对纳米科技的利弊及其未来的发展的思考

主题：【 (讨论课总结)对纳米科技的利弊及其未来的发展的思考 】 发布人：吴天晨 发布时间：2008-05-15 [回复]
参与了“纳米科技与人类生活”课程讨论课之后，我在对纳米科技的认识上又有了很多的收获，通过一些个人的总结呵思考，我对纳米科技有了更加深入的理解，对于其未来发展也有一些个人的看法和想法，希望通过这份总结表述出我个人对于本次讨论主题的若干认识，并在和其他同学交流切磋的过程中吸取更多的精华、收获更大的进步。

一、 关于本次讨论课主题

本次讨论课主题，是关于纳米科技的利弊及其未来的发展。正如大家在讨论课上所表述的那样，纳米科技在现实生活中的运用非常广泛，这一门新兴科技在未来的几十年中势必会发挥出极大的潜力和优势。

关于纳米科技的运用，其实关乎到我们生活中的方方面面。根据我们讨论课上所讨论的内容，我又寻找了一些资料进行补充，总结各位同学的关键，发觉确实纳米科技涵盖的范围非常广泛：

（1） 军事国防领域：纳米卫星以及相关的纳米传感器可以灵敏地“感觉”水流、水温、水压等极细微的环境变化, 并及时反馈给中央控制系统, 最低限度地降低噪声、节约能源，其高科技成分的体现还在于它能根据水波的变化提前“察觉”来袭的敌方鱼雷, 使潜艇及时做规避机动; 能用较低的辐射功率完成“智能武器”的敌我识别, 以免误伤自己。这其中有些优势恐怕是当今世界其他的侦查设备所望尘莫及的。

（2） 环境保护领域：在燃煤中加入纳米级助燃催化剂, 可帮助煤充分燃烧, 提高能源利用率, 防止有害气体产生。研究表明, 纳米钛酸钴还可在发动机汽缸内发挥催化作用, 使汽油燃烧时不再产生及排放一氧化硫和氮氧化物, 使汽车尾气无需处理。此技术对我国船舶发动机有很好的应用前景。同时，纳米的净水装置也将为我们的生活提供非常大的便利，新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力, 是普通净水剂的10～ 20 倍。通过纳米孔径的过滤装置, 还能除去水中的细菌,使水分子、矿物质以及微量元素被保留下来, 处理后即可以饮用。

（3） 医学生物领域：遗传学领域中，通过纳米技术先将DNA 染色体全部分解为单个基因,然后根据需要进行组装, 转基因整合成功率几乎可达100%。而在医疗过程中，纳米级别的诊断和治疗器件能够最大程度减少医疗器械堆对人体组织的损害，再比如纳米传感器能够哦探测早期癌细胞并传递药物，种种事实表明，纳米技术运用于医学遗传领域将有助于化解许多目前的问题，从而为人类做出巨大的贡献。

（4） 纳

米技术的运用——纳米材料。不仅是纳米技术有用处，更重要的是纳米技术能够被转化成实实在在的产品出现在我们每个人的身边，纳米材料就是很好的例子。许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持，可以肯定纳米材料和技术对许多领域都将产生极大的冲击和影响。如纳米粒子可以被用于创造新的光学薄膜和创造具有光、磁特性的新功能材料。磁性纳米粒子和量子点将可用于生产10倍于目前芯片存储容量、数百千兆赫速度的超小光盘驱动器。在纳米材料与加工方面，科学家将通过控制纳米晶体、纳米薄膜、纳米粒子和碳纳米管等创造新的功能结构材料，开发超轻、超强结构材料，开发长寿命材料、支撑能量转换的材料和具有新功能的电子材料。另外一个纳米材料的发展方向便是成为化学和能源转化工艺方面具有高度选择性和有效性的催化剂。这不仅对能源和化学生产非常重要，而且从能源转换和环境保护角度上看极具经济价值。

（5） 其他方面：包括纳米电子学、纳米光电子学、纳米磁学，纳米科技都具有很大的应用价值。

本次讨论课另外一个主题，是关于纳米科技未来的发展方向。由于纳米科技能够运用的方面非常广泛，要全面地概括确实是非常有难度的。根据讨论以及之后的思考，我认为主要有以下方向：

（1） 从实验室走向现实生活：人们已经发现并展望了纳米科技的美好未来，当然下一个问题就是如何让这些未来和梦想一一转化为现实。目前已经有不少技术被运用在现实生活中，例如纳米服装、各类纳米传感器等等。但不可否认的是，许多发明创造依旧在实验室里“蓄势待发”。毕竟要让全世界都感受到纳米的优势，就必须让纳米在现实中为全世界造福。

（2） 减小风险：鉴于纳米科技是一门新兴的技术，短时间内人们并不能完全掌握其特别的属性，因此如何减低纳米技术在使用过程中的风险将是一个伴随着各国加大对纳米科技研发的永远的课题。目前已有不少学术研究发现纳米科技具有一定的负面效应或是其特性对人类所造成的危害现在还不能得到足够的充分的控制(下文中我会具体阐述)，显而易见，如何让这把锋利的双刃剑乖乖地为我们所用将是全球科学家需要“攻克的壁垒”。

（3） “细微化”：纳米相比于我们当下所处的“微米时代”，一个最显著的，也是最根本的区别就在于纳米比微米小了一千倍，因此纳米科技的发展，未必只能遵循“从宏观的角度渐渐细微化”的过程，完全可以走一条“从微观世界发展到宏观世界”的

全新的道路，例如运用纳米技术对DNA的研究、对基因的研究、纳米芯片的横空出世，这些都是由小及大的经典事例。从我个人的角度而言，我认为今后纳米科技一定会在让我们的世界变得更加“精确”。

（4） “绿色化”：可持续发展一直是当今社会发展的主题之一，因此纳米科技也一定会坚定地举起“绿色科技”的旗帜，例如用纳米技术消除汽车尾气，就是对当下环境问题的一剂良药，再比如具有修复功能的纳米材料，相信这类新材料的出现一定会减少不少不必要的成本。在我眼中，纳米技术一定会对全世界的可持续发展做出自己的贡献。

（5） 最后从科学门类的角度上来讲，纳米科技今后更多的将向信息科学、生物科学、认知科学靠拢，科学家的研究以及研究成果也将主要集中在这三方面。

二、 对于讨论的思考

经过讨论课与同组同学和指导老师的讨论，我更加坚定了我的想法：人类必定将进入一个纳米的时代。从历史意义上讲，这种“科学的微型化”是必然的。从很久以前，我们人类就致力于追寻身边物质的本质，从以前的自然科学到几百年前的化学，从分子化学到原子化学，从原子理论到电子理论，人类的研究尺度正一点点地接近物质的“极限”，而只有将物质的每一个细节看得清晰，对每一个最小的粒子的性质了如指掌，我们才能真正了解物质的本质所在，而只有从最微观的角度分析技术、创造技术，我们才能说得上是“物尽其用”，也就是说更大程度地利用了物质从而为我们自己服务。在当今时代之前，人类同样进行了一个跨时代的飞跃，就是从毫米时代跨入了微米时代，这或许只是研究的一小步，但对我们的生活而言却是实实在在的一大步。权且不从科技的专业角度谈罗这个问题，但当我们看看身边的世界，看看这一跨越为我们的生活带来了什么——录像机、电视机、计算机、芯片。。。。。。我想每个人都不得不承认这些东西在生活中的重要地位。因此，在我眼中，人类从微米时代进入纳米时代是科技发展的要求，是社会进步的必须，是生活水平提高的必要条件之一。而且我可以大胆的推测，纳米时代不是我们发展的终点，千百年后，当我们对纳米技术开发到了一个相当深刻和普遍的程度的时候，当我们对现有粒子的微观程度不再满足的时候，我们很有可能再次迈步进入一个全新的时代，那个时代的名字，很有可能是“皮米时代”，也有可能是一个以更加微小的单位名命名的名字。

当然，就目前的科技水平而言，我们不能急于求成，诚如我们所总结的那样，现在的我们对于纳米科技仍然、也应该

处在一个“谨慎利用”的阶段。

首先，我们没有一个非常完全的知识体系来支撑纳米科技，或者说我们不能确定现有的知识体系能够涵盖到纳米的级别。从医学的角度上说，由于纳米材料相对一般的微小颗粒具有不同的物理和化学性质，它在生物体内可能导致无法预测的分布和影响。由于它的微小，纳米粒子完全有可能穿越体内的各个屏障来往于细胞与组织之间，一旦那些二氧化钛纳米粒子通过嗅觉作用进入大脑，就将破坏大脑的海马体，而具有很强破坏细胞膜的完整程度的能力的铝纳米颗粒和石英纳米颗粒会导致很高的细胞死亡率。个别纳米粒子会有如此作用，那么大量粒子呢？科学家已发现人们吸入大量超微粒子先会引发肺炎，再由肺转移到其它器官，引起意想不到的生物感染，甚至穿透细胞膜破坏细胞。除了这个“小”的问题，我们还不得不去面对纳米粒子的毒性问题、扩散问题、生态问题等等等等。如何去面对这些问题？我们不得而知，如何去消除这些风险？我们依旧没有答案。如何去消除纳米科技的后续效应，比如废料、多余产品？我们尚且还在探索。在这个知识就是力量的时代，既然我们没有足够的“力量”，那我们恐怕就还得多等那百八十年的，等待一个完整的知识后盾的出现。值得欣慰的是，目前有许多项目都在实验室中紧锣密鼓地进行着，相信不久的将来，纳米产品将像“绿色产品”一样广受欢迎。

其次，社会还没有完全准备好迎接纳米时代的到来。之前曾有纽约新兴技术顾问公司Lux Research的专家指出，大企业或许有能力进行每种纳米微粒的人体、环境影响研究，但中小企业却不管，他们说自己只管生产二氧化钛，而在目前的法律体制下，这属于「安全物质」。然而这些产品一旦出现危害人体健康的问题，将会产生极大的社会恐慌。确实，由于纳米科技的潜在风险，难免会制造出一些危害，“究竟谁对它负责”将是我们必须面对的问题。另外由于对纳米科技的了解不深，许多国家目前对于纳米材料的态度是开放的、不限制的，这很有可能为出现和当年“转基因问题”一样的争论埋下祸根。另外不得不说的是，在道德范畴纳米科技同样存在争议，就像我们讨论课上有同学指出的那样，如果用纳米科技来提高运动员成绩，会不会造成公平原则的缺失？纳米科技同样涉及到了“复制”这个字眼，那会不会引起伦理道德上的争论呢？对于这些问题，有些我认为是无需担心的，比如就运动比赛成绩的问题，当今世界的竞争，既是人与人之间的竞争，也是科技的竞争，就像科学的训练方法一样，纳米科技的存在是合

理的。但是就之前提到的后一个而言，我认为是值得思考的，就像克隆问题引发的争论一样，纳米科技如果在将来某一天卷入了类似的“旋涡”，恐怕我们真的应该深思熟虑一下。对于社会制度和道德伦理的问题，部分人已经行动了起来，英国皇家科学院则早在二零零四年就决定将纳米微粒当成全新物质，每种微粒都立案调查。欧盟也同意，每种新微粒都重新立案。去年初，英国政府技术顾问小组也提出，纳米材料对人体、环境造成的风险研究「紧急缺乏」，政府需策略性地提供研发经费。而英国纳米技术产业协会还提出，政府研发经费应有一定比例投入对纳米技术风险的研究。二零零六年十月，美国国会科学委员会要求美国政府的国家纳米技术计划小组提出风险评估计划。预计未来几年，国会将批准每年一亿美元的经费，进行风险影响评估。研究结果，除了监测对环境（空气、水）的影响之外，更将作为制订生产标准、工作安全规定的参考。就像英美两国所做的一样，科学的对待新事物的态度是我们每个人都所必须具备的。

最后我想说的是，对于纳米科技的研究我们也不必过于谨慎，甚至谨慎到了一个“保守”的阶段。毕竟纳米科技有那么美好的未来，我们完全有必要去尝试一下，只有让问题出现，我们才能有机会去解决问题，就好比当初转基因食品所出现的安全问题一样，只有意识到问题，哪怕我们暂时无法解决，但我们的在利用它的同时也能意识到它的风险。同时，我认为纳米科技之所以值得去尝试，是因为它对我们人类的思维方式是一种惊天动地的转换。以前的我们，对于物质的使用往往是一种“宏观调控”的思维方式，也就是从整体到个体的逻辑顺序，通过研究渐渐增加细致的程度，就好比从生物体到生物体系统，再到各个器官，然后是各个组织结构，之后研究到了各个细胞，最后到细胞内的各个成分以及组成这些成分的分子和原子。。。。。。但现在完全不同了，当我们有能力用纳米技术将原子排列成任意我们想要的“队形”，当我们可以掌控原子的位置，我们完全可以把微观世界作为我们的起点，就像修复基因突变和基因缺损一样，从最微观的角度开始思考，渐渐发展到宏观的大千世界。这样的思考方式和思维方法同样会有它的独到之处。因此我相信，如果未来我们能够掌握纳米科技，那它将极大提高我们解决问题的能力。

以上只是我在这堂讨论课后的一些感想，通过讨论我有很大的收获，我希望以后能有更多的机会和老师、和周围的同学进行学习上的切磋，也希望我的这些思考能够得到大家的认可和指正。

吴天晨

环境科学

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回复1. 很好，无论是在讨论课上还是在网上的讨论区内，你的准备都非常充分，如果别的同学看到后一定会像我一样有很多感悟的，也同时感谢你给我们提供了一份详细的讨论材料。
2008-06-02