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小而美之纳米科技 全方位优化人类生活

纳米材料的可贵性,不仅止于其在信息产业、生物医药、航空航天以及环境保护等方面的良好表现,更在于其能够深入生活细节,通过改造传统制造业从而对人类衣食住行产生潜移默化的影响。 随着现代人对生活质量的要求推高,诸如运动服装、防水服、防紫外线服及家居服等各类服装的性能、材质也随之受到关注...[详细]

定义

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类,并以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物。纳米科技的神奇之处在于物质在纳米尺度下所拥有的量子和表面现象,因此可能可以有许多重要的应用。

1993年,第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开,将纳米技术划分为6大分支:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学,促进了纳米技术的发展,吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。

近年来,形形色色、功能各异的纳米服装随需求而生,越来越受欢迎。如美国斯坦福大学研究人员开发出一种采用纳米线编织的新型衣服,既产生热量又可以保持来自身体内的温度,保暖性较普通衣物有很大提升;又如国内某机构研发的轻质纳米冷冻衣,可以纾缓建筑工人因酷暑下工作而中暑的机率。此外,在在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,经抽丝、织布等工艺,可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装,亦可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维...[详细]

食品方面,广义而言,在食品生产加工和包装中利用了纳米技术的均可称为纳米食品;狭义而言,只有对食品成分本身利用纳米技术改造和加工的产品,方能称之为纳米食品。目前市场上所谓的纳米食品,则集中在食品包装方面,只能算广义的上纳米食品。虽目前纳米食品是否安全尚无定论,但如今市场上充斥不少如内服珍珠粉、黄瓜粉之类的纳米食品,对此,应认识到纳米食品属于新资源食品,其安全性应作为首要参考依据来考虑...[详细]

建筑领域内,纳米材料应用更为广泛。如传统建筑涂料存在悬浮稳定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光洁度不高等缺陷,而纳米复合涂料可完美解决以上问题,其在建筑涂料方面已显现出独特魅力;此外,目前我国市场上大约有30多家企业涉足纳米涂膜节能玻璃,那么,此种玻璃有何优势?一方面可以为中国节能环保事业做出巨大贡献,创造非常大的社会和经济价值,另一方面兼具隔热恒温、防紫外线、阻音防吵等独特优点,可提高人们家居体验...[详细]

目前在世界范围内,纳米材料在改造出行工具方面最新的突破是利用纳米点技术快速为电动汽车充电,依靠该技术,一辆电动汽车的充电时间可迅速缩短至数分钟,相信这对解决电动汽车的普及问题大有裨益。此外,纳米材料在汽车玻璃、汽车喷漆以及各种车内装饰物品中的应用已经较为成熟...[详细]

纳米机器人   药物输送

因其奇异的化学、物理特性,纳米技术得以在医学领域大展拳脚。美国哥伦比亚大学科学家已成功研制出一种由DNA分子构成的“纳米蜘蛛”微型机器人,它们能够跟随DNA的运行轨迹自由行走、 移动、转向以及停止,并且自由地在二维物体的表面行走。该纳米蜘蛛机器人大小仅4纳米,比人类头发直径的十万分之一还小,将其应用于临床医疗,则可帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的,还可帮助人们完成外科手术,清理动脉血管垃圾。与此款纳米蜘蛛机器人十分相似的产品,是一种同样基于纳米技术的“黄金”米条,形状长而细,可在血液中流动并帮助医生发现机体的癌变器官。好消息是,近年来类似产品已经陆续在国内外出现,或许不久之后就能在临床治疗中普及...[详细]

 

此外,在纳米药制剂领域,纳米微粒药物输送技术是近两年药学领域研究方向之一,半数以上的新药存在溶解和吸收问题,是该研究的需求来源。研究显示,当药物颗粒缩小时,药物与胃肠道液体的有效接触面积将增加,药物的溶解速率会随着药物颗粒尺寸的缩小而提高。纳米微粒药物输送的原理则是利用纳米晶体技术将药物颗粒转变成稳定的纳米粒子,提高溶解性和难溶性药物的药效率。同时,纳米药物制剂的赋形剂在胃肠道中起表面活性剂的作用,也提高了纳米药物颗粒的溶解率。当然,号称21世纪关键技术之一的纳米技术,其在医药学领域的应用远不止于此,而诸多技术和应用的集合,将对传统疾病检测、治疗和预防产生革命性颠覆,这正是纳米技术之于医学的根本意义所在...[详细]

发展至今,以纳米技术为依托的纳米材料已有了长足进步。按材质分类来讲,有纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米半导体材料、纳米复合材料以及纳米聚合材料等;按应用来讲,纳米材料在新材料制备、微电子和计算机技术、环境和能源、医学与健康、生物技术、航天与航空乃至国家安全等领域均有不错的前景。

趋利避害

美国未来科学家K.埃里克.德雷克斯勒曾在其著作中有此描述:在纳米时代的乌托邦世界,微型“装配工”管理着原子尺度的生产线,它们几乎可以制造出所有难以想象的产品,如汽车、地毯或是一片烤鱼片。然而被作者称为“灰色忧伤”的问题却是纳米技术潜在威胁的一种设想——微型的装配工们无限制地复制它们自己,“吃”掉了阻挡在它们面前所有的一切,包括植物、动物以及人类。对此,美国计算机专家比尔.乔依认为,尽管自我复制的纳米机器人不会很快出现...[详细]

政策引导

聚焦于国内市场,我国纳米技术和材料的科研水平紧跟美日欧等国,居于世界前列,但产业化仍处起步阶段,因此,未来二三十年间,将是我国纳米科技产业化的关键阶段。“十二五”规划中,以纳米材料等为代表的新材料应用被纳入重点发展的新兴产业,但理论与实际应用方面的困难依然存在。以纳米技术应用于纺织服装领域为例,其两大难点在于:前期多采用将成衣或纤维侵入纳米溶液的方式,提升衣物的纳米功能性,但效用较短,舒适性欠佳...[详细]

着眼材料制备

理论上来讲,纳米微粒是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群,微粒具有壳层结构,其一大特点是表面层占很大比重,因此纳米材料实际是晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合,这使纳米材料具有大量的界面,且晶界原子达15%-50%。特殊结构使纳米材料拥有了奇异的力学、电学、磁学、热学、光学、化学活性等性能。由此可见,在制备过程中,纳米材料形貌和尺寸的控制合成十分重要。常用的纳米材料合成与制备方法主要有两种...[详细]

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