发展的近期、中长期规划，对纳米技术的基础研究进行整体规划，制定国家纳米科技产业的发展规划，集中力量，重点突破。第二，根据市场要求，依托现有产业的优势和基础，确定重点发展的产业及产品，引导产业结构调整。第三，按照市场需求，集中优势力量研究、开发具有自主知识产权、市场潜力大、技术可行的项目和对未来有重大影响的关键领域，突出特色。

4.4.2建立创新体系，强化专利保护意识

组建全新机制的实体性创新平台，建立以企业为主、产学研结合的纳米科技创新体系。强调纳米科技的原始创新，注重技术创新、管理创新、制度创新的有机结合，在原始创新基础上，同时注重集成创新，强化专利保护意识，提高知识产权保护在企业发展中的重要作用。另外，建立和健全纳米技术成果产权保护制度，优先资助拥有自主知识产权的专利成果的产业化。

4.4.3重视人才培养，加强技术交流

制定人才优惠政策，鼓励人才流动竞争，努力创造人尽其才、才尽其用的良好环境。建立培养和吸引纳米科技人才的政策，培养高质量的纳米技术人才和领军人物，引进国外具有真才实学的优秀人才。加强国内外科研单位及企业之间关于纳米技术的信息交流，建设开放式的国家纳米技术信息交流平台，加强国际交流和合作，扩大国际影响。

4.4.4加快基地建设，吸引多元投资

鼓励科研单位、高等院校与生产企业共建纳米技术创新基地、开放式研究开发中心等，改善基础设施条件，对共性关键技术进行联合攻关，建立以企业为主体，产学研结合的纳米技术创新体系，加速纳米技术的研究开发与产业化步伐。重视以政府政策资金为导向，建立多元投资融资体系，吸引风险投资及民间投资，使其大规模地介入纳米技术产业并与科技界融合。同时，鼓励纳米科技型企业在资本市场上融资，加速纳米成果的转化和产业推进。4.4.5完善行业标准，规范技术市场重视标准意识，根据纳米技术产品的性质、用途，参照国际标准，制定我国纳米技术行业的产品标准，建立权威性的国家纳米产品质量检测中心，使纳米产品的生产和销售有章可循。尽快制定出台相关的政策法规，规范纳米市场，避免纳米技术及应用研究重复建设和过度竞争。

4.4.6加强科普宣传，倡导科学道德

重视纳米技术的普及工作，加强对纳米科技的科普教育，使大众对纳米科技有正确的科学认识，避免过分炒作和误导。重视纳米科技相关学科的建设工作，保障我国纳米科技的可持续发展。

5纳米科技成果介绍

纳米技术及应用国家工程研究中心积极整合社会资源，积极推动纳米技术成果的转化。

5.1应用在环境领域的纳米材料和技术

成果1：用于汽车尾气催化净化处理的介孔基催化材料成果简介：孔道内担载贵金属Pt/Rh/Pd的氧化锆基（氧化锆/氧化铈）复合纳米介孔催化剂。该催化剂采用具有自主知识产权的涂覆工艺，成功负载于金属载体表面，经检测，排放性能及催化剂老化性能达到并优于欧IV标准（GB18352.3）。技术特点与优势：特殊的介孔结构，高比表面积；贵金属用量低，热稳定性好；优良催化活性和稳定性；抗老化性好。产业化前景：2007年我国汽车产量达到900万辆，并逐年递增。同时，我国将面临新车必须全部加装净化器的局面，该项目具有极其广阔的市场前景，其经济、社会和环境效益十分巨大。成果2：光催化净化室内空气应用技术光催化室内净化技术现状：不能有效地去除室内空气中；危害性很大的细微颗粒物；催化剂活性组分易流失；微孔容易被颗粒物堵塞，致使催化剂失活。技术创新：将高流速高效率静电除尘与光催化净化室内空气两相单元技术有机的结合。技术内容：包括性能好低成本的金属泡沫网状载体的制备技术、光催化净化活性组份在金属泡沫载体上负载技术、净化室内空气污染物一体化新技术、金属泡沫网状物负载光催化材料、室内光催化净化器。产业化前景：目前我国城镇装修过的房屋中80％存在甲醛超标问题。净化室内装修污染的市场规模达100亿元，并正以每年30％的速度增长，据预测2008年将达到200亿元的市场规模。5.2应用在能源领域的纳米材料和技术成果3：镍氢（MH/Ni）动力电池与镍锌动力电池技术内容：镍氢动力电池技术；锌镍动力电池技术；在电极中添加纳米添加剂；提高电池的循环寿命；提高电池的安全性。应用范围：电动工具、割草机械、玩具模型、电动自行车、电动摩托车等。技术成果：《动力镍氢电池用纳米材料测试技术》项目被上海市高新技术成果转化服务中心项目认定办公室认定为上海市高新技术成果转化项目。这意味着该中心又一项纳米科技成果将走向市场。产业化前景：随着WTO的加入，对动力电池的需求逐年增加。目前国内市场对镍氢动力电池的年需求量在数千万节以上，也将在上千亿的一次电池市场中占据一席之地。

5.3应用在生物医药领域的纳米材料和技术成果

4：超临界粉碎技术成果简介：超临界粉碎技术，采用超临界流体，通过改变压力快速改变溶液的饱和度，使溶质瞬时成核、获粒度均匀、超微细纳米级、无污染高纯度产品。通过此药物微细化技术，实现中药的微纳米化，促进药物的溶解性，提高药物的生物利用度。成果内容：水飞蓟素微纳米颗粒，超临界流体增强溶液分散技术（SEDS），粒径尺寸介于50～300nm，纳米化后的药物在水中溶解速率得到显著改善。谷甾醇纳米颗粒，气溶胶溶液萃取系统（ASES）技术，粒径介于50～300nm，ASES处理后样品结晶度降低；化学结构没有明显改变。产业化前景：超临界微纳米加工产品：如纳米水飞蓟素、植物甾醇可应用于相关药物或油类产品，按1%的附加值计算，相关药物或油品的产值达100亿，该产品产值可达1亿元。成果5：用于腹腔淋巴靶向治疗的纳米给药系统成果简介：以安全无毒的聚脂类生物降解聚合物为纳米粒的骨架材料，用改良的乳化-液中干燥法制备载药纳米粒（NP）。腹腔化疗方式治疗卵巢癌，克服了紫杉醇游离药物渗透性差、易过敏等缺点，并能实现产业化。技术特点和优势：解决了材料的安全性，采用经FDA批准载体材料；制备工艺可实现产业化，粒径及其分布可控制、重现性好，包裹率高，生产工艺条件不苛刻。产业化前景：全球卵巢癌每年新增病人19.2万，死亡人数为11.4万，其死亡率占妇科恶性肿瘤之首。建成应用示范点，年创产值可达1000万元。成果6：基于纳米生物探针的微流控阵列蛋白质芯片成果简介：该芯片是一种纳米生物技术与微生物芯片技术的集成产物。通过纳米生物自组装技术将靶蛋白配体组装在纳米粒子界面上，构成纳米生物探针，可以特异性地与各种生物样品（血清、细胞培养液等）中的靶蛋白结合，并最终被捕获在微流控阵列的特定检测区域，通过纳米粒子所发出的光学信号实现对多种靶蛋白的高特异高灵敏的同步多元分析。技术特点和优势：高灵敏、高分辨和低噪音；可以实现多种生物分子的同步检测；具有在分析模式和使用便捷性上的多种优势。产业化前景：主要应用领域有蛋白质的结构功能研究、医学诊断和医疗、新药开发、生物工业、低样品消耗和快速的芯片反应器系统，以及特定用途的专家系统。

5.4应用在电子信息领域的纳米材

料和技术成果7：CMP后清洗剂成果简介：采用表面活性剂的分子设计技术，利用表面活性剂的协同效应，研制了一系列高性能CMP后清洗剂。技术特点和优势：由表面活性剂、高性能功能性清洗助剂组成的水基清洗剂。适合抛光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、对工件腐蚀小、残留少等。技术现状：用于硬盘清洗的清洗剂已得到世界最大硬盘基片生产商“深科技”的认可，指标达到国际先进水平。硅片清洗剂已在国内企业得到初步应用。产业化前景：可广泛用于计算机硬盘、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用，因而电子行业的清洗剂具有巨大的市场。CMP后清洗剂利润丰厚，以每年销售1千吨计，利润在1000万元以上。成果8：高性能纳米粒子抛光液成果简介：化学机械抛光技术（CMP）是迄今几乎唯一可以达到全局平面化的超精加工技术，纳米粒子抛光液是CMP技术的关键要素。通过解决纳米粒子改性分散技术、纳米粒子抛光液的配伍与精制技术、原子级抛光工艺技术等关键技术，成功制备出一系列含有纳米磨粒的纳米粒子抛光液。纳米粒子抛光液由纳米粒子研磨剂、功能性助剂、溶剂组成。技术特点和优势：在计算机硬盘基片的抛光中可以达到表面粗糙度(Ra)小于0.5；数字光盘母盘玻璃基片抛光中表面粗糙度达到4.68；均达到国际先进水平。产业化前景：纳米抛光液市场广阔，用于高精加工的纳米抛光液为消耗品，系一次性使用，不可循环使用以免影响抛光质量，因而抛光液市场容量较大。

第2篇：纳米技术的缺点范文

论文摘要：介绍了纳米磁性材料的用途，阐述了纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类纳米磁性材料的研究和应用现状。

1引言

磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～100nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维（丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极高的活性，潜在极大的原能能量，这就是“量变到质变”。纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。

2纳米磁性材料的研究概况

纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。

2.1纳米颗粒型

磁存储介质材料：近年来随着信息量飞速增加，要求记录介质材料高性能化，特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。若以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高。纳米磁性微粒由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。

纳米磁记录介质：如合金磁粉的尺寸在80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm，今后进一步提高密度向“量子磁盘”化发展，利用磁纳米线的存储特性，记录密度达400Gbit/in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。

磁性液体：它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂，然后弥漫在基液中而构成。利用磁性液体可以被磁场控制的特性，用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。

纳米磁性药物：磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽，如治疗癌症，用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位，并用磁体固定在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有效地杀死癌细胞。另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶附近，这样能加强药物治疗作用。

电波吸收（隐身）材料：纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。

2.2纳米微晶型

纳米微晶稀土永磁材料：稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进，磁体磁性能也在不断提高，目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe，接近理论值64MGOe，并已进入规模生产。为进一步改善磁性能，目前已经用速凝薄片合金的生产工艺，一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm，如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。为克服钕铁硼磁体低的居里温度，易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如钐铁氮、钕铁氮等化合物。另一方面，开发研制复合稀土永磁材料，将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合，就可获得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。

纳米微晶稀土软磁材料：在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的具有超细晶粒（直径约10nm）软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等，可取得令人满意的经济效益。

2.3磁微电子结构材料

巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。由于巨磁电阻效应大，可便器件小型化、廉价，可作成各种传感器件，例如，测量位移、角度，数控机床、汽车测速，旋转编码器，微弱磁场探测器（SQUIDS）等

磁性薄膜变压器：个人电脑和手机的小型化，必须采用高频开关电源，并且工作频率越来越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高频开关电源进一步向轻薄小方向发展，立体的三维结构铁芯已经不能满足要求，只有向低维的平面结构发展，才能使高度更薄、长度更短、体积更小。对于10～25W小功率开关电源，将采用印刷铁芯和磁性薄膜铁芯。几个微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三维立体结构，而是二维平面结构，其物理特性也与原来的立体结构不同，可以获得前所未有的高性能和综合性能。

磁光存储器：当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用，但是可重复写、擦的光盘还没有产业化生产。最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器，其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。目前大量使用的软磁盘，由于材料介质和记录磁头的局限性，其存储密度已经达到极限；另外其已经不能满足信息技术的发展要求，无法在一张盘上存储更多的图象和数据。采用磁光盘存储，就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量，并且能反复地擦写使用。

3展望

纳米技术是本世纪前20年的主导技术，纳米材料是纳米技术的核心，是21世纪最有前途的材料，也是纳米技术的应用基础之一。纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战，纳米级磁性材料的开发和研究是磁性材料发展的一个必然方向，但同时也应重视用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性方面的研究，以全面提高企业的技术水平和竞争能力，在世界民族之林树立中华民族的大旗。

参考文献

［1］王瑞金.磁流体技术的应用与发展［J］.新技术新工艺，2001，(10):15-18.

［2］许改霞，王平，李蓉等.纳米传感技术及其在生物医学中的应用［J］.国外医学生物工程分册，2002，25（2）：49-54.

［3］SagawaM，FujimureSandTogawaMetal.，NewmaterialforpermanentmagnetsonabaseofNdandFe［J］.J.Appl.Phys.，1984，55:2083-2088.

第3篇：纳米技术的缺点范文

技术从来没有停止它前进的脚步: 20世纪80年代流行的随身听早己被MP3和MP4取代; 使用胶卷的相机如今风光不在，价廉物美的数码相机已随处可见; 90年代砖头式的“大哥大”现在己失去踪影，取而代之的是更小巧、更漂亮的智能手机。多功能的手机已取代计算器、BP机、电子表、MP4、数码相机、摄像机甚至银行卡和手持电脑，成为几乎人人可买得起的多功能电器。这一切在很大程度上要归功于半导体技术的进步。

计算机行业的发展也同样离不开半导体行业的技术进步。事实上，计算机核心部分之一CPU的运算能力的提高就与半导体制程工艺的进步密不可分，因为芯片制作工艺的改进意味着在同样的材料中可以制造更多的电子元件，意味着CPU的集成度的提高，CPU的功耗也越小。业界耳熟能详的多核处理器其背后就是65纳米和45纳米半导体制程工艺的出现。半导体工艺的最新进展是，32纳米技术即将在2009年进入实用，22纳米的技术也在紧锣密鼓地开发之中。综观全球32纳米微细技术开发, 主要有4个阵营: 第一阵营是英特尔公司，其次是IBM阵营，第三是日本公司和基本属于单打独斗的中国台湾的台积电，第四是位于比利时的欧洲微电子中心IMEC等。

“追求最先进”的英特尔公司

英特尔公司的特点是凭借雄厚的研究资金，开发最先进的32纳米工艺。

2007年9月英特尔公司领先业界在《开发者论坛》首次展出了32纳米工艺的测试用硅圆片。该硅圆片用于测试器件性能和试验新工艺是否合理，其并非实际的逻辑电路(一般只有生产出可实用的静态SRAM器件之后才能代表工艺基本成熟)。

按照英特尔公司2007年春天的“紧跟节拍”发展战略，2009年他们将推出32纳米工艺的微处理器并且投入批量生产。该微处理器开发代号为Westmere。英特尔公司的特点是凭借雄厚的研究资金，开发最先进的32纳米工艺。

2007年，英特尔公布的第一代32纳米技术主要内容为高温下进行制作的基于金属铪的高介电率绝缘层工艺及金属栅极技术。之前已有很多文章介绍，本文不再赘述。

2008年英特尔已开发出了第二代用于32纳米工艺的高介电绝缘介质/金属栅极技术。在业内率先量产高介电绝缘介质/金属栅极的英特尔，研究出在高温退火后形成栅极的新工艺，避免了高温对栅极的影响。采用第二代32纳米工艺制造的多核微处理器可集成19亿个晶体管。2008年英特尔的32纳米测试芯片为逻辑集成系统芯片和静态随机存取存储器（SRAM）。

参与英特尔研发的有美国美光科技公司，他们已共同开发成功采用34纳米工艺技术的多值NAND型闪存。从2008年下半年开始量产的产品是容量为32Gbit多值NAND型闪存，可用于SSD（固态硬盘）。据美光存储器部门副总裁Brian Shirley称，该芯片“在量产产品中是bit密度最高的存储器”。

“坚守传统工艺”的IBM阵营

IBM阵营的特点是在基本不改变传统工艺的基础上开发通用的32纳米技术。

与IBM共同开发32纳米节点的标准CMOS工艺技术的有7家大型半导体公司，包括美国AMD、美国飞思卡尔半导体、德国英飞凌技术、韩国三星电子、意法ST微电子、新加坡标准半导体和日本东芝。日本NEC和日立公司也陆续加入了这一研发队伍。经过一年多合作开发，2008年IBM阵营推出了32纳米体硅 CMOS通用制造平台“Common Platform”。该通用制造平台的工艺采用高介电率栅极绝缘介质和金属栅极。通过使用高介电率绝缘介质材料和金属栅极，可使器件性能提高约35%，功耗降低约50%。

IBM的工程师使用了“高介电率绝缘介质先制栅极”(High-K Gate-First)的新工艺。在栅极工艺中，如果在形成栅极的高温退火工序之前采用Hing-K/金属栅极，那么金属受到高温的影响，会导致栅极工作参数变化，使晶体管特性劣化。IBM阵营研究出了节电型和高速型两种32纳米器件的批量生产技术，并且能有把握将这些标准工艺技术延伸至22纳米。IBM阵营所开发的工艺力求尽可能采用传统工艺并且不大幅增加成本。为了降低成本，其节电型没有采用成本稍高的应变硅技术。

IBM的Hing-K/金属栅可以将低功耗氧化层厚度降低约10埃（1纳米为10埃），这样反型层厚度（Tinv）可以达到14埃。更薄的栅氧化层厚度提高了性能，可以将栅长降低到30纳米，同时还可将SRAM的Vmin保持在优化的量级。可以将接触孔靠得更近而不会出现短路的危险。

今年4月，IBM宣布可以让客户开始进行32纳米芯片的设计。从2008年9月开始，IBM的32纳米通用制造平台已正式开始“流片”试生产（Shuttle Service），已试制成功SRAM、NOR和NAND闪存以及其他逻辑电路。如采用IBM的32纳米低耗电工艺试制出了ARM处理器内核“Cortex-M3”。该试制芯片名为“Cassini”，基于通用平台的32纳米工艺明年5月完成，并将从2009年年底开始批量生产。第二次流片计划将于2008年12月启动，IBM和它在Fishkill的合作伙伴计划在2009 年下半年开始进行32纳米低功耗工艺的量产。

IBM公司和英国ARM于2008年10月采用IBM阵营的体硅 CMOS通用制造平台“Common Platform”，共同开发专门用于32纳米、28纳米工艺的经过优化的物理IP（标准单元和Memory Generator等）。他们在进行32纳米、28纳米工艺技术开发的同时，合作完成器件版图即物理IP的优化布局等工作。这样，可充分发挥32纳米制造工艺的特长，提高器件的质量和可靠性。

ARM的物理IP业务的竞争者――美国Virage Logic也于2008年10月在美国了32纳米商用物理IP的专用化技术。

“极力降低成本”的台积电

台积电的特点是尽量延长45nm工艺的寿命，以便能最大限度降低代工生产的成本。

台积电已开发成功不需要采用高电介质栅极绝缘介质和金属栅极的32纳米技术工艺。这种低成本的32纳米工艺采用了其45纳米工艺中使用的SiON栅极绝缘介质。用SiON栅极绝缘介质可生产模拟和数字的集成系统芯片。在此基础上，2008年10月公布了其28纳米的工艺，该工艺有面向低功耗集成系统的SiON栅极绝缘介质技术和面向高功能集成系统的高介电率栅极绝缘介质/金属栅极技术两种。低功耗型适用于生产手机的基带LSI和应用处理器等。与该公司的40纳米工艺的低功耗型产品相比，器件的栅极密度为其2倍，工作速度最大可提高50%。器件功耗在工作速度相同的条件下可降低30%～50%。高功能型适用制造微处理器、图形处理器和FPGA等通用器件。与该公司40纳米工艺的高功能型相比，在功耗相同的情况下，器件栅极密度为其2倍，工作速度提高30%以上。参加台积电研发的有与其合作多年的美国德州仪器公司的工程师。

应指出的是，台积电开发的SiON栅极绝缘介质32纳米节点技术, 相比高介电率栅极绝缘介质/金属栅极工艺，由于可减少栅极电容，从而降低器件功耗。但其缺点是器件漏电流没有显著降低。台积电认为，面对更加重视降低运行时功耗的需求（例如手机等便携产品），与注重减少漏电流的高介电率栅极绝缘介质技术相比，SiON栅极绝缘介质技术更具优势。

2008年10月在日本横浜举行的技术研讨会台积电宣布, 2010年年初开始量产的28纳米工艺仍将采用液浸ArF光刻 。

“着眼于批量生产”的日本公司

日本公司的 特点是: 开发出了在更微细线宽条件下的防漏电的新型电极材料以及防止重叠配线层之间相互影响的层间绝缘材料。

在半导体行业的竞争队伍中也有日本公司，限于财力，它们主要开发32纳米节点的批量生产工艺和关键技术。

由日本各半导体厂商联合出资组成的先进集成电路的开发组织Selete（半导体尖端技术的缩写）已开发成功32纳米大规模集成电路的制造工艺。其要点有三: 一是开发出了在更微细线宽条件下的防漏电的新型电极材料; 二是开发出防止重叠配线层之间相互影响的层间绝缘材料; 第三，日本早稻田大学开发了新电极材料, 可加速32纳米半导体技术的实用化研究。

防漏电的新电极材料是用于控制晶体管栅极的绝缘性能。传统的晶体管的栅极材料采用的是多晶硅。为了绝缘, 在多晶硅周围使用了氧化硅。然而随着器件的微细化，这会产生漏电流过大的问题。为解决这一问题，经试用多种材料后，Selete和日立公司确定采用氮化钛TiN作为栅极。传统的集成电路由pMOS和nMOS两种晶体管组成。经试测，TiN对于这两种晶体管电路均适用。即采用TiN后，有效地防止了漏电流。

绝缘材料采用了硅酸铪（Hafnium Silicate）。一般nMOS掺杂MgO，而pMOS掺杂氧化铝。如果pMOS和nMOS采用相同的金属栅材料，则可简化工艺和降低制造成本。此外，所开发的32纳米器件将通、断电压降低了0.2伏。由此，可期待该器件适于高速工作。

Selete的层间绝缘材料采用多孔氧化硅（Poraus Silica）。即在氧化硅上分布有无数个直径约4纳米的小孔。该孔为原来的二分之一。导电率为2.4，满足了32纳米器件的要求。

早稻田大学和物质材料研究研究所合作开发成功了用于32纳米半导体的新材料。这种材料由合金和炭组成，其可使器件稳定工作并且大幅度降低功耗。

NEC公司了通过降低层间绝缘膜的介电率（low-k），从而实现包括层间绝缘膜的任何层都可连续成膜的32纳米工艺的布线技术。

日本富士通开发出了不使用金属栅极材料的32纳米工艺CMOS技术，可降低生产成本。

日本松下和瑞萨公司合作，开发32nm量产工艺技术。它们采用氮化钛作为在高K金属氧化物绝缘层中的电极导电膜。该工艺将用于生产手机和家电中使用的器件，可减少漏电流，降低器件功耗。

“侧重存储器”的IMEC阵营

IMEC阵营的特点是除通用的逻辑器件外，侧重于开发32纳米存储器工艺。

位于比利时的IMEC阵营由十个核心伙伴组成，他们是: NXP（原飞利浦半导体）、德州仪器、英特尔、意法半导体、英飞凌（原西门子半导体）、奇梦达（Qimonda由英飞凌分拆出，专门生产存储器）、三星、松下、美光和我国台湾的台积电。此外还有几个重要伙伴（日本Elpida、韩国Hynix与中国台湾力晶）。

2008年1月IMEC阵营公布了栅堆叠32纳米技术。它们采用铪基高介电绝缘介质及TaC碳化钽金属栅极，显著提高了平面CMOS的性能。通过在栅绝缘介质及金属栅极之间增加一薄层带隙层电介质，实现了较低的阈值电压。它们为pMOS和nMOS分别制造绝缘介质上的带隙层和金属电极层，通过追加离子氮化时的掩膜工序, 将制作pMOS栅极和nMOS栅极的工艺区别开来。其nMOS中的带隙层可以是La2O3或Dy2O3。具体方法是，在Dy2O3层的上部设计TaCx碳化钽电极。通过离子氮化，使TaCx变成功函数较大的离子氮化碳化钽TaCxNy。未采用Dy2O3带隙层时，碳化钽TaCx和离子氮化碳化钽TaCxNy的功函数分别为4.4和4.8eV，增加带隙层之后，功函数则接近4.2和4.9eV。此外，栅堆叠层的激光退火工艺明显降低了极限栅长度，增强了对短沟道效应的控制。相同的工艺可望应用于22纳米的Fin场效应晶体管中。

2008年6月IMEC宣布，他们的32纳米先制栅极和后制栅极工艺都获得了成功。特别是采用先制栅极技术、软掩模技术和湿清洗液，通过将双金属、双电介质绝缘层改变成单金属、双电介质绝缘层的平面CMOS工艺，将工序数目由15个减少到9个。再加上传统的应力增强技术，使得nMOS和pMOS晶体管的性能分别提高了16%和11%。结果使逆变器的迟延时间由15ps缩短至10ps。由此，除提高器件性能外，还可降低批量生产的成本。

22纳米曙光初现

IBM阵营的22纳米工艺对传统芯片工艺并不做大的变动。这不仅降低了技术难度，而且可大幅度减少生产成本。

由于IBM阵营集中了全球主要半导体公司，通过合作在22纳米工艺开发上进展迅速。2008年8月他们在全球首先了在美国Albany纳米技术研究室试制成功的22纳米的SRAM芯片。其工艺技术有以下七个特点: （1）高介电率栅极绝缘层/金属栅极: （2）栅极长度小于25纳米的晶体管; （3）薄隔离层; （4）新的离子注入方式; （5）尖端退火技术; （6）超薄硅化物; （7）镶嵌Cu触头。该芯片光刻采用了高数值孔径（high- NA）的液浸光刻技术。

要特别指出的是，与32纳米工艺一样，IBM阵营的22纳米工艺对传统芯片工艺并不做大的变动。这不仅降低了技术难度，而且可大幅度降低生产成本。在此基础上，底气十足的IBM阵营最近宣布，其在22纳米工艺上已领先于英特尔公司。

有关专家指出，制约芯片微细工艺进展的难点主要是光刻技术。新一代光刻在技术上要求高，制造设备的成本极高，绝大多数公司无力单独承担。而IBM公司的22纳米工艺，主要是在光刻上有重大突破。其使用了Mentor Graphics公司计算缩微光刻技术，利用现有的缩微光刻工具并通过大量的并行计算来生产，只要将目前的设备加以改进，便可完成22纳米芯片的光刻工作。计算缩微光刻是一种新的技术思路和尝试，其核心是利用软件对整个工艺设计进行优化。

笔者认为，在此全球金融危机之刻，IBM等公司在基本采用传统芯片工艺基础上开发新一代尖端工艺和技术的思路值得大力提倡。特别是在硬件上暂时无法实现时，充分发挥软件技术的优势，软硬结合开拓新的发展途径。IBM等公司的实践说明，通过强强联手、软硬结合，充分发掘现有设备和技术的潜力，可攻克技术难关，这是当前形势下先进技术开发的一条值得推荐的途径。

链接

制程工艺的进步

推动处理器的升级

第4篇：纳米技术的缺点范文

【关键词】 DNA 提取 硅珠 磁珠

自从20世纪80年代DNA技术问世以来，改变了过去对生物物证的检验只能“否定”不能“认定”的历史。利用DNA鉴定技术，可以直接“认定”犯罪现场的血迹、精斑、毛发、唾液斑等生物检材是否为犯罪嫌疑人所留，从而为案件的侦破、诉讼提供有力的证据。目前，DNA鉴定技术在生物物证检验中的应用非常广泛，在伤害、、交通肇事、亲子鉴定等刑事或民事案件中，现场遗留的血迹、精斑、骨骼、肌肉、毛发、唾液斑、尿斑、指(趾)甲、汗液指纹等生物物证都是DNA鉴定的常见检材，DNA鉴定结论是许多刑事案件的重要证据之一。

众所周知，要想对DNA进行鉴定，必须得到足量且纯净的DNA样本， DNA提取纯化技术是法医DNA检验的第一个步骤，也是最关键的步骤。从犯罪现场提取的血痕或精斑，或者是从嫌疑人或亲缘鉴定中提取的血液样本，这些生物检材中除了DNA外还包括许多物质，在分析DNA之前，必须将DNA同其他物质分离开来。可以说，能否成功进行DNA检验取决于能否从生物检材中获得高质量DNA。尤其对于腐败、变质、污染等各种条件下的现场生物检材，DNA的提取质量将直接关系到DNA检验的成败。

目前法医DNA实验室最常见的2种DNA提取方法是：酚-氯仿提取法、CHELEX提取法。虽然这些方法是被广泛应用于法医学检材，但是不得不承认，他们各自都有着不可避免的缺点。

酚-氯仿提取法：在DNA提取过程中，涉及到一些危险的化学物质，耗时。而且有些色素和泥土中能被醇沉的杂质不易被去除。同时，由于操作中涉及到多次转移样本，这样很容易造成DNA丢失，DNA提取率低，增加错误或污染的几率。[2]

CHELEX提取法：该方法虽然提取DNA量较多，但对微量、污染的检材效果欠佳。而且该方法提取的DNA中常存在PCR扩增抑制物，且不宜长期保存，这些都可能使扩增效率下降或扩增失败。[1-3]

由此看到，虽然这些方法可以提取出较多的DNA样本，但是由于提取纯度较低，含有较多PCR抑制物，影响了接下来的扩增过程，这样也就影响了DNA的检验。所以如何能提取出较纯净的DNA显得十分的必要。在此，我想介绍两种更为有效的DNA提取纯化技术。

1 以二氧化硅为基础的提取纯化法

这种方法是近几年才发展起来的高通量DNA提取纯化方法。其中最多见的就是以硅珠或硅膜为基础的提取方法。其基本原理是[4-6]，核酸在高浓度高离液盐例如氢氯酸胍、硫氰酸胍、碘化钠和高氯酸钠环境中，通常用的是硫氰酸胍，选择性地吸附在类似玻璃珠的硅支持物上。这些高离液盐可破坏液态水中的氢键网格，使变性的蛋白质和核酸比其在折叠或配对结构的情况下更具有热力学稳定性[7]。由于硫氰酸胍是高性能的蛋白质变性剂，可以使蛋白质与DNA分离，在硅支持物吸附前高速离心可以将变性的蛋白质、杂质等不容物除去，吸附后漂洗可以将溶液中的PCR抑制物除去，因此提取的DNA比较纯，速度快，且不会受检材条件影响。

实验表明[8]，0.5-1μL新鲜血液就可以提取出足以成功扩增的DNA。在不同的检材，如新鲜脑组织、皮肤、泥土上血迹、深色布血迹、火场尸体骨松质、深色布混合斑中提取的DNA均可成功扩增，不受检材种类的影响。同时，通过对CHELEX法，酚-氯仿法和二氧化硅膜法3种DNA提取法在污染严重混合斑分型中的应用效果的比较[2]，发现二氧化硅膜纯化技术可以有效去除PCR抑制物，提取的DNA扩增效果明显优于CHELEX法和酚-氯仿法，具有较高的应用价值。

2 纳米磁珠法

纳米科技是近年来国际上最为活跃的研究领域之一，取得了诸多举世瞩目的成就，尤其是在解决生物学、医学难题上展示了广阔的应用前景。磁性纳米技术是纳米技术的一个分支，对于DNA提取技术而言，磁性纳米技术将具有常规提取方法所无法比拟的独特优势，因此将磁性纳米技术应用在法医学界将有着广泛的前景。而磁珠提取法就是其中最常见的方法。磁珠的主要制作步骤是这样的[9]：首先制备5-8nm的磁性纳米粒子，使其具有很高的磁场响应能力和超顺磁特性，能够通过改变外磁场实现纳米调控；然后利用包覆技术，对磁性纳米粒子进行包覆，为进一步修饰功能团提供载体，减少与生物组织的非特异性作用，对内部的磁性纳米粒子起到保护作用；接着利用表面化学修饰技术，连接可特异地与DNA发生作用的功能团[10]，修饰的功能团必须具有对DNA可逆吸附的特性，从而实现控制DNA吸附、解离和减少与其它杂质非特异性吸附的目的；最后通过表面修饰和溶液中离子强度、pH等条件的控制，使每次操作均能获得准确数量DNA，保证后续检测分析的高成功率。

磁珠法提取纯化DNA的原理与硅珠相近[11，13]，先利用硫氰酸胍等强烈蛋白变性剂，破坏细胞膜及核膜蛋白，释放DNA，并使核酸酶失活；然后加入磁珠通过表面的化学集团与DNA特异性吸附，而蛋白质等杂质不被吸附而留在容夜里；接着在磁场的作用下，磁性颗粒与液体分开，回收颗粒；最后再用纯水或TE洗脱吸附的DNA，在溶解液中进行DNA与磁珠的解离，将DNA重新溶出。

与其他常见提取方法比较，磁珠法有着显著的优势[9，12]:1纳米材料具有小尺寸效应和表面效应，能够用于高效DNA提取，满足微量生物样本DNA提取的要求，实验表明，即使是0.5μL血仍能得到DNA分型，而同样的血量用CHELEX提取DNA优势不能得到分型，甚至当溶液中DNA含量仅为100pg时，DNA回收率仍然达到90%以上[13]；2纳米材料表面能够进行化学修饰，从而与DNA进行特异性吸附，去除样品DNA溶液中的PCR抑制物质，如有机溶剂、去污剂、金属离子、染料等；3纳米粒子表面功能团数量可以控制，获得所提取DNA溶液的浓度信息，实现定量的要求；4磁性纳米材料可以通过特殊的合成工艺，使其具有超顺磁特性，因此能够通过仪器进行自动化操作，满足数据库建设大批量样本提取的需要，减少人为因素影响[14]；5用时少，操作简单，适用于大多数生物检材。对于经验较少的初学者而言，按照简单的程序化操作，也能够获得满意的DNA提取结果；6价格低廉，便于广泛应用。由于纳米材料合成采用的都是低价无机和有机原料，无须特殊的仪器设备，使得最终的合成和研发成本都很便宜。

DNA鉴定技术作为法医鉴定的重要手段，它的科学性和实用性已得到广大司法部门和社会各界的一致认可和高度重视。目前运用DNA技术在刑事案件以及各种案件中进行检验已经是常用手段之一。而以上介绍的技术也只是整个鉴定技术的一环，样本的收集、STR分型等一系列步骤的每个因素都可能影响DNA分析结果。不过相信在科学技术迅猛发展的今天，国内外学者会研究出更多更灵敏，更简便，更经济的方法，来未法医学界或者更大的领域服务。

参 考 文 献

[1]董林芳， 裴黎， 余政， 彭健雄， 冯涛. 联合应用chelex100 和磁珠法检测霉变皮上衣微量DNA 1例[J]. 刑事技术. 2008; 6: 68-69.

[2]莫耀南， 薛小琦， 刘良. 3种DNA提取法在污染严重混合斑分型中的应用比较[J].中国法医学杂志. 2008; 23(1): 26-28.

[3]Walsh PS， Metzger DA， Higuchi R. Chelex-100 as a medium for simple extraction of DNA for PCR based typing from forensic material [J]. Biotechniques. 1991 Apr; 10(4): 506-513.

[4]Oota H， Saitou H， Matsushita T， Ueda S. Molecular genetic analysis of remains of a 2000-year-old human population in China and its relevance for the origin of the modern Japanese population. Am J Hum Genet. 1999 Jan; 64(1): 250-258.

[5]Schneeberger C， Kury F， Larsen J， Speiser P， Zeillinger R. A simple method for extraction of DNA from Guthrie cards. PCR Methods Appl. 1992 Nov; 2(2): 177-179.

[6]Duncan E， Setzke E， Lehmann J. Isolation of genomic DNA. In Bowien B and Durre P. (eds) Nucleic Acids Isolation Methods. Stevenson Ranch， California: American Scientific Publishers. 2003; 7-19.

[7]Tereba AM， Bitner RM， Koller SC， Kephart DD， Ekenberg SJ. Simultaneous isolation and quantitation of DNA. U.S. Patent. 2004; 6: 631-673.

[8]王林生， 苏勇， 顾林岗. 硅珠法提取PCR模板DNA[J]. 中国法医学杂志， 2000; 15(1): 36-37.

[9]杨百全， 李晨旭， 付伟东， 陈霞， 李祥顺. 用于DNA提取的磁性纳米技术[J]. 刑事技术. 2004; 171(12增刊): 44 - 45.

[10]Sauzedde F， Elaissari A， Pichot C. Hydrophilic magnetic polymer latexes. 1. Adsorption of magnetic iron oxide nanoparticles onto various cationic latexes[J]. Colloid Polym Sci. 1999; 277: 846-855.

[11]郑秀芬， 凌凤俊， 涂政， 叶健. 模板DNA磁珠提取法. 中国法医学杂志. 2003; 18(2): 107-108.

[12]杨百全， 陈霞.纳米技术与法医DNA检验[J]. 刑事技术. 2003; 8(4):29-31.

第5篇：纳米技术的缺点范文

在生态住宅的施工选材中不能使用有害的、放射性的、对环境造成污染的材料，尽可能选用低碳材料。我国目前已开发的绿色环保建材有纤维强化石膏板、陶瓷、玻璃、管材、复合地板、地毯、涂料、壁纸等。根据目前市场使用情况来看，绿色环保建材主要有以下几种：

1.1基本无毒无害型材料

基本无毒无害型材料可基本概况为天然材料，其主要包括天然木材、石材、石膏、滑石粉等，这些材料本身无毒或极少有毒有害物质。基本无毒无害型材料首选天然木材，天然木材具有良好的可塑性，因可以不使用含有害物质的粘合剂，仅利用榫卯结构拼接，就可组合各种形状家居摆设，在家居设计中被广泛大量使用，特别在流行的北欧风格的居室中使用的木材，基本上都使用的是未经精细加工的原木。这种木材最大限度地保留了木材的原始色彩和质感，有很独特的装饰效果。

原始木纹及石材面暴露于室内，体现出崇尚自然、乡间质朴的自然风格。但现实中还要考虑树木生长周期，有计划的开采深林原木，并且要进行相应补栽补种，避免森林滥砍滥伐。目前，较为理想的选择是选用实木复合板、拼接板等含有毒有害粘合剂较少的绿色环保型材料。随着纤维强化石膏板、陶瓷、玻璃、管材、复合板材、地毯、壁纸等多种复合型环保材料的开发问世，为地材、墙材、墙饰、管材、板材等家装设计中主要部位提供了环保选择，不仅有效避免了森林遭到破坏，而且还给家装设计提供了多元化选择，实现了家装设计的灵活性、多样性。

其他诸如天然石材、石膏、滑石粉等材料因其可以被应用于石膏板、涂料、线缆、陶瓷、防水材料等人造环保材料中，其在家居设计中作为绿色材料被普遍应用，在地板、墙面等多部位家装设计中也有广泛使用。

1.2环保涂料

环保涂料分为环保防水涂料、水性涂料等。绿色环保涂料，狭义上指相对含的有害物质少，广泛意义上主要指无毒、无害、隔热阻燃、防紫外线、防辐射、防虫、防霉等突出功能，其硬度、光洁度、防潮、抗冻、透气、耐擦、抗湿、耐腐蚀以及附着力强等性能十分明显，其使用寿命比传统涂料多出5年以上，更突出的是对人体无害，特别适用于建筑物对气候、湿度、日照较为挑剔的一种高性能涂料。我们所指的绿色环保涂料，也只是一个相对概念。环保涂料主要是指墙面油漆和家具油漆等涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称，其主要基质为植物油或合成树脂。

一是因其所含总有机挥发量（VOC）较低，对我们的环境、我们的社会和人类自身构成直接的危害也被降低；二是其所使用溶剂的毒性也被严格控制，其和人体接触或吸入后可导致疾病的概率也被降低；三是在油漆室温固化过程中，它的溶剂挥发要一个过程，一般说来油漆干燥以后，溶剂基本上可挥发掉，仅有少量其溶剂挥发得很慢，在正常通风的情况下，其溶剂毒性可忽略不计。

因环保涂料所含甲醛、苯、甲苯及二甲苯等有毒物质被严格控制，达到了的环保标准要求，满足了人们对家居设计环保理念的期望，环保涂料在家装设计中也越来越被重视和广泛使用。

1.3纳米材料

“纳米材料”作为一种兴新技术的产物，具有一定的独特性，在现代建筑装饰材料中的运用取得了很好的效果。相比较传统的涂料耐老化、耐洗刷性差的缺陷，纳米涂料不仅克服了这些缺陷，而且还具备了很好的伸缩性，防水性等优点，能够有效提高防尘、除臭、除菌及隔热保温等性能。另如传统陶瓷器具有硬度低、易脆裂损坏的缺点，而使用纳米技术研制的纳米陶瓷有着良好的塑性性能，高硬度、高耐热、高耐磨，在日常生活中越来越被广泛应用。另外将含有纳米抗菌粉的涂料涂在如卫生洁具、室内空间等建材产品表层，可以起到杀菌、自洁的作用。如通过纳米技术，深圳大运会场馆能“自己清洁自己”，节省了大量清洁费用。

2结语

第6篇：纳米技术的缺点范文

1 现代机械制造技术的发展趋势

1.1 关联性

现代机械制造工艺的先进性不仅仅体现在制造的过程中，也体现在产品的研发、设计、加工、销售、售后等，这些环节息息相关，紧密相连，任何一个环节出现误差都会影响到整个技术，因此需要掌握现代机械制造工艺和精密加工技术之间的关联性，从而保证工艺的质量。

1.2 系统性

从机械制造的过程来看，制造工艺有着很强的系统性，包括了计算机技术、现代传感技术、生产自动化技术、新材料、新工艺等多种现代化工艺方法，并且需要将这些工艺应用在产品的制造整个过程中。

1.3 全球性

随着经济全球化的发展，科技行业的竞争也愈发的激烈，这为机械制造技术的更新提供了新的契机，我国想要提升国际科技化的水平，就要不断的提升制造技术，让我国的机械制造行业处于国际领先的水平。

2 现代机械制造工艺和精密加工技术的特点

首先是精度高，对于机械制造领域而言，微小的元件制造非常关键，在科研、航空中均得到了非常多的应用。其二是效率高，技术工艺的提升必然缩短了施工的周期，提升了加工的速度，比如切割速度快，加工方式多种等，使得技术工艺的应用效率在不断的提升。其三是柔韧性高，元件的柔韧性高，表示其应用的范围广，让制造出的设备更加的实用，最后是系统性强，机械制造加工需要采用数控系统进行控制，因此需要设备间的互相配合。

3 现代机械制造工艺的类型

3.1 气体保护焊接工艺

气体保护焊接工艺的热源是电弧，其为气体，是被焊接物体的重要保护介质。气体保护焊接工艺的原理如下：在焊接的过程中，电弧的周围会产生气体保护层，在保护层中进行切割，从而避免有害气体侵入后影响焊接的质量，并且可以保证电弧在燃烧的过程中稳定和充分燃烧。现阶段用于焊接过程中的保护气体主要用二氧化碳，其价格低，成本付出较少，因此在现代化的机械制造中多采用二氧化碳进行气体保护焊接工艺。

3.2 电阻焊焊接工艺

将被焊接的产品紧紧的压实在正负极之间，接通电源，当电流通过之后，被焊接的表面和周围会受热融化，直至被焊接物与金属焊接为一体。电阻焊主要用于压力焊接，其主要优点为机械化程度高、加热时间短且迅速、不会产生有害气体、焊接效率高、不会产生污染等，广泛的被应用在航空、汽车、家电等机械制造行业中，但是在应用的过程中也存在着一些缺点，比如成本费用较高、维修难度大、检测技术缺乏等，因此在很多领域的应用中受到了限制。

3.3 埋弧焊焊接工艺

埋弧焊焊接工艺的工艺原理：在焊接层对电弧进行充分的燃烧，之后进行焊接，主要采用全自动焊接和半自动焊接等方式。自动埋弧需要充分的利用焊接小车，使其将焊接时需要的焊丝送入到移动电弧中；半自动埋弧需要采用机械方式将焊丝送入，采用人工的方法进行移动电弧。从这个工艺过程上可以看出，半自动埋弧需要机械和人力两种劳务成本，因此从成本上看半自动埋弧的要高于自动埋弧，现已经很少使用。在焊接钢筋的过程中，当前有一种全新的焊接方式，为电渣压力焊接，具有焊接效率高、质量高等特点，但是在使用的过程中需要仔细选择焊剂，尤其是碱度。通过碱度的选择，能够决定焊接的性能、焊接材料、电流类型、冶金性能等，从而决定了焊接的质量。

3.4 螺柱焊焊接工艺

螺柱焊焊接工艺主要通过螺柱的端面和管件的接触面相接触，从而引通电弧，从而熔化接触面，之后对螺柱施压，完成焊接。根据焊接应用领域的不同，将螺柱焊焊接工艺分为拉弧式和储能式两种方式，储能式主要用于薄板等较小熔深的焊接，而拉弧式的熔深比较大，主要应用在重工业领域的焊接中。拉弧式和储能式均为单面焊接型焊接，不需要打孔、钻洞、粘连等操作，因此也无需担心漏水、漏气等问题，因此有着较为广泛的应用途径。

3.5 搅拌摩擦焊焊接工艺

搅拌摩擦焊焊接工艺来源于英国，主要应用在航天、铁路、车辆制造等环节中，我国应用此技术从2002年开始。搅拌摩擦焊焊接工艺在焊接的过程中只需要使用焊接的搅拌头，不需要其他消耗性材料，焊接的温度和深度要求也相对简单，因此在我国的机械制造工艺中应用越来越多。

4 精密加工技术类型

精密加工技术主要是进行精细化的加工，根据加工尺度的不同，需要的加工技术也存在着很大的差异，表1描述了精密加工的尺寸分类，并且下文中分析了加工需要的技术。

4.1 精密切削技术

目前应用较为广泛的高密度加工技术仍然采用传统最直接的切削技术，改进的方式为合理的选择切削刀具、机床和工件等相关设备，从而避免对其他环节产生影响，同时保证表面的光洁度。例如在对机床进行精密加工时，需要综合的考虑其刚度、热变性能、抗振性能等。在产品加工的过程中，可以应用一些现代化的加工技术，比如精密定位技术、压力静压轴承、微进给、微控制等，或是提升机床主轴的钻速，从而提升产品制造的精度。

4.2 精密研磨技术

在集成电路的加工领域中，精密研磨技术得到了较多的应用，并且大多为小型的元件集成加工，比如在进行硅片的加工时，很多硅片有着特别精细的要求，需要在1～2毫米之间进行加工处理，因此更加需要精细研磨技术，而传统的研磨技术远远达不到此种要求。在现代精密研磨技术中，原子级研磨、抛光技术等均能够满足精密研磨技术的要求，并且通过此种技术的应用，一些新型技术也被研发出来，比如弹性发射、利用加工液产生化学反应等先进技术等。

4.3 微细加工技术

我国目前的电子行业发展迅速，电子产品的智能化水平提升，元件的重量、体积、消耗、运行等也得到了极大的优化和改善，因此传统比较粗糙的加工技术已经逐渐被淘汰，微细加工技术逐渐被重视。通过应用超细微离子技术进行半导体的加工时，其元件的精细度会达到埃这个等级的精度，因此也标志着我国的微细加工技术逐渐走向国际水平。

4.4 模具成型技术

我国的很多机械制造产品均来自于模具的加工，比如汽车、仪表、飞机等，大约为三分之一的元件制造来源于此种技术。模具成型技术的核心技术在于模具精细加工的程度，这在一定程度上代表着国家制造行业的技术水平。在模具成型技术中应用点解加工工艺，可以让模具实现微米级的精度，并且对于元件表面的质量问题也可以较好的解决。

4.5 纳米技术

纳米技术是将物理技术与工程技术相结合的一种现代化的精密工艺技术，该技术实现了硅片上的精细刻度实现了纳米级，在精密电子技术中得到了很多的应用，也是未来机械制造精密工艺的主要发展方向。现如今纳米技术在现实中运用非常之广泛，如各种各样的纳米材料，纳米激光，纳米微生物等。尤其纳米生物技术，对人类生物事业的发展有着相当重要的作用。

第7篇：纳米技术的缺点范文

论文关键词：涂层,热导率,测试方法

引言

在纳米技术的应用领域，热物性是纳米材料的重要物性。微/纳米尺度下材料的热导率、热扩散率、比热容等热参数的测量及表征是研究微观尺度声子运动、热输运和缺陷等的重要手段。随着薄膜材料厚度的不断减小，其热导率和热扩散率甚至其它热参数也表现出了明显的差异性，即具有明显的尺度效应。同时，随着合成、微加工和分析等技术的不断发展，人们需要表征几微米至几纳米尺度的材料、结构和器件的特征。比如，半导体量子结、超晶格材料、纳米复合材料、纳米厚度的多层涂层、微电子和光电子器件及MEMS传感器等。随着涂层厚度的不断减小，薄膜法相和面向的热导率也随着不断下降并表现出各向异性；对于激光晶体或微型传感器表面的增透膜、高反膜等多层纳米厚度的薄膜结构，薄膜之间的界面接触热阻影响也随着逐渐增大。因此，对于纳米镀层热参数的测量具有重要的现实意义。迄今为止，已有几种微纳米材料的热物理性质的测试方法。测试热导率和热扩散率主要有接触式测量法和非接触式测量法，如热线法、闪光法、光热反射发、光声法等。上述方法一般不能直接测试式样的热导率而是通过测试热扩散率，然后导出试样的热导率，因此，测量结果的准确度与热容等的不确定度有很大的关系。而且，这些方法对于基体表面薄膜热参数的测量限制也比较大。Lee和Cahill提出的3ω法是一种基于谐波探测技术的接触式热物性测量方法，在过去十几年里国内外的实验研究已经表明此方法可以有效用于微/纳米尺度热物性的测量。王照亮等拓展了3ω法的测试功能并将3ω法应用于单层/多层纳米薄膜、单根碳纤维、单根单壁碳纳米管以及纳米流体等的热导率和热扩散率的测量。

由于传统的3ω法加热膜要求具有一定的形状和最小尺度，限制了沿材料面向的空间分辨率，不能进行多点测试。此外，金属加热膜与下部涂层之间存在的接触热阻是不可避免且是难以解决的问题。而现在将3ω量热技术与扫描热显微镜（SThM）技术相结合提出的3ω-SThM热显微测试系统，可以解决传统的3ω法存在的一些不足，进一步完善了3ω方法，也是测试热导率方法的发展趋势。本文分析了各种方法的测试原理，归纳其应用范围。特别分析了3ω量热技术与扫描热显微镜（SThM）技术相结合的3ω-SThM热显微测试系统测定纳米涂层的热导率的可能性。

1.涂层热导率测试方法分析

1.1热线法

热线法又称为“铂电阻测温技术”，最初在20世纪70年代提出，是测量热导率最早使用的方法。1977年Julia用该方法测量液体的热导率，它测量的是整个热线的温度，避免了测温点和其它点上热线和试样的接触而造成的误差，然而，此方法要求热线的电阻温度系数稳定且准确，铂金属价格昂贵在一定程度上限制了此方法的推广应用。1978年J.Boeret等人提出Parallelwire模型，这种模型中热丝只作为加热单位，检测温度变化是由距加热丝一定距离处的一对热电偶来完成的。热线法具有ASTM标准、模型简单便于设计。但是热线法也具有一些缺点，比如温差大会使得测试结果不准确、保护板产生热损耗、接触热阻很大导致测试结果产生误差、测试时间较长等。张兴等给出了一种基于T型微结构的短热线法物理模型（引用张兴的文章），如图1所示。该方法由可以有效用于金属薄膜的热导率的测量，其原理是将热线同时作为热源和温度传感器，并利用热线的电阻随着温度变化的原理，测出热线电阻值的变化从而得到其温度的变化，再根据温度的变化获得薄膜材料的热导率。

图1短热线发物理模型

1.2光热探测技术

光热探测（photothermaldetection,PT）技术始于20世纪70年代，是一种利用热激励方法进行固体热物性非接触式测量的有效方法，目前已广泛用来表征微纳米薄膜的热扩散率和热导率。热探测技术对于测量处于悬空状态的自由薄膜的热导率比具有很大的优势，但是此种方法不能直接测量薄膜的热导率且测量结果不够准确。根据物体表面由激光加热作用产生的温度响应的具体探测方法，光热探测技术主要有四种典型的方法：利用红外探测器探测的闪光法（flashmethod,FM)、激光光热反射（photothermalreflectance,PTR）法、光热偏转（photothermaldeflectance,PTD.通常也称为“Mirage")法和光热透射（photothermaltransmitance,PTT)法。

1.2.1闪光法

激光闪光法又称为闪光扩散法，是一种非稳态的测量材料热导率的技术，。最早是由Parker等人提出和研究成功的，有效性已经得到了普遍验证。其测量系统见图2所示。激光闪光法是利用红外探测器探测试样背面的温度变化，探测信号通过锁相放大器放大处理后得到试样表面的温度响应，再经过数学模型处理，于是就可以得到薄膜的热扩散率。激光闪光法可以有效测量厚度为几毫米量级薄片状材料的热扩散率，作为非接触式热测量技术的闪光法可以有效的测量亚微米尺度薄膜尺度垂直方向的热扩散率。

并且具有高温高导、非接触、速度快、有标准等优点。但是由于受到加热和测试系统的限制，对于厚度比较小的薄膜，加热激光的脉冲宽度、测试系统响应滞后和吸收涂层等对热扩散率测量会产生比较大的影响。使用该方法测量导热系数时，还要求知道样品的密度与比热。此外，闪光法即不能测量透明材料也很难测量纳米微米尺度的样品，它还具有很多缺点即样品需要各相同性、样品表面严格平行、吸收激光（材料不能透明）、各方向具有热损耗等。

图2激光闪光法测量系统

1.2.2光热反射法

光热反射技术是近年来一种发展较快的非接触式无损检测技术，实验研究已经证明光热反射法可以有效地用于薄膜热导率的测量，还可以有效地测量亚微米尺度薄膜尺度垂直方向的热扩散率。2002年Araki等设计了低温下测量薄膜材料热扩散率的实验系统，该系统是在连续光反射下利用瞬态反射率变化的实验数据得到的温度响应，再利用Parke公式拟合进而获得薄膜的热扩散率。该测试方法属于间接测试，测试结果存在着误差。为了减小试样热弹性位移引起的误差，必须对入射光进行扩束并使其垂直照射到试样的表面，这就造成了试验系统较复杂，设计比较麻烦。而且实验时加热过程的温度波动及反射率与温度的关系曲线都会导致薄膜热导率的测试误差。

1.3光声法

光声法是一种典型的非接触式热物性测量方法，已经发展成为一种测量纳米厚度薄膜热导率的有效方法。图3为光声测试系统示意图，其基本原理为：激光通过调制后照射到光声腔中的试样表面，试样吸收光能后，从基态跃迁至某一激发态，处于激发态的试样，当通过无辐射退激发返回基态时，通过交换声子或其他途径，将能量传递给试样。伴随无辐射退激发现象的发生，试样表面温度发生周期性的变化。用灵敏麦克风等光声探测器可以检测出试样温度变化引起周围气体压力的变化，而试样温度的变化又依赖于试样的热物性，因此可以利用这个原理来测试材料的热物性参数。此方法不能直接测量材料的热导率而是通过测量材料的热扩散率导出热导率，这样就会导致测量结果的误差，此外测试时间较长，测试系统比较复杂。

图3光声法测试系统示意图

1.43ω法

Lee和Cahill提出的3ω法是一种基于谐波探测技术的接触式热物性测量方法，实验研究已经证明该方法可以有效的用于微纳米尺度材料的热物性的测量。图4为3ω法加热器和试样的剖面图，传统的3ω技术是一种与热线法和热带法紧密相关的热导率测量技术，它是在待测材料表面采用紫外曝光工艺或磁控溅射工艺制备约几微米宽、几百纳米厚的微型金属膜，该金属膜同时作为加热器和温度传感器，并采用交流加热，根据热波频率与温度波动的关系求得待测试样的热导率。利用3ω法可以比较容易地同时实现薄膜面向和法向热导率的测量。目前该方法在碳纳米管等丝状材料、纳米孔隙新型材料或涂层、微/纳米尺度薄膜和液体的热性能等方面得到了应用。

图4加热器和试样的剖面图

然而在传统的3ω法系统中加热膜一旦沉积在试样表面后该表面就不能重复使用，同时该加热膜也不能再用于其它材料的测量，从而造成了材料的浪费。而且，传统的3ω法的加热膜要求具有一定的形状和尺寸，限制了沿材料面向的空间分辨率，不能进行多点测试。其待测试样必须为非导电固体，若是导电固体要在其表面先沉积一层绝缘薄膜，而在待测样品表面沉积绝缘层的工艺很难实施，且绝缘层的局部位置可能会发生导通。直接的后果就是金属探测器不能显示出自身真实的电阻值，最终将导致测量的热导率值不可靠。此外，加热器与试样间存在着接触热阻，接触热阻是实验误差的主要来源。

2.讨论与展望

上述方法中除了3ω法以外都属于非接触式测量法，通过直接测量热扩散率导出热导率，其测量结果的准确度与热容的不确定度有关。此外这些方法在测量基体表面薄膜参数时具有很大的限制。目前的3ω技术由于其相对精确，探测器可以做得极微小，可以拓展到各种系统的热物性测量，因此成为一种广受欢迎的测试技术。但是这种技术还存在一些内在的缺点，如需要重复制作四焊盘金属探测器并且四焊盘金属探测器极易损坏，限制了3ω技术在实际中的应用。为了使3ω法得到广泛的应用特别是在微观尺度传热领域的应用，有必要对3ω法的测量原理做进一步修正。将独立探头与扫描热显微（SThM)技术相结合，研制出3ω-SThM（测试系统见图5）热显微测试系统，可以用来测量纳米镀层热物性等有关参数。

图53ω-SThM热显微测试系统

根据目前3ω的发展现状，我们可以采用交流热扫描热显微镜技术把2ω和3ω信号测量相结合，其测量时间短、精度高非常适合纳米镀层电导率和热导率的测量。随着热交换器非晶防垢镀层厚度的不断微型化，迫切需要研究具有高空间分辨率的热参数显微测试系统。若用活动探头代替传统的3ω测试系统中沉积在被测物体表面的加热膜，同时用作加热器和测温器，微型探头与材料表面的最小接触半径可达到30-50nm，可以表征表面不同位置热参数的差异。

因此，将可移动的微型探头和扫描热显微（SThM)技术相结合研制出3ω-SThM热显微测试系统，此测试系统是纳米镀层热导率测量方法的一种发展趋势。

参考文献

1 唐大伟,王照亮.微纳米材料和结构热物性特性表征[M].北京:科学出版社,2010,8.

2 Tang D W, Araki N. Some approaches for obtaining better data for thermal diffusivities of thinmaterials measured by the laser-flash method [J]. High Temperatures & HighPressures,2000,32:693 700.

3 韩鹏,唐大伟,程光华等.金属纳米薄膜微观尺度热输运过程实验研究[J].工程热物理学报,2008,29:297 300.

4 范有明, 宁 练, 时章明, 马安君.热线法快速测量微粒导热系数的研究[J].工业计量.2006, 16(6):13

5 Araki N, Tang D W, Kawashima H. Measurement of thermal diffusivity at lowtemperatures using an optical reflectivity technique[J]. International Journalof Thermophysics, 2002,23(1):245 252.

6 Cola B A, Xu J, Cheng C. Photoacoustic characterization of carbon nanotube array thermal interfaces[J].Journal of Applied Physics,2007,101(5):054313(1) 054313(9).

7 Chen F, Shulman J, Chu C W. Thermal conductivity measurement under hydro-staticpressure using the 3ω method [J]. Review of Scientific Instruments,2004,75(11):4578 4584.

8 Borca-Tasiuc T, Kumar A R, Chen G. Data reduction in 3ω menthod for thin-film thermal conductivity determination [J]. Review of Scientific Instruments,2001,72(4):2139 2147.

9 张立伟,马灵芝,唐祯安等.一种用于测量SiO 薄膜导热系数的测试方法[J].测控技术, 2001,20:25 27.

10 丰平,王太宏. 3ω方法及其在纳米材料器件表征中的应用[J].物理学报,2003,52:2249 2253.

11 Zhang X, Fujiwara S, Fujii M. Measurements of thermal conductivity and electrical conductivity of asingle carbon fiber [J]. International Journal of Thermophysics,2000,21(4):965 980.

第8篇：纳米技术的缺点范文

关键词：有效提升；小学生；语文；阅读能力

小学生语文阅读能力的强弱直接关系到他们是否能够透彻的理解文章内容以及领悟作者的写作思想，因此加强对其这方面能力的培养就显得尤为重要。学生只有阅读能力提高了，认识能力、思维能力和语言表达能力才能随之增强，进而积累更多的知识，并且把这些知识很好的应用到日常的口语交际和写作文当中。本人鉴于多年小学语文教学的实践经验，提出了若干对于如何提高小学生语文阅读能力的建议：

一、激发学生的阅读兴趣，进而提升其语文阅读能力

兴趣是做一切事情的原动力，因此教师要充分利用各种方法调动起学生的阅读兴趣。小学生正处于形象思维比较活跃的年龄发展阶段，对于新鲜事物都比较感兴趣。教师可以建议他们利用课外时间多读一些诸如伊索寓言、成语故事这样的经典书籍，这类书丰富的情节、鲜活的人物很容易激发起学生的阅读兴趣。

例如：教师在准备讲解《动物的睡眠》时，可以让学生提前看一些关于小动物方面的文章，最好是配有图画的那种，这样可以先激发起他们对小动物的兴趣，之后教师再讲解课文时，学生就会怀着充满期待的心态来聚精会神的听讲了。

教师还可以通过学生感兴趣的话题导入当堂课所要讲解的文章内容，从而激发起学生对于课文学习的兴趣。比如在讲解《纳米新星》一课时，教师可以进行这样的导入“同学们肯定都看过变形金刚吧，我猜男同学肯定都特别喜欢。你们知道吗，这些机器人很可能在若干年之后的纳米时代就会成为我们日常生活中不可缺少的朋友呢！”此时学生一定会瞪大眼睛好奇的问“老师，纳米是什么东西呀？”这时教师就可以适时的引出本堂课的文章内容了“这堂课我们就来探索一下纳米的世界，本文章很明确的阐述了什么是纳米以及纳米技术，同学们可以仔细的阅读文章”教师随即拿出一些有关纳米和纳米技术的图片展示给学生看，让他们通过形象直观的视觉感受更好的理解原本陌生抽象的事物。

教师通过激发学生的阅读兴趣，可以营造出轻松愉快的课堂气氛，让学生发自内心的愿意通过阅读课文来掌握丰富的知识，充实自己的头脑，进而有效的提升自身的语文阅读能力。

二、培养学生良好的阅读习惯，进而提升其语文阅读能力

小学阶段是培养学生养成良好阅读习惯的重要时期，教师一定要通过日常的言传身教、细心教导，使学生在小学时期树立起正确的阅读观，养成良好的阅读习惯。我们在教学中发现，很多小学生在阅读文章的时候不能够集中注意力，思想总时不时的开小差，囫囵吞枣，读后教师问什么都答不出来，往往只能知道文章的字面意思，不能够通过文章语句理解作者深层次的写作目的。对于这种读书不仔细的问题，教师可以根据学生的具体情况，有针对性的采取相应措施。

例如：教师可以通过课内阅读和课外阅读相结合的方式来培养学生良好的阅读习惯。在课堂上先给学生示范读一遍课文（一定要带着感情去阅读，根据文章情节做到声音抑扬顿挫），让学生注意老师读课文时的语气语调，然后再带领学生一起阅读，提醒学生边读边理解文章，仔细揣摩作者的写作意图，感悟作者写作时的心情，最好边读边把文章中优美的语句划出来。还可以提问单个学生阅读，让其他同学找出其读文章的优点与缺点，这样就会充分发挥出学生的课堂主体地位，极大的调动起他们的阅读热情，进而提高语文阅读能力。与此同时，教师还可以给学生布置一些课外阅读任务，推荐一些适合小学阶段阅读的中外经典图书，让他们每天熟读并且背诵一小段文章，这非常有利于加深其对于课外知识的理解和掌握，进而内化成自己的知识储备，经过日积月累，将对学生起到不可估量的积极作用。

三、加强学生阅读训练，进而提升其语文阅读能力

小学生语文阅读能力的提高离不开平时大量的阅读训练。教师一定要加大对学生的阅读训练力度，进而提高他们的阅读能力。

例如：教师可以对学生采用精读课本文章和拓展课外阅读相结合的语文阅读训练策略。学生通过精度课本文章可以掌握丰富的词汇、语法和表达方式，像《爱因斯坦与小女孩》一课，读了文章题目后，有心的学生就会很快抓住关键字“与”，教师可以问学生“同学们，你们说这篇文章的题目为什么用了一个‘与’字呢？爱因斯坦和小女孩是什么样的关系呢？作者为什么把大科学家和一个小姑娘联系在一起呢？这样命题该文章是出于什么样的写作目的呢？”让学生带着这些问题去仔细的阅读文章，读后提问学生概括该篇文章的中心意思。采用这样精读课文的教学方式，对于提升学生的阅读能力有着非常积极的促进作用。教师还要让学生在课后多读一些优秀的文章，在读的过程中可以写一些阅读体会和感悟，进而掌握正确的阅读技巧和写作方法。

通过加强对学生的阅读训练，可以使其达到“读书百遍，其意自见”的境界，进而大大提升其语文阅读能力。

总结：

小学语文教师一定要不断地在教学中积累经验，通过采取各种有效的办法来培养学生的阅读兴趣，提升他们的阅读能力，让他们真正发自内心的爱上阅读。相信通过广大师生的常年共同努力，学生的语文阅读能力一定会得到质的提升，进而在广袤的知识海洋中自由翱翔。

参考文献：

[1]顾春芳.如何提高小学生的阅读能力[J].中国体卫艺教育.2010（02）

第9篇：纳米技术的缺点范文

【关键词】量子点；生物医学；荧光；纳米粒子

1量子点的概念及特性

量子点(Quantum dots, QDs) 又称半导体纳米微晶体，是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类无机半导体纳米粒子，主要由ⅡB - ⅥA (如CdSe，CdTe，ZnSe 等) ，ⅢA-ⅤA( 如InAs，InP 等) 组成的，粒径在1―10nm，能够光致发光的半导体纳米晶。

QDs具有一般纳米微粒的基本性质如表面效应、体积效应和量子尺寸效应,具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长，正是基于量子点独特的光学性质使得它克服了传统的用于标记或衍生的荧光试剂如荧光素类、罗丹明类等有机化合物存在荧光量子产率低、易光漂白及发射光谱宽等缺点。QDs 所具有的优异的光谱性能，在生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物分析化学等研究领域显示出极其广阔的应用前景，并逐步地应用于蛋白质及DNA的检测、药物靶向治疗、活细胞生命动态过程的示踪及动物活体体内肿瘤细胞的靶向示踪等生物分析与医学诊断领域，并取得了丰硕的研究成果［1］。

2量子点的应用

2.1 量子点在细胞成像中的应用

对单个活细胞的一些活动进程进行高效、灵敏的监测将有助于阐明一些重要的细胞生理过程和药物代谢机制，有利于了解生物体的复杂性以及动力学特征。发展特异性和选择性的QDs 是细胞和生物分子标记的一大挑战。经巯基乙酸修饰的QDs 连接到转铁蛋白上后，再把QDs-转铁蛋白同表面存在大量转铁蛋白识别受体的HeLa 细胞一起培养，发现其可以被HeLa 细胞表面的受体识别并吞噬进入细胞内部，首次实现了QDs 应用于离体活细胞实验[2]。Tokumasu等［3］用偶联了抗体的QDs 标记血红细胞膜上的Band3 蛋白，实验中观察到了Band3 蛋白在细胞膜上的分布，证实了可以通过QDs 的标记观察在疟原虫入侵时红血球细胞膜的变化情况。Orndorff 等［4］使用具有高亲合性的神经毒素修饰QDs，然后标记了内在表达的癌细胞蛋白，揭示了经神经毒素修饰的QDs 可以作为一种鉴定癌细胞存在的评估标签。

2.2 量子点在活体成像中的应用

Sungjee等人[5] 将量子点注射到小鼠的前肢皮下和猪的腹股沟皮下，通过荧光显像系统就可以观察到前哨淋巴结的位置，为外科术中找到前哨淋巴结创造了便利的条件。

Gao等[6]研制了一种多功能QDs 探针，能够对动物活体内的肿瘤进行靶向并同时成像。该小组用QDs 成功实现了裸鼠前列腺癌模型的非损伤性成像,在活体模型中肉眼即可清晰观察到肿瘤的部位，这给前列腺癌的诊断和预后的研究开辟了一条新的思路。

2.3 蛋白质研究与分析

QDs在蛋白质检测与研究中的应用近年来引起了人们很大的兴趣。Chan等[7]发现在牛血清白蛋白（BSA）中，多克隆抗体能识别量子点标记的免疫球蛋白（IgG），使QDs聚集在一起；相反，若没有这种抗体，QDs-IgG 结合体就良好地分散于BSA中。这一试验结果证明用量子点标记的免疫球蛋白分子（IgG）能识别专一的抗原和抗体。Wang等[8]将红绿两种QDs分别标记BSA 和抗牛血清蛋白抗体（IgG），当两者形成免疫复合物时，BSA上的红色QDs荧光增强，IgG 上的绿色QDs荧光相应减弱。Ravindran等[9]将QDs用于植物黏附蛋白的定位，并通过与传统的免疫荧光染色技术的结果相比，证明了QDs在实际应用中的优势。张雨琴等[10]采用光度法研究了L-半胱氨酸修饰的ZnS纳米粒子与牛血红蛋白的作用及对蛋白质二级结构的影响，拓展了QDs在生物样品研究中的应用。

2.4 靶向药物传输

癌症早期检测治疗是目前医学界的重大课题。如果能够针对癌症的特异性分子变化给予有效的诊治，将会大大改善治疗效果。近年来，新型靶向药物在临床实践中取得了显著的疗效，已表明靶向治疗理论的正确性与可行性，把癌症的治疗推向了一个前所未有的新阶段。大分子药物要命中靶标需要有很强的透过和保留在细胞内的能力［11］。Shi等［12］研制出一种具有多种功能的纳米组合装置。这种装置以纳米管为基体，纳米管外表面经特殊处理后可偶联QDs，这种QDs 可应用于体内癌细胞的局部示踪。由于QDs 发光很强，可用于深度组织的显像和表征。纳米管外表面在经过特殊的等离子体镀膜后，连接上一种识别癌细胞的抗体，以完成靶向锚定。纳米管的空腔用于储存抗癌药物，这种抗癌药物可以被定向地输送至癌细胞附近，并且可控地释放，以杀死癌细胞，从而达到局部治疗的作用。这种方法明显优于传统的全身化疗，为靶向药物传输和治疗提供了一种新的方法。

3 展望

QDs作为一类较为理想的荧光探针,它在生物医学中的应用已显示出诱人的前景。相信随着QDs 制备和标记技术的不断成熟,它必将成为新一代生物荧光标记物,在细胞成像、体内成像、疾病诊断以及研究生物大分子之间的相互作用等方面发挥独特的作用。但要真正实现QDs 在活体的应用,需要解决的问题还很多，如低毒性或生物兼容性QDs性能的问题以及低毒性或生物兼容性QDs应用方面的问题。虽然低毒性或生物兼容性QDs有良好的生物相容性, 安全程度较高, 但是由于其使用过程将涉及到较多的生物环境问题,这些复杂环境将如何对QDs的荧光性能和稳定性产生影响，QDs在生物体内的代谢过程机理又是如何进行的也都需要作更深入的系统研究。随着量子点科学的进一步发展，量子点的制备工艺也会有更大的提高，量子点与生物医学之间的关系也必将更加紧密，必将为人类的生命健康事业做出应有的贡献。

参考文献

[1] Michalet X, Pinaud F F, Bentolila L A, et al. Quantum dots for moleculari maging and cancer medicine[J].Science，2005，307: 538-544.

[2] Chan W C W, Nie S. Quantum Dot Bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection[J].Science,1998,281(5385) : 2016-2018.

[3] Tokumasu F, Dvorak J. Development and application of quantum dots for immunocytochemistry of human erythrocytes[J].Journal of Microscopy，2003，211:256-261.

[4] Orndorff R L, Rosenthal S J. Neurotoxin quantum dot conjugates detect endogenous targets expressed in live cancer cells[J].Nano Lett., 2009, 9(7) : 2589-2599.

[5 ] Sungjee K,Yong TL ,Edward GS. Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping[J]. Nature Biotechnology ,2004 ,22 :93-97.

[6 ] Gao XH ,Cui YY,Levenson RM,et al . In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots [J].Nature Biotechnology, 2004 ,22 :969-976.

[7] Chan W C W，Nie S M. Quantum dot bioconjugates for ultrasentitive nonisotopit detection[J].Science,1998, 281（25）:2016-2018.

[8] Wang S P, Mamedova N, Kotov N A, et al. Antigen/antibody immunocomplex from CdTe nanoparticle bioconjugates[J].Nano Lett., 2002, 2: 817-822.

[9] Ravindran S, Kim S, Martin R, et al. Quantum dots as bio-labels for the localization of a small plant adhesion protein[J].Nanotechnology,2005,16:1-4.

[10] 张雨琴，张友玉，叶敏，等. 光度法研究L-半胱氨酸修饰的ZnS纳米粒子与牛血红蛋白的作用[J].应用化学, 2008,（9）：1011-1016.