浅谈纳米材料的危害

浅谈纳米材料潜在的危害

作者：赵东梅

（安徽理工大学化工学院化工-08-3班安徽淮南232001）

摘要：纳米时代即将来临，纳米技术作为21世纪最有影响的技术之一,正在以前所未有的发展趋势影响人类生活的方方面面。纳米技术在给人类带来丰硕成果的同时,对人类的身体健康也造成了潜在的威胁。本文从石棉以及燃烧产生的纳米颗粒、化妆品中纳米材料和在印刷厂工作环境下产生的纳米微粒三个方面分析了纳米材料有可能会对人体健康造成影响,并在分析以上过程潜在风险的基础上提出相应的避措施来避免其对人类社会造成的危害。这样也就可以更合理地发挥纳米技术的优势,使纳米技术朝着有利于人类社会、为人类造福的方向发展。

关键字：纳米技术；纳米材料；危害；

Nano-technology,is one of most influential new technology, effects all ways of human life unprecedentedly in history.Nanotechnology makes our life become more and more effectively and conveniently.At the same time nanotechnology also causes much potential damage to human

health.This paper analyzes the potential damage at the process of nano-material going into the body from external environment,entering the body sand joining the body.Moreover,we try to create corresponding measure to protect it from hurting...

下面从三个方面论述纳米材料的危害及避免措施

一、石棉以及燃烧产生的纳米颗粒

我们可以预测到纳米技术的快速发展，它将导致通讯技术的加速和设备的微型化，提高暴破技术的有效性和钢板穿刺技术的优化等许多方面。在纳米领域许多新的技术的运用，可能导致对人体的损害，而且不仅限于以上这些纳米技术。在考虑纳米技术特有的危害时，研究小组更关注纳米颗粒，换句话说正是因为纳米的微粒子性使得这些分散颗粒具有独特性能。我们明白，制造这种微粒的原因，正是因为这样的微粒子特性使得它与众不同。这些特性不仅影响它的理化性质，还会导致它的生物学活性的改变。同样地，我们可以通过了解暴露于类似纳米大小的微粒子找到一些证据。比如，石棉以及燃烧产生的纳米颗粒。我们能从石棉中汲取什么教训？

石棉的危害众所周知，主要是石棉可以导致很多疾病。在英国，每年就有2000人死于间皮瘤，曾经就是因为石棉的一些特性，使得它被广泛使用。它有良好的纤维和耐腐蚀性，不易被破坏。现在我们已经知道，它的毒性正与它的纤维直径（因为石棉纤维直径小于3μm，可以被吸入呼吸性细支气管）、长短（长度大于15μm就不能被巨噬细胞吞噬）以及在肺组织中的难溶解性有关。因此，石棉纤维在呼吸道中易进入而难清除的特性将会引发刺激作用导致纤维化和癌变[1]。这些物理特性以及纤维表面的化学活性都是有相当危害的，当然吸入的危险性还与吸收的剂量相关。几乎所有的纤维制品都遵照这些规则，有些也会因为它们的理化性质不同而有所差别。由于温石棉在肺组织中溶解性较闪石类石棉高，因此温石棉较不容易导致间皮瘤。还有，天然的毛沸石因其较高的表面活性而更具危险性，在土耳其一些村民因接触天然毛沸石患上了间皮瘤。

碳和其他纳米管和石棉一样能被生产，但比石棉纤维更精细，并且吸入后比较难清除。它们中有些非常坚硬，并且一旦进入将持续存在于组织中。可以预

测，如果吸入足够多的数量，将会导致间皮瘤。正如Paracelsus指出，剂量是关键。死于石棉疾病的人，通常每克干肺组织中就有数百万根纤维，是从空气中每毫升数根纤维吸入（更确切地说是从每次呼吸吸入几百根纤维或者每天吸入数百万根纤维）数月或者数年的结果。因此，一个纳米管生产企业不仅要求生产工人，也包括那些工序中可能接触的所有使用和处理的工人，都要求做好相应的防护，防止职业暴露。目前，新建企业通常规模较小，并且生产出来的纳米管常紧紧地簇拥在一起；可以预测，这些情况今后将会改善。

二、化妆品中纳米材料的危害

1997年，英国牛津大学和蒙特利尔大学的科学家发现防晒霜中的二氧化钛/氧化锌纳米微粒能引发皮肤细胞中的自由基，从而破坏DNA。

如在欧莱雅170亿美元的年收入中，大约有6亿被用于纳米技术的研发。不过欧莱雅并非这一领域中惟一的“纳米迷”。事实上，整个美容业几乎都将宝押在了纳米科技上。尽管欧莱雅在这一行业中享有最多的纳米专利权，但宝洁旗下的品牌强生、美国的雅诗兰黛、法国的克里斯汀-迪奥和日本的资生堂也已纷纷盯上了这块“肥肉”，并开始将纳米技术引入他们的产品之中。

为何化妆品公司都对纳米技术如此重视？这恐怕要从纳米技术的原理说起。当物质被分解成纳米微粒（1纳米相当于一根头发直径的8万分之一）时，这些纳米微粒通常会展现出全新的活跃特性。举例来说，科学家们目前已经证实某些矿物质，如被广泛应用于防晒霜中的氧化锌，当它们处于自然状态时，是白色的油脂状；但当它们被分解成纳米微粒的时候，这些矿物质便会转变成更为透明、同时更易于被皮肤吸收的状态。类似的，经常被用于护发素和卸妆液中的乳化剂在被分解成纳米微粒的时候，其油性也有所减弱，而对发质和皮肤的作用则更加明显。

显然，纳米技术将成为化妆品公司的下一个混战之地。欧莱雅公司表示，到了2006年，欧莱雅将推出一系列富含纳米微粒的彩妆产品，这种纳米彩妆产品可以制造出更丰富、更生动的色彩，比如彩虹一样的闪彩变化或是金属效果。欧莱雅的开发小组同时还在研究纳米水晶的应用，使用这种技术的眼影可以制造出三维效果。

这一切都让天性爱美的女士们心动不已，但在时尚和美丽的背后，人们是否考虑过纳米技术的安全性？尽管目前尚无证据表明应用纳米工程的化妆品和其他美容产品会对人体健康带来危害，但是部分科学家担心具有强渗透性的纳米微粒有可能穿过皮肤，进入人类的血液循环系统，并被传送到大脑、肺部等人体器官当中。早期在其他领域对碳纳米微粒的研究也显示，纳米微粒有在细胞组织中累积的倾向。

三、印刷厂工作环境下产生的纳米微粒对人体细胞的危害

7名在印刷厂工作的中国女工，2人去世，另外5人的肺部受到严重损害报告直指导致女工死亡生病的正是工作环境中存在的纳米颗粒“2009中国纳米科学技术会议”9月1日在北京举行。展馆和分会场内，拿着各种纳米科技资料的人们在忙碌穿梭着，有1500名来自世界各地重要的纳米技术专家来到这次会议。“纳米颗粒安全”成为科学家们关注的话题。

一把普通的直尺，最小的刻度单位是毫米。把1毫米分成1000等份，每一等份是1微米；1微米再分割成1000份，你就得到了1纳米。

在神奇的纳米世界，宏观世界里所观察到物质的力学性质、光学性质和电学性质都发生了变化，而这些变化，使得科学家们可以设计出新一代的蓄能电池，

靶向药物，电子元件等。大概30年前，“纳米技术”开始兴起。它成了科学圈里的时尚，科学家出门不知道“纳米”，都不好意思跟人打招呼。

纳米物质由于很微小，所以很容易进入细胞内部，而进入生物体内的纳米物质会破坏细胞。对于遗传物质来说，纳米颗粒可以通过产生氧化胁迫诱使其产生损伤；对于更大一点的蛋白质分子，纳米物质直接和它结合，改变蛋白质的空间结构。在宏观层次上，科学家发现长期暴露在纳米颗粒下的动物出现了肺部疾病，而生长在含纳米氧化锌颗粒的溶液环境中的植物，生长显著受到抑制。

人体的器官本身，尤其是肺部，原本有很强的防御功能。当小颗粒进入肺部时，它们会遇到人体的“御林军”—————巨噬细胞。巨噬细胞会吞噬这些颗粒。当然，巨噬细胞也并非万能的。当颗粒浓度高到一定程度，吸入的微粒过量以致巨噬细胞过载，肺的防御功能就被破坏。人就会因此而生病。

尽管已经找到众多纳米物质的“犯罪证据”，但是我们对于其“犯罪动机”和“犯罪手段”并不了解。科学家根据各自的结果，提出了很多假设。这些假设都在逐步验证中，还没有谁的理论，让大家都信服。

不常接触危害可忽略

当然，也没必要太谈“纳米”色变，目前纳米材料的毒性，只在高浓度长时间接触下能观察到。目前，完全由纳米材料引起的人类疾病还没有被发现。即使是在中国医生公布的病例中，两名死者的肺部组织和积水里面含有的颗粒也只是与纳米颗粒在形态上具有相似性。

纳米颗粒是不是杀人元凶，尚存在巨大争议，论文里给出的证据并不能排除化学物质中毒的可能，而肺部检查出的纳米颗粒到底是什么，也并不清楚。如果有更多的证据被给出，最终这个猜想被证实，它将是人类史上第一次纳米物质毒性的“人体试验”。

鉴于纳米物质存在可能的生物毒性，众多科学家建议需要对混有纳米颗粒的化妆品和药物等跟人类皮肤发生亲密接触的物质做安全性检测。事实上，纳米物质早就天然地存在于我们的生活当中了，不过，只要不长时间接触高浓度的纳米颗粒，对人类的危害就可以被忽略。等到纳米物质真的铺天盖地走进我们的日常用品当中的时候，我们对其产生的毒害也会有相应的控制办法，因为，科学家已经提前觉察到它的潜在危险，正在进行积极的研究。

参考文献：

[1].徐国财. 纳米科技导论[M].北京:高等教育出版社,2008:16-19.

[2].林志东.纳米材料基础与应用[M].北京:北京大学出版社,2010:19-20.

纳米技术在生活中的应用

纳米技术在生活中的应用 论文摘要：本文介绍了纳米技术、纳米材料的基本概念、原理、特征和各种纳米材料在涂料领域的应用；阐述了纳米材料在应用中所存在的技术问题，以及纳米技术在涂料领域的发展前景。 论文关键词：纳米技术纳米材料涂料 1纳米简介 所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家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，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。 纳米是一个微小的长度单位，1纳米等于10亿分之一米。根头发丝有7万到8万纳米。纳米技术这个词汇出现在1974年。纳米科学、纳米技术是在0。10 到100纳米尺度的空间内研究电子、原子和分子运动规律及特性。纳米材料是纳米技术的重要的组成部分，也是国际上竞争的热点和难点。碳纳米管自从1991年被发现以来，就一直被誉为未来的材料。碳纳米管在强度上大约比钢强100倍，其传热性能优于所有已知的其它材料。碳纳米管具有良好的导电性，在常温下导电时，几乎不产生电阻。纳米陶瓷材料在1600摄氏度高温下能像橡皮泥那样柔软，在室温下也能自由弯曲。从1998年世界上第一只纳米晶体管制成，到1999年100纳米芯片问世，使20世纪最后10年世界上出现的“纳米热”进一步升温。 我国在纳米技术领域占有一度之地，处于国际先进行列。已成功制备出包括金属、合金、氧经化物、氢化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料，合成出多种同轴纳米电缆，掌握了制备纯净碳纳米管技术，能大批量制备长度为2至3毫米的超长纳米管。合成的最细的碳纳米管的直径只有0.33纳米，这不但打破了我国科学家自已不久前创造的直径只为0.5纳米的世界纪录，而且突破了日本科学家1992年所提出的0.4纳米的理论极限值 纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大。纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产，象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷性提高了十几倍，而且无毒无害无异味。一张纳米光盘上能存几百部，

2纳米科技潜在的危害

二、纳米科技潜在的危害 当人们陶醉在纳米材料的许多新奇功能和它将给我们生活带来的美好前景时，医学界出于特殊的职业敏感性，开始冷静地考虑纳米料将对人类健康产生的深远影响。事实上，纳米技术还将在生态环境、经济、政治、伦理道德等等方面引发诸多问题，从而在社会各个层面产生不可估量的后果，影响遍及农业、医疗、制药、计算机、国防甚至人类的文明———它将取代基因技术成为最受争议的应用技术。 1.纳米技术对人类健康和环境的潜在危害 纳米材料作为一种人工制造的新的物质形态, 人类对它的认识只能说刚刚开始。目前学术界大多重视发展纳米材料制备科学和工程研究, 扩大研究对象以及发现神奇功能和新产品的开发, 较少注意到纳米材料的特殊性对机体产生的潜在危害。 首先, 纳米材料广泛的应用性使研究者、生产者和消费者今后将有许多机会接触纳米材料，而纳米材料的超微性提醒我们, 应该重新认识和理解人体对颗粒性物质的吸收过程和它可能引起的生物学影响。我们知道, 皮肤是人类阻挡外源性物质的重要屏障系统, 它能有效地阻止宏观颗粒物经皮肤进入体内。现在人们已经能够生产粒径只有头发丝直径1/ 7000 的金属纳米材料和粒径为0.15nm的纳米碳。粒径如此之小的纳米粒子，完全有可能通过简单扩散或渗透形式经过肺泡和皮肤进入体内。纳米材料的另一个显著特点是表面积

大, 粒子表面的原子数多, 周围缺少相邻原子, 存在许多空键, 所以具有很强的吸附能力和很高的化学活性。与此同时, 科学家发现药物制剂的粒径变小后, 其毒副作用也得到不同程度的增大。常规药物被纳米颗粒物装载后, 急性毒性、骨髓毒性、细胞毒性、心脏毒性和肾毒性明显增强, 而难溶性药物的消化道吸收率和药效与药物的粒径呈负相关关系, 是人们已知的常识。纳米微粒是飘浮和运动的, 它遵循布朗运动规律进入食品和人体, 进而进入人体细胞内。产品成分中若含有氧化硅、氧化钛、氧化锰或者银, 这些成分在人体内将“如同幽灵一样飘浮”, 如果潜伏在细胞内就有可能诱发细胞病变, 进而可能导致癌症。这些事实提示我们, 过去宏观物质的安全性评价结果也许不适用于它的纳米材料。 纳米材料除了比较容易进入人体之外, 还可能比较容易透过生物膜上的孔隙进入细胞内或细胞内包括线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体和细胞核等细胞器, 并且和生物大分子发生结合或催化化学反应, 使生物大分子和生物膜的正常立体结构产生改变。其结果将导致体内一些激素和重要酶系的活性丧失, 或使遗传物质产生突变导致肿瘤发病率升高或促进老化过程。纳米材料也可能比较容易通过胎盘屏障对胚胎早期的组织分化和发育产生不良影响,导致胎儿畸形。 这些忧虑虽然目前仅是根据纳米材料的特殊性质推测的潜在有害作用, 但我们目前还没有足够的证据对这些不良影响进行否定。材料变成纳米级后, 活性更大、毒性也更大, 其废弃产品暴露在空

题目纳米材料在环境治理的应用

题目纳米材料在环境治理的应用 摘要随着工业的不断发展，环境污染日益严重，传统废水、废气处理工艺、方法已不能满足需要。法律制定和新材料的研制刻不容缓。光催化反应的应用研究已在有机物降解、水质处理、环境保护等领域广泛展开,利用日光进行光催化反应是光催化反应应用研究的重要课题。光催化技术为彻底解决水污染问题提供了新的手段。纳米二氧化钛是目前最受人们关注的光催化剂之一。本文介绍了纳米技术在废水处理、大气环境控制和固体废弃物处理中的应用进展情况,并对其应用前景作了展望。全球性的环境污染及生态破坏,许多有毒有害的有机污染物被水体和土壤自净的速度很慢而净化不彻底,并且在水体中存在时间长、范围广,对人类潜在影响很大,如许多有机物或其降解的中间产物具有致癌、致畸、致突变三致性,这些有机污染物采用传统的生物处理工艺已难以去除.迫使人们对环境问题给以足够的关注,并研究和开发出一系列用于环境污染物治理的新技术和新方法,光催化技术作为其中一种新兴的环境净化技术,其实用化的研究和开发已受到广泛的重视。[1] 关键词环境保护纳米技术二氧化钛现状展望大气污染水污染固体废弃物污染 正文众所周知，在整个自然生态系统中，人类仅仅是其中一环。然而，随着经济和科技的发展，人类社会的不断地进步，人类在整个自然生态系统中的影响范围和程度越来越深远。在理性主义和人类中心等价值观和科技进步的双重影响下，人类活动在征服自然的过程中对资源的使用和对生态环境的破坏也达到空前的程度，引发了一系列环境问题。例如当今威胁人类的十大生态环境问题有：人口膨胀、能源危机、大气污染、臭氧层的破坏、生物资源急剧减少、全球变暖、森林减少、土地荒漠化与水土流失、水污染与水资源短缺、危险性废物越境转移。制定了相关法律法规我国大气污染防止法律法规有：1956年5月25日国务院公布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》，70年代《工业“三废”排放试行标准》、《工业企业设计卫生标准》，80年代以来《大气环境质量标准》、《锅炉烟尘排放标准》、《汽油车怠速污染物排放标准》、《钢铁工业污染物排放标准》、《核电厂环境辐射防护规定》，《汽车排气污染监督管理办法1990》、87年颁布《大气污染防治法》、《大气污染防治法实施细则》。国务院和地方各级人民政府在大气污染防治中总的职责：⑴必须将大气环境保护工作纳入国民经济和社会发展计划。⑵必须合理规划工业布局。“预防为主”，从源头治理大气污染。⑶必须加强大气污染防治的科学研究。⑷必须采取防治大气污染的措施，保护和改善大气环境。如煤炭洗选加工、改进城市燃料结构、推广高标号无铅汽油等。 ⑸采取有利于大气污染防治及相关的综合利用活动的经济、技术政策和措施。⑹各级人民政府应当加强植树造林、城市绿化工作。水污染防止的法律规定：《生活饮用水卫生标准（试行）》、《渔业水质标准（试行）》、《农田灌溉水质标准（试行）》；2、1984年《水污染防治法》（1996年修改）；3、1989年《水污染防治法实施细则》（2000年修改），《污水综合排放标准》等。 防治固体废物污染环境的法律规定：1、72年《海洋倾废公约》；2、85年《关于开展资源综合利用若干问题的暂行规定》；3、89年《控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约》等；4、91年《防治含多氯联苯电力装置及其废物污染环境的规定》；5、92年《防治尾矿污染环境管理规定》；6、92年《关于防治铬化合物生产建设中环境污染的若干规定》；7、92年《城市市容和环境卫生管理条例》；8、93年《城市生活垃圾管理办法》；9、95年《固体废物污染环境防治法》；10、96年《关于进一步开展资源综合利用的意见》。 防止海洋污染损害的法律规定：1974年颁布《防止沿海水域污染暂行规定》 ；1982年颁布《海洋环境保护法》（1999年修改）；为实施该法，国务院先后颁布了；《防止船舶污染海域管理条例》；《海洋石油勘探开发环境保护管理条例》；《海洋倾废管理条例》；《防止拆船污染环境管理条例》；《防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例》；《防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》等，

纳米材料论文

应用技术大学2017—2018学年第二学期 《纳米材料与未来生活》期（末）试卷 课程代码: 学分: 2 课程序号: 班级：学号：: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。 试卷共页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。 本课程以小论文形式进行期末考核，要求如下： 一、请同学们在下列题目中按照指定题目，写成期末论文。 1、纳米材料先进制备技术 2、纳米材料与未来生物医药 3、纳米材料与未来汽车 4、纳米材料与先进催化 5、纳米材料与未来锂电 6、纳米多孔材料与超级电容器 7、纳米催化剂与燃料电池 8、纳米材料与光催化技术 二、论文写作要求： 论文题目应为授课教师指定题目，论文要层次清晰、论点清楚、论据准确；论文写作要理论联系实际，同学们应结合课堂讲授容，广泛收集与论文有关资料，含有一定案例，参考一定文献资料。 三、论文写作格式要求： 论文题目要求为宋体三号字，加粗居中； 正文部分要求为宋体小四号字，标题加粗，行间距为1.5倍行距； 论文字数要控制在2000－2500字； 论文标题书写顺序依次为一、（一）、1.。

四、论文提交注意事项： 1、论文一律以此文件为封面，写明班级、、学号等信息。 2、论文一律采用书面提交方式，在规定时间提交，逾期将不接受补交。 3、如有抄袭雷同现象，将按学校规定严肃处理。

目录 纳米材料的概念 (1) 未来汽车的概念 (1) 未来汽车的外饰 (2) 未来汽车外饰与纳米材料 (2) 未来汽车的饰 (2) 未来汽车饰与纳米材料 (3) 总结 (4)

纳米材料与未来汽车 一、纳米材料的概念 （一）、纳米材料 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。 （二）、纳米材料的补充 人们普遍认为纳米科技源自费曼于1959年的一次演讲，而“小就是与众不同”在现在几乎成了纳米科技界的一句口头禅。纳米科技近年来的发展可以说是非常迅猛，从国际上犹如雨后春笋一般冒出来的数十种纳米科技类杂志就可见一斑，其中英国物理学会率先出版Nanotechnology,美国化学学会继成功出版Nano Letters之后又推出了ACS Nano可以发现纳米科技有着魔力让人们着迷。 我国把纳米翻译为奈米。我国先后成立了国家纳米科技指导协调委员会和纳米技术专门委员会，建立了国家纳米科学中心、国家纳米技术与工程研究院（天津）、纳米技术及应用国家工程研究中心、国家纳米技术国际创新园。 纳米塑料———强度更高汽车制造中应用的塑料数量将越来越多。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度，这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍。除此之外，纳米塑料除了可回收外，还有长期耐紫外线、色泽稳定、质量较轻等优点，在汽车配件中的应用领域相当广泛。在汽车外装件中，主要用于保险杆、散热器、底盘、车身外板、车轮护罩、活动车顶及其它保护胶条、挡风胶条等。在饰件中，主要用于仪表板和饰板、安全气囊材料等。 二、未来汽车的概念 （一）、未来汽车 未来汽车有别于我们家庭所使用的目前所了解的汽车，未来汽车的发展方向

浅谈纳米技术的研究与应用

浅谈纳米技术的研究与应用 1.引言 当集成电路代替电子管和半导体晶体管的初期，1959年美国诺贝尔奖获得者查理·费曼(Richard Phillips Feynman)，在美国加州理工学院召开的美国物理年会上预言：“如果人们能够在原子/分子的尺度上来加工材料，制造装置，将会有许多激动人心的新发现，人们将会打开一个崭新的世界。”这在当时只是一个美好的梦想。 如今，这个预言和梦想终于实现了。费曼所预言的材料就是现在的纳米。 今天，不少科学家又在预言，纳米科技将在新世纪里得到惊人的发展，纳米科技将给人类的科学技术和生活带来革命性的变化。科学家认为，纳米时代的到来不会很久，它在未来的应用将远远超过计算机，并成为未来信息时代的核心。 我国著名科学家钱学森早在1991年就指出：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。” 英国理论物理学家斯蒂芬·霍金是继爱因斯坦之后最杰出的物理学家。他预测：“未来一千年人类有可能对DNA基因重新设计。而生化纳米材料则是设计DNA基因所必须具备的医药材料基础。” 近年来，科学家勾画了一幅若干年后的蓝图：纳米电子学将使量子元件代替微电子备件，巨型计算机可装入口袋；通过纳米化，易碎的陶瓷可以变成韧性的；世界还将出现1μm以下的机器甚至机器人；纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径，对基因进行定点等。 海内外科技界广泛认为，纳米材料和技术的大规模应用可望在10年内实现。现阶段纳米材料和技术正向新材料、微电子、计算机、医学、航天航空、环境、能源、生物技术和农业等诸多领域渗透，并已得到不同程度的应用。 1998年8月20日，《美国商业周刊》发表文章指出，21世纪有三个领域可能取得重大突破：生命科学和生物技术；纳米材料和纳米技术；从外星球获得能源。并指出这是人类跨入21世纪所面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过：“70年代重视微米的国家如今都成为发达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为21世纪先进国家。” 1974年，Taniguchi最早使用纳米技术(Nanotechnology)一词描述精细机械加工。1977年美国麻省理工学院的德雷克斯勒也提倡纳米科技的研究。但当时多数主流科学家对此持怀疑态度。1982年发明了扫描隧道显微镜(STM)，以空前的分辨率揭示了一个“可见的”原子、分子世界。到80年代末，STM已不

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CMIC：纳米技术可能存在的一些潜在危害 【CMIC讯】在国家政策保驾护航之下，世界各国纳米技术均在缓慢而持续地发展。宏观来看，当代纳米技术研究领域集中在三个方面，即纳米材料和纳米结构的研究，以及对于改善传统材料综合性能的研究；设计并制作新型纳米结构和器件，以推动信息、能源、环境、医疗、农业及航天科技的革新和发展；纳米加工和纳米探测技术的实践应用。近些年，以上三个方面研究均有不同程度的进展，诸如纳米机器人、纳米衣以及生物医药方面的成品已经进入人们眼帘。然而，在大多数人憧憬其美好前景时，一些业界专家开始冷静考虑纳米材料及纳米技术可能带给人类的不利影响。 对社会安全的威胁 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，但它们出现的可能性正越变越大，而这意味着危机。一些未来学家和战略家深信，纳米技术也将改变未来军事和战争形态，使战争更具突发性。 对伦理道德的挑战 纳米技术不仅打破了物质和信息的界限，还填平了生物和非生物之间的鸿沟。设想，如果将非生物物质内的原子组装成纳米机器人，就不能再以传统新陈代谢和繁殖能力的标准去定义生物了。但是，人的个性特征、性格品质、情感思想、文化积淀、社会可塑性和复杂的社会关系鸿沟恰恰与之背离。因此，利用纳米技术生产出的“复制人”与原形人之间的区别将更加模糊，必然受到社会伦理道德的制约。CMIC认为，在科学技术高度发展的今天，通过纳米技术帮助人类最大限度地发挥极限潜能，而不是以纳米机器人全盘代之，或许是较好的选择。 对人类健康的潜在危害 纳米材料的超微性提醒我们，应该重新认识和理解人体对颗粒性物质的吸收过程和它可能引起的生物学影响。皮肤是人类阻挡外源性物质的重要屏障系统，可有效阻止宏观颗粒物经皮肤进入人体，但粒径极小的纳米粒子，完全可以通过简单扩散或渗透形式进入人体。生物医学领域内，研究发现，当药物制剂的粒径变小后，其毒副作用也不同程度增大。常规药物被纳米颗粒装载后，急性毒性、骨髓毒性、细胞毒性、心脏毒性和肾脏毒性明显增强。

纳米材料在现实生活中的应用

纳米材料属于纳米技术中的一种，是一种很特殊的材料。物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。纳米材料指的就是这种尺度达到纳米单位的、具备特殊性能的材料。它在现实生活中的应用广泛，包含以下几点： 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳

米材料的延展性的高性能陶瓷。 3、纳米传感器 纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。 4、纳米倾斜功能材料 在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。 5、纳米半导体材料 将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。 利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，然后生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能

浅谈纳米材料与生活

浅谈纳米材料与生活 摘要：人类迈着欢快的步伐轻松地进入二十一世纪。二十世纪是计算机技术革命蓬勃发展的时期，计算机技术得到了卓越的发展。现在人类进入了又一世纪，在这个日新月异的新的世纪里，科学家通过运用的发达的计算机技术，为我们奏起了“纳米技术”发展的号角。“纳米技术”主要是围绕开发纳米材料为核心而发展的技术，它有着广阔的发展前景，随着纳米技术的发展纳米材料也不断有着新的开发。“纳米材料”的有效发掘及其利用必定会给人们的生活带来又一翻天覆地变化，给人们的衣、食、住、行、医疗卫生事业带来极大便利。本文主要是通过给大家说明纳米材料的本质这一基点，向大家普及纳米材料的特性，以使更多的人能对纳米材料有整体的认识。除此之外更重要的就是联系生活实际，向大家说明纳米材料是如何影响人们生活的。到目前为止，它的发展的确已经给我们生活带来了很多便利，我相信在纳米技术不断进步、发展的未来，纳米材料一定有更广阔的空间。 关键词：纳米、纳米技术、纳米材料、应用 现如今，科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要发动机，他将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，并将成为最有前途的材料，它所见具有的独特物理和化学性质，可以节省资源、合理利用能源并且能够净化生存环境，它的发展研究会对化工行业带来新的机遇。 纳米材料的特性： 纳米材料是英文“napometer”的译音，是一个物理学上的长度单位。1纳米是1米的十亿分之一，用我们能看见的最小微粒院子来表示的话，相当于45个远在啊排列起来的长度。自然界只有生物具有纳米尺度，遗传基因DNA螺旋结构的半径约1纳米左右，一个典型的病毒大约100纳米长，相当于万分之一的头发丝的粗细。纳米科技就是一门以0.1至100纳米这样的尺度为研究对象的前沿科学。作为尺度单位的纳米，并没有物理内涵，当物质到纳米尺度后，

纳米技术在环境保护中的应用

纳米技术在环境保护中的应用 纳米技术具有极大的理论和应用价值，纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”。 纳米技术研究在0．1．100nm尺度范围内物质具有的特殊性能及其应用。广义的纳米材料 是指在三维空间中，至少有一维达到纳米尺度范围。或以其为基本单位所构成的材料。纳米 材料具有辐射、吸收、杀菌、吸附等特性，众多研究表明这些新特性将在环境保护领域产生 深远的影响。 一．纳米技术在水处理中的应用 1）纳米催化剂 目前用于水处理的纳米催化剂，主要指光催化剂，如Ti02,Cd5,ZnO等，其中TiO:因其活性高、稳定性好、对人体无害而最受重视。Matthews等P1曾对水中34种有机污染物的光催化降解进行研究，结果表明该方法可将水中的烃类、卤代物、轻酸盐表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等污染物转化成CO;和H2O等无害物质。利用纳米光催化剂光催化降解有机废水是其最重要的用途之一纳米TiO:玻璃薄膜光催化剂，可将玫瑰红B催化降解为C02,H 20及一些其它的简单无机物。用溶胶一箭胶法制备的8层粒径为21.2nm的锐钦矿T102(存在于玻璃薄膜中)，在(28-0.5)℃和振摇条件下，可使初始浓度为9.87 x 10“一10.46‘10 6的玫瑰红B在150min内的降解率达到80%多(以高压汞灯为光源)，反应速率对时间和浓度均为一级反应[21。用纳米二氧化钦粉末催化降解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸钠水溶液，在多云的条件下，光照12h,浓度为0.5mg/L的苯酚已降解为零，浓度为lmg几的十二烷基苯磺酸钠也基本降解137。采用纳米二氧化钦催化降解技术来处理纺织工业污水，省钱、高效、节能，最终能使有害有机物完全矿化，且不存在二次污染 2）处理无机污染废水 污水中的重金属对人体的危害很大，重金属的流失也是资源的浪费。纳米粒子能对水中的重金属离子通过光电子产生很强的还原能力同。如纳米TiO：能将高氧化态汞、银、铂等贵重金属离子吸附于表面，井将其还原为细小的金属晶体，既消除了废水的毒性，又回收了贵重金属。 3）处理有机污染废水 大量研究表明纳米TiO：等作为光催化剂，在阳光下催化氧化水中的有机污染物。使其迅速降解。至今为止己知纳米TiO：能处理80余种有毒污染物，它可以将水中的各种有机物很快完全催化氧化成水和CO等无害物质图。例如Pintar等在间歇式反应器中纳米Ru／TiO：作催化剂，对酸性或碱性牛皮纸漂白废水进行光催化降解，废水中的有机总碳TOC的去除率可达到99．6％，并使废水完全脱色。经光催化湿空气氧化处理后的工厂废水对弧菌的毒性的实验表明，用该方法处理后的工厂漂白废水完全可以进一步生物降解。 4）自来水的净化处理 新型纳米级净水剂r7的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂AI：0，的10～20倍，能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀，然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭净化装置，有效地除去水中的铁锈、泥沙以及异味等。再经过由带有纳米孔径的处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后，可以100％除去水中的细菌、病毒。得到高质量的纯净水。这是因为细菌、病毒的直径比纳米大，在通过纳米孔径的膜和陶瓷小球时，会被过滤掉，水分子及水分子直径以下的矿物质、元素则保留下来。 二。纳米材料在大气污染治理方面的应用 1）空气中硫氧化物的净化 二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影响人类健康的有害气体，如果在燃料燃烧的同时加

纳米材料发展之利弊辩论

发展存在有利的观点 ●当物质小到1—100 nm(10一～10～m)时，由于量子效应、局域性及巨大的表面与界 面效应，使物质的一些性质、性能发生了质变，原子、分子水平上制造的纳米材料和器件在化学、材料、生物、医学等领域有着广泛的应用，引发了一场“新的工业革命”。 ●纳米医学纳米材料已经或正在走进我们生活的诸多方面，如生物医学领域的纳米 制药和疾病监测的方面。因为纳米材料尺度小、活性强，用纳米材料制成的药物可以准确的杀死病变细胞不会对健康细胞产生影响，这是常规药物所不能实现的。纳米生物芯片技术将传统的生物样品检测实验室集成到一个芯片上来，大大增强了检测速度和精度。 ●纳米材料的生物效应研究纳米材料以其独特的性质被广泛应用于生物领域，下面以碳 纳米材料和药物纳米输送系统作为代表进行阐述。(一)富勒烯近年来合成制备方法的改进和突破有力地促进了富勒烯研究的发展。有关C60及其衍生物的生物活性的研究越来越广泛和深入，现已证明它们具有抑制细菌感染、抗病毒活性和抗肿瘤等特性。 水溶性c。衍生物是一类具有生物活性的物质，其羧基化衍生物可以清除体内的自由基，还可以抑制角化细胞增生，保护人角化细胞免遭紫外线(uVB)介导的细胞凋亡Foley等旧。的研究发现c。羧基衍生物能够穿透细胞膜与线粒体结合，由于细胞内的活性氧自由基来自线粒体内电子传递链，富勒烯清除细胞内自由基可能与这种结合有关。c60羧基衍生物的抗氧化作用可保护中枢神经系统，用于治疗神经退化疾病，如帕金森病等” ●(二)碳纳米管碳纳米管(cNTs)，又名巴基管，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。研 究表明cNTs或含cNTs的复合材料与神经细胞、成骨细胞、纤维原细胞等各种细胞具有很好的生物兼容性，而且它们有独特的管状结构，所以被认为是良好的药物载体。 王海芳等"o用平均约1个”I原子标记羟基化单壁碳纳米管(”I—swNT，直径1．4 nm、长400 nm，)，研究了它们在小鼠体内的生物分布以及代谢过程。发现“5 I—swNT可以很快地分布在整个鼠体内，4种不同给药途径对其分布影响不大，表明这种表观分子量高达60万的羟基化的水溶性纳米碳管可以像小的活性分子一样在不同器官之间快速转运，通过尿液排泄。 ●纳米材料技术与生物技术结合为生物医学领域带来了全新的视野，纳米材料也医药学 方面和生物芯片方面取得了显著的成绩。随着纳米材料在生物医学领域更为广泛的应用，疾病诊断、临床治疗等将会变得更有效率，治疗费用也会随着纳米技术的不断成熟又逐步降低，从而我们的生命健康保障将会得到很大提高。 ●药物纳米输送系统(靶向运输)纳米载药系统是纳米技术与现代药剂学结合产生的新兴 技术，它的药物缓、控释性和靶向性可以大幅度提高药物的生物利用度、降低用药量、减少毒副作用，所以已成为国际药物研制中的热点和前沿。从药代动力学角度看，由于纳米药物载体的隔绝效果，降低了体内介质对药物的作用，从而延缓了药物的释放； 调节纳米药物载体的结构，可使药物按一定的规律释放；选用可生物降解的材料作为纳米药物载体，使难以扩散的大分子药物通过纳米药物载体自身的降解实现控制释放。 ●米材料已经应用在众多国防和军事领域，如美国B-2隐形轰炸机的表面涂层材料，新 型的特种兵作战服。而且，纳米材料作为其他行业的基础，为传统的制造业带来了新的生机，纳米材料有着巨大的市场前景。 ●纳米材料在化妆品、涂料、纺织业、汽车工业和半导体产业都有着很好的市场前景。 就我国纳米材料市场来看，其主要产品为金属纳米颗粒材料、纳米氧化物、纳米碳化物和半导体纳米材料，如银、铜和铁等纳米颗粒材料，纳米氧化锌，碳纳米管和纳米

浅谈纳米材料与技术的应用与发展

浅谈纳米材料与技术的应用与发展 二十一世纪是信息技术、生命科学和纳米技术的世纪，科学技术的飞速发展以及国民经济的提高为纳米材料与技术这一专业的发展奠定了坚实的基础。纳米材料不同于传统的材料，拥有其他材料不具备的优异性能，同时，纳米材料应用范围十分广泛，可应用在环境保护、航空航天、生物医学、防护装置等各个方面，因此，发展纳米材料与技术具有十分重要的意义。本文主要论述了纳米材料与技术的应用，并对其发展前景进行了阐述，期望能为我国的纳米材料与技术的发展提供一些建议。 标签：纳米材料与技术；应用；发展 一、引言 纳米材料是物质的颗粒大小属于纳米级，主要是通过压制、烧结由金属、无机物或者聚合纳米微颗粒产生的材料。它处于1-100纳米这个范围空间，拥有着特殊的性能，是一种介于微观和宏观物质结构之间的特殊材料[1]。納米材料与技术概念率先提出于20世纪60年代，在1984年纯物质纳米细粉的制得则标志着其研究进入了新的阶段；而在1990年7月，纳米材料科学正式成为材料科学新的分支。二十一世纪以来，纳米技术是二十一世纪三大科技之一，纳米材料进入高速发展的阶段，各国不断加大对纳米材料研究的投资，例如美国的NNI，欧盟的“地平线2020”，以及我国在“八五”期间，将“纳米材料科学”列入国家项目之中，并于2006 年启动了纳米技术科学研究计划。现在纳米材料逐渐步入2.0时代，与医药、测量技术等学科的结合研究已走上日程，相信在未来，纳米材料在安全、环境、健康方面的研究也会不断深入，更好的应用于我们社会的各个领域[2]。 二、纳米材料与技术的应用 2.1 在环境保护上的应用。 随着科学技术的发展，我国的工业越来越强，但是在发展过程中污染了环境，所排放的废气废水已经严重超过环境自身的承载力，其恢复效果十分差，给人们的生活以及身体健康带来了十分不利的影响。但纳米材料的发现，其良好的性能有助于保护环境。工业发展过程中汽油、柴油的使用，因其含有硫的化合物在燃烧时产生有害气体，过量排放导致了大气污染，纳米材料和纳米技术的应用能够解决这些有毒气体的污染问题。具有良好性能的纳米钛酸钴，有良好的催化效果，催化后的石油含硫量满足了国际要求，有效地抑制了有毒气体的排放。污水中包含有毒物质、泥沙、悬浮物、细菌病毒等，将这些有害物质去除就是污水处理。使用纳米材料与技术可以提炼出污水中的金属材料，以便继续使用。污水中的有毒有害物质可以使用纳米微粒光催化作用将这些污染物转化为矿化物。 2.2 在防护装置上的应用。

浅谈纳米技术及其应用

浅谈纳米技术及其应用 1 概述 1.1 引言 纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（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。纳米技术兴起于20世纪80年代，随着它的逐步发展和完善，人类将必然在认识和改造自然方面进入一个前所未有的新阶段。 1.2 纳米技术的发展 最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼教授[1]。1959年他在一次题为《在底部还有很大空间》的演讲中提出：物理学的规律不排除用单个原子制造物品的可能。也就是说，人类能够用最小的机器制造更小的机器。直至达到分子或原子状态，最后可以直接按意愿操纵原子并制造产品。这正是关于纳米技术最早的构想。 20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想。美国康奈尔大学Granqvist和Buhrman[2]利用气相凝集的手段制备出纳米颗粒，提出了纳米晶体材料的概念，成为纳米材料的创始者。之后，麻省理工学院教授德雷克斯勒[3]积极提倡纳米科技的研究并成立了纳米科技研究小组。 纳米科技的迅速发展是在20世纪80年代末、90年代初。1981年发明了可以直接观察和操纵微观粒子的重要仪器——扫描隧道显微镜（STM)、原子力显微镜（AFM)，为纳米科技的发展起到了积极的促进作用。1984年德国学者格莱特[4]把粒径6nm的金属粉末压成纳米块，经研究其内部结构，指出了它界面奇异结构和特异功能。1987年，美国实验室用同样的方法制备了纳米TiO 多晶体。 2

对纳米材料的认识

浅谈对纳米材料的认识 “纳米”这个词语我们并不陌生，生活中常见的有“纳米洗衣机”、“纳米羊绒衫”等等。纳米材料几乎无处不在，在这里简单谈谈我对纳米材料的认识。 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。它从思维方式的概念表明生产和科研的对象将向更小的尺寸、更深的层次发展，将从微米层次深人至纳米层次。纳米技术未来的目标是按照需要，操纵原子、分子构建纳米级的具有一定功能的器件或产品。 纳米材料具有许多的特殊性质。由于纳米级尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度等物理特征尺寸相当或更小，使得晶体周期性的边界条件被破坏纳米微粒的表面层附近的原子密度减小；电子的平均自由程很短，而局域性和相干性增强。尺寸下降还使纳米体系包含的原子数大大下降，宏观固定的准连续能带转变为离散的能级。这些导致纳米材料宏观的声、光、电、磁、热、力学等的物理效应与常规材料有所不同，体现为量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应等。 纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征三个研究领域。 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四大领域高速发展。 目前，不少国家纷纷制定相关计划，投入巨资抢占纳米技术的战略高地。每一种新科技的出现，似乎都包涵着无限可能，尤其是纳米机器人具有不可限量的应用前景。用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。

纳米材料与生活

纳米材料与生活 材料是一切事物的物质基础。作为前沿学科的纳米材料，它使人们认识、改造微观世界的水平提高到了一个新的高度。有人曾经预测，在21世纪纳米技术将成为超过基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。随着高科技技术的发展，纳米材料和纳米技术已经被大多数人所熟知，它也在不知不觉中走进了我们的生活，并影响着我们的生活。 什么是纳米材料？纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。纳米材料具有力学、磁学、电学、热学、光学等特殊性质。 运用纳米材料的纳米技术，在生活的各个方面都得到了广泛的应用，以下是纳米技术在某些领域的运用。 纳米材料在环保中的应用： 1.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。利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。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。 2.能源环保中的纳米技术：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。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。 纳米材料在医药方面的应用： 1.纳米粒子用作药物载体 一般来说，血液中红血球的大小为6000 nm～9000 nm，一般细菌的长度为2000 nm～3000 nm［7］，引起人体发病的病毒尺寸为80 nm～100 nm，而纳米包覆体尺寸约30 nm［8］，细胞尺寸更大，因而可利用纳米微粒制成特殊药物载体或新型抗体进行局部的定向治疗等。磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断［9］。生物降解性高分子纳米材料作为药物载体还可以植入到人体的某些特定组织部位，如子宫、阴道、口、上下呼吸道、肛门以及眼、耳等［10］。这种给药方式避免了药物直接被消化系统和肝脏分解而代谢掉，并防止药物对全身的作用。 2.纳米抗菌药及创伤敷料 Ag+可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌，添加纳米银粒子制成的医用敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好抑制作用。 3.智能—靶向药物 在超临界高压下细胞会“变软”，而纳米生化材料微小易渗透，使医药家能改变细胞基因，因而纳米生化材料最有前景的应用是基因药物的开发。德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞。这种方法已在老鼠身上进行的实验中获得了初步成功。

浅谈纳米材料应用及发展前景

Jiangsu University 浅谈纳米材料应用及发展前景

摘要 纳米材料展现了异常的力学、电学、磁学、光学特性、敏感特性和催化以及光活性，为新材料的发展开辟了一个崭新的研究和应用领域。纳米技术在精细陶瓷、微电子学、生物工程、化工、医学等领域的成功应用及其广阔的应用前景使得纳米材料及其技术成为目前科学研究的热点之一，被认为是世纪的又一次产业革命。纳米材料向国民经济和高新科技等各个领域的渗透以及对人类社会的进步的影响是难以估计的。 关键词：纳米材料；纳米应用；量子尺寸效应 1.前言 纳米材料和纳米结构无论在自然界还是在工程界都不是新生事物。在自然界存在大量的天然纳米结构，只不过在透射电镜的应用以前人们没有发现而已。 在工程方面，纳米材料80年代初发展起来的，纳米材料其粒径范围在1—100nm之间，故纳米材料又称超微晶材料。它包括晶态、非晶态、准晶态的金属、陶瓷和复合材料等。由于极细的晶粒和大量处于晶界和晶粒缺陷中心的原子，纳米材料的物化性能与微米多晶材料有着巨大的差异，具有奇特的力学、电学、瓷学、光学、热学及化学等多方面的性能，从而使其作为一种新型材料在电子、冶金、宇航、化工、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景。目前已受到世界各

国科学家的高度重视。美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划；日本在10年内将投资250亿日元发展纳米材料和纳米科学技术；英国也将发展纳米材料科学技术作为重振英国工业的突破；我国的自然科学基金“863”计划、“793”计划以及国家重点实验室都将纳米材料列为优先资助项目[1]。美国科学技术委员会把“启动纳米技术的计划看作是下一次工业革命的核心”[2]。 2.纳米材料的制备 现行的纳米材料制备方法很多。但是真正能够高效低成本制备纳米材料的方法还是现在各个国家研究的重点。目前已报的工艺方法主要有以下几种：物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）、等离子体法、激光诱导法、真空成型法、惰性气体凝聚法、机械合金融合法、共沉淀法、水热法、水解法、微孔液法、溶胶—凝胶法等等。 3.纳米材料的主要应用 3.1纳米材料在工程方面的应用 纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如SiC 等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度,缩短烧结时间。纳米粉体可用于改善陶瓷的性能，其原因在于微小的纳米微粒不仅比表面积大，而且扩散速度快，因而进行烧结时致密化的速度就快，烧结

纳米材料的危害

纳米材料的危害 “纳米”有哪些潜在的危险？纳米时代即将来临，我们已经做好了知识上和心理上的准备了吗？ 一些纳米颗粒对生物体有害 纳米是一个长度单位，是1米的10亿分之一。当物质颗粒小到纳米量级时，这种物质就被称为纳米材料。在一段时间里，我们一直认为纳米科技给社会带来的都是益处，而近年来，不少研究者发现，一些纳米颗粒和碳纳米管对生物体有害。 据《自然》杂志介绍，美国纽约罗切斯特大学研究人员在实验鼠身上完成的实验显示，直径为35纳米的碳纳米粒子被老鼠吸进身体后，能够迅速出现在大脑中处理嗅觉的区域内，并不断堆积起来。他们认为碳纳米粒子是同“捕捉”香味的大脑细胞一道进入大脑的。今年4月，美国化学学会在一份研究报告中指出，碳60会对鱼的大脑产生大范围的破坏，这是研究人员首次找到纳米微粒可能给水生物种造成毒副作用的证据。这些都说明，纳米材料对人类健康和环境都存在危害。 纳米材料为何会对人体造成影响呢？当一种物质缩小到纳米尺度后，它的性质就会发生显著变化。实验表名，2毫克二氧化硅溶液注入小白鼠后不会致其死亡，但若换成0.5毫克纳米二氧化硅，小白鼠就会立即毙命。而且，纳米材料不易降解，穿透性强，人一旦吸入纳米颗粒，其健康就会受到潜在的威胁。 美国加州大学教授陈帆青说：“现在日常生活中，含纳米成分的产品已有不少。拿化妆品来说，一些唇膏的珠光颗粒其实就是纳米颗粒；等离子电视等含有碳纳米材料的电器，长期接触也可能影响健康。对于各种纳米材料的安全性，我们正在建立数据库，以进行系统评估。”

纳米材料可通过三种途径进入人体 人们接触纳米材料污染一般通过下面途径：一、通过呼吸系统；二、通过皮肤接触；三、其他方式，如食用、注射之类。纳米材料污染物通过上述途径进入人体，与体内细胞起反应，会引起发炎、病变等；污染物在人体组织内停留也可能引起病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。 纳米材料比普通的污染物对人体的影响更大。这是因为纳米材料体积非常小，同样质量下纳米颗粒将比微米颗粒的数量多得多，与细胞发生反应的机会更大，更易引起病变。纳米材料很小，可以几乎不受阻碍地进入细胞，从而有可能进入人的神经系统，影响人的大脑，导致一些更严重的疾病和后果。目前，研究人员还不知道如何将纳米材料从人体中清除，也不知道它们会不会在人体中降解。 “纳米”可能潜在的危险 纳米颗粒物并不只是新时代纳米技术的产物，人类其实早与纳米颗粒共存。汽车尾气、各种燃烧过程等，都会产生大量的纳米粒子。据估算，在大街上行走的人，每小时通过呼吸空气吸进的纳米粒子大约有1亿个。 纳米粒子很小，比细胞小上千倍。由于小尺寸效应、量子效应和巨大比表面积等，纳米材料具有特殊的物理化学性质。在进入生命体后，它们与生命体相互作用所产生的化学特性和生物活性，与化学成分相同的常规物质有很大不同。前期研究表明，一些人造纳米颗粒在很小剂量下容易引起靶器官炎症；容易导致大脑损伤；容易使机体产生氧化应激；容易进入细胞甚至细胞核内；表面吸附力很强，容易把其他物质带入细胞内；有随纳米尺寸减小生物毒性增大的趋势；表面的轻微改变导致生物效应发生巨变等。 纳米材料还有一个潜在的危险——— 易爆炸。纳米材料具有反常特性，原本物质不具有的性能，小颗粒会具有。原本不导电的物质，在颗粒变小后有可能导电，有些原来不易燃的物质在纳米尺