納米技術的研究精選(九篇)

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第1篇：納米技術的研究范文

[關鍵詞]納米技術、包裝、食品包裝、藥品包裝

中圖分類號：TB383.1；TB484 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）06-0047-02

20世紀90年代初興起的納米技術，被認為是21世紀科技發(fā)展的前沿領域。它主要研究0.1～100nm尺寸之間的物質組成體系以及其運動規(guī)律和相互作用，其中在實際應用中納米技術的實用性。它是一種結合科學前沿和高技術于一體的完整體系。納米技術的出現(xiàn)標志著人類改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，標志著人類科學技術已進入一個新的時代――納米科技時代。其科學價值和應用前景已逐漸被人們所認識，納米科學與技術被認為是21世紀3大科技之一。納米技術主要包括：納米物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學和納米力學。在包裝行業(yè)迅速發(fā)展的當今社會，納米技術必然會引領包裝行業(yè)走向更好的未來。

1 納米材料

納米材料是納米科學技術最基本的組成部分。納米材料可定義為：把組成相或晶粒結構控制在100nm以下長度尺寸的材料。從廣義上說，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸長度范圍或由它們作為基本單元構成的材料。

1.1 納米材料的結構特征和性質

納米材料又稱為納米結構材料，主要由晶粒和晶界組成。納米晶體結構與常規(guī)物質不同，關于納米晶體結構特征主要有兩類看法：a.以Gleiter為代表的1類氣體0結構。它既不同于長程有序的晶體也不同于近程有序的非晶體，而是處于一種無序度更高的狀態(tài)；b.近程有序結構說。根據(jù)大量的實驗結果分析，納米材料的晶界處存在著短程有序的結構單元，原子保持一定的有序度，趨于低能態(tài)排列。按不同的分類原則，納米材料有不同的分類。按納米晶體結構形態(tài)劃分成4類：零維納米材料，如原子團、量子點等；一維納米材料，即在一維方向上晶粒尺寸為納米量級，如納米絲、量子線等；二維納米材料，即在二維方向上晶粒尺寸為納米量級，如納米厚度薄膜，碳納米管等；三維納米材料，即在三維方向上晶粒尺寸為納米量級，如通常所指的納米固體。把所有納米材料從結構上區(qū)分為兩類：第一類納米材料結構全部為晶粒和晶界組成，結構基元尺寸為納米量級；第二類是低密度具有大量納米尺寸空洞的無規(guī)網(wǎng)格結構，由納米晶粒和納米空洞（有時還有納米骨架結構和更小的亞穩(wěn)原子團簇）組成。

1.2 納米材料優(yōu)異的特性[1～2]

a.表面效應 表面效應是指納米晶粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比，隨粒徑變小而表面急劇增大后所引起的性質上的變化 這種表面效應使其在催化、吸附、化學反應等方面具有普通材料無法比擬的優(yōu)越性。

b.體積效應 當納米晶粒的尺寸與傳導電子的德布羅意波波長相當或更小時，其周期性的邊界條件將被破壞，使其物理性質、化學活性、電磁活性、光吸收和催化特性等與普通材料相比都將發(fā)生很大變化，這就是納米粒子的體積效應。

c.量子尺寸效應 指納米粒子尺寸下降到一定值時，納米能級附近的電子能級由連續(xù)能級變?yōu)榉蛛x能級的現(xiàn)象，這一效應可使納米粒子具有高的光學非線性、特異催化性和光學催化性等。

d.宏觀量子隧道效應 微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量如微粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而發(fā)生變化，故稱為宏觀量子隧道效應MQT。早期曾被用來定性的解釋納米Ni晶粒在低溫下保持順磁性現(xiàn)象。這一效應與量子尺寸效應一起確定了微器件進一步微型化的極限，同時也限定了采用磁帶磁盤進行信息存儲的最短時間。

e.獨特的光學性質 又分為：線性光學性質。納米材料的紅外吸收研究是近年來比較活躍的領域，在納米SnO2、Fe2O3、Al2O3中均觀察到異常紅外振動吸收。目前，納米材料拉曼光譜的研究也日益引起關注。當Si晶粒尺寸減小到5nm或更小時，觀察到很強的可見光發(fā)射。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，CdS、CuCl、TiO2、SnO2、Fe2O3等的晶粒尺寸減小到納米量級時，也觀察到發(fā)光現(xiàn)象。非線性光學效應。納米材料的非線性光學效應分為共振和非共振光學非線性效應，前者由波長低于共振吸收區(qū)的光照射樣品而導致，其來源于電子在不同電子能級的分布而引起電子結構的非線性，從而使納米材料的非線性響應顯著增大；后者由高于納米材料的光吸收邊的光照射樣品導致，目前主要采用ZSCAN和DFWM技術來探測納米材料的光學非線性。

f.巨磁電阻效應（GMR） 磁場導致物體電阻率改變的現(xiàn)象，稱為磁電阻效應（MR），對于一般的金屬其效應（2%～3%）?？珊雎?。巨磁電阻效應（GMR）是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值約高10余倍。最近，在一些磁性納米材料中觀測到比巨磁電阻效應大得多的效應稱為龐磁電阻效應（CMR）。

g.超塑性 指材料在特定條件下變形時不存在加工硬化現(xiàn)象，且可以承受很大程度的塑性變形而不斷裂，這種特性被稱為超塑性或超延展性。材料超塑變形的基本原理是高溫下的晶界滑移。除以上特性外，納米材料還具有高導電率和擴散率、高比熱和熱膨脹、高磁化率和矯頑力，在催化、光電化學、熔點、超導等方面也顯示出與宏觀晶體材料不同的特性。

2 納米技術在食品包裝應用研究的最新技術

2.1 納米抗菌性包裝材料

傳統(tǒng)的抗菌材料一般采用以銀、銅、鋅等金屬離子為抗菌活性成分的抗菌劑生產工藝，新的MOD系列納米高性能無機抗菌劑是將納米技術導入無菌復合包裝，是以MOD活性基因及無機納米銀化合物為主要抗菌成份，以各種無機材料為載體而制成的無機抗菌粉體。該抗菌材料采用高科技納米技術制備而成，抗菌機理為金屬離子作用和光催化作用，具有強力的長效抗菌功能，抗菌率可達99.9%，徹底解決了無機抗菌包裝材料在應用中變色的難題，是一種無毒的廣譜抗菌劑，可廣泛應用于生產液體奶、飲料無菌復合包裝產品。抗菌制品被世界各國認為是跨世紀的環(huán)保和健康產品，納米無機抗菌劑具有巨大的潛在市場[3]。新型抗菌材料尼龍66中摻加了一種特殊的納米粘土復合材料，經改性后，不但提高了強度、韌性等物理力學性能，還對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有明顯的殺傷效果，同時生產成本也可大幅度降低，應用于食品等高檔包裝薄膜的生產。日本開發(fā)了以銀沸石為母料的全新型無機抗菌劑，既起催化作用，同時有具有顯著的抗菌特性，其特點為抗菌效果持續(xù)時間長，不會氣化和遷移而對包裝物產生影響，加工穩(wěn)定性高，不會污染環(huán)境。添加銀沸石母料（含量1%～ 3%）制得的薄膜或表面覆一層這種薄膜的容器，經2年試用表明：在無營養(yǎng)源的情況下，含1%銀沸石的薄膜在1～2天內完全殺死會引起食品中毒菌類，廣泛應用于熟食肉類、水產品和液體食品包裝[4]。

2.2 納米保鮮包裝材料

在保鮮包裝中，果蔬釋放出乙烯，當乙烯釋放到一定濃度后，果蔬會加速腐爛。因此，果蔬等新鮮食品的保鮮技術的思路，是加入乙烯吸收劑，減少加快果蔬后熟過程的乙烯氣體含量，控制包裝內部氣氛濃度。納米Ag粉具有乙烯氧化的催化作用，在保鮮包裝材料中加入納米銀粉，便可加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，減少包裝中乙烯含量，從而達到良好的保鮮效果，并延長貨架壽命。紫外線不僅能使肉類食品自動氧化而變色，而且還會破壞食品中的維生素和芳香化合物，從而降低食品的營養(yǎng)價值。利用納米材料的光學特性，納米TiO2粉體可以有效地屏蔽紫外線，用添加0.1%～0.5%的納米TiO2制成的透明塑料包裝材料包裝食品，既可防止紫外線對食品的破壞作用，還可以使食品保持新鮮。納米技術在食品包裝領域已得到較廣泛地應用，陳麗、李喜宏[5]等人成功研制出富士蘋果PVC/TiO2納米保鮮膜；李喜宏等[6]還進行了PE/Ag納米防霉保鮮膜研制；黃媛媛等通過實驗研制了一種新型綠茶納米包裝材料，與普通包裝材料相比，透氧量降低2.1%，透濕量降低28.0%，縱向拉伸強度提高24.0%；綠茶包裝240d后，新型納米材料包裝的綠茶中，維生素C、葉綠素、茶多酚、氨基酸保留量比采用普通包裝綠茶分別高7.7%、6.9%、10.0%、2.0%。

2.3 納米高阻隔性材料及其在高阻隔性PET塑料啤酒瓶中的應用

食品包裝阻隔性主要是指氧氣、二氧化碳等的氣體阻隔性，水蒸氣阻隔性等。目前市場上較普遍的玻璃啤酒瓶存在質重、運輸破損與易爆裂，制造污染等不利因素，國外上世紀90年代就已經著手研制用于啤酒灌裝的PET瓶。啤酒對包裝材料要求的一個重要指標是對氣體的阻隔性，首先要保證在6個月的貨架期內CO2的損失率小于10%，同時氧氣的透過量不超過110-6。氧氣尤為敏感，極微量的氧氣就可以使啤酒產生異味從而影響口感，甚至是塑料瓶體材料自身溶解的氧的滲出都會影響啤酒的品質，塑料作為啤酒包裝材料首先必須解決的就是氣體的阻隔性問題。PET瓶因透明，化學性質穩(wěn)定，阻隔性相對好，質輕價廉，回收方便等優(yōu)點廣泛用于軟飲料和含氣飲料的包裝，但作為啤酒瓶，PET的氣體阻隔性仍不夠高，普通PET裝啤酒一般只有1個月左右的保質期，不能滿足市場需求。如何改進PET材料組分使之適用于啤酒包裝是該領域的一個重要課題，提高聚酯瓶氣體阻隔性是實現(xiàn)啤酒包裝塑料化首要解決的技術問題。法國Sidel公司開發(fā)的無定形納米碳涂覆技術（ACTIS）是使等離子乙炔在PET瓶內壁凝聚淀積，形成一層高度氫化的非晶態(tài)碳均勻的納米固體膜，厚度為20～150nm。采用ACTIS工藝處理的PET瓶，較普通PET瓶的隔氧化性能效果提高30倍，對CO2的阻透性提高7倍多，防乙醛的滲入性提高了6倍[7]。此外，中科院化學所工程塑料國家重點實驗室的研究人員使用PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）聚合插層復合技術，將有機蒙脫石與PET單體一起加和到聚合釜中，成功地制備了PET納米塑料（NPET），這種納米塑料的阻隔性較普通的PET有了很大改善，實驗表明：把啤酒裝在NPET瓶里保存了4～5個月后，結果發(fā)現(xiàn)啤酒的口味與新鮮啤酒沒有明顯區(qū)別[8]。

3 納米技術在藥品包裝應用研究的最新技術

3.1 高阻隔性包裝

高阻隔性包裝是指對氧氣、水蒸氣、二氧化碳等有高阻隔性的包裝，高阻隔包裝常采用多層復合膜。藥用泡罩包裝材料包括藥用鋁箔、塑料硬片（最常用的材料是藥用聚氯乙烯PVC硬片）、熱封涂料等。但因為藥品對濕氣、氧氣等敏感和人們對藥用包裝要求的提高及藥品儲存期的延長，現(xiàn)在正在采用新技術將塑料硬片復合一層高阻隔性材料，如PVDC等，以提高對濕氣等氣體的阻隔性能，最具有代表的結構為PVC/PVDC，PVDC作為高阻隔層材料，其最大的特點就是對氣體水蒸汽優(yōu)異的阻隔性，很好的保持藥品原味。

添加納米級材料的無機粒子可以極大地改進基礎樹脂的物性，在高阻隔包裝材料中發(fā)揮神奇的作用[9]。如德國Bayer公司推出的尼龍納米復合材料，把化學改性的硅酸鹽粘土分散在PA6薄膜中，這些細小顆粒不影響薄膜透明度，但建立了迷宮式的氣體通路，減慢氣體通過薄膜的進程。日本納米材料公司將納米復合材料涂在各種薄膜基體上，據(jù)稱阻隔性與鍍鋁膜相同。既具有無機材料的高阻隔性又有塑料透明性的涂氧化硅膜是塑料阻隔技術發(fā)展的代表，這種薄膜光澤、透明性好，阻隔性優(yōu)于一般共擠出薄膜和PVDC涂布膜。氧化硅的深層厚度僅為0.05～0.06 m，不會影響透明度，氧氣、水蒸氣的透過率極低，而且與塑料膜粘合極牢，抗彎折性極佳，耐消毒，因而在美國、日本等發(fā)達國家已生產和使用。

3.2 納米抗菌性包裝材料

納米抗菌性包裝材料在藥品包裝領域的應用前景有具有抗菌功能的納米紙、納米復合抗菌素薄膜等。主要是將一些納米級的無機抗菌劑加入到造紙漿料或者薄膜中，制成抗菌性能極強的納米紙[10]、納米薄膜。

由于許多有機抗菌劑存在著耐熱性差、易揮發(fā)、易分解產生有害物質、安全性能不好等問題，所以無機抗菌劑的開發(fā)成為人們的研究重點。人們利用超微細技術可以產生納米級的無機抗菌劑，無機抗菌劑主要包括銀、銅、鋅、硫、砷及其離子元素。光催化抗菌劑有納米級氧化鈦、氧化硅、氧化鋅等，它們能將細菌和殘骸一起殺滅和消除，所以比傳統(tǒng)的抗菌劑僅能殺死細菌本身的性能更加優(yōu)越。MOD系列的納米高性能無機抗菌劑還解決了無機抗菌劑在應用中 變色的世界性難題。

4 展望

納米技術是未來包裝技術的希望。它可以使用更少的材料，同時具有更好的性能，并且使包裝成為智能化系統(tǒng)的一部分。納米技術制造的包裝材料有更好的強度、剛性、生物降解性、化學穩(wěn)定性、熱力穩(wěn)定性、隔熱防火特性和防紫外線特性等。這必將使得食品和藥品包裝領域的新材料新技術大量出現(xiàn)。從而使這些與我們生活密切相關的商品質量得到更好的保障。

參考文獻

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第2篇：納米技術的研究范文

Abstract： The thesis researches the wear condition of the cylinder piston ring at the two kinds of nano additives in the different kinds of lubricating oil by the ferrography technique， analyzes the particle characteristics and piston ring wear， and compare the performances of different kinds of lubricating oil， receiving the anti wear mechanism of the nanometer lubricating oil additive. The thesis provides a reference value for further research on the theory of reducing wear and friction.

關鍵詞：納米添加劑；減磨機理；鐵譜分析技術；納米CaCO3

Key words： nano additives；anti wear mechanism；ferrography；nano CaCO3

中圖分類號：TH117.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）24-0118-04

0 引言

現(xiàn)代化生產設備向大型、高速、高溫、重載、高精度等方向發(fā)展，磨損現(xiàn)象也越來越嚴重，因此減磨已成為迫切需要解決的問題。技術是降低摩擦、減少磨損的重要手段。隨著納米技術的迅速發(fā)展，納米材料具有的小尺寸效應、比表面大、量子效應、量子隧道效應及界面效益[1]等結構的特殊性，將納米技術應用于邊界領域中已成為一種新的研究磨損機理的方法。

1 磨損試驗

以某內燃機廠生產的活塞環(huán)-缸套為試驗對象，并以國內昆侖油和恒陽油作為條件，運用鐵譜研究CaCO3添加劑在兩種油中三個磨損期的磨粒特征，及活塞環(huán)的磨損量，從宏觀及微觀角度分析納米CaCO3油添加劑的磨損機理。

2 磨損量分析

2.1 未添加納米CaCO3的磨損實驗

試驗采用的油規(guī)格如表格1所示。

在固定試驗條件的情況下，活塞環(huán)的磨損量隨時間的變化如表2所示。

2.2 添加納米CaCO3的磨損實驗

試驗采用的油規(guī)格如表3所示。

在固定試驗條件的情況下，活塞環(huán)的磨損量隨時間的變化如表4所示。

2.3 兩種條件下磨損量曲線進行比較分析

圖1為昆侖牌機油不加入添加劑與加入CaCO3添加劑的時間磨損量曲線，從圖中可以看出，兩條曲線離得很遠，磨損狀態(tài)相差甚遠。從磨損階段可以看出，加入CaCO3條件下，前60分鐘為磨合階段，從100分鐘進入穩(wěn)定磨損期，1000分鐘后開始慢慢進入嚴重磨損期，而不加添加劑條件下磨合期較長即前100分鐘，穩(wěn)定磨損期較短即從200分鐘至600分鐘。從磨損量這一方面分析，加入納米金屬CaCO3使磨損量有很大的變化，約為不加添加劑的磨損量的1/6。

3 加入納米金屬CaCO3的鐵譜分析

3.1 不同油磨合階段相關鐵譜分析

圖2-圖5中為加入納米金屬CaCO3添加劑及不同種類油條件下磨合初期磨粒視場。圖中磨粒均沿磁力線呈鏈狀均勻分布，出現(xiàn)紅色Fe2O3團粒和黑色Fe3O4磨粒。

圖2與圖3為恒陽油中加入納米CaCO3添加劑的試驗60分鐘所制譜片圖，此時，磨損處于磨合階段，出現(xiàn)了圖2中的異常團聚磨粒，由一些單獨的磨粒聚集，其中可以清晰看到彎刀行的切削磨粒，主要是由于相對比較硬的表面凸出體嵌入到軟表面，導致軟表面材料剝落，其長度大約有15μm-20μm。圖3為試驗60分鐘的大磨粒視場，磨粒沉積鏈細長均勻，可以清晰看到少量金屬單個磨粒，其他磨粒都沉積于磁力線中。

通過比較不加入添加劑與加入CaCO3添加劑工況下磨合期磨粒特征，可以看到，加入CaCO3添加劑條件下其磁力線比不加添加劑細長，如圖2與圖5。且典型磨粒大小也比不加入CaCO3添加劑的典型磨粒小5μm左右。

3.2 不同油穩(wěn)定磨損階段相關鐵譜分析

圖6是在200倍視場下所觀察，試驗400分鐘時磨粒沉積鏈清晰且均勻，大磨粒均被小磨粒區(qū)域所覆蓋，出現(xiàn)少量摩擦聚合物，隨著磨損試驗的繼續(xù)，摩擦聚合物增多，磨粒沉積鏈增多而變得粗密，如圖7所示。圖8與圖9中在磁力線中可以清晰看到典型大磨粒，磨粒表面光滑，圖8中大磨粒尺寸約為10μm，輪廓邊緣不規(guī)則。圖9為試驗400分鐘所制譜片，圖中大磨粒尺寸約為15μm，磨粒具有一條直線邊棱，其他邊緣不規(guī)則。圖10為試驗800分鐘所制譜片，磨粒沉積鏈增多且聚集，摩擦聚合物也增多。

整個穩(wěn)定磨損期，磁力線均勻細長，磨粒尺寸變化范圍不大，只存在個別大磨粒。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，加入添加劑后的磨粒都需要在200倍以上才能觀察清晰的磨粒大視場，一般500倍視場才能觀察到典型大磨粒。這個時期，國內兩種油加入添加劑的大磨粒大約為10μm-15μm，而其不加添加劑的典型大磨粒約為15μm。

3.3 不同油嚴重磨損階段相關鐵譜分析

圖11為在昆侖油中加入納米CaCO3添加劑的200倍視場的譜片圖，可以清晰看到摩擦聚合物比較多，且磨粒沉積鏈較多，大磨粒的表面光澤度高，大磨粒比較多。圖13為試驗1200分鐘時恒陽油中加入納米CaCO3添加劑的200倍視圖，圖中不能看到單條磨粒沉積鏈，而是許多磨粒沉積鏈富集在一起，相比圖11可知，恒陽油的磨損程度更大。

試驗至1000分鐘時，如圖11與圖13所示，200倍的視場明顯可以發(fā)現(xiàn)磨粒沉積鏈粗大且增多，大磨粒尺寸明顯增大，并出現(xiàn)摩擦聚合物。由于磨損加劇，在磁力線中出現(xiàn)疲勞剝落磨粒，如圖12所示，該磨粒表面較為平整，厚度較大，疲勞剝落磨粒主要是由摩擦表面發(fā)生點蝕而導致金屬材料被剝落，剛開始，只是微觀上剝落，隨著磨損的繼續(xù)，相繼出現(xiàn)宏觀上剝落直至磨損失效。圖14為嚴重滑動磨損磨粒，其大小大于15μm，磨粒表面有嚴重的劃痕，且?guī)Щ鼗鹕摺?/p>

4 納米CaCO3的減磨機理分析

在摩擦過程中，油中的納米CaCO3微粒受到兩種因素作用，導致其向摩擦接觸表面遷移。一是摩擦過程中產生的局部高溫使強度大于體相的分子漲落，這些強度大的分子漲落發(fā)生了不定向遷移，因此增大了納米CaCO3微粒向摩擦接觸表面遷移機會；二是摩擦接觸面產生外逸電子等強化了摩擦表面的界面電場，使強化的界面電場產生強化的磁場，由于表面微弱電磁場的存在和納米CaCO3微粒的表面吸附性極強，從而使納米CaCO3微粒更加容易富集于缸套-活塞環(huán)接觸表面，如圖15。由于納米CaCO3顆粒粒徑小且高表面能，在摩擦剛剛開始時，在摩擦接觸面形成了一層物理吸附膜，這層吸附膜與摩擦接觸面垂直取向，其不僅排列緊密，而且附著力強。隨著摩擦局部溫度慢慢升高，由于納米CaCO3具有很高的極壓性，即使到達吸附膜的吸附溫度以上也不至于將吸附膜破壞。當溫度繼續(xù)升高至某一溫度時，納米CaCO3顆粒中的元素滲透至摩擦表面或摩擦亞表面與缸套-活塞的基體形成了固溶體，同時發(fā)生化學反應生成很薄的耐磨化學反應膜，如圖16。從而提高了油的抗磨減磨性能。

5 結論

納米CaCO3作為油添加劑在兩種不同油基液中進行磨損實驗，結合鐵譜技術根據(jù)磨粒特征研究并分析納米CaCO3油添加劑的減磨機理。通過分析結果可知，與未添加納米CaCO3的油相比，添加了納米CaCO3的油其性能極大提高，磨損量顯著降低，極大改善了缸套-活塞環(huán)的磨損狀況。在不同的油基液中，納米CaCO3添加劑對磨損量的影響不同，簡而言之，在本文所述實驗條件下，納米CaCO3添加劑在昆侖油基液中的減磨性能優(yōu)于恒陽油基液。

參考文獻：

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第3篇：納米技術的研究范文

[關鍵詞] 超順磁性納米鐵顆粒（SPIO）；骨髓間充質干細胞；普魯士藍染色

[中圖分類號] R457.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2013）05（c）-0028-03

用干細胞移植治療疾病是當今醫(yī)學研究的熱點之一[1-2]，但移植后如何從受體辨別供體細胞，并觀察其在活體內的生存遷徙情況，一直是困擾其臨床應用的瓶頸之一[3]。超順磁性納米鐵粒子（superparamagnetic iron nanoparticle， SPIO）可作為磁共振成像分子探針標記骨髓基質干細胞（bone marrow stem cells，BMSCs）[3]，從而能夠檢測活體內細胞的遷徙、代謝和生物學行為。本實驗以超順磁性納米鐵粒子標記大鼠BMSCs，檢測其對細胞生物學特性的影響并探討不同濃度SPIO標記大鼠BMSCs的生物學特性和生命狀態(tài)，為BMSCs的活體內示蹤研究提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以4周齡雌性SD大鼠（體重約120 g，由第四軍醫(yī)大學動物中心提供）為實驗動物，主要試劑：DMEM/F12培養(yǎng)基、復合膠原酶NB4、胎牛血清（FBS）、0.25%胰蛋白酶、納米鐵（由哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院醫(yī)學影像中心惠贈）、亞鐵氰化鉀、鹽酸。主要儀器：倒置相差顯微鏡、JEN-M1220型透射電鏡。

1.2 SD大鼠BMSCs的分離培養(yǎng)與鑒定

取大鼠雙側脛骨及股骨，用無血清DMEM培養(yǎng)基反復沖洗骨髓腔，將沖洗獲得的細胞懸液離心，取細胞沉淀，加入適量含10%胎牛血清的低糖型DMEM/F12培養(yǎng)基，置于5% CO2、37°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。多次換液傳代使BMSCs純化，取第4代細胞進行爬片，4%多聚甲醛固定后行HE染色，光鏡下觀察。取培養(yǎng)的第5代細胞，吹打為單細胞懸液接種，進行細胞爬片。磷酸緩沖液（phosphate buffer solution，PBS）洗去培養(yǎng)液，4%多聚甲醛固定15 min，以封閉液（PBS含1%牛血清白蛋白，0.1% Triton）室溫下封閉30 min，加入兔抗小鼠CD45，CD105，CD166，CD90抗體4°C過夜后室溫30 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，然后以CY3聯(lián)抗兔抗體室溫下避光孵育1 h，DAPI室溫（1∶500）染核5 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，加熒光保護劑，激光共聚焦觀察CD45、CD105、CD166、CD90的表達。

1.3 SPIO標記BMSCs的制備與鑒定

1.3.1 SPIO-BMSCs制備

取對數(shù)生長期的BMSCs，反復吹打成單細胞懸液。以5×105/mL的密度接種到含有不同濃度SPIO的20%胎牛血清DMEM/F12培養(yǎng)基中孵育。SPIO濃度分別為15、25、50 mg/L，5% CO2、37°C培養(yǎng)48 h。不含SPIO的20%胎牛血清培養(yǎng)基為對照。

1.3.2 SPIO-BMSCs鑒定

1.3.2.1普魯士藍染色 用不同濃度SPIO標記的BMSCs制備細胞爬片，4%多聚甲醛固定15 min，PBS洗3次，放入Pearl液（含2%亞鐵氰化鉀和6%鹽酸溶液）中常溫孵育30 min，蒸餾水洗滌，顯微鏡下觀察。以未標記細胞作對照。

1.3.2.2 透射電鏡檢查 標記后BMSCs經0.25%胰蛋白酶消化，1500 r/min離心10 min后棄上清液，向細胞沉淀中加入2.5%戊二醛液固定30 min，再用1%鋨酸固定30 min，0.5%醋酸鈾4°C染色固定過夜，梯度乙醇脫水，EP812包埋。超薄切片，醋酸鈾復染，透射電鏡觀察。

1.4 SPIO-BMSCs的生物學特性檢測

1.4.1 SPIO-BMSCs的存活

分別將15、25、50 mg/L濃度SPIO標記培養(yǎng)的第4代BMSCs單細胞懸液與臺藍染色液以9∶1的比例混勻，靜置3 min，光鏡下計數(shù)，死細胞為藍色，活細胞不著色，計數(shù)200個細胞，計算活細胞百分比。設未標記SPIO的細胞對照組。

1.4.2 SPIO-BMSCs增殖活性

用MTT法繪制生長曲線，將各濃度的SPIO標記前后的細胞懸液接種于96孔板，每孔200 μL，設5個復孔。分別于第1、3、5、7 d取5孔，加入MTT液，在5%CO2、37°C培養(yǎng)4 h后取出，小心吸棄孔內培養(yǎng)上清，每孔加入150 μL DMSO。振蕩10 min，用酶標儀在490 nm處側出吸光度A值。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行處理。計量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（x±s）表示，兩組間均數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較用LSD-t檢驗。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 細胞生長情況

原代細胞48 h半換液，見大量懸浮細胞，在瓶底可見單個細胞貼壁生長，多為短多角形。個別細胞偽足伸長，4 d全量換液，PBS漂洗，去除大量漂浮的細胞，可見分散的BMSCs成簇生長為集落狀，細胞逐漸轉變?yōu)殚L梭形，紡錘狀，胞核為圓形或橢圓形，胞漿內可見較多的顆粒（圖1a）。10 d左右細胞大部分融合，達90%以上，細胞形態(tài)均勻，長梭形，排列緊密，呈旋渦狀，有一定的方向性。傳代后，細胞形態(tài)類似纖維狀，排列更加整齊（圖1b）。

2.2 BMSCs的免疫熒光鑒定

BMSCs經免疫熒光染色，絕大多數(shù)細胞呈CD105、CD166、CD90（間質干細胞特征性標志物）陽性，CD45呈陰性。見圖2。

2.3 SPIO-BMSCs標記鑒定

2.3.1 普魯士藍鐵染色

普魯士藍染色見細胞染色陽性率>99%，表現(xiàn)為細胞內有大量藍染顆粒，部分聚集成團，顆粒分布以核周和靠近細胞膜處較為明顯（圖3）。

2.3.2 透射電鏡檢查

透射電鏡觀察標記的細胞胞質內見高電子密度顆粒聚集，主要位于各級溶酶體內（圖4）。

2.4 SPIO-BMSCs活性

2.4.1 臺藍染色SPIO-BMSCs活細胞計數(shù)

實驗組1的SPIO濃度為15 mg/L時，活細胞比率與對照組相比差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05），但在實驗組2和實驗組3，當SPIO濃度為25、50 mg/L時活細胞比率有所降低（P < 0.05）。見表1。

2.4.2 細胞增殖活性檢測

MTT結果顯示，SPIO的濃度為15 mg/L時對細胞增殖無明顯影響（P > 0.05），而當SPIO的濃度為25、50 mg/L時，細胞增殖受到明顯抑制（P < 0.05）。見圖4。

3 討論

骨髓間充質干細胞在體外特定的誘導條件下或體內特定環(huán)境下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、骨髓基質、肌腱及韌帶等組織[4]。BMSCs具有定向遷移至損傷部位進行增值、分化、并修復損傷組織的能力[5-7]。骨髓間充質干細胞取材容易，對機體損傷小，且體外培養(yǎng)簡單，細胞擴增速度快，由于自體移植無明顯的免疫排斥反應，也不涉及倫理道德問題，具有良好的臨床應用前景，目前在組織工程、基因工程等研究中成為理想的種子細胞，在臨床疾病的治療過程中，對白血病、神經損傷、癌癥的治療具有很高的醫(yī)療價值。

應用外源性BMSCs治療后如何明確其療效是目前尚需解決的關鍵難題之一，SPIO是近年國外開始推廣應用的一種標記細胞的對比劑，它利用干細胞吞噬能力，通過簡單的體外培養(yǎng)，干細胞就會吞噬目該顆粒，對細胞進行活體的示蹤研究，取得了很理想的成果[8]。本實驗所用的SPIO是由Fe3O4和Fe2O3組成，是一種不需要轉染劑的SPIO。由于化學結構的特殊，即使在較弱的外磁場中也可以產生巨大的磁性，而外磁場撤銷后磁性也迅速消失，即所謂超順磁性[9]。成為目前最常用的MRI監(jiān)測的負性對比劑，應用于多種細胞的標記，以及標記后體內移植的活體示蹤研究。但是對于細胞的毒副作用主要來自于細胞體內鐵的含量，如何確定Fe濃度的安全有效范圍成為我們研究的重點，一般文獻中常用的SPIO標記細胞的濃度，通常在10～50 mg/L。但是有研究指出20 mg/L鐵已經達到了標記干細胞所需要濃度的最高限，在此濃度閾值孵育過夜，細胞標記率超過97%。然而Fe的濃度達到50 mg/L，細胞的生物學特性、增殖能力、遷移能力就會受到不同程度的抑制。Ben等[10]研究發(fā)現(xiàn)，細胞內過多的游離的鐵能使細胞的氧化作用加強，產生過多的氧化產物和羥基自由基，細胞容易受到損傷，增殖活性降低，甚至細胞出現(xiàn)壞死的現(xiàn)象。這與本實驗濃度25 mg/L組的臺盼藍活細胞計數(shù)及MTT比對照組明顯降低，這與高濃度Fe抑制干細胞的增殖，活性降低互相吻合。本實驗的初步結果顯示濃度為15 mg/L的SPIO標記后的BMSCs生長狀態(tài)與對照組無差異，能夠保持原有的細胞狀態(tài)，形態(tài)均勻，呈長狀，排列緊密，傳代融合時間與對照組一致，臺盼藍活細胞計數(shù)實驗及MTT細胞增殖檢測都證明了標記后的細胞仍具有良好的生物學活性和正常的增殖能力。I ttrich等[11]研究結果也證實低濃度的Fe不會對細胞生命產生影響。因此，SPIO濃度為15 mg/L可安全高效標記BMSCs，為活體示蹤提供較好的技術方法，可用于對BMSCs在體內遷移、分化相關研究的示蹤。

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第4篇：納米技術的研究范文

    如今非揮發(fā)性快閃存儲器在人們生活工作的各個領域都發(fā)揮著巨大的作用,其中局部俘獲型多晶硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(SONOS)存儲器因為可以通過多值/多位技術實現(xiàn)高密度存儲,而受到人們的廣泛的重視和深入的研究。但是隨著器件尺寸不斷縮小,當工藝節(jié)點縮小到納米量級后,在SONOS存儲器中實現(xiàn)多值多位存儲面臨著諸多挑戰(zhàn)。

    例如由于在編程擦除過程中注入的電子和空穴的空間分布不匹配性加速了器件耐受特性的退化;在納米SONOS存儲器中分別在源極與漏極實現(xiàn)兩位存儲時,這兩位相互間的干擾也變得更嚴重;同時人們對于存儲器在保持特性中電荷的主要流失機制也一直存在爭論。本篇論文主要針對在納米SONOS存儲器中出現(xiàn)的這些問題,通過對比傳統(tǒng)的溝道熱電子注入編程、脈沖激發(fā)襯底熱電子注入編程以及改進的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程,這三種局部注入編程方法在90nm SONOS存儲器中的耐受特性與保持特性,并利用測量電荷泵電流等表征方法來分析它們對納米SONOS存儲器多值多位存儲特性的提高。在耐受性實驗中,發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的溝道熱電子注入編程,另外兩種編程方法都有明顯改善,其中使用改進的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程方法的樣品耐受特性表現(xiàn)最好。這與用測量電荷泵電流等方法表征出其中殘余電荷最少的結果相一致,說明改進的襯底加正偏壓溝道熱電子注入編程方法有效地抑制了編程中二次離子注入,減少了存儲層中因為注入電荷分布不匹配引起的耐受特性退化。

    同時電子注入范圍變窄還抑制了第二位比特效應,我們將這種編程方法應用于4Bit/4Level操作中,發(fā)現(xiàn)樣品在經過10K次反復編程擦除后仍有著足夠大的編程窗口,并且將保持特性外推十年后仍然有足夠大的讀取窗口。同時這種編程方法還避免了襯底與漏極之間的PN結正偏降低了功耗,并且與產品編程中遞增步長脈沖編程方法相兼容。為研究器件在保持過程中主要的電荷流失機制,我們對比經過三種不同編程方法10K次編程擦除操作后樣品的保持特性,因為這三種編程方法中電子注入的空間分布不同,那么經過反復編程擦除操作后必然會造成存儲層中殘余電荷分布不同。假設電荷橫向遷移是主要流失機制,那么經歷長時間后,樣品的閾值漂移必然會有差別。但最終實驗結果中三者并沒有明顯的差異,而且對比在保持特性實驗前后三組樣品電荷泵電流曲線也沒有明顯的漂移,這與橫向遷移模型明顯矛盾。因此相對電荷橫向遷移,縱向電荷丟失對常溫下存儲器保持特性影響更大。

第5篇：納米技術的研究范文

1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術的研發(fā)作為21世紀技術創(chuàng)新的主要驅動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發(fā)。

（1）發(fā)達國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發(fā)工作方面的協(xié)調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發(fā)法案》，這標志著納米技術已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環(huán)境技術和納米技術作為4大重點研發(fā)領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發(fā)展和加強國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優(yōu)先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰(zhàn)略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發(fā)展的5個關鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強研發(fā)基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術研發(fā)計劃。

（2）新興工業(yè)化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業(yè)化經濟體，為了保持競爭優(yōu)勢，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發(fā)實施規(guī)則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發(fā)要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業(yè)化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發(fā)展，建立產業(yè)競爭優(yōu)勢。

（3）發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達國家納米科技發(fā)展的勢頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協(xié)調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發(fā)展綱要將明確中國納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發(fā)任務，以便在國家層面上進行指導與協(xié)調，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發(fā)。

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國還是渴望富裕的工業(yè)化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發(fā)的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯(lián)邦政府的納米技術研發(fā)經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀納米技術研究開發(fā)法》，在2005～2008財年聯(lián)邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據(jù)第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據(jù)致力于納米技術行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業(yè)對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創(chuàng)新時代必將到來。

3、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優(yōu)勢，但現(xiàn)在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據(jù)中國科技信息研究所進行的納米論文統(tǒng)計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優(yōu)勢領先于其他國家，3年累計論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國3年累計論文總數(shù)都超過了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。

（2）在申請納米技術發(fā)明專利方面美國獨占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標局，所以美國的專利數(shù)量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數(shù)國家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個國家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國家和地區(qū)只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區(qū)在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發(fā)展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫(yī)學領域。醫(yī)學納米技術已經被列為美國國家的優(yōu)先科研計劃。在納米醫(yī)學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫(yī)學相結合，實現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發(fā)實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發(fā)上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時積極開發(fā)新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續(xù)燒結設備引起關注。它能以每小時數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發(fā)的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品?？茖W家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫(yī)學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫(yī)學研究方面與發(fā)達國家有明顯差距。

4、納米技術產業(yè)化步伐加快

目前，納米技術產業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現(xiàn)納米技術的產業(yè)化，都在加緊采取措施，促進產業(yè)化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發(fā)應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發(fā)緊密結合在一起。美國聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業(yè)界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎研究成果盡快實現(xiàn)產業(yè)化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業(yè)產品。一個由專業(yè)、商業(yè)和學術組織組成的網(wǎng)絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯(lián)系，加速納米技術應用。

日本企業(yè)界也加強了對納米技術的投入。關西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學及國立科研機構聯(lián)合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區(qū)納米技術的研發(fā)和產業(yè)化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術工業(yè)平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業(yè)平臺的目的是使工程師、材料學家、醫(yī)療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業(yè)平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。

第6篇：納米技術的研究范文

關鍵詞：納米 環(huán)境 健康 公正分配

中圖分類號：X9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）002-185-02

在電影《食破天驚》中，男主角弗林特為自己只有沙丁魚吃的家鄉(xiāng)發(fā)明了一款依據(jù)水分子變異便什么食物都能產出的機器。該電影的導演或者編劇也許并不知道有了納米技術，這樣的機器可能會以另外的形式成為現(xiàn)實。后來機器的失控給小鎮(zhèn)帶去了一些麻煩，在這幻想里，我們看到了納米技術可能帶來的巨大利益和巨大災難。作為一門交叉學科，納米技術涉及的范圍十分廣泛，在軍事、生物、醫(yī)學、化學、環(huán)境、電子、信息、分子組裝等領域都有聽到過關于納米的發(fā)展。世界主要發(fā)達國家，英、美、日、德等都將發(fā)展納米科技作為自己新世紀的戰(zhàn)略項目。在納米技術還沒有引起如工業(yè)革命那般的巨大影響時，人們吸取了工業(yè)革命的教訓，對納米技術的可行性進行了各種考察，近年來也越來越關注納米技術的倫理問題了。下面我們將探討納米技術帶來的兩大倫理問題。

1 人類健康和環(huán)境問題

根據(jù)美國國家納米技術行動計劃，納米技術的社會和倫理問題主要包括三個問題，其中一個便是納米技術的環(huán)境、健康和安全議題。納米技術對人類健康和環(huán)境的毒性及風險，主要包括納米微粒的危害和暴露風險的兩個焦點。納米技術作為一個全新的領域在給人類帶來巨大機遇的同時，也帶來了巨大的潛在風險。納米新材料具有了全新的特性，并且可以做到無孔不入，特別是對人和動物這樣的有機組織，不可回收的納米粒子可以穿越自然的屏障排放到包括有機體在內的環(huán)境中，還可能對包括人自身的有機體造成實質改變。2002年，Erosion technology and Concentration行動小組（ETC）呼吁政府頒布法令禁止納米材料以及納米材料的商業(yè)生產。面對ETC的禁止呼聲，擔心納米技術的發(fā)展受到阻礙的專家們，旨在縮小納米技術與倫理之間的差距。王國豫教授等指出，納米倫理的興起首先是因為納米材料的安全問題。安全是人們自由生活的保障，是社會人人都應享有，不應被侵犯的權利，是“正義的最低限度要求。”而我們要鑒定的安全，首先便是人的自身安全。山西大學科技哲學研究中心的費多益認為材料變成納米級后，活性、毒性都更加的大。如果這材料暴露在空氣中，無疑對可能接觸的人和環(huán)境都會帶去破壞。納米技術的發(fā)展，使得接觸納米材料的人群從研發(fā)人員擴大到了產業(yè)勞動者和消費者。2009年北京朝陽醫(yī)院宋玉果課題組對一起職業(yè)中毒死亡事故進行調查，發(fā)現(xiàn)死去的兩名女工肺部及肺盥洗液中均檢出了30nm尺寸的顆粒物，課題組認為女工的死亡與納米顆粒有關。工人是在原材料生產場地長時間接觸高濃度納米材料的人群，在生產場地的呼吸與皮膚接觸都使他們暴露在可能的危險中。緊接著在加工的過程中，工人們也可能以同樣的方式接觸到納米材料，并且無論是原材料生產還是產品加工生產，工廠都有可能將生產的廢氣、廢料排入環(huán)境中。最后，消費者通過使用納米材料化妝品和體育用品進行皮膚接觸，使用過后的產品也會隨生活垃圾進入環(huán)境。

當然，上述的風險只有在納米顆粒具有毒性并且有暴露發(fā)生時才會存在。那么，納米微粒是否存在毒性？盡管關于工程納米材料的人體健康以及環(huán)境風險的研究正在進行，但是研究成果很少公布，在波蘭華沙的某研究小組稱“在含有碳納米管的塵埃中工作不會產生太大的健康問題”。NASA的研究人員卻發(fā)現(xiàn)，與同等質量的炭黑或石英相比，“碳納米管如果被吸入肺部，會表現(xiàn)出更強的毒性”。杜邦公司則發(fā)現(xiàn)，當暴露于高濃度的單臂納米管的環(huán)境中時，有一部分小老鼠會死亡，但是存活下來的老鼠并沒有顯示出任何炎癥反應。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的毒性是極其不穩(wěn)定不確定的因素。種種不確定因素聚集起來，就形成了“評估人體健康風險時幾個數(shù)量級的不確定性”。許多毒理學家都承認毒性評估“非常不準確”。Rice大學生物及環(huán)境納米技術中心主任Vicki Colivin博士在2003年向國會的陳述中概括了這一領域的不確定性：“近年來，如果你曾使用過防曬霜，那么你的皮膚就有可能接觸過納米級陶瓷材料。該不該為此而擔心呢？沒有人知道……納米材料是十分有價值的材料……然而，諸如研究人員、在工廠上班的工人甚至普通大眾如果不小心接觸某些納米級物質，則有可能產生非?？膳碌暮蠊?，遠比讓皮膚變藍可怕得多。當然結果也有可能是良性的。只是我們不知道罷了?！?/p>

筆者認為，人類健康和環(huán)境問題是納米倫理學中最關鍵的問題，納米科技的安全由于其材料本身毒性風險的不確定性，給參與其中的人員埋下了一塊定時炸彈?？茖W家應在國家安全前提下及時將納米的毒性研究公之于眾，并致力于納米毒性的檢測。在研究過程中采取必要安全措施，保證自身安全，從事相關工作的人員亦是如此，否則可能會對人員與環(huán)境造成無法挽救的傷害。

2 公正分配問題

從一個國家內部來說，以納米技術為支撐的任何生物技術都需要大量的資金支持，用于醫(yī)學時更是只有富貴的階層才負擔得起，結果只有社會的小部分人能夠從納米技術中獲益。沒有公正的分配制度，巨大的經濟效益將會變成巨大的社會問題。而最重要的問題是風險與利益分配的不公正，即少數(shù)人享受了納米技術帶來的巨大利益，而大多數(shù)人卻要為之付出健康與環(huán)境的代價。這樣最終也影響到納米技術的健康、可持續(xù)發(fā)展。從國與國之間來看，國內的加劇不公也會同理沿用到各國之間，在有些發(fā)展中國家還在解決糧食問題，醫(yī)療問題，維護國內和平的時候，發(fā)達國家卻有時間和精力去研發(fā)納米技術，這將加劇各國之間的不平等。南京大學哲學系的沈驪天教授談到，納米技術在被認為擁有緩解人們爭奪能源大戰(zhàn)，大幅度削減物質能量消耗的正面能量時，納米時代也被人們設想為了納米武器的戰(zhàn)爭年代。而納米在軍事上的強大應用的可能性，會掀起新一輪的軍備競賽，結果還可能使新的霸權主義誕生。

納米技術用于治療疾病之外，還被考慮用在健康的人身上使人變得更滿意自己或更被別人滿意?，F(xiàn)在在人們思考范圍內的納米技術用于人類增強引發(fā)的生命倫理思考大概有用于延長壽命、基因優(yōu)先和人類復制。長生不老的靈丹妙藥是古代道士帝王的不舍追求，如果納米技術讓他那變成了現(xiàn)實，也許并不是什么好事。當延長壽命普及到社會的時候，生命的質量和生命的價值都將受到影響，更不利于社會的發(fā)展。誰有生命無限的權利？少數(shù)人或每個人？科學家會成為控制個人生死的實施者嗎？額外獲得的壽命也許使人的價值觀整個顛覆，漫長甚至無期的人生路人們能否依然保持該有的動力？人們能否依然只有唯一的伴侶？人們能否依然致力于保持家庭的穩(wěn)定？甚至只來但久久不去的人會給早已超重負荷的地球更添壓力，為了搶奪資源，將上演怎么樣的大戰(zhàn)。

基因工程剛剛被提出能幫助治愈如亨廷頓舞蹈這類家族遺傳“絕癥”時，本應獲得來自社會受其迫害和善良的人們的歡呼，但當人們同時想到基因工程也能用來做點其他的改變，使人更完美或更如父母社會所期待的那樣時，倫理學家們指出了其中的問題。神學論證認為人類不能代替上帝。但也有神學家認為上帝與人都有義務利用基因工程改善人類生物學。世俗論證主要反對改變人類胚胎基因和設計嬰兒，強調生物復制性和不可預測性。生物學家紐曼引用動物克隆的教訓，指出克隆和生殖細胞基因工程往往出現(xiàn)差錯，破壞胚胎的正常發(fā)育，給人類胚胎帶來不可接受的風險。但也有人認為現(xiàn)今的國際協(xié)議并沒有妨礙父母利用生殖細胞和胚胎選擇技術來改良他們的后代。在筆者看來，我們也許輕易地發(fā)現(xiàn)將納米技術用于基因優(yōu)生給人類帶來的影響。首先，人們可以根據(jù)自己的意愿選擇擁有一個兒子還是女兒。在傳統(tǒng)的中國，我們將面臨更嚴峻的男女比例嚴重不平衡狀態(tài)，因為即使在文明程度達到如此境地的今天，重男輕女的思想依然存在。其次，貧富差距和社會不公愈演愈烈。有機會并有能力選擇的父母將為自己的孩子選擇盡可能好的未來嗎，更好的外表、更強的記憶，更高的智商，將人生的比賽起點提前了很多，這些“優(yōu)生” 的孩子將在未來處于更有利的地位，并“惡性循環(huán)”。

納米技術引發(fā)的倫理問題歸納起來最引人擔憂的還是安全問題，雖然納米技術完全發(fā)揮科學家預想的功能還需要無法估量的時間，但是未雨綢繆，總可以避免毀滅性的災難，以免“弗萊肯斯坦”的故成現(xiàn)實。一步步探索，一步步求證，納米倫理與納米技術同步發(fā)展，將為納米技術保駕護航。盡管我國政府也重視發(fā)展納米技術，也強調發(fā)展納米倫理，但是我國納米技術的倫理研究遠遠滯后于納米技術的發(fā)展。首先，目前我國倫理問題的提出沒有得到解決的辦法，也沒有國際的認可。其次，我國公眾參與納米倫理的意識薄弱。再者，文理分界明顯阻礙發(fā)展。美國曾預言，納米技術將帶來與工業(yè)革命一樣的影響，在可持續(xù)發(fā)展發(fā)面，工業(yè)革命留給世界很多的遺憾，人們希望這一次可以在還沒有給環(huán)境給人類帶來不能挽救的傷害時就采取對策引導其發(fā)展，我國納米倫理的研究可以說才剛剛起步，完善納米倫理研究方式為人類造福是所有納米倫理研究人員的目標。

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第7篇：納米技術的研究范文

關鍵詞：納米技術；機械工程；應用；摩擦性能；納米材料

中圖分類號： TU6 文獻標識碼： A 文章編號：

本文對納米技術在實際應用過程中所存在的各種技術問題進行了探討。作為一項重大的科技突破――納米技術的研發(fā)已經應用到了社會的各個領域之中，在機械工程中的運用更是成為其核心，表現(xiàn)在很多方面。本文從實例出發(fā)，展現(xiàn)納米技術在機械工程領域的運用。

1納米技術的概念

所謂的納米技術就是借用單一的分子、原子制造物質的一種科學技術，納米科學技術將很多現(xiàn)代的先進科學技術作為基礎，并加以改進和升華，成為了現(xiàn)代科學和現(xiàn)代技術組合后的重要產物之一，其中，現(xiàn)代科學主要包括分子生物學、介觀物理、量子力學和混沌物理，現(xiàn)代技術主要包括核分析技術、掃描隧道顯微鏡技術、微電子技術以及計算機技術，納米技術一定會引發(fā)起一系列的全新的科學技術革命，并產生新的學科，比如納米機械學、納米材料學以及納米電子學等等。

納米技術也被稱為毫微技術，是對結構尺寸在0.1 nm-100nm范圍之內材料的應用和性質的研究，從始至今的相關研究來看，人們將納米技術分為了二種概念，第一種納米技術的概念就是指分子納米技術，這一概念將組合分子的機器實用化了，因此，我們可以對所有這類的分子進行任意的組合，并且可以將任何種類分子結構進行制造，但是，這一種概念上的納米技術仍然沒有取得很大的進展;第二種概念將納米技術看成了微加工技術的極限，后者主要是從生物角度提出的，納米生物技術中所包含的重要內容已經延伸到了細胞生物計算機開發(fā)和DNA分子計算機領域中。

2微型納米軸承

當前形勢下，納米技術不僅僅是一門單一的新型技術或者學科，它被廣泛的應用到了各類學科之中，其中，在機械工程中進行納米技術的應用，已經對機械工程學科技術的變革產生了不可估量的重要作用。納米技術在機械方面的應用乃至是微觀機械技術的產生已經成為了我們這個世紀進行研究的核心的技術，許多國家都在納米技術方面展開了越來越多甚至越來越深的研究，在機械工程方面，納米技術在機械工程中應用主要存在于微型軸承方面。傳統(tǒng)的軸承體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠來進行減少，但是，仍然不能夠將摩擦力進行避免，美國科學家對其行了研究，并且研制出來一種沒有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個特點:

第一，微型，微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)直徑的萬分之一，其應用到機電系統(tǒng)微型的軸承只有1nm，為微型機械的千分之一。

第二，摩擦力極小，如果軸承的體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會將微型軸承弱點暴露出來，在其產生的摩擦力很大的時候，會導致微型軸承無法使用。通常納米軸承與這種微型機械軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。

3 納米技術馬達

新一代的納米技術馬達是由美國一家公司生產，這種微型馬達的體積只有一般電磁馬達體積的二十分之一，它的長度比火柴桿還短很多，但是竟然能夠負載4千克的重量，它的壽命可以達到100多萬次。這種馬達主要是通過運用納米技術制造智能材料來取代傳統(tǒng)的銅線圈以及磁鐵，所以它比傳統(tǒng)的馬達重量更輕、噪音更低，可以說是世界上最輕便、最靜音的馬達，同時成本也比傳統(tǒng)的馬達更加的低。當前這種微型馬達在機械中運用的并不是很多，主要用于汽車的電動車窗，這項研究同時也已經在深圳進行研發(fā)和生產。

4納米磁性液體在旋轉軸中的應用

通常情況下，靜態(tài)密封都是采用金屬、塑料或者橡膠等材料制作而成的O型環(huán)，將其作為密封的元件。在旋轉的條件下，動態(tài)密封一直沒有對其問題進行解決，動態(tài)密封不能夠在高真空、高速的條件下進行動態(tài)的密封。納米技術在很大程度上都對磁性液體在旋轉軸中的運行起到了促進作用。我國的南京大學也已經成功的進行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多種類型磁性液體的制成，電子計算機硬盤處也已經普遍的采用了磁性液體防塵密封，此外，磁性液體也對新型劑的制造起到了一定的促進作用，由此可見，在機械工程中應用納米技術的例子舉不勝舉。以上新興技術的產生，我們能夠很容易的看出納米技術對機械工程的不斷發(fā)展起到了深刻的影響。與此同時，與系統(tǒng)的機械工程相比較，由于納米技術的各種優(yōu)勢才能夠使得機械工程產生了顯著的提升。

4.1納米磁性液體在旋轉軸中應用之尺寸效應

在納米技術領域中，最為顯著的效果之一是將旋轉軸中的傳統(tǒng)尺寸竿位進行了縮小，將其毫米單位轉化成了納米，而納米也就相當于一米的十億分之一，將納米技術應用到機械工程中，可以將機械的體積大大降低，最終促使微型機械這種新型的機械的形成和產生.這種產生并不是傳統(tǒng)的機械單純的在尺度上產生的微小的變化，而是指可以進行成批制作的微傳感器、微能源、微驅動器、集合微結構、信號、控制電路等等處置裝置為一體的微型機電系統(tǒng)的產生，微型機電系統(tǒng)大部分都是將納米技術成果進行了運用。因此，它們已經遠遠的超過了傳統(tǒng)機械的范疇和概念，而是基于現(xiàn)代的科學技術之上，在嶄新的技術線路和思維方式指導之下的重要產物，并且作為整個的納米科技中重要的組成部分。

4.2納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料應用多元化

納米技術使原材料形成了更加微小的形態(tài)，其功能更加強大，不僅僅能夠對傳統(tǒng)材料進行一定的改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產出。磁性液體密封的技術更加證明了磁性液體能夠被磁場控制這一特性，將納米單位液體置于磁場之內，最終達到密封效果。與此同時。在運用材料中，我們能夠將微量元素融入到基礎的材料之中，以便能夠達到更好的效果。

4.3納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料摩擦性能

納米技術摩擦性能已經成為了其最為顯著的特性之一，在機械工程領域中，各種軸承都會產生摩擦，存在著摩擦性能。自從納米材料出現(xiàn)了以后，各類機械的尺寸和結構都變小了，對于過小的零件，其摩擦力就變得尤其重要，如果其摩擦力相對來說比較大，那么就會造成零件的磨損。但是，納米技術對這個問題進行了克服，現(xiàn)在已經出現(xiàn)的納米材料幾乎處于無摩擦狀態(tài)。

5納米技術在機械行業(yè)中的發(fā)展前景

（1）汽車工業(yè)以及機械的滑配原件，例如：滑軌、軸承上應用的納米陶瓷鍍膜能產生磨擦界面，這樣可以大大地減低磨損并且能夠提高負載。

（2） 塑膠流道的低粘應用，例如：拉絲模、套筒以及熱膠道，這樣可有效地減少積料碳化產生的概率。

（3）射出成型時發(fā)生的粘模、包封短射、鏡面霧化以及拖痕均具有重要的改善，特別是在滑塊和頂針上所展現(xiàn)出來的干式，這樣更是任何金屬都不能表現(xiàn)出來的優(yōu)異性。

（4）橡膠、IC 封裝膠和發(fā)泡塑料，因為其具有極高的粘著性，所以必須借助大量的脫模劑來協(xié)助脫模，但是納米陶瓷的荷葉效應就可大大地減少脫模劑的使用和模具清理時間。

（5）納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能夠使塑膠在模具內的流動性大大提升，尤其是高精度模具，例如：塑膠鏡片、薄光板、汽車聚光燈罩等一些模具應用后對產品的使用均有顯著的改善。

結論

在本文中，筆者首先闡述了納米技術的概念，然后從微型納米軸承、納米技術馬達及納米磁性液體在旋轉軸中的應用這三個方面對納米技術在機械工程中的應用進行了探討，在進行納米磁性液體在旋轉軸中的應用探析時，筆者主要從納米磁性液體在旋轉軸中應用之尺寸效應、納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料應用多元化以及納米磁性液體在旋轉軸中應用之材料摩擦性能這三個方面來講行闡述的，最后簡單介紹了一下納米技術在機械行業(yè)中的發(fā)展前景。

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第8篇：納米技術的研究范文

【關鍵詞】納米技術 電子技術 未來展望

納米技術在近幾年中接連取得一系列的突破諸如碳納米管的出現(xiàn)，納米制造工藝的進步等等。納米技術成為一個國家科技競爭力中非常重要的一個方面，其未來發(fā)展前景十分廣闊。隨著納米技術的不斷發(fā)展，納米電子技術研究也漸漸取得突破。納米電子技術成為國家信息技術發(fā)展那壯大疾馳在世界前列的根本推動力。也成為保持世界電子技術快速發(fā)展并使摩爾繼續(xù)延續(xù)的重要影響因素。本文就當前納米電子技術發(fā)展現(xiàn)狀以及未來納米技術可能的發(fā)展方向做出思考并提出相關芻議。

1 納米電子技術發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 納米電子技術優(yōu)點及地位

傳統(tǒng)硅基電子元件技術將很快面臨其發(fā)展瓶頸，電子元件技術若想獲得進一步發(fā)展必須對現(xiàn)有技術進行突破，微電子理念作為主流電子發(fā)展理念結合當前信息技術實現(xiàn)原理對未來電子元件技術實現(xiàn)必將以納米電子技術為主要突破口，換言之，納米電子技術是未來電子元件技術的必然發(fā)展趨勢，是國家信息技術發(fā)展的必然選擇，在國家科技發(fā)展中占有十分重要的發(fā)展地位。納米電子技術有著許多優(yōu)點，例如納米電子元件體積非常小，集成度極高，運算速度以及處理速度非?？焱瑫r有著極小的耗能更低的散熱。無論在制造領域，信息領域還是軍事應用，納米電子技術都⒂兇攀分廣闊的應用。納米電子技術憑借以上優(yōu)點將能夠實現(xiàn)許多的未被實現(xiàn)的技術諸如量子運算，更大的存儲技術，VR技術，增強現(xiàn)實技術等等?？深A見的，納米電子技術應用將在信息領域實現(xiàn)革命性突破。

1.2 納米電子技術現(xiàn)階段成果

在現(xiàn)階段，納米電子技術主要還是以實現(xiàn)納米電子元件以及各種納米電子材料為主。

1.2.1 納米電子材料

納米電子材料研究在現(xiàn)階段取得了很多成果包括納米硅薄膜、納米硅材料以及納米半導體材料等等?，F(xiàn)階段對于硅基材料的更種應用還在進行，納米硅材料的出現(xiàn)符合現(xiàn)階段人們對于電子技術發(fā)展的需求，納米硅材料應用有許多好處，運用納米硅材料能制造出集成度更高，運行更穩(wěn)定，能耗更低，效率更優(yōu)的電子板以及處理器芯片。能夠有效降低高性能計算機的生產成本。納米硅材料相較于一般材料有著明顯的技術優(yōu)勢，其在生活中的應用能夠為人們帶來更意料之外的便捷。

1.2.2 納米電子元件出現(xiàn)

電子元件的發(fā)展一直都在努力實現(xiàn)在單位面積上實現(xiàn)更多電路的集成，所以，在之前的發(fā)展中電子元件經歷了集成元件發(fā)展，大規(guī)模集成元件，超大規(guī)模集成元件三個歷史發(fā)展。最終相關電子設備由一整個房屋大小微縮到如今的桌面大小。電子元件發(fā)展進步有著很重要的意義?；诩呻娐返陌l(fā)展進步融合納米技術便出現(xiàn)了納米電子元件。

1.2.3 納米電子技術現(xiàn)實應用

隨著納米電子材料發(fā)展以及高度集成的納米電子元件出現(xiàn)，納米電子技術開始真正的運用于醫(yī)學軍事等領域中。在醫(yī)學領域中，納米傳感器使得現(xiàn)代醫(yī)學細微部位研究取得突破，進一步的對人體生化反應中各種化學信息以及電化學信息進行展示。另外，納米電子技術應用高級醫(yī)療設備制造出現(xiàn)了一大批如螺旋CT和MRI等高科技醫(yī)療設備的問世。納米技術在醫(yī)學其他領域也有著十分廣泛的運用，這些都大大推動了醫(yī)學行業(yè)的發(fā)展。

軍事領域的應用更為普遍，專家預測未來的戰(zhàn)爭就是信息化的戰(zhàn)爭，掌握信息多的一方就能夠獲得絕對的主動，納米電子技術推動了軍事化信息戰(zhàn)的發(fā)展。不僅如此，納米技術應用與武器制造進而出現(xiàn)制導更精確的導彈，各種微型飛行器，納米裝備等等。軍事領域獲得快速發(fā)展。

2 納米電子技術未來發(fā)展展望

其實在目前，世界主要國家都已經加強對納米電子技術的重視程度并積極進行著各種各樣的推動納米電子技術發(fā)展的計劃。諸如美國的國家納米計劃，歐盟的框架計劃等等。其中主要針對的方向是納米電子學發(fā)展，納米信息處理和納米儲存技術等。通過對世界主要國家納米電子技術計劃的分析能夠看出未來主流納米電子技術發(fā)展方向為納米信息系統(tǒng)以及納米電子學兩個方面。具體方向將主要集中在新型電子元件開發(fā)制造，石墨烯材料研究應用，碳納米管研究應用等等。

通過不斷的開發(fā)制造新的納米電子元件進而推動未來納米級計算機技術出現(xiàn)。在未來，能夠通過納米電子技術實現(xiàn)量子晶體管技術，進而推動量子超級計算機出現(xiàn)為世界科技進步做出卓越貢獻。

石墨烯以及碳納米管應用于新一代的半導體材料中，新一代半導體材料將對未來的移動設備進步，未來虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展，未來增強現(xiàn)實技術發(fā)展等等帶來堅實的基礎。

再進一步的暢想，納米電子技術能夠方便的用于人體，結合網(wǎng)絡技術能夠實現(xiàn)人體與網(wǎng)絡的互聯(lián)互動，人體的各種數(shù)據(jù)諸如身份信息，健康信息等等都能得到實時監(jiān)控遇保護對人們的生活方式進行改變。納米電子技術的不斷突破還將會為太空電梯，海底隧道技術等等高精尖技術的發(fā)展帶來推動。

3 結語

納米技術在當前發(fā)展迅速并且影響深遠，抓住機遇，集中優(yōu)勢力量，進一步加強納米電子基礎研究和相關應用研究，搶占納米電子技術高地，是推進我國新一代信息技術的快速發(fā)展的必然選擇。加強納米電子學基礎理論研究，順應世界發(fā)展潮流，特別是納米電子器件中最基本的載流子輸運現(xiàn)象及其規(guī)律的研究是把握好未來納米電子技術的關鍵。

參考文獻

[1]余巧書.納米電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望[J].電子世界，2012（02）：20-25.

[2]劉長利，沈雪石，張學驁，劉書雷.納米電子技術的發(fā)展與展望[J].微納電子技術，2011（10）：32-36.

[3]萬亞力.納米電子技術的發(fā)展與展望[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2016（03）：16-22.

[4]余稀，但濤.納米電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀與研究展望[J].開封教育學院學報，2016（10）：36-41.

作者簡介

陳建（1978-），女，遼寧省錦州市人。任職河北省高校工業(yè)數(shù)據(jù)通信與自動化儀表應用技術研發(fā)中心，承德石油高等?？茖W校，講師，大學本科學歷，在職研究生，主要從事電子技術，工業(yè)數(shù)據(jù)通信方面的研究。

第9篇：納米技術的研究范文

凱里學院　貴州省凱里市　556000

【摘　要】隨著納米技術的應用與發(fā)展，人們對微觀世界的認知更加清晰；而醫(yī)學領域納米技術的運用，給人類戰(zhàn)勝疾病提供了更加有力的武器。本文將結合當前納米技術應用與發(fā)展現(xiàn)狀，對納米技術在醫(yī)學領域診斷、治療及醫(yī)學材料中的運用進行具體探究。

關鍵詞 醫(yī)學領域；納米技術；醫(yī)學診斷；臨床治療；生物材料

當前，納米技術已在我國醫(yī)學領域廣泛應用，它是將納米技術與醫(yī)藥技術相結合，運用日益成熟的納米技術理論與應用方法，對醫(yī)學技術、臨床治療方法等加以綜合研究。隨著納米醫(yī)學的不斷深入，一些納米藥物制劑也被研發(fā)出來并投入醫(yī)療市場。將納米技術與醫(yī)學技術相結合，夯實了臨床診斷與治療的基礎，促進我國醫(yī)學研究又上一個新水平。

1 納米技術在醫(yī)學診斷中的應用

1.1 病理診斷

目前，在臨床病理診斷中，免疫組織化學雖然發(fā)揮了一定作用，但是在定量診斷方面仍存在不足。如果引入納米級粒子，則既能定性檢測又能定量檢測，適應性良好，可提高診斷的敏感性，也減少了處理標本的繁瑣過程，診斷結果更快捷、更準確。

1.2 癌癥診斷

納米技術應用于惡性腫瘤的早期診斷，便于癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早治療。當惡性腫瘤僅有約4 個細胞大小時，利用納米微型溫度計就能夠檢測到人體內部的癌變溫度，篩選正常細胞和已經癌變的細胞，診斷后可利用高溫將細胞殺死[1]。再如，中國醫(yī)科大學研制并使用了超順磁性氧化鐵超微顆粒脂質體，能夠檢測到3mm 以下直徑的肝臟腫瘤，有效避免病情惡化。

1.3 血液異常識別

利用納米技術進入血流中進行探測，能夠及時發(fā)現(xiàn)細菌、病毒等，以此診斷傳染性疾病并及早治療。例如，在電場的作用下，細胞芯片能夠實現(xiàn)自動尋址，精準定位蛋白質亞細胞，便于人體基因功能研究。

2 納米技術在醫(yī)學治療中的應用

2.1 藥物治療

納米技術在醫(yī)學藥物治療中的應用較為普遍和廣泛，其主要具備如下優(yōu)勢和作用：其一，有利于藥物的快速吸收，能夠提高診治效果。納米轉釋方法應用于藥物中，由于適用的表面積較大，因此加快了藥物的溶解，更利于藥物吸收；再加上納米粒徑的藥物能夠較快穿透組織的間隙，分布范圍更廣，增強了藥物利用效率；其二，利用納米技術進行控制與釋放，如應用于納米膠囊中，可更好地保證藥物作用時間，增大藥物效果，同時也能減少患者對藥物的攝入量，降低副作用及不良反應發(fā)生率，同時納米技術對提高藥物穩(wěn)定性也具有良好作用；其三，藥物定向釋放。將藥物傳遞到人體內指定的部位，精準定位治療，是納米技術應用于醫(yī)學領域的主要方面之一[2]。通過靶向用藥方式，將藥物作用于人體某一部位，以提高治療效果、降低不良反應。如目前使用靶向藥較多應用于肝臟、卵巢、心臟等部位；其四，采用全新給藥途徑，如臨床使用多肽類藥物較多、效果良好，但是這種藥物成分極易被蛋白水解酶降解，而采用納米技術，則避免了此類問題。

2.2 基因治療

納米技術在基因疾病方面的治療，是納米生物技術的一大亮點，其中包含了基因改性與基因仿生兩大方面。在基因改性方面的應用，主要作用在顯微鏡獲取的蛋白質、核算分子等圖像中，在微小的環(huán)境中，利用納米技術實現(xiàn)了堿基序列的重新排列，改變了DNA 分子變構；同時，有關DNA納米仿生制造的應用，主要利用了DNA 在復制過程中會遵循堿基互補法則這一特性，再加上遺傳信息的多樣性，對單個原子和分子進行操作，創(chuàng)造出與人體生命功能類似的納米有機- 無機復合機器。

2.3 納米機器人

諾貝爾獎得主理查德·費曼最先提出將微型機器人應用于醫(yī)療領域，即納米機器人。按照醫(yī)生事先制定好的運作程序，通過血管將納米機器人注入患者體內，可以將血液中含有的氧氣、葡萄糖等轉化為能量，清除動脈中的脂類沉積物，清理血管，殺死細菌和癌細胞，同時也可反映人體內病變情況。另外，人體器官修復也可應用納米機器人技術，對基因進行裝配，清除有害的DNA 基因，置入正常的DNA 基因，或者修復大腦及人體臟器的凍傷，在低溫環(huán)境下使人復活；經紐約大學研制使用的納米機器人，設計了兩個使用DNA 制作的手臂，可以在指定的位置旋轉，適用范圍更廣、更靈活[3]。

3 納米技術在醫(yī)學材料中的應用

3.1 人工血紅細胞

納米材料制成人工血紅細胞主要應用于肺功能損傷、貧血、人工呼吸等治療中，在約1000 個大氣壓的條件下，將高壓氧充入100mm 內徑的球體中，讓氧氣在球中釋放濃度，此時充當人體天然紅細胞的作用，且輸送氧能力優(yōu)于人體紅細胞，能夠有效維持生物炭的活性。

3.2 介入性治療

當納米微粒子材料與人體或者動物體內的物質產生反應時，就會發(fā)光。利用這一原理，將光導纖維深入到人體血管中，利用光譜分析物質的特征、性質等要素，這種方法多用于檢測人體的血糖值，用于糖尿病的臨床診斷與治療。

3.3 醫(yī)用敷料

在醫(yī)用敷料中選用納米級銀粒子，主要利用其選擇性與吸附性良好的特征，能夠穿透人體內的細菌細胞壁，對細胞內特殊結構加以改變，破壞酶活性。一旦納米銀粒子遇到水分，其中粒子將更快地析出，擴散到四周，效果更加明顯。因此，即使在濕潤的環(huán)境中，該種材料仍能夠起到抗菌、抗感染的作用。

總之，納米技術的應用給人類生存與發(fā)展帶來積極影響，目前已在醫(yī)藥、生物等諸多領域采用，未來人們戰(zhàn)勝各種疾病的美好愿望將得以實現(xiàn)，各種疑難雜癥將迎刃而解。因此，加快對納米技術的研究，客觀分析利弊兩方面，改進不利因素，發(fā)揮有利優(yōu)勢，實現(xiàn)納米技術在醫(yī)學領域的全面應用，具有重要意義。

參考文獻

[1] 張曉玲. 納米材料和納米技術在生物醫(yī)學中的應用[J]. 職業(yè)技術,2013(02).