納米技術范文10篇

摘要：納米技術作用于自然、人、社會給人類生產生活創造了很大地利益和價值。納米技術研究也造成了嚴重的后果。自然環境中某些物種開始滅絕、新的環境污染、更加嚴重的生態失衡；人文環境中人迷失自我、對生命冷漠和代際倫理困境；喪失個人歸屬感；社會環境中和平遭破壞、信息安全受到最大挑戰、人類文明備受顛覆。若以可持續發展觀、人道主義、維護正義的社會契約來指導納米技術研究盡可能的避免負面效應。

關鍵詞：納米技術；科技效應；科技規范

Re-examinethenano-technology

Abstract：Theroleofnano-technologyinthenatural,human,socialproductionandlifetohumanbeingstocreateagreatdealtotheinterestsandvalues.Nanotechnologyresearchalsoledtoseriousconsequences.Thenaturalenvironmentinthebeginningoftheextinctionofsomespecies,thenewenvironmentalpollution,amoreseriousecologicalimbalance;humanenvironmentpeoplelosethemselvesandindifferenttolifeandtheplightofinter-generationalethics;thelossofpersonalsenseofbelonging;socialenvironmentofpeacehavebeendestroyedandtheinformationsecuritybethegreatestchallengehasbeentosubverthumancivilization.Intermsofsustainabledevelopment,humanitarian,justiceofthesocialcontracttoguidenanotechnologyresearchasmuchaspossibletoavoidnegativeeffects.

Keywords:nanotechnology;technologyeffect;technologyspecification

引言

技術摘要:在過去的十年里納米科學的首次浪潮澎湃而過。在此期間，國際、國內以及香港的學者已向世人證實他們可以采用“build-up”或“build-down”的辦法制造大量的納米管、納米線以及納米團簇。這些努力已經表明，如果納米結構能夠低廉地制造，那我們就會有更豐碩的收獲。尺度小于20納米的結構會展現非經典的性質，這提供給我們一個用全新的想法來制造功能器件的基礎。在半導體工業，制造結構尺寸小于70納米器件的能力允許器件的持續微型化。在下一個10年中，納米科學和技術的另次浪潮將可能來臨。在這個新時期，科學家和工程師需要展示人們對納米結構的期待功能以及證實他們的進一步的潛力，擁有在納米結構實際器件的尺寸、組份、有序和純度上的良好控制能力將實現人們期望的功能。在本文中，我們將討論納米科學和技術在新時期里發展所面對的困難和挑戰。一系列新的方法將被討論。我們還將討論倘若這些困難能夠被克服我們可能會有的收獲。

關鍵詞：納米科學納米技術納米管納米線納米團簇半導體

NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution

Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.

Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor

I.引言

在高新技術中，納米技術、生物技術和信息技術對化學工業發展有著深遠的影響，對于材料科學而言，當首推納米技術。它不僅能推動化學反應、催化和許多單元操作的突破性的改進，而且提供了納米多孔材料、納米粒子、納米復合材料、納米傳感器等新型材料以及化學機械拋光、藥物可控釋放、獨特的去污作用等功能應用，為化工新材料發展及其應用開辟了廣闊的前景。

納米技術正全力推動著化學工業未來的發展。隨著一些納米技術的工業產品問世以及所顯示出的誘人前景，現在“納米技術”已經成為家喻戶曉的名詞。納米技術能在＜100nm的水平上合成、處理和表征物質，這是一個涉及多門學科的廣闊領域，它包含有：納米材料(nanomaterials)、納米生物技術(nanobiotechn010gy)、納米電子學(nanoelechonics)和納米系統(nanosystem)，如納米電子機械系統NEMS和分子機械(m01ecularmachine)等。而納米技術在化學工業中的應用，主要是新型催化劑、涂料、潤滑劑，過濾技術以及一些最終產品，諸如納米多孔材料制品和樹狀聚合物制品已成為化學工業的創新點。

一、化學反應和催化方面應用

化學工業及其相關工業，特別是一些化學反應起著關鍵性作用的產業盛行用納米技術來改進催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應用已有很長歷史，納米多孔結構新型催化劑的發展，為許多化學合成工藝的創新提供了機會，或者使化學反應能在較溫和條件下進行，大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉化為液體燃料，作為柴油代用品，而現用的方法比較昂貴。

納米粒子催化劑的優異性能取決于它的容積比表面率很高，同時，負載催化劑的基質對催化效率也有很大的影響，如果也由具有納米結構材料組成，就可以進一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質，可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下，用Si02納米粒子作催化劑載體會因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題，可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯，將交聯的納米粒子用作催化劑載體。

在能源工業中，Shenhua集團公司、Hydrocarbon技術公司和美國能源部在中國進行煤液化項目建設，采用了納米催化劑，取得了20億美元效益。此工藝可以生產非常清潔的柴油，在中國許多地方它可與進口原油或柴油(以全球平均價格計)競爭。燃料電池也是納米催化劑起重要作用的領域，當前工業樣品應用的是鉑催化劑，約2nm寬。

在高新技術中，納米技術、生物技術和信息技術對化學工業發展有著深遠的影響，對于材料科學而言，當首推納米技術。它不僅能推動化學反應、催化和許多單元操作的突破性的改進，而且提供了納米多孔材料、納米粒子、納米復合材料、納米傳感器等新型材料以及化學機械拋光、藥物可控釋放、獨特的去污作用等功能應用，為化工新材料發展及其應用開辟了廣闊的前景。

納米技術正全力推動著化學工業未來的發展。隨著一些納米技術的工業產品問世以及所顯示出的誘人前景，現在“納米技術”已經成為家喻戶曉的名詞。納米技術能在＜100nm的水平上合成、處理和表征物質，這是一個涉及多門學科的廣闊領域，它包含有：納米材料(nanomaterials)、納米生物技術(nanobiotechn010gy)、納米電子學(nanoelechonics)和納米系統(nanosystem)，如納米電子機械系統NEMS和分子機械(m01ecularmachine)等。而納米技術在化學工業中的應用，主要是新型催化劑、涂料、潤滑劑，過濾技術以及一些最終產品，諸如納米多孔材料制品和樹狀聚合物制品已成為化學工業的創新點。

一、化學反應和催化方面應用

化學工業及其相關工業，特別是一些化學反應起著關鍵性作用的產業盛行用納米技術來改進催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應用已有很長歷史，納米多孔結構新型催化劑的發展，為許多化學合成工藝的創新提供了機會，或者使化學反應能在較溫和條件下進行，大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉化為液體燃料，作為柴油代用品，而現用的方法比較昂貴。

納米粒子催化劑的優異性能取決于它的容積比表面率很高，同時，負載催化劑的基質對催化效率也有很大的影響，如果也由具有納米結構材料組成，就可以進一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質，可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下，用Si02納米粒子作催化劑載體會因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題，可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯，將交聯的納米粒子用作催化劑載體。

在能源工業中，Shenhua集團公司、Hydrocarbon技術公司和美國能源部在中國進行煤液化項目建設，采用了納米催化劑，取得了20億美元效益。此工藝可以生產非常清潔的柴油，在中國許多地方它可與進口原油或柴油(以全球平均價格計)競爭。燃料電池也是納米催化劑起重要作用的領域，當前工業樣品應用的是鉑催化劑，約2nm寬。

摘要：納米技術正處于崛起的階段，各類學科的思維交叉融合，而納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，使之具備了不同于傳統材料的物理性質和化學特性。而且，這類性能融入建筑材料之后也發揮了不少的作用，推動了我國建筑產業的質量、節能以及環保等方面的發展。據此，本文就納米技術的發展進行了闡述，并分析了近幾年來，其在我國建筑材料中的應用，希望可以幫助建筑施工企業強化對納米材料的應用水平。

關鍵字：納米技術；建材；性能；功能

納米技術不僅具有相當的理論研究價值，而且在當下和未來都具有廣泛的應用前景，是最近十多年來最具發展和研究前景的技術之一。早在上個世紀的八十年代末，納米科技的研發就受到了世界各國的重視，甚至有部分走在前沿的國家已經實現了對該項技術的應用。現階段來看，納米科技已經在不少的傳統行業中得到了應用，例如：醫療、食品科技以及建筑材料等。其作為一項新興科學，對建材的影響較大，不僅提高建筑工程的質量水平，更使得建筑的功能性和適用性得到了強化。同時，納米技術的應用對我國建筑行業而言也具有相當重要的意義，尤其是通過高新技術的優勢來拓展國外市場。

一、納米技術的發展及其現狀

距離最初概念的提出，納米技術已經有40多年的發展，但是其仍舊還有許多的發展空間，可以發展出更多的功能和應用方向。從納米材料的內涵和特點來看，其發展大致可以劃分為三個階段。第一階段（1990年以前）。這一階段主要是進行理論探索和研究，并且嘗試利用各種手來制造出具有納米顆粒的粉體，甚至是塊體（包括薄膜）。并將制造的方法進行評估和總結，對其特性進行歸納和分析。研究的對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。第二階段（1990~1994年）。這一階段是人們對該技術應用的理論提升階段，通過其他學科的融合，納米材料在物理和化學之中的性能特點已經得到了一定的發掘，并且應用到復合型的材料設計之中。同時，這種粒子復合、塊體復合以及復合材料的合成物都該項技術在這一階段的研究重點方向。第三階段（從1994年到現在）。這一階段的技術研究和應用已經有了不斷的拓展，也受到了來自于民眾的關注，國際上更是掀起了一股發展高潮。若是對第一階段和第二階段進行總結，前兩個階段的研究還存在一定的盲目性，在這一階段已經具有明確的方向，技術上也可以滿足人們的操作意愿，來進行設計、組裝、創造新的體系，并且使之具有人們所希望的特性。

二、納米技術在建筑材料中的應用

納米技術正全力推動著化學工業未來的發展。隨著一些納米技術的工業產品問世以及所顯示出的誘人前景，現在“納米技術”已經成為家喻戶曉的名詞。納米技術能在＜100nm的水平上合成、處理和表征物質，這是一個涉及多門學科的廣闊領域，它包含有：納米材料(nanomaterials)、納米生物技術(nanobiotechn010gy)、納米電子學(nanoelechonics)和納米系統(nanosystem)，如納米電子機械系統NEMS和分子機械(m01ecularmachine)等。而納米技術在化學工業中的應用，主要是新型催化劑、涂料、潤滑劑，過濾技術以及一些最終產品，諸如納米多孔材料制品和樹狀聚合物制品已成為化學工業的創新點。

一、化學反應和催化方面應用

化學工業及其相關工業，特別是一些化學反應起著關鍵性作用的產業盛行用納米技術來改進催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應用已有很長歷史，納米多孔結構新型催化劑的發展，為許多化學合成工藝的創新提供了機會，或者使化學反應能在較溫和條件下進行，大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉化為液體燃料，作為柴油代用品，而現用的方法比較昂貴。

納米粒子催化劑的優異性能取決于它的容積比表面率很高，同時，負載催化劑的基質對催化效率也有很大的影響，如果也由具有納米結構材料組成，就可以進一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質，可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下，用Si02納米粒子作催化劑載體會因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題，可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯，將交聯的納米粒子用作催化劑載體。

在能源工業中，Shenhua集團公司、Hydrocarbon技術公司和美國能源部在中國進行煤液化項目建設，采用了納米催化劑，取得了20億美元效益。此工藝可以生產非常清潔的柴油，在中國許多地方它可與進口原油或柴油(以全球平均價格計)競爭。燃料電池也是納米催化劑起重要作用的領域，當前工業樣品應用的是鉑催化劑，約2nm寬。

二、過濾和分離方面應用

科學界普遍認為，納米技術是21世紀經濟增長的一臺主要的發動機，其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術將給醫學、制造業、材料和信息通信等行業帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發達國家的極大青睞，并引發了越來越激烈的競爭。

一、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。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。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

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、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，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、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（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，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

近年來，由于人類對醫療保健要求的提高、化學藥物的不良反應以及藥源性疾病等原因，人們對藥物的選擇逐漸向“天然”靠攏，天然物質制成的藥品倍受青睞。特別是對于老齡化社會來說，藥效溫和、不良反應小、重視整體調節人體機能的中藥對慢性病、多臟器疾病的老年是最理想的藥物。這些都為中藥的發展提供了良好的契機，雖然通過幾千年的實踐，中藥已形成自己獨特而完整的藥理體系，但由于中藥傳統給藥途徑與劑型比較落后，起效緩慢，難以標準化和規范化，特別是成分復雜，其成分分析與含量測定、藥理學機制及穩定性研究有困難，還沒有制定統一可行的質量標準，難以被國際市場所接受，限制了中藥的發展。據統計，國際植物藥的年市場銷售額已達300億美元，且以每年10％～20％的速度遞增，但中國的中藥僅占其中的小部分，而美國、日本、韓國等卻占了大部分，且日本70％的原料從我國進口。我國出口份額占這么少，就是由于我國輸出的是廉價的中草藥原料；日本占的份額大，正是由于他們憑借高度發達的科學技術，按照國際規范化要求制成附加值高的中成藥。嚴酷的現實表明，周邊國家在進步，世界在進步，如果我國再不重視中藥制藥工程的建設和中藥劑型的改革，我國的中藥將在全球醫藥領域失去一席之地。因此，中藥的現代化勢在必行。

一、發展中藥納米技術的意義

百姓看病難,看病貴已經成為了阻礙我國社會發展的詬病。中醫藥不僅療效好,而且價格便宜，在借鑒西方發達國家的制藥技術的情況下，發展納米高科技有助于宏揚我國幾千年中藥文化，讓百姓擺脫看病資金緊缺的困境。因此，將納米技術融入中醫藥,將使中醫藥的藥效得到更好的發揮。2002年11月，國務院正式批轉的我國第一部中藥現代化發展的綱領性文件《中藥現代化發展綱要》，正是為使我國中藥繼承發揚傳統和特色，借鑒國際標準和規范，充分利用現代科學技術手段，實現中藥現代化而制定的。在現代科技中，新崛起的納米科技在生物醫藥領域已有很多應用和成果，將其引入到中藥領域。應用于中藥的納米技術由于物質進入到納米尺度表現出的諸多新特性，因此在廣泛的領域里，納米技術受到了高度重視和應用。中藥領域也不例外，中藥現代化的核心是中藥的“安全、有效、可控、穩定”，中藥指標必須定量化，生產工藝和質量控制必須標準化。因此，把納米技術引入到中藥制藥領域，研究開發新的制藥技術和劑型的改革等方面，必將會大大推動中藥現代化的進程。

二、納米技術對于病患的有效表現

利用納米粉碎技術使中藥礦物藥和難溶性藥物等的飲片加工成中藥納米粉，這些粉體中的顆粒直徑減小到納米量級，由于納米微粒的許多效應如表面效應小尺寸效應等，使得加工后的納米中藥表現出許多極有價值的性能。

1．有效性、安全性。礦物藥和難溶性藥物的溶解和生物利用率與藥物顆粒的比表面積正相關，粒徑的減少，使藥物顆粒的比表面積迅速增大(增大的幅度與普通藥粉微粒相比可提高成千上萬倍，甚至幾十萬上百萬倍)。藥物的活性和生物利用率大幅提高即大大提高了溶解性和療效，從而減少用藥量，節約中藥資源。由于服藥量大幅減少，也可大大減少某些藥物重金屬含量對人體造成的毒副作用。

科學界普遍認為，納米技術是21世紀經濟增長的一臺主要的發動機，其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術將給醫學、制造業、材料和信息通信等行業帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發達國家的極大青睞，并引發了越來越激烈的競爭。

1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。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。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

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、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，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、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（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，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

科學界普遍認為，納米技術是21世紀經濟增長的一臺主要的發動機，其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術將給醫學、制造業、材料和信息通信等行業帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發達國家的極大青睞，并引發了越來越激烈的競爭。

1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。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。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

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、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，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、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（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，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。