纳米技术总结篇1
本文对GB/t22925—2009《纳米技术处理服装》标准进行理解和分析，针对检测中的问题提出了自己的观点和建议。
关键词：纳米；服装；标准
消费者对“纳米”两个字越来越熟悉，近几年来，“纳米材料”、“纳米技术”在广告中成为产品具有高科技属性的代名词，而纳米技术的产品在社会上一直处于无序和混乱状态，如市场上出现的各种各样纳米服装，有的说能防水，有的说能防紫外线，甚至有些把“三无”产品也宣传成纳米产品。因此，为了保护消费者利益，标准GB/t22925—2009《纳米技术处理服装》。
1纳米技术处理服装含义
标准对纳米技术处理服装的定义是指在产品或其特定部位的生产加工过程中使用了纳米技术，而具有了防水、防油、易去污、抗菌、防紫外线等一种或几种功能的服装。标准在定义中明确了三个方面的内容，一是标准适用于在生产加工过程中使用了纳米技术的服装产品，二是经过了纳米技术处理后的产品具有了某些特定的功能，三是纳米技术的使用不能影响产品的服用性能，同时还要符合服装产品的其他有关规定。
2纳米服装鉴定
纳米技术的运用使普通的服装具有了特殊的功能性，GB/t22925—2009《纳米技术处理服装》标准中只针对具有防水、防油、易去污、抗菌、防紫外线这几种功能性进行检测，其他特殊功能的纳米技术还未建立相关标准。
在标称的功能性项目检测之前，要确认该服装产品是否真的经过纳米技术处理。标准采用了定性的方法，即随机取样多点观测的办法，用电镜上的标尺比较视场中的各种结构单元，简单地通过直观判断确定纳米结构单元与非纳米结构单元的数量，只要纳米结构单元总数大于非纳米结构单元总数，就符合标准要求，该服装就可以被认定为是纳米技术处理服装。经过检测确定是纳米技术处理服装之后，再对其功能性项目分别进行检测。
3功能性鉴定
纳米技术鉴别过程还需求证功能性与纳米技术的关系。比如生产商声称该服装应用了纳米技术处理，按纳米结构单元大于非纳米结构单元总数来判定是使用了纳米技术，但是生产商标称的某种功能并不一定就是使用了该技术而得到，还有可能来自其他的有机处理剂或染料等，因此，这就需要将功能性的变化和纳米结构单元数的变化结合起来检测。
该标准中各个功能性指标是按照各自相应的要求进行测定，但本文认为还缺少将功能性、服用性能和纳米结构单元的含量结合起来考虑。此外，标准在功能性指标的要求中，也只是对各个等级的洗涤前和洗涤15次后进行了规定，并没有明确的指标说明洗涤前后纳米结构单元含量的变化情况及具体要求。
4结束语
纳米技术总结篇2
摘要：纳米技术为人类带来的便利：纳米技术的发展，不仅可以在治理环境污染方面起到很好的作用，对于有害气体，污水处理，而且对于磁辐射，废弃物等治理方面起到了很大的作用，但是随着纳米技术的逐步发展，人类一味的对技术产生依赖心理，在这种情况下我们要用自己的判断力，增加自己的基本素养，具备独立思维的能力，合理的运用科技的发展为人类服务。
关键词：纳米技术污水处理依赖技术基本素养
中图分类号：n031文献标识码：a文章编号：1006-026X（2013）10-0000-02
1.纳米技术的定义
纳米技术是一种创新的技术，它在非常小的范围之内之内，来进行对原子，分子的研究，并利用其来进行发展和创新的一门技术，纳米机器人，纳米马桶，人类通过电子显微镜看到的微观的人体细胞，病毒等等。利用纳米技术制作的材料又与我们经常使用的材料有很大的区别，它发展了吸附等的一系列功能。那么这种新型材料的出现，也将会利用到人类生活的各个方面，带来了技术创新。
2.纳米技术为人类带来的便利
纳米技术的发展为科学技术的发展带动了新的改革，纳米技术的发展也推动了医学、艺术等方面的发展。医学中产生了光学传感设备，对于骨质修复作用产生了重要的作用，同时纳米技术在药物输送方面产生了重要作用，纳米技术在艺术层面也产生了重要的影响，纳米画等作品。纳米技术不仅从技术层面关心人类，而且从人的综合状态中予以提升。
2.1纳米技术带来了科技层面的改革
例如，纳米技术制作的微型器械，按照人类的操作任意运动，将微小的颗粒，划分成原子或者分子，再按照自己的想法任意拼接，这些器械不仅可以按照人类的想法任意工作，而且具有自我还原的能力。纳米材料是一种新型的材料，这也体现了从认识―实践―认识的客观规律。人类之所以能制作出纳米仪器，利用纳米材料的主要原因是人类对于纳米世界认识的比较深入全面，然后再利用纳米材料制作出纳米设备，这也是令一个再认识―实践―认识的过程，推动了从不断认识到实践的过程，体现出了发展是靠不断运动的哲学道理。
2.2纳米技术体现了物质和意识的关系
物质决定意识，意识对物质有反作用。人类推动了纳米材料的发展，最主要的原因在于人类对纳米世界有了非常客观的认识，了解了它的运动发展规律，通过人类对于纳米世界的学习和研究，来创造出纳米材料，而这种材料的创造体现了物质决定意识，意识对物质起到了发作用。
2.3纳米技术同时体现了由量变到质变的一个过程
物质的质变有两种来源，一种形式是量变达到一定程度就会产生质变，质变的另一种形式就是在总量不变的前提下，内部组织自己行的排列与组合，从而产生质变，纳米技术一方面是利用纳米结构的特点而生产的一种纳米材料，另一种就是利用原子，分子中间的距离变化，重新组合，而产生的质变生产的纳米材料，这就体现了由量变到质变的过程，
2.4纳米技术加强了人们对于排列结构的认识
原子，或分子之间的距离，位置不同就会形成新的不同的物质，纳米技术也就是利用了这一特点，而形成的技术。纳米技术完成了从生物到非生物的跨越，在医学上生产出新的微型仪器，置放在人体中代替，或者弥补人体某些部分脏器的功能，通过改变人体细胞的组织结构，利用纳米技术孕育出新的生命，
3.纳米技术带来的消极影响
纳米就会造成人类社会的危害，人类的想象和发明没有边界，纳米技术的产生就是对原子分子进行重新的排列组合，在这种非常方便的状况下，纳米技术也会生产出任何东西，这是一件可怕的事情，在这种没有节制的的状态下，纳米技术就像病毒一样无限蔓延开来，可以想象一下，我们周围到处存在着纳米仪器，有有利于人类发展的仪器设备，医药用品，也有限制人类发展的纳米病毒，学生利用纳米仪器来应付考试，小偷利用纳米仪器进行偷窃，人人都有纳米设备防身，这是一件多么可怕的事情。
人类如果过度依赖技术，就会将人类和技术之间的关系发生改变，不是技术为人类服务，而是人类对技术的崇拜，人的思想会随着发生改变，产生混乱和偏执，基本理论的缺失。
技术会导致人缺乏用自己的思维，一味的对技术产生依赖心理。有些观点认为纳米技术可以解决任何问题，此观点认为，所有的物质存在方式都是按照自己的规律存在的，万事万物的存在都有自己的规则，相互之间也有自己的的特点，遵循着某种法则，依照纳米技术的原理，人类社会的存在方式也可以任意组合，相互之间可以打乱，再进行新的排列组合，有的观点认为，人的思维，与任何一种社会存在进行排列组合，所有的存在都可以依照纳米技术的存在方式来进行发展，有机界和无机界，非生物和生物，任何物种都可以排列组合，有些组合还没有实现，得依据纳米技术的发展状况，需要进一步学习研究。更有甚者认为人的思维是由大脑控制的，为了改变人的思维方式完全可以像纳米技术那样，将人的大脑细胞与大脑结构重新进行排列组合，这种思想是非常可怕的。
依照这种推论，我们要想让刚种的树苗，瞬间长大，完全可以改变它内部细胞生长结构，要想让刚出生的婴儿长大，改变他的细胞排列结构，要想让养的家禽快速长大，只要改变体内细胞的排列结构，这是一件多么可怕的事情，况且这种言论还没有成立，纳米技术的无限制发展就会对人类社会带来危害，使人的思维发生错乱，
这也是一种拜物的想法，一味的抬高技术的发展，而降低了人的主观能动性，人服务于技术，技术是最高的物质，失去了人在社会中的主导地位，虽然这样的想法没有办法去证明它的合理性，但也很难证明它的不合理性，但是能够确定的是，如果按照这种状况发展下去，人类社会的发展将会被阻挠。
4.面对纳米技术的优劣是该如何解决
根据纳米技术的发展而产生的一些消极理论，我们必须做一些考虑，针对性的提出一些意见，来限制其肆意发展。阻止其危害人类社会。纳米技术的发展一方面促进了人类社会的发展，为人类的医学，艺术，技术各个方面提供了积极地影响，而另一方面纳米技术的肆意发展又导致了人的异化，对人类社会的发展产生了阻碍，这种现象也是不可避免的，事物的发展总是存在这两面的，如果利大于弊，它就是正面的，可继续发展的，如果弊大于利，就要引起人们的反思，那么从纳米技术的发展状况来看，它更多地是造福人类，但是在它为人类带来方便的同时又对社会的发展产生了阻碍。对于这一利大于弊的现状，针对于它的利弊我们一方面要改变人的观念发扬正面的力量；另一方面，应该采取一些相关的政策措施，针对性的阻碍它的负面影响。
4.1改变人们的观念发扬正面力量
在科技不断发展的今天，从人的本身开始，从知识文化层面，提高人本身的素养，对科学技术重新认识，树立科学的文化精神。只有这样，当新的的技术出现时，就不会出现违背科学文化而出现的不合于人的伦理道德的事情，人类尊重科学知识，但不盲目崇拜，对科学技术的态度，要合理保护。只有这种科学知识观念扎根在人的脑海中，任何消极的观念都不会滋生，另一方面，科学技术的发展的最要的目的，是以为人类共同利益而服务的，我们应该分出什么任务是共同的，这就需要对人类自身修养的提高与丰富，当面对共同利益时，联合起来，共同发展，当科学技术不符合人的共同利益时，人的自我修养自我意识，就可以提醒自己，科学技术的发展危害到人的共同利益时，要知道杜绝其发展，人的思想也是一步一步完善起来的，科学技术也在发展的阶段，虽然人类很难预测科技发展的后果，但由于人类有基本的科学素养，基本的科学文化，人类在面临科学发展的时候，最基本要做到的是科学技术的发展要与人类社会的发展，相互协调。
科学技术是一种被人类用来创造的东西，是人类达到某种目的的手段或者媒介，是人类可以掌控的东西，在这个时候就对创造者有要求，创作发明者本着为人类共同利益的原则，选择性的发展科学技术哲学，纳米技术也一样，当它符合人的共同利益的时候我们大力发展，当它没有边界肆意发展，为社会的发展总成阻碍，危害人类的共同利益，违反公共道德，反人类的基本素养，创造者就要摒弃它，限制其发展，当然在不同的年代，各个国家对于科学技术发展，纳米技术的发展的衡量标准是不一样的，在这个时候，首先纳米技术的发展要符合当时，符合国家的需求，符合人们的共同利益，不能超越人类的道德底线，不同年代，不同国家的国情，科学技术的发展，要和当时国家的人们素质，国庆的发展相互协调，整体性推动人类发展的历史进程。始终不能违反人类的共同需求，和人性发展的基本素质的本质要求。
4.2纳米技术的发展应从政治、教育、法律等方面来约束和规范
从政治方面国家应该出抬相应的政策引导纳米技术的发展朝向符合国家利益，人民根本利益的方向发展，明确规定杜绝哪些科学技术的发展。最大化的实现人民根本利益的。要杜绝不良技术的发展滋生，不仅仅要依靠政策的导向，严重的情节要依靠法律的武器，彻底消灭不符合人类发展规律的科技发展，有些人为了自己私利，不顾人类发展的根本利益，利用科学技术，发展生产一些危害人类的利益，危害社会健康的一些科技，在这种情况之下，国家的法律应该做出明确的规定，对于这类，危害人类，危害社会发展的行为，予以法律的制裁。目前我们的国家正处于发展中的阶段，以上说的政策导向。和法律法规还需要一个发展过程，科学技术，尤其是纳米技术的发展是一个新型的事物，人类对它的了解是一个非常模糊的状态，所以难免会造成一些违背大众基本文化原则的事情，所以人类要树立这种科技发展的文化观，在每朝每代，社会舆论，难免是人类发展的一个催化剂，我们应该树立正确的舆论导向，人人心里树立正确的和意识，引导科学技术从正确的方向发展，当科学技术，违背大众舆论的时候，人类要积极站出来，对不良的发展想象造成压力，时刻朝向正确健康的方向发展。
结语：纳米技术是一种新型的科学技术，是科技发展的一场革命，它将人类带进了另一个新的先进的世界，它的发展造福了大众，另一个新的光明的世界已经到来，任何事物的发展都有双层的利害关系，纳米技术的发展也如此，人类不能被异化，要树立对科学技术发展的认识和基本素养，并通过政治、文化、法律等一列的约束和导向，使科学技术朝正确的方向发展，造福人类。
参考文献：
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纳米技术总结篇3
关键词：纳米材料应用
纳米发展小史
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。
1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
什么是纳米材料
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
1、纳米技术在防腐中的应用
由加拿大万达科技（无锡）有限公司与全国涂料工业信息中心联合举办的无毒高效防锈颜料及其在防腐蚀涂料中的应用研讨会近日在无锡召开。
中国工程院院士、装甲兵工程学院徐滨士教授，上海交通大学李国莱教授，中化建常州涂料化工研究院钱伯荣总工等业内知名人士分别在会上作了报告，与会者共同探讨了纳米技术在防锈颜料中及涂料中的应用、无毒高效防锈颜料在防腐蚀涂料中的应用以及新型防锈涂料和防锈试验方法发展等课题。
徐院士就当前纳米技术的发展情况作了简单介绍，他指出：纳米技术的研究对人类的发展、世界的进步起着至关重要的作用，谁掌握了纳米技术，谁就站在了世界的前列。我国纳米技术的研究因起步较早，现基本能与世界保持同步，在某些领域甚至超过世界同行业。
作为国内表面处理这一课题的领头人，徐院士重点谈了纳米技术对防锈颜料及涂料发展的促进作用。他说，此前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SnCZ、英国的Britishpetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒防锈颜料，有的性能不错，甚至已可与铬酸盐相比，但均因价格太高，国内尚未引进。我国防锈涂料业亟待一种无毒无害、性能优异而又价格低廉的防锈颜料来提升防锈涂料产品的整体水平，增强行业的国际竞争力。
中化建常州涂料化工研究院高级工程师沈海鹰代表常州涂料院，在题为《无毒高效防锈颜料在防腐蚀涂料中的应用》报告中，详细介绍了复合铁钛醇酸防锈漆及复合铁钛环氧防锈漆的生产工艺、生产或使用注意事项、防锈漆技术指标及其与铁红、红丹同类防锈漆主要性能的比较。
在红丹价格一路攀升的今天，这一信息无疑给各涂料生产厂商提供了巨大的参考价值，会场气氛十分热烈，与会者纷纷提出各种问题。万达科技（无锡）有限公司总工程师李家权先生就复合铁钛防锈颜料的防锈机理、生产工艺、载体粉的选择、产品各项性能指标及纳米材料的预处理方法等一一做了详细介绍。
目前产品已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，为此获得了中国专利技术博览会金奖.复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用，并已由总装备部作为重点项目在全军部分装备上全面推广使用。
本次会议的成功召开，标志着我国防锈涂料产业新一轮的变革即将开始，它掀开了我国防锈涂料朝高品质、高技术含量、高效益及全环保型发展的崭新一页。其带来的经济效益、社会效益不可估量。这是新型防锈颜料向传统防锈颜料宣战的开始，也吹响了我国防锈涂料业向高端防锈涂料市场发起冲击的号角2、纳米材料在涂料中应用展前景预测
据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。
由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。
在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。预期十五期间，各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。
纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。
我国每年房屋竣工面积约为18亿平方米，年增长速度大约为3％。18亿平方米的建筑若全部采用建筑涂料装饰则总共需建筑涂料近300万吨，约200～300亿元的市场。目前，我国建筑涂料年产量仅60多万吨，世界现在涂料年总产量为2500万吨，每人每年消耗4千克，为发达国家的1／10，中国人年均涂料消费只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分广阔的发展前景。
纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛
纳米技术总结篇4
“欢迎来太原采访,我希望通过你们的报道,在宣传好我们企业的同时,能引起国家有关部门对我们的科研成果,特别是应用于耐火材料的纳米技术给予重视与支持!”太原高科耐火材料有限公司(简称太原高科)董事长高树森与记者一见面就这样说。这位长期从事耐火材料研究开发工作的科研领军人和企业家,在记者的眼里更象是一位儒雅的长者,谈起纳米技术的发展,他向记者娓娓道来。
高树森告诉记者:纳米科技和纳米材料是20世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术。它是研究包括从亚微米、纳米到团簇尺寸(从几个原子到几百个原子以上尺寸)之间的物质组成体系的运动相互作用以及可能的实际应用中的科学技术问题,研究内容还涉及现代科技的广阔领域。世界各国都对纳米技术给予了极大关注,美国、日本、德国等发达国家,都将纳米技术和纳米材料作为研究开发的热点课题,并得到政府的资金支持。随着科技发展进步,人类对纳米科技的研究日益广泛深入,纳米技术也已开始得到了较大范围的应用,并越来越深入地影响和改变着人们的生产、生活及思想,而对经济、政治及社会的影响,则更多地体现在各国间对纳米科技及其应用的激烈竞争上。具有特异功能的各种纳米材料越来越多,由纳米材料制备的功能性产品也不断地被开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。在众多的纳米材料中,一些高性能的纳米陶瓷粉体材料,也就是广义上的无机非金属纳米材料的开发应用最为广泛和活跃,并已在多种产业和实际产品中得到应用,出现了高性能多功能性纳米产品,从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。随着纳米技术和纳米材料进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,并对人类社会的发展和进步产生深远地影响。
勇于探索创办高新技术企业及企业技术中心
高树森作为山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家,中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员,教授级高级工程师,耐火材料行业专家,长期从事耐火材料研究开发自主创新及使用研究工作,曾主持多项重点热工工程项目,研究开发自主创新多种耐火材料高新技术产品和特种功能性耐火材料,先后获全国科学大会奖,部级、省市级科学技术成果奖和新技术推广奖,并被授予全国冶金劳动模范,山西省、太原市劳动模范及先进科技工作者光荣称号。
太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森发起创立,1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准,成立了太原高科耐火材料有限公司。高树森和他领军的团队先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品,并及时将研究成果转化为生产力,大大促进了企业的发展,为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持,形成了生产与科研相互促进的良好局面。他们注重与国内有关院校及相关专业专家的联系与交流,以企业为主体的产、学、研体制的形成与建立,对企业的发展发挥了很好的作用。
在这之后,随着企业的不断发展,原有的生产能力远不能满足市场的需求。2005年,高树森毅然决定在太原市阳曲县投资8000余万元,建设了总占地面积为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心。该项目同时被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目以及山西重点引进关键科技开发项目。新工厂于2006年竣工投入生产,特种高效不定形耐火材料年生产能力为5.5万吨,新建的企业技术研究中心具有较先进完善的试验检验条件和设备仪器,技术中心还拥有一批经验丰富高素质的研究技术人员,具备研究开发自主创新和生产高新技术耐火材料产品的能力,该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心,2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得了多项重大创新成果。
谈及此,高树森高兴地说:公司目前已通过了iSo9001-2000国际质量体系认证和iSo14001:2004环境管理体系认证,被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区“十佳技术创新项目企业”、“质量管理先进企业”等荣誉。最近,中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米耐火材料产业化示范基地”的称号。
通过多年的努力,高树森和他领导的企业已走出了自主研发、自主创新、自主生产科研成果的路子,由“中国制造”变为“中国创造”,而且实际效益十分突出,在这次金融危机的冲击下,该企业也受到一定程度的影响,但在高董事长的带领下克服重重困难,企业产值利润仍得到了较大增长,并且由于纳米科技、纳米材料开发成功和应用企业潜在产值利润发展空间十分广阔。实践证明,坚持科学发展观,走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。
自主创新开辟纳米耐火材料新天地
纳米科技和纳米材料是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的高新技术,是21世纪最富有活力的高新技术,对各个领域将产生深远影响的高新技术,其研究内容涉及现代科技的广阔领域,世界各国都对纳米技术和纳米材料给予了极大关注,具有特异功能的各种纳米材料越来越多,由纳米材料制备的功能性产品也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能产品的产业领域,从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。
记者得知,自2008年至今,在将近两年的时间里,作为技术发明人,高树森共申报了纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法等六项纳米耐火材料发明专利项目,其中五项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目,还被国家知识产权局出版社编入发明人年鉴中,前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。2010年这些纳米发明专利在第十三届中国北京国际科技产业博览会上再一次获“中国自主创新杰出贡献奖”。
高树森向记者强调:纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料与传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用作出了重要贡献。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,对人类社会产生深远影响,同时发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。
建言献策实行“纳米中国耐材”战略计划
随着纳米技术的研究与发展,使其具有特异功能的各种纳米材料的制备成为现实与可能,作为纳米技术基础的纳米材料率先得到发展与应用,由纳米材料制备的功能性产品,也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。在纳米耐火材料的研发和创新中,在将近两年的时间里,高树森和他的团队情系科研,矢志不渝,先后发明了纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石、纳米al2o3薄膜包裹的碳-铝尖晶石、纳米al2o3、mgo复合陶瓷结合尖晶石-镁质、纳米al2o3、mgo薄膜包裹的碳-尖晶石镁质、纳米al2o3、SiC薄膜包裹碳的al2o3-ma-SiC-C质、纳米Sio2、Cao复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法六项纳米耐火材料专利项目,并且在纳米耐火材料产业化进程中也取得了很大进展,为我国纳米耐火材料工业发展作出了重要贡献。
自主创新与研究开发是现代企业生存与发展之本。作为业界的资深人士,高树森向我们阐述了实行“纳米中国耐材”战略计划,这就是催生新型经济社会发展模式,就是要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。
高树森认为:在纳米材料领域进行深入研究,对于我国经济转型、经济的平稳快速发展,特别是对于提升传统产业来说意义重大。纳米材料只有真正用于工业生产才能彰显价值,推动产业升级改造。纳米材料的产业化目前面临着如下瓶颈:一是降低纳米材料的制备成本;二是发展大规模生产纳米材料的分散技术问题;三是发展纳米材料应用技术问题,以制取分散性好、组织结构均匀并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火浇注料。
纳米技术总结篇5
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以发表和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（nni），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技发表协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行发表与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDp的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCi）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。iBm、惠普、英特尔等一些it公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
纳米技术总结篇6
【论文摘要】：讨论纳米科学和技术在新时期里发展所面对的困难和挑战。一系列新的方法将被讨论。我们还将讨论倘若这些困难能够被克服我们可能会有的收获。
纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。无论是从基础研究（探索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。
1.纳米结构的制备
有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件（纳米团簇、纳米线以及纳米管）组装起来；而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤：1）纳米部件的制备；2）纳米部件的整理和筛选；3）纳米部件组装成器件（这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等）；“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(mBe)、化学气相淀积（moVCD）等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。
很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示，如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。
2.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制
为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围（或者更小才能避免高激发态子能级效应，如对于Gan材料量子点的横向尺寸要小于8纳米）才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，如果它们能在室温下工作，则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。
⑴电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。
⑵聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。
⑶扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。
⑷多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。
⑸倍塞（diblock）共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。
⑹与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。
⑺将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。
3.纳米制造所面对的困难和挑战
随着器件持续微型化的趋势的发展，普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用X光和eUV的光刻技术仍在研发之中，可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它达到可以接受的刻写速度。转贴于
对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修成本应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力，还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外，它也应能够做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。
4.展望
目前，已有不少纳米尺度图形刻制技术，它们仅有的短处要么是刻写速度慢要么是刻写复杂图形的能力有限。这些技术可以用来制造简单的纳米原型器件，这将能使我们研究这些器件的性质以及探讨优化器件结构以便进一步地改善它们的性能。必须发展新的表征技术，这不单是为了器件表征，也是为了能使我们拥有一个对器件制造过程中的必要工艺如版对准的能进行监控的手段。随着器件尺度的持续缩小，对制造技术的要求会更苛刻，理所当然地对评判方法的要求也变得更严格。随着光学有源区尺寸的缩小，崭新的光学现象很有可能被发现，这可能导致发明新的光电子器件。然而，不象电子工业发展那样需要寻找moS晶体管的替代品，光电子工业并没有如此的立时尖锐问题需要迫切解决。纳米探测器和纳米传感器是一个全新的领域，目前还难以预测它的进一步发展趋势。然而，基于对崭新诊断技术的预期需要，我们有理由相信这将是一个快速发展的领域。总括起来，在所有三个主要领域里应用纳米结构所要求的共同点是对纳米结构的尺寸、材料纯度、位序以及成份的精确控制。一旦这个问题能够解决，就会有大量的崭新器件诞生和被研究。
参考文献
[1]王淼，李振华，鲁阳，齐仲甫，李文铸.纳米材料应用技术的新进展[J].材料科学与工程，2000.
[2]吴晶.电喷雾法一步制备含键合相纳米微球的研究[D].天津大学，2006.
[3]张喜梅，陈玲，李琳，郭祀远.纳米材料制备研究现状及其发展方向[J].现代化工，2000.
[4]朱雪琴.纳米技术的研究及其应用[J].新技术新工艺，1996.
纳米技术总结篇7
关键词：纳米技术及其相关产业；概念界定；体系辨识。
当前，“发展纳米技术及其相关产业”这一口号，已被提升到实现中国梦苏州篇章、苏州实施创新引领战略进而华丽转身的重大战略高度，那么什么是纳米技术及其相关产业，搞清楚这一问题，则无论对于苏州的决策者、研究者还是实践者来讲，都具有重要的建设性意义。
去年，我们在执行一项有关促进苏州市纳米技术及其相关产业发展的重大软科学课题时，首当其冲地遭遇到这一问题。通过文献检索与分析，我们发现，由于纳米技术及其相关产业纷繁复杂，纳米科学技术界尚未对该一问题形成共识；同时，社会科学理论界卷入纳米领域研究较少，可资借鉴的成果太少。然而，这一问题的解决将直接影响到我们研究项目的进一步履行，为此，我们设立了一个研究子课题，本文即是该子课题研究成果，在此抛砖引玉，期望不仅对苏州市，也对国内其他正在促进纳米技术及其相关产业发展的地区起到启迪作用。
一、什么是纳米技术及其相关产业
要搞清楚纳米技术及其相关产业首先要理解纳米与纳米尺度范围，以及纳米尺度范围内物质的质变特性及其意义，本节我们将据此入手，进而界定纳米技术及其相关产业的概念。
1.纳米与纳米尺度范围
纳米（nanometer，缩写nm）是计量学中的长度单位。1纳米（nm）等于10-3微米（mm），等于10-6毫米（mm），等于10-9米。1—100纳米（nm）被纳米学界公认确定为纳米尺度。通过不同物体相对尺度大小比较（见图1）及纳米尺度范围内常见球形物体大小比较（见图2），可以加深对于纳米及纳米尺度范围概念的理解。
2.纳米尺度范围内物质的质变特性及其意义
科学家发现，当物质小到1～100纳米时，由于其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应，物质的很多性能将发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，又不同于单个孤立原子的奇异现象（白春礼，2001）。即在原子、分子及纳米尺度上，物质表现出极其新颖的物理、化学和生物学特性，该特性能被人类学习、掌握、控制和利用，从而使得人类社会现存的一切发生翻天覆地的变化。
3.国外科学家如何理解与解释纳米技术
看一看国外科学家如何理解与解释纳米技术或许对我们会有很大帮助，以下是国外科学家对于什么是纳米技术的典型解释（转引自彭练矛，2011）：
“thetermnanotechnologymeansdifferentthingstodifferentpeople.itusedtocoveranythingfrommakingmicroelectromechanicalsystems（memS）tocreatingdesignerproteins.”
“whateverwecallit，itshouldletus
——Getessentiallyeveryatomintherightplace.
——makealmostanystructureconsistentwiththelawsofphysicsandchemistrythatwecanspecifyinatomicdetails.
——Havemanufacturingcostsnotgreatlyexceedingthecostoftherequiredrawmaterialsandenergy.”
这两段英文的中文翻译如下：纳米技术术语意味着对于不同对象人群的不同事情。它通常涵盖从制造微电子机械系统到创造人造蛋白质的所有事情。然而，不管我们如何称呼，纳米技术的实质应该包括：每一个原子应被安排在合适的位置，任何相应建构应符合原子水平上的物理和化学原理，原材料和能源等相应制造成本应不是太贵。
从以上国外科学家对于什么是纳米技术的典型解释中我们可以发现，纳米技术（nanotechnology）在国外是一个约定俗成的术语，是对纳米领域新生事物科学研究、技术研发和工程应用的统称，纳米技术尚是一个发展中的概念，目前还没有被严格界定。
4.纳米技术概念
经过上面的铺垫，现在我们可以来探讨界定纳米技术概念。对于什么是纳米技术，麻省理工学院（mit）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出过一个解释：
“在分子水平上，通过操纵原子来控制物质结构，利用单个原子组建分子系统，据此制备不同类型的纳米器件”（Drexler，1990）。
而在中文语境中，谈到技术往往还牵连到科学与工程，对此，白春礼院士也有一个解释：
“纳米科技是20世纪80年代末、90年代初才发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，是指在纳米尺度上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术”（白春礼，2001）。
白院士所指的纳米科技既包括纳米科学又涵盖纳米技术。实际上，中文语境中的纳米科技常常是纳米科学研究、技术研发和工程应用的统称。指在纳米尺度上研究物质和体系的现象、规律及其相互作用，重新认识自然界，发现新现象和新知识，并通过直接操控原子、分子结构的技术来创造对人类有用的新的物质和产品。
综上所述，可见所谓纳米技术是指涉及到纳米科学研究、材料发展和制备、器件制造以及产品开发生产之所有技术的总和。
5.纳米技术相关产业概念
知道了什么是纳米技术以后就较易分辨纳米技术相关产业。过去的二、三十年，纳米科学技术的进步，尤其是纳米技术的应用已经和正在对人类社会的经济发展、社会进步和国防安全产生重大影响。然而，这仅仅是开始，纳米科学研究、技术发展和工程应用已经和正在引发一场新的工业革命，证据表明，纳米技术在材料、信息、能源、环境、生命、生物、军事、制造、纺织、染料、涂料、食品等产业领域都具有广泛而重要的应用。而一旦这些产业领域中纳米技术应用产品批量化、商品化和规模化，则自然形成一个个纳米技术相关产业。
二、纳米技术体系范畴
界定了纳米技术及其相关产业概念后，本节与下节我们可以转而讨论纳米技术体系范畴以及纳米技术相关产业体系范畴。
技术来源于科学，是理论知识应用于实践、解决实际问题的方法和手段，因此谈到纳米技术不能不涉及到纳米科学。尽管目前学术界对于纳米科学的内涵和分类尚存在着不同的认识和提法，但对于这一新兴领域多学科交叉特性的认识是一致的。一般而言，纳米科学可以包括纳米材料物理学、纳米材料化学、纳米材料学、纳米测量学、纳米电子学、纳米机械学和纳米生物医学等，由此也产生了按照这一体系分类的纳米技术。
然而，白春礼院士（2001）认为这种与传统学科紧密联系的分类方式无法简单便捷地勾勒出纳米科技的大致轮廓，而且各类别之间又有交叉和重叠。因此，他建议将纳米科学研究分为“纳米材料”、“纳米器件”和“纳米检测和表征”三大领域，“其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础”（白春礼，2003）。据此，纳米技术体系又可主要由上述三大范畴来表达。
我们认为上述与传统学科紧密联系的分类及三个大类的简单分类都有各自的道理和应用价值，前一个分类便于整合发展纳米学科知识和实施教育培训，而后一个分类则更多地聚焦到纳米科学技术当前关键发展领域，重点特出、应用性强。若与纳米技术相关产业相联系，则我们更倾向于并将更多地采纳和应用后一个分类。
无独有偶，日本专利局《专利申请技术动向调查报告》中提供了一个与应用实际联系密切的纳米技术分类（见图3，该图由DRm咨询公司补充修改而完成），该分类基本遵循上述三个大类分类范畴，并采用图式标识了各主要应用领域中的发展状况，恰好为三大类纳米技术分类体系作了一个生动的注解，虽然尚未达到完整完善的程度，但已有很大的参考价值。
沿着三大类纳米技术分类思路继续往下走，可以得到图4所示纳米技术分类体系。其中一级状态子目录包括“纳米检测和表征技术”、“纳米材料制备技术”和“纳米器件制造技术”。而每个一级目录又可进一步产生二级目录，如纳米检测和表征技术可分为“扫描探针显微技术”和“原子级和超精密加工技术”；纳米材料制备技术可分为“化学制备技术”、“物理制备技术”和“综合制备技术”；纳米器件制造技术可分为“LiGa制造技术”、“超精密机械加工技术”、“特种加工技术”、“注塑成形加工技术”和“机械组装技术”等。需要说明的是，这一分类只是大体上勾勒了纳米技术发展现状，提供了一个整体认识把握的粗略框架。现实纳米世界中的实际情况则更为纷繁复杂，不仅存在着旁支末叶，也可以进一步细分和再细分。
三、纳米技术相关产业体系范畴
应用上述“纳米材料”、“纳米器件”和“纳米检测和表征”三大范畴的纳米技术分类思想，可以推导出纳米技术相关产业体系范畴，如图5所示：
如图5所示，首先，纳米技术相关产业可以被界定为纳米材料产业、纳米器件产业和纳米检测仪器设备产业，其中纳米材料是纳米技术相关产业得以生存发展的原始基础，没有纳米材料则一切无从谈起；纳米器件系纳米材料进一步加工组合后的产物，是延伸发展各种纳米技术应用产品的基础；而纳米检测仪器和设备则是发展纳米材料、器件及其延伸产品的必不可少的硬件手段，缺乏这些手段，事情就无法进行。
上述三者一方面构成了纳米技术相关产业生存发展的基础，另一方面，正是基于这种基础性和不可替代性，它们各自能够发展成三个供需旺盛的分支产业，并在每个分支产业下面各自生成若干数量不等的子产业。
此外，鉴于纳米材料和纳米器件能够被应用到各个新兴和传统产业领域，创造出各种各样新颖独特、质量上乘、性能优异的新产品，因此，在上述三个分支产业以外，又可辨识出纳米材料应用和纳米器件应用两个分支产业。当然，这两个分支产业下面更能各自生成若干数量不等的子产业。
若从事情发生的先后次序来看，纳米科学技术研究发展的需要首先造就了纳米检测仪器设备产业和纳米材料产业。结合纳米检测手段和纳米材料的研究创造了纳米器件，纳米器件（如纳米传感器）的推广应用催生了纳米器件产业。接着，纳米材料和器件在各个领域的广泛应用开发出许多新颖产品和更新换代产品，从而发展出形形的纳米产品产业，并进一步促进纳米材料、器件和检测仪器设备产业的发展。这就是纳米技术相关产业相伴共生、互促共长的内在逻辑。
在现实生活中，纳米材料产业和纳米检测仪器设备产业已经形成一定规模，发展相对成熟。处于纳米技术高端的纳米器件产业（电子/光电子器件、量子器件、以及微/纳机电系统）目前尚处在发展成长过程中，这是纳米大国共同关注、竞相角逐的领域，也是进一步发展的方向，其中属于memS/nemS范畴的微纳传感器分支产业已经初具规模。同时，纳米材料和器件的应用已经渗透进入许多不同的经济和社会领域，例如，电子和信息、生物与医药、环境保护等，从而增殖衍生出发展状况各异、纷繁复杂的纳米技术产品和产业。
当然，换一个角度，如果忽略纳米技术居中扮演的角色，这一复杂逻辑体系中各个分支仍可分属于自己的母体产业，例如，纳米材料产业可归属于材料产业，纳米检测仪器设备产业可归属于仪器设备产业等等，由此也揭示了纳米技术相关产业所具有的双重产业属性。
四、结语
以上我们通过运用相关文献资料，进行抽丝剥茧式的逻辑分析，界定了纳米技术及其相关产业的概念，进而揭示了纳米技术及其纳米技术相关产业的体系范畴，从而为从社会科学角度研究促进纳米技术及其相关产业发展（譬如制定技术/产业发展路线图）奠定了有关客体对象的认知基础。
当前，纳米技术与信息技术和生物技术一起并列为世界三大高技术前沿热点领域，而纳米技术又在促进信息技术和生物技术发展中扮演了重要角色，正在悄然引发着新一轮工业革命，成为国际高科技及其产业竞争的制高点。期待我们这一抛砖引玉的工作能为苏州/中国抢占这一制高点作出些微贡献。
参考文献
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彭练矛。《纳米科技和纳米电子学》（未发表ppt课件），2011。
基金项目：苏州市2012年度重大软科学课题，项目编号：SR201201。
作者简介：赵康（1950–），男，江苏苏州人，博士，教授，博导，主要研究方向为公共管理、咨询学、专业社会学。顾茜茜与陈加丰均为赵的博士研究生，赵迪凡为项目研究助理。
whatisnanotechnologyanditsRelatedindustries
——ConceptDefinationandSystemidentification
ZHaoKangGUXixiCHenJiafengZHaoDifan
（Schoolofpoliticsandpublicadminstration，SoochowUniversity，Suzhou215021，China）
纳米技术总结篇8
关键词：纳米;添加剂;分析;标准化;环保
中图分类号：te624.82文献标识码：a
0前言
纳米技术已同信息技术、生物技术一样被称为未来最重要、最核心的三大高新技术。为占有纳米技术和纳米材料的一席之地，世界上已经有30多个国家开展了纳米科技方面活动，一些发达国家还制定了自己的发展计划，如美国的“国家纳米技术计划”、欧盟的“第六框架计划”等。同时，在纳米技术方面的投资增长速度也显著加快，如美国在2005年到2008年计划投入37亿美元，欧洲在2002年到2006年计划投入13亿欧元，日本从2003年起每年计划投入8亿欧元，俄罗斯在近年也将投资6亿卢布用于发展纳米技术［1-4］。
纳米材料是由纳米添加剂、基础油和其他功能添加剂组成，被认为是最值得重视的纳米材料之一，美国在其国家纳米技术计划中就将设计和制造能进行自修复的纳米材料作为可能取得突破的长期目标。将纳米材料应用于剂中，是一个全新的研究和应用领域。由于纳米材料具有高扩散性、表面积大、易烧结、熔点降低、硬度增大等特点，纳米材料作为材料不仅可以在摩擦表面形成易剪切的表面膜，降低摩擦系数，而且还能对摩擦表面进行一定程度的填补和修复。同时，纳米材料中的纳米性添加剂主要是非活性的单质、有机化合物和无机化合物的纳米级固体颗粒，这类物质具有高的热稳定性、机械稳定性以及化学稳定性，在高温、重负荷、高速等使用条件下，纳米性添加剂不易发生氧化、分解与失效，也不像传统添加剂那样会产生腐蚀性物质。因此，纳米材料不易导致金属腐蚀，会减缓材料变质失效的速度，延长设备和材料的使用寿命。
本文简要介绍目前国内外纳米添加剂研究的情况，包括纳米添加剂的主要类型、制备工艺、机理研究情况等，并简要探讨纳米添加剂研究的趋势。
1纳米添加剂研究的状况
纳米材料的研究报道很多，而且每年申请的专利技术也异常的多，为占有纳米材料的制高点，发达国家开展了纳米技术专利的“圈地运动”［5］，但从目前有关纳米技术的报道和专利情况看，纳米添加剂的研究主要集中在以下几个方面：新品种、制备工艺、复合作用以及机理等。
1.1纳米添加剂的主要类型
目前报道的可作为纳米添加剂的类型很多，品种也很多。但从化学的角度进行分类时，主要可以分为两种类型，一类是单质，另一类是化合物，而化合物又分为无机化合物和有机化合物等。表1给出了目前研究的纳米添加剂的主要类型和品种［6-7］。
1.2纳米添加剂的制备工艺
由于纳米添加剂具有较大的表面能，纳米颗粒之间存在团聚成块、粒径长大的倾向，因此会导致添加剂性能大幅度降低。同时，作为油的纳米添加剂，若产生团聚，将形成沉淀而析出，
收稿日期:2007-11-04。
作者简介：冯克权（1963-），男，工学硕士，高级工程师，1989毕业于中国科学院有机化学专业，现任杭州新港石油化工有限公司总工程师，长期从事油、脂以及油脂添加剂产品的研究、开发、生产和技术服务工作，已公开20余篇。
人们根据纳米添加剂的不同结构、组成和特点，已经研究出很多种制备纳米添加剂的方法，主要可分为三种类型，即：气相合成法、固相合成法和液相合成法。这些方法又可细分为：机械粉碎法、物理气相法、电火花法、蒸发冷凝法、真空蒸发法、激光法、高频电弧感应法、溅射法、高速干燥法、微乳化液法、水热合成法、化学气相沉积法、化学气相冷凝法、溶胶―凝胶法、氧化―还原法、热分解法、超声化学法、有机配合物前驱体法、化学气相法等［8-10］。表2给出了常用的制备纳米添加剂的方法和原理。
通过普通方法制备的纳米添加剂，具有较大的表面能，固体颗粒之间存在团聚成块、粒径长大的倾向，从而影响稳定性和使用性能。为此，在制备纳米添加剂过程中，近年来开发出表面修饰技术［11-12］。纳米粒子的表面修饰技术是以降低纳米微粒表面能为目标，同时改善纳米粒子在基础油中的分散性。目前较为通用的修饰方法包括：表面活性剂吸附法、化学反应修饰法和聚合物包膜法。表面活性剂吸附法是表面活性剂吸附在纳米粒子表面，非极性与分散介质-基础油发生溶剂化效应，从而防止或减少纳米粒子的团聚；化学反应法是通过修饰剂与纳米粒子进行反应而达到防止或减少纳米粒子的团聚；聚合物包膜法是吸附在纳米粒子表面的单体发生聚合反应或聚合物吸附在纳米粒子表面形成包膜，从而阻止纳米粒子发生团聚，提高稳定性。
1.3纳米添加剂的机理研究
摩擦与是一个相当复杂的过程，因此纳米添加剂机理的研究是一个非常困难的课题。大量研究表明，纳米粒子的效果非常强烈地依赖粒子的化学和物理性质、种类、粒径大小、基础油的类型等。人们采用不同的研究手段对数百种纳米添加剂的机理进行了分析和试验研究，对纳米添加剂的机理做出了一些推测，认为纳米添加剂的减摩抗磨机理主要有：滚珠轴承效应、小尺寸效应、高活性效应、载体作用和沉积膜作用［7，13］，如表3所示。
1.4分析方法与标准化
可用于纳米粒子分析检测的方法很多，最主要的有透射电镜法、扫描电镜法、X射线衍射法、激光粒度分析法、X射线小角散射法、沉降粒度分析法和扩散系数法等七种［14］。表4给出了几种分析方法的原理。
我国在纳米颗粒的测定方面也做了大量工作，已经颁布了两种检测方法国家标准：《纳米粉末粒度分布的测定――X射线小角散射法》（GB/t13221-2004）和《气体吸附Bet法测定固态物质比表面积》（GB/t19587-2004）［15］。同时，也颁布了四种纳米产品的国家标准：《纳米镍粉》（GB/t19588-2004）、《纳米氧化锌》（GB/t19589-2004）、《纳米二氧化钛》（GB/t19591-2004）和《超微细碳酸钙》（GB/t19590-2004）［16］。
1.5纳米添加剂的复合作用
和传统添加剂一样，不同组成、不同结构的纳米添加剂其主要性能也不尽相同，有的抗磨损性能好，有的减摩性能好，有的极压性能（承载能力）好。因此，要获得减摩和抗磨极压性能都好的油配方或产品，就需要不同纳米添加剂的有机结合。
国内外在复合纳米添加剂方面的研究都有报道。例如将40nm的碳酸钙粒子与11nm的稀土粒子复合加入到500Sn中，测定的试验结果见表5。其中纳米添加剂加入的总量相同，磨斑直径的试验条件为392n，60min。由表5可见，两种纳米添加剂的复合，其油品的最大无卡咬负荷提高，磨斑直径和摩擦系数都有所降低［16］。另外，有研究表明，采用纳米二硫化钼与纳米金属钛或纳米铅的复合多层膜可以提高设备使用寿命，纳米复合多层膜的滑动磨损寿命比纯纳米二硫化钼膜提高4～6倍［17］。
2纳米添加剂研究的趋势
纳米添加剂的研究已经到了非常活跃的阶段，我们认为选择来源广且价格合理的品种、稳定生产工艺、降低生产成本并使之产业化是将来研究的主要方向。同时，纳米添加剂复合作用的研究、纳米添加剂产品标准化研究以及环保型纳米添加剂的研究也是将来研究的重要内容。
2.1工艺与产业化研究
纳米添加剂的比表面能大，容易聚集成大颗粒，因此表现出制成的油品稳定性差，纳米添加剂容易从油中沉淀析出。要获得稳定的含纳米添加剂的油品，纳米添加剂的制备工艺就显的尤为重要。总的看来，纳米添加剂的制备工艺研究是将来研究的主要方向，并且将主要集中在两个方面，一是纳米添加剂制备新工艺的研究，二是表面改性（修饰）技术的研究。而工艺研究的主要目标是研究出生产工艺简单、成本低、设备要求不高的生产工艺技术，同时合成新的、效率高的分散剂和稳定剂，以解决油中纳米添加剂粒子在苛刻条件下工作的稳定性。
另外，虽然国内外市场上都有纳米添加剂产品销售，但生产工艺稳定以及产业化程度高、应用范围广、成本低且规模化了的产品还不多见。因此，纳米添加剂的产业化研究也将是未来研究的重要方面。
2.2纳米添加剂复合作用的研究
不同纳米添加剂的复合可以完善所获得的剂的性能，但一个剂配方是由基础油和多种功能添加剂组成的，如抗氧剂、防锈剂、抗腐蚀剂等等，这就需要纳米添加剂在剂配方中与其他添加剂有良好的协和作用。因此，不同纳米添加剂复合作用效果的研究以及纳米添加剂与其他功能添加剂的协和作用研究是研究者在未来研究中需要研究与解决的问题。
2.3标准化研究
目前已经有纳米添加剂产品投放市场，但是并没有统一的纳米添加剂标准。随着纳米添加剂和纳米油、纳米脂研究开发的不断深入，纳米添加剂以及相应剂产品的标准化研究工作已经显得愈来愈重要。我们认为应该开展相关产品的标准化工作，制定出产品标准，规范产品市场，使纳米材料在领域的应用能够健康发展。
2.4环保型纳米添加剂的研究
随着全球气候变暖，环保问题已经成为各国政府以及研究者关注的重要课题。为适用环保要求，环保型纳米添加剂的研究与应用也应运而生。目前环保型纳米添加剂研究的主要方向是采用环保型纳米材料，通过合适的工艺路线以及采用特殊的分散技术和稳定技术，制备环保型纳米剂［16,18］。
3结束语
纳米添加剂具有独特的结构表征和优异的性能，在油中加入纳米添加剂可以大大提高油的抗磨减摩性能，但纳米添加剂能象传统添加剂那样广泛用于剂配方中，还有很多工作要做。从发展的趋势来看，我们认为目前纳米添加剂研究者应开展的主要工作是：
(1)选择价格合理、性能优良的纳米材料，进行工艺研究，确定可行的生产工艺并使之产业化。降低成本，使纳米材料真正应用到普通剂配方中，发挥纳米添加剂的作用。
(2)制定纳米添加剂的产品标准，使纳米添加剂的研究、开发、生产有标可依，避免盲目性。同时开展纳米添加剂分析方法的研究，并标准化。
(3)研究纳米添加剂复合作用机理，探讨纳米添加剂与传统添加剂的协和作用效果，研究协和作用规律，为纳米材料的配方研究提供指导。
(4)研究与开发环保型纳米添加剂，走可持续发展道路。
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ReSeaRCHStatUSanDDeVeLopmenttRenDoFnanopaRtiCLeSaSLUBRiCatinGaDDitiVeS
FenGKe-quan,ZHaoZhi-qiang
(HangzhouXin′gangpetrochemicalCo.,Ltd.Hangzhou311600,China)
纳米技术总结篇9
凯里学院 贵州省凯里市 556000
【摘 要】随着纳米技术的应用与发展，人们对微观世界的认知更加清晰；而医学领域纳米技术的运用，给人类战胜疾病提供了更加有力的武器。本文将结合当前纳米技术应用与发展现状，对纳米技术在医学领域诊断、治疗及医学材料中的运用进行具体探究。
关键词医学领域；纳米技术；医学诊断；临床治疗；生物材料
当前，纳米技术已在我国医学领域广泛应用，它是将纳米技术与医药技术相结合，运用日益成熟的纳米技术理论与应用方法，对医学技术、临床治疗方法等加以综合研究。随着纳米医学的不断深入，一些纳米药物制剂也被研发出来并投入医疗市场。将纳米技术与医学技术相结合，夯实了临床诊断与治疗的基础，促进我国医学研究又上一个新水平。
1纳米技术在医学诊断中的应用
1.1病理诊断
目前，在临床病理诊断中，免疫组织化学虽然发挥了一定作用，但是在定量诊断方面仍存在不足。如果引入纳米级粒子，则既能定性检测又能定量检测，适应性良好，可提高诊断的敏感性，也减少了处理标本的繁琐过程，诊断结果更快捷、更准确。
1.2癌症诊断
纳米技术应用于恶性肿瘤的早期诊断，便于癌症的早发现、早治疗。当恶性肿瘤仅有约4个细胞大小时，利用纳米微型温度计就能够检测到人体内部的癌变温度，筛选正常细胞和已经癌变的细胞，诊断后可利用高温将细胞杀死[1]。再如，中国医科大学研制并使用了超顺磁性氧化铁超微颗粒脂质体，能够检测到3mm以下直径的肝脏肿瘤，有效避免病情恶化。
1.3血液异常识别
利用纳米技术进入血流中进行探测，能够及时发现细菌、病毒等，以此诊断传染性疾病并及早治疗。例如，在电场的作用下，细胞芯片能够实现自动寻址，精准定位蛋白质亚细胞，便于人体基因功能研究。
2纳米技术在医学治疗中的应用
2.1药物治疗
纳米技术在医学药物治疗中的应用较为普遍和广泛，其主要具备如下优势和作用：其一，有利于药物的快速吸收，能够提高诊治效果。纳米转释方法应用于药物中，由于适用的表面积较大，因此加快了药物的溶解，更利于药物吸收；再加上纳米粒径的药物能够较快穿透组织的间隙，分布范围更广，增强了药物利用效率；其二，利用纳米技术进行控制与释放，如应用于纳米胶囊中，可更好地保证药物作用时间，增大药物效果，同时也能减少患者对药物的摄入量，降低副作用及不良反应发生率，同时纳米技术对提高药物稳定性也具有良好作用；其三，药物定向释放。将药物传递到人体内指定的部位，精准定位治疗，是纳米技术应用于医学领域的主要方面之一[2]。通过靶向用药方式，将药物作用于人体某一部位，以提高治疗效果、降低不良反应。如目前使用靶向药较多应用于肝脏、卵巢、心脏等部位；其四，采用全新给药途径，如临床使用多肽类药物较多、效果良好，但是这种药物成分极易被蛋白水解酶降解，而采用纳米技术，则避免了此类问题。
2.2基因治疗
纳米技术在基因疾病方面的治疗，是纳米生物技术的一大亮点，其中包含了基因改性与基因仿生两大方面。在基因改性方面的应用，主要作用在显微镜获取的蛋白质、核算分子等图像中，在微小的环境中，利用纳米技术实现了碱基序列的重新排列，改变了Dna分子变构；同时，有关Dna纳米仿生制造的应用，主要利用了Dna在复制过程中会遵循碱基互补法则这一特性，再加上遗传信息的多样性，对单个原子和分子进行操作，创造出与人体生命功能类似的纳米有机-无机复合机器。
2.3纳米机器人
诺贝尔奖得主理查德·费曼最先提出将微型机器人应用于医疗领域，即纳米机器人。按照医生事先制定好的运作程序，通过血管将纳米机器人注入患者体内，可以将血液中含有的氧气、葡萄糖等转化为能量，清除动脉中的脂类沉积物，清理血管，杀死细菌和癌细胞，同时也可反映人体内病变情况。另外，人体器官修复也可应用纳米机器人技术，对基因进行装配，清除有害的Dna基因，置入正常的Dna基因，或者修复大脑及人体脏器的冻伤，在低温环境下使人复活；经纽约大学研制使用的纳米机器人，设计了两个使用Dna制作的手臂，可以在指定的位置旋转，适用范围更广、更灵活[3]。
3纳米技术在医学材料中的应用
3.1人工血红细胞
纳米材料制成人工血红细胞主要应用于肺功能损伤、贫血、人工呼吸等治疗中，在约1000个大气压的条件下，将高压氧充入100mm内径的球体中，让氧气在球中释放浓度，此时充当人体天然红细胞的作用，且输送氧能力优于人体红细胞，能够有效维持生物炭的活性。
3.2介入性治疗
当纳米微粒子材料与人体或者动物体内的物质产生反应时，就会发光。利用这一原理，将光导纤维深入到人体血管中，利用光谱分析物质的特征、性质等要素，这种方法多用于检测人体的血糖值，用于糖尿病的临床诊断与治疗。
3.3医用敷料
在医用敷料中选用纳米级银粒子，主要利用其选择性与吸附性良好的特征，能够穿透人体内的细菌细胞壁，对细胞内特殊结构加以改变，破坏酶活性。一旦纳米银粒子遇到水分，其中粒子将更快地析出，扩散到四周，效果更加明显。因此，即使在湿润的环境中，该种材料仍能够起到抗菌、抗感染的作用。
总之，纳米技术的应用给人类生存与发展带来积极影响，目前已在医药、生物等诸多领域采用，未来人们战胜各种疾病的美好愿望将得以实现，各种疑难杂症将迎刃而解。因此，加快对纳米技术的研究，客观分析利弊两方面，改进不利因素，发挥有利优势，实现纳米技术在医学领域的全面应用，具有重要意义。
参考文献
[1]张晓玲.纳米材料和纳米技术在生物医学中的应用[J].职业技术,2013(02).
纳米技术总结篇10
■王大锐 赵霞
“致密油”（tightoil）最早的定义出现在20世纪40年代的美国石油地质家学会会刊（aapGBulletin）上，随着人们认识的深入，这个概念一直在不断地在修改、完善着。目前，致密油已经成为一个专门术语，代表一种非常规油气资源。2011年9月，美国国家石油委员会（npC）在其的北美地区油气资源评价中将致密油表述为：“一般来说，致密油蕴藏在那些埋藏很深、不易开采的沉积岩层中，这些岩层具有极低的渗透率”；加拿大非常规资源协会(CSUR)对致密油定义更广，明确把在已发现常规油田周边的含油区因为储层致密而未纳入常规油田产区的区域归属于致密油范畴，称之为“haloplay”（边缘区带），在这些边缘区带，石油通过应用水平井、水压裂等新技术得以开采。
认识致密油
人们对致密油的认识是随着北美地区页岩气的成功开发和地质理论研究的发展而展开并深入的——暗色页岩及其共生的致密储层发育丰富的微米—纳米级孔隙，可以大量成烃、运烃和储烃，形成自生自储型油气富集，致密油就是其中之一。
2000年以来，美国相继在威利斯顿盆地泥盆系的Bakken组、德克萨斯州南部的eagleFord组、德克萨斯州北部的Fortworth盆地获得致密油勘探开发的重大突破，2010年美国致密油产量突破3.0×107t，使美国持续24年的石油产量下降的趋势首次得以扭转，到2014年底，美国境内致密油生产井超过2000口，平均单井产油12t/d。预计2020年全美致密油的产量将达到1.5×108t，使美国原油总产量增加1/3，大大减小了对外依存度，很大程度上改变了世界能源格局。
在致密油地质理论的研究中，致密油的形成与富集机理备受人们关注，尤其是大面积分布的微孔隙系统（微米—纳米级孔隙系统）中流体渗流规律、运移和富集机理，是致密油地质理论研究的核心。进一步研究表明，在微孔隙系统中，相对于孔隙度和渗透率，孔喉尺寸大小和分布（即孔喉网络体系）是决定储集层储集能力和渗流能力更直接更有效的参数，而且，不同类型的孔喉系统对应不同的流体流动规律，它控制着致密油的形成、运移和富集，因此，加快致密油微米—纳米多尺度孔喉网络体系、流体非线性流动聚集机理研究，是目前致密油研究的重中之重，具有重大理论与现实意义，亟待加强。
作为一类极为重要且潜力巨大的非常规油气资源，我国致密油地质理论研究还处于准备或起步阶段，极大地制约了我国致密油勘探开发进程。目前，石油地质学和全球油气勘探目标具有从毫米—微米孔的圈闭油气领域逐渐向纳米孔喉的源储共生连续型油气富集新领域发展的趋势。当物质到纳米尺度以后，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能“纳米效应”。纳米油气是指用纳米技术研究和开采富集在纳米级孔喉储集系统中的油气，包括页岩油和气、致密油和气等，一般储集层以纳米孔喉为主，局部发育微米毫米级孔隙。致密砂质岩油存在介于400～900nm的纳米级孔隙中。纳米油气的主要特征是：（1）源储共生，致密储集层与油气连续分布；（2）源内滞留或短距离运移；（3）以扩散作用、分子作用、异常高压（排烃压力）等为主，非浮力富集；（4）一般单井无自然工业产量，需研发纳米系列技术。纳米级孔隙的发现丰富了孔隙类型，使储层孔隙结构特征研究精度大大提高，为解决非常规储层孔隙特征、连续型油气富集机理提供了重要研究思路与方法，对推动致密油、致密气、页岩油、页岩气、纳米油气的工业开采具有重要科学意义。
针对我国致密油特殊形成条件，通过对四川盆地中北部侏罗系油藏特征研究，我国学者提出致密油概念和特征——致密油是一种特殊类型的大面积非常规油聚集，没有明显圈闭界限；没有明显边、底水及油水界面，浮力与重力分异不明显，缺少大规模二次运移，源内或近源聚集；储层具有特低孔渗、双重介质特征，连续分布在斜坡及凹陷区，不受局部构造控制而受岩性控制。并认为致密油是致密储层油的简称，是指覆压基质渗透率小于或等于0.1mD的砂质岩、灰岩等储集油层、石油经过短距离运移而富集的非常规油气资源。2013年，考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际,我国学者又将储集层地面空气渗透率小于0.3mD，赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中,石油未经过大规模长距离运移的油藏称为致密油,包括致密砂岩油和页岩油两大类。
经过近几年深入研究，我国石油地质学者从机理上进一步将致密油特征归结为：（1）大面积源储共生，圈闭界限不明显；（2）微孔隙流体流动，非浮力富集，水动力效应不明显；（3）油水分布复杂，异常压力，裂缝高产；（4）非达西渗流为主；（5）短距离运移为主；（6）纳米级孔喉连通体系为主，并认为纳米级孔喉连通系统是致密油运移富集机理的根本。
近几年来，非常规连续型油气富集理论的发展和致密储层中纳米孔隙系统及其中赋存石油的重大发现，都为非常规致密砂、灰岩油气的开发提供了科学依据。它突破了常规圈闭和常规储层高部位富集和找油的理论，为今后非常规油气资源的勘探和开发奠定了十分重要的理论基础。这些研究不仅规范和加深了对致密油特征的认识，而且也逐渐明确了微米—纳米孔喉网络系统在致密油运聚富集中的至关重要的作用。
致密油开发面临的挑战
世界公认，致密油在美国的勘探开发取得了重大突破，主要取决于其勘探开发技术的创新，而美国人在致密油成藏研究方面的报道很少。现已证实，致密油储层中，纳米级孔隙占据总体孔隙主体，决定了其低孔-超低渗的物性及特殊的流体运聚成藏机理。但遗憾的是，目前这种极为重要和特殊的流体运聚成藏机理尚未得到有效的揭示，极大制约了致密油勘探开发进程，是目前亟待解决的重大理论与现实问题。致密油成藏机理涉及的重要问题较多，首要解决的一个关键问题就是储层致密与油气成藏的关系，即储层先成藏后致密、先致密后成藏还是边成藏边致密，目前尚未公认观点。
近年来，尽管我国一些学者研究了致密储层超微观孔隙空间中流体运移的动力、流动方式、运移途径、流动状态等流动规律，取得了一些重要成果，比如认识到致密储层与常规油气储层不同。致密油储层储集空间以低孔特低渗透系统的纳米级孔隙结构为主，毛细管压力大，浮力不起主要作用，流体运移主要靠源储压力差（烃源岩中由于热力生烃增压作用、欠压实、黏土脱水等产生的异常高压与储层中的毛细管力之差）提供动力，且流体在致密储层中流动不符合达西定律。也就是说，在致密油储层的纳米级微观孔隙系统中，流体运移动力、流动方式、运移途径、运移相态、富集场所与常规储层的毫米级或微米级储层空间完全不同。
在以纳米孔隙为主的孔喉网络体系中流体的微观流动机理、渗流规律仍不清楚，这使得对应于纳米级孔喉储集空间中油气的流动机制、赋存状态及最终可动用程度，成为致密油勘探生产最为关注的重大科学问题：（1）在什么样的动力作用下，烃源岩中生成的石油为什么能够在致密储层超微观的微米—纳米孔喉系统大面积地短距离运移，并在其中大范围地富集起来，形成连续型富集的致密油藏？其运移的动力、相态、方式、路途是什么？即石油流体在致密储层微米——纳米多尺度孔喉系统中流动、富集的机理是什么？符合什么样的流体渗流规律？（2）在致密储层微米—纳米多尺度孔喉系统中是否存在阻止流体继续流动的下限条件？如果有，那么控制致密储层微米—纳米孔喉网络体系中流体耦合流动下限的主要地质因素是什么？致密油储层中流体流动的物性下限是多少？
由于致密油复杂的孔喉网络结构和“神奇”的超微观纳米效应，使得致密油研究具有很强的探索性和挑战性，比如：（1）超微观空间：致密油赋存于微米—纳米的超微观孔隙空间中，使得常规的技术与手段难以有效进行致密油赋存状态、孔隙结构、孔喉网络体系等关键现象的观察和分析，必须采用高精尖的先进纳米技术；
（2）难以预测的纳米效应：在纳米级孔隙系统和孔喉网络体系下，流体的流动与聚集会产生特殊的纳米效应，使得致密油运移聚集特征和机制充满神秘性和不确定性，油气在微米—纳米级多尺度孔喉系统中的生成、吸附、解析、扩散、聚集与采出等重大理论问题研究难度巨大；
（3）复杂的控制因素：有复杂的宏观地质因素如构造、沉积、成岩及其演化，又有复杂的微观因素如孔隙结构、孔喉网络、微观渗流特征、流体运移动力与阻力、复杂的多相共存关系等等，使得研究的结果充满不确定性和风险性。
在纳米级（孔喉直径小于1μm）孔喉中流体与周围介质之间存在巨大的黏滞力和分子作用力，一般条件下，流体不能自由流动，形成“滞留”，即使改变温压条件也仅能以分子或分子团的状态进行扩散，如粉细砂质岩、页岩、黏土等非常规致密层的孔喉即属该种类型，需用纳米技术开采。常规油气藏储集体发育毫米级或微米级孔喉介质，毛细管阻力较小，符合达西渗流规律。油气从烃源岩排出后，经浮力驱动发生二次运移，通过一系列输导体系，在相对独立的常规圈闭（在相对低势区）富集成藏，具有明确的圈闭度量要素，浮力作用下油气“渗流”或“管流”成藏是常规油气的根本特征。而在纳米级微观孔隙系统中，流体的驱动力、流动方式、运移途径、富集场所与毫米级或微米级储层空间完全不同。
贾承造院士等研究发现，中国致密油主要发育纳米级微观孔喉网络体系，兼具生、储、盖等多项功能，其形成机制明显不同于传统油气圈闭成藏。相对于孔隙度和渗透率，孔喉尺寸大小和分布是决定储集层储集能力和渗流能力更直接的参数，油气水在纳米孔喉中渗流能力差，相态分异难，超微观储集空间体系中强大的毛管压力限制了浮力在油气富集中的作用，油气被滞留吸附，主要依靠超压驱动，油气在源储压差的作用下就近发生层状运移，运移距离短但排烃效率高。运移动力以烃源岩排烃压力为主，受生烃增压、欠压实和构造应力等控制，富集阻力主要为毛细管压力，二者耦合控制含油气边界，致密油运移以渗流扩散作用为主，借助源储共生的地质条件，油气发生短距离运移。这样，就决定了致密油大面积连续型或准连续型富集的根本特征。
致密油连续型纳米孔喉油气的提出，突破了常规储层物性下限与传统圈闭找油的理念，要寻找大面积展布的非常规储集体，关键在于弄清大规模纳米孔喉储层的致密背景与油气生成、排聚（强调全过程、连续性）过程的时空匹配。
可以说，大面积分布的微米—纳米级孔隙结构和孔喉网络系统是致密油储层最基本特征，孔隙结构决定致密油的储集性能，而孔喉连通体系决定其低孔-超低渗的物性和特殊的流体运聚、富集机理，流体流动的物性下限决定了致密油运移的最大距离和聚集最大边界；因此，研究致密油孔喉体系及其流体流动机理、流动下限具有特别重要的意义，而恒速压汞、纳米-Ct及高分辨率场发射扫描电子显微镜技术等则是精细刻画和系统表征致密油储层微米—纳米级多尺度微观孔喉结构和孔喉系统及其流体非线性流动特征、流动下限最有效技术方法。
由于对致密油的研究刚刚开始，致密油储层微米—纳米孔隙结构、孔喉体系及其流体流动机制的研究尚处于起步阶段，对致密储层中的流体运移、富集机制的认识多为主观推断，极大制约致密油理论发展与勘探开发进程，迫切需要加大研究力度。
我们准备好了吗？
美国致密油勘探开发的成功给我国致密勘探开发带来启发和希望。
由于致密油的研究起步较晚，致密油的概念近两年才在国内得到广泛的接受和采用。勘探实践证实，致密油资源在中国广泛分布：包括鄂尔多斯盆地三叠系延长组、准噶尔盆地三叠系芦草沟组、四川盆地中一下侏罗系、松辽盆地白垩系青山口组一泉头组，都发现丰富的致密油资源。江汉、酒泉、三塘湖、泌阳等盆地或坳陷也证实存在致密油资源，据我国石油专家贾承造院士等人的预测，中国主要盆地的致密油分布面积达20×104km2，地质资源总量为106.7×108～111.5×108t，可采资源量为13×108～14×108t，勘探开发潜力巨大，是最具有潜力的能源接替领域之一，主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾和四川等盆地中，是未来勘探开发的重点。
针对致密油运聚成藏的非常规机理，应该采用先进的纳米科技理念来指导研究思路。实际地质观察包括野外地质考察和室内岩芯观察描述两种工作。两者均是最直接、最方便观察和研究致密油源储共生关系的有利场所，通过岩芯描述和实地观察致密油源储地质剖面，并进行取样分析，可以获得不同类型致密油源储共生组合类型的第一手资料，为致密油源储共生组合划分与研究、致密油储层微观孔隙结构的分析、孔喉网络系统的总结提供依据。
微米—纳米级多尺度孔喉连通系统是致密油大面积短距离运移、富集的根本特征和原因。将纳米科技的理念引入致密油的研究是致密油理论发展与实践必然趋势。微米-纳米级孔喉连通网络决定了非浮力作用下油气原位滞留和短距离扩散运聚的机理，利用纳米技术、加强油气在纳米孔喉系统中的生成、吸附、解析、扩散和富集能力等油气系统的研究具有重要意义。纳米级孔隙系统的发现，改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识，为认识常规油气局部富集，非常规油气连续富集的地质特征、研究连续型油气富集机理、增加资源潜力具有重要的科学意义。运用纳米理念进行致密油运聚成藏研究，应该是今后致密油研究的发展方向。
分析测试手段的应用主要是针对致密油特殊的源储共生关系及普遍发育的微米—纳米孔喉系统，采用恒速压汞以及先进的纳米-Ct三维无损扫描成像、高分辨率场发射扫描电子显微镜等尖端技术来系统刻画和研究致密油储层孔隙结构、孔喉网络系统、致密油赋存状态、模拟流体流动、运移动力、相态、路径，寻找致密油储层微米—纳米孔喉网络体系中流体耦合流动规律，揭示流体运移、富集机理。其中压汞毛管压力曲线法可定性、定量的研究储层孔隙结构、评价储层的储集性能，可获得微米—纳米孔喉系统的各类参数，包括反映孔喉大小的最大孔喉半径、孔喉半径中值等，反映孔喉分选性的分选系数、孔喉歪度和孔喉丰度等，反映孔喉连通性的渗透能力的排驱压力、压力中值和驱油效率等。纳米-Ct三维无损扫描成像技术可获得致密油储层的微米—纳米级孔隙结构、孔喉网络、致密油赋存状态、颗粒表面结构、构造及物性参数等，为致密油储层流体流动机理奠定基础。
将实际地质观察描述与分析测试相结合，可以将宏观地质现象研究与微观地质特征精细刻画有机结合起来，有助于更好地总结致密油源储共生关系、精细刻画储层孔隙结构与孔喉网络特征以及流体在微米—纳米孔隙结构与孔喉网络体系中的耦合流动规律等。
典型实例剖析指以已证实的致密油藏为对象，开展不同类型源储组合的致密油运移、聚集与富集条件、过程研究，从宏观上总结其成藏与富集模式，为下一步进行致密油储层微观孔隙结构、微米—纳米孔喉网络输导体系及其流体耦合流动、富集机理模拟实验提供良好的实验模型。
微米—纳米孔喉网络体系中流体流动的机理十分复杂，不仅要从理论上进行研究，模拟实验也是重要的研究手段，目的是揭示在实验条件下致密油不同源储组合类型储层的微米—纳米孔喉系统中流体运移、富集的路径、方式、相态和流动规律等，为机理性解释提供实验依据。