導(dǎo)語：如何才能寫好一篇納米材料論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物的紫外可見光譜?？梢钥闯?，波長為368nm處出現(xiàn)一個(gè)比較強(qiáng)的金屬鋅及其氧化物吸收峰。在525nm處出現(xiàn)較寬的納米Au的吸收峰[4]。納米Au的吸收峰隨Au含量的變大而不斷變強(qiáng)，還伴隨顯著的紅移現(xiàn)象[5]?？赡苁且?yàn)锳u和金屬鋅及其氧化物之間的相互作用，致使納米Au的吸收峰產(chǎn)生了顯著的紅移現(xiàn)象，可能給金屬鋅及其氧化物材料的氣敏特性有重要作用。圖2是純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物的XRD譜圖?？梢钥闯?，譜線中存在很明顯的六方相特征衍射峰，和金屬鋅及其氧化物的晶面吻合[6]。另外，加入納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物譜線出現(xiàn)新的衍射峰，其峰位與立方相Au的晶面一一對(duì)應(yīng)。納米Au修飾量的衍射峰隨著Au含量的變大而不斷的變強(qiáng)。圖3是純金屬鋅及其氧化物和納米Au修飾量在為10%時(shí)的金屬鋅及其氧化物的SEM形貌?？梢钥闯觯饘黉\及其氧化物是由大量向外輻射分布的六棱錐納米分枝構(gòu)成的復(fù)雜的花型結(jié)構(gòu)。金屬鋅及其氧化物的六棱錐分枝的表面比較光滑。金屬鋅及其氧化物的表面上均勻的分布著納米Au粒子，金屬鋅及其氧化物的六棱錐分枝的表面出現(xiàn)了粗化的現(xiàn)象。這種粗化現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致表面缺陷的增加，對(duì)金屬鋅及其氧化物材料氣敏特性有積極作用。

2金屬鋅及其氧化物的氣敏特性

圖4是純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物氣敏元件，在不同溫度下對(duì)100μg/g丙酮的靈敏度圖線。可以看出，納米Au粒子可以有效地提高金屬鋅及其氧化物材料的靈敏氧化物對(duì)丙酮的選擇性非常好，可以滿足實(shí)際的丙酮?dú)怏w檢測(cè)要求。另外，材料各種氣體的響應(yīng)程度隨氣體濃度的增加基本呈線性逐漸變大。

圖5為金屬鋅及其氧化物對(duì)不同氣體的響應(yīng)恢復(fù)動(dòng)態(tài)曲線和靈敏度?？梢钥闯?，材料對(duì)還原性氣體的靈敏度較高。另外，材料對(duì)丙酮的靈敏度比氫氣、甲醛、苯和乙醇高得多，這說明Au修飾后金屬鋅及其氧化物對(duì)丙酮的選擇性非常好，可以滿足實(shí)際的丙酮?dú)怏w檢測(cè)要求。另外，材料各種氣體的響應(yīng)程度隨氣體濃度的增加基本呈線性逐漸變大。

3結(jié)論

篇2

非對(duì)稱納米粒子的特殊非均質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了其獨(dú)特的理化性質(zhì)，由此也為這種新型納米材料的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，尤其在生物納米技術(shù)領(lǐng)域。這種非對(duì)稱納米材料的獨(dú)特性質(zhì)主要包括表面雙親性、催化特性和生物相容性。下面將從這幾個(gè)方面進(jìn)行綜述。

1.1表面兩親性在水/油混合體系中，具有表面兩親性質(zhì)的固體納米粒子可以在兩相表面形成一層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的單分子層以阻止乳化液滴的聚并。由于非對(duì)稱粒子兩面不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而對(duì)其表面活性的研究也曾一度引起廣泛的研究熱潮。Binks等對(duì)比研究了均質(zhì)粒子和非對(duì)稱粒子在油/水界面上的吸附性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非對(duì)稱粒子可使Pickering乳液的穩(wěn)定性大大增高。相對(duì)于僅產(chǎn)生均一表面濕潤性的粒子，非對(duì)稱粒子是具有兩面不同濕潤性表面的新型粒子，并且也由此具備了典型的Pickering效應(yīng)和傳統(tǒng)表面活性劑的兩親性質(zhì)［4］。為進(jìn)一步探究非對(duì)稱粒子的兩親性，Glaser等運(yùn)用啞鈴狀A(yù)u-Fe3O4納米粒子在水相中乳化正己烷，并深入闡明了非對(duì)稱粒子的兩親性。實(shí)驗(yàn)通過配位體交換在Au的部分修飾正十二硫醇(DDT)和十八硫醇(ODT)以增加Au部分的疏水性，從而在整體上提高了粒子的兩親性質(zhì)。由于具有兩親性的非對(duì)稱粒子在界面上可通過自組裝以降低界面張力，從而增強(qiáng)乳濁液的穩(wěn)定性，因此在乳液體系中碳?xì)浠衔锱潴w修飾的Au部分因其非極性而朝向正己烷相，同時(shí)，極性分子Fe3O4則浸入水相中。實(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)于相同粒徑和化學(xué)組成的均質(zhì)粒子，非對(duì)稱粒子具有更好的界面活性，并且其界面活性隨著粒子兩親性的增強(qiáng)而增強(qiáng)。最近一項(xiàng)研究表明，不同類型固體納米粒子在穩(wěn)定癸烷和水乳化液時(shí)，非對(duì)稱納米粒子表現(xiàn)了相對(duì)于均質(zhì)粒子更強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此可以更有效地抑制分散相的聚并。通過觀察納米粒子對(duì)兩相液滴的乳化作用，F(xiàn)an等［6］通過動(dòng)力學(xué)模型從機(jī)制的角度詳細(xì)比較了非對(duì)稱納米粒子和均質(zhì)納米粒子在穩(wěn)定Pickering乳液時(shí)的區(qū)別。結(jié)果表明，兩相界面上粒子的密度是穩(wěn)定Pickering乳液最關(guān)鍵的因素。當(dāng)密度足夠大時(shí)，三相接觸角可以作為區(qū)分粒子是否有效地穩(wěn)定乳化液的一種量度。當(dāng)以相同的密度和接觸角時(shí)，非對(duì)稱納米粒子在穩(wěn)定乳化液時(shí)表現(xiàn)出較均質(zhì)納米粒子更加有效。在生物質(zhì)精煉過程中，初產(chǎn)品的不相溶性和熱不穩(wěn)定性大大增加了純化過程的復(fù)雜度，從而導(dǎo)致得率降低，因此，一種既能夠在兩相界面上穩(wěn)定存在又同時(shí)具備催化性的材料應(yīng)運(yùn)而生。非對(duì)稱納米材料因其良好的兩親性可以有效穩(wěn)定水/油乳液，當(dāng)在其表面修飾催化劑時(shí)，這種材料便可以在兩相界面上進(jìn)行催化反應(yīng)，從而有效完成非均相的有機(jī)合成反應(yīng)，提高生物質(zhì)精煉的效率［7］。近年的研究表明，非對(duì)稱納米材料憑借優(yōu)越的表面活性，其多種應(yīng)用潛能已被開發(fā)，如表面穩(wěn)定劑、增容劑以及防水紡織品等。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了在反應(yīng)性共混體系中增容兩種組分，通常需要使用嵌段共聚物作為增容劑，但由于大多數(shù)的嵌段共聚物不能吸附在界面上，并且在高剪切擠壓過程中容易丟失，因此很大程度上增加了共混聚合物的成本。然而，非對(duì)稱粒子因其表面雙親性質(zhì)有效避免了嵌段共聚物的缺點(diǎn)，因此可以代替嵌段共聚物成為一種新型增容劑。經(jīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，非對(duì)稱粒子在聚合物共混體系中具有更高的增容效率［8］。Synytska等［9］還巧妙地利用了非對(duì)稱粒子的雙親性將其化學(xué)性修飾到纖維表面，從而開發(fā)出新型的防水紡織品。

1.2催化特性近些年，科學(xué)家對(duì)于催化劑分子與納米粒子的結(jié)合研究已獲得一些進(jìn)展，如納米驅(qū)動(dòng)器、感應(yīng)器、納米泵以及自動(dòng)裝置的問世。相應(yīng)復(fù)合材料的性質(zhì)及應(yīng)用也受到廣泛關(guān)注。研究人員發(fā)現(xiàn)，在氧化物載體上修飾金屬所形成的復(fù)合納米材料，相較于未修飾之前的單一組分納米材料具有更強(qiáng)的催化活性，并且這種復(fù)合粒子的催化性能還會(huì)因發(fā)生在金屬與氧化物接觸面上的協(xié)同效應(yīng)而增強(qiáng)。Wang等［10］用貴金屬和金屬氧化物制備出啞鈴狀的非對(duì)稱納米材料，并研究了該合成材料在氧化CO中的催化效率。結(jié)果表明，制備的Au-Fe3O4和Pt-Fe3O4非對(duì)稱粒子在氧化CO時(shí)表現(xiàn)了較單純的貴金屬材料(Au或Pt)更強(qiáng)的催化活性。類似地，在催化H2O2還原反應(yīng)時(shí)，Au-Fe3O4納米粒子也表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)，從而獲得增強(qiáng)的催化性能［11］。自1972年，由日本東京大學(xué)FujishimaA和HondaK兩位教授［45］首次報(bào)告發(fā)現(xiàn)TiO2單晶電極可以光催化分解水產(chǎn)生氫氣，從而開辟了光解制氫的研究道路。隨著材料學(xué)的發(fā)展，納米化光催化劑得以實(shí)現(xiàn)。由此誕生的納米TiO2粒子憑借其較高的光催化活性成為當(dāng)前最有應(yīng)用潛力的一種光催化劑。但因其能帶限制，只有吸收波長小于387.5nm的紫外光才能產(chǎn)生光生電子和空穴以誘發(fā)光催化反應(yīng)，這在很大程度上限制了TiO2光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。為拓展TiO2光能利用效率，充分利用太陽光中的可見光，國內(nèi)外學(xué)者圍繞TiO2改性做了大量研究［12］。由于貴金屬粒子在入射光電場(chǎng)作用下，其自由電子可產(chǎn)生集體振蕩，當(dāng)入射光子頻率與貴金屬納米粒子傳導(dǎo)電子的整體振動(dòng)頻率相匹配時(shí)，納米粒子會(huì)對(duì)光子能量產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收作用，就會(huì)發(fā)生局域表面等離子體共振(localizedsurfaceplasmonresonance，LSPR)效應(yīng)。在Seh等［13］的研究中，制備的非對(duì)稱金-TiO2納米粒子可借助金的LSPR效應(yīng)有效促進(jìn)TiO2光解制氫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比核殼結(jié)構(gòu)的金-TiO2納米粒子可知，非對(duì)稱的金-TiO2納米粒子作為優(yōu)良的光催化劑在等離子體增強(qiáng)的可見光光解制氫的應(yīng)用中表現(xiàn)了較好的催化效率。類似地，利用TiO2的光催化性質(zhì)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的金-TiO2納米粒子還被應(yīng)用在光催化甲醇氧化生產(chǎn)甲醛的反應(yīng)中［14］。納米粒子可以通過將環(huán)境中的自由化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能從而使其獲得自身動(dòng)力。作為貴金屬之一的鉑是一種良好的金屬催化劑。它可以催化過氧化氫生成水和氧氣，因此制得的鉑-金非對(duì)稱金屬納米棒在過氧化氫水溶液中通過催化反應(yīng)可獲得自發(fā)動(dòng)力。實(shí)驗(yàn)顯示，在過氧化氫溶液中該納米棒可以30μm/s的速度進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。在類似的實(shí)驗(yàn)中，Ozin和他的同事［16］也觀察到鎳-金納米棒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在對(duì)非對(duì)稱納米粒子的催化動(dòng)力機(jī)制的研究中，Wang等［17］制備的修飾有過氧化氫酶的金-吡咯非對(duì)稱納米棒在H2O2溶液中也呈現(xiàn)出一定的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。Howse等在前人的研究基礎(chǔ)上對(duì)非對(duì)稱粒子催化動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行了深入探索，他們?cè)诰郾揭蚁┪⑶虻陌朊嫔习擦算K金屬材料，并利用鉑對(duì)過氧化氫的催化還原作用而使其獲得自發(fā)動(dòng)力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在短時(shí)間內(nèi)，非對(duì)稱形態(tài)的粒子呈現(xiàn)出定向運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速率隨著環(huán)境中底物分子濃度的升高而增大。由此構(gòu)建的趨化系統(tǒng)也為非對(duì)稱納米粒子的實(shí)際應(yīng)用提供了新的方向。之后，在Sen和Chaturvedi等的進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，具有催化性的非對(duì)稱粒子在紫外線照射和H2O2的環(huán)境中還表現(xiàn)出一定的趨光性［19，20］?；诜菍?duì)稱材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和多種性質(zhì)的相輔相成，這種新型復(fù)合粒子為進(jìn)一步的材料創(chuàng)新以及應(yīng)用開發(fā)都提供了良好的基礎(chǔ)和平臺(tái)。從近年的研究熱度和方向可見，具有催化性的非對(duì)稱納米粒子，在化學(xué)和生物領(lǐng)域都具有很大的應(yīng)用潛力。

1.3生物相容性基于亞細(xì)胞的尺寸大小，納米粒子被廣泛應(yīng)用于生物領(lǐng)域，如細(xì)胞標(biāo)記和成像。當(dāng)納米材料被應(yīng)用于生物體內(nèi)時(shí)，該材料或結(jié)合在細(xì)胞表面，或經(jīng)吞噬作用和巨胞飲作用內(nèi)化到細(xì)胞內(nèi)。研究表明，在納米粒子與細(xì)胞或胞外環(huán)境之間通常會(huì)產(chǎn)生一些生物效應(yīng)，這些生物效應(yīng)的發(fā)生主要由納米粒子的物理化學(xué)性質(zhì)(尺寸、形狀、表面性質(zhì))所決定，并由此產(chǎn)生生物相容性或其他生物效應(yīng)。為了使納米材料在生物體內(nèi)更好地發(fā)揮其預(yù)期作用，研究者們認(rèn)為，良好的生物相容性是一個(gè)至關(guān)重要的前提條件。經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，SiO2、羥磷灰石(HAP)［23］、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)以合適的物理化學(xué)性質(zhì)修飾于材料表面時(shí)，可使材料引入官能基團(tuán)從而獲得較高的生物相容性。因此，無論是對(duì)稱或非對(duì)稱納米材料，其表面如果修飾這些試劑，理論上都是可以獲得較好的生物相容性。在了解到聚丙烯酸和聚丙烯酰胺-丙烯酸在人體試驗(yàn)中均表現(xiàn)了良好生物相容性后，Yoshida等創(chuàng)新性地將這兩種試劑利用化學(xué)反應(yīng)制成具有兩相性的非對(duì)稱納米膠體，并在兩部分材料中分別修飾了生物素和異硫氰酸熒光素，進(jìn)而可將鏈霉親和素特異性結(jié)合在材料表面。經(jīng)進(jìn)一步的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，這種非對(duì)稱納米膠體在較寬的劑量范圍內(nèi)仍保持很好的生物相容性。在最近一項(xiàng)研究中，非對(duì)稱納米材料Au@MnO因同時(shí)具備磁性和光學(xué)性的雙功能而成為高通量檢測(cè)的研究重點(diǎn)。但是MnO因自身帶有一定的細(xì)胞毒性阻礙了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決這一問題，科學(xué)家們將SiO2包覆在暴露的MnO部分，通過改變非對(duì)稱材料的表面修飾，從而使這一非對(duì)稱納米材料(Au@MnO@SiO2)在之后的細(xì)胞活力實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)了較好的生物相容性，并降低了細(xì)胞毒性，從而擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

2基于非對(duì)稱納米材料的生物探針構(gòu)建及其應(yīng)用研究

作為多功能納米材料，非對(duì)稱納米粒子的大多數(shù)應(yīng)用都得益于它可調(diào)控的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的表面特性。隨著非對(duì)稱納米粒子制備方法的多樣化，其在各領(lǐng)域的應(yīng)用潛能被不斷開發(fā)，尤其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。由于在非對(duì)納米粒子的兩部分獨(dú)立表面上可以分別修飾配體或蛋白質(zhì)等生物大分子，由此構(gòu)建的多功能生物探針已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷上，如生物傳感器和靶向藥物運(yùn)載系統(tǒng)等。

2.1生物傳感由于非對(duì)稱納米粒子具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，因此可經(jīng)多種修飾而獲得良好的生物傳感性能。具有精確生物傳感能力的納米探針對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重大意義。Wu等［28］制備的非對(duì)稱金-聚苯乙烯納米粒子就同時(shí)具備了細(xì)胞特異性靶標(biāo)和生物傳感功能。由于修飾在聚苯乙烯半面上的抗HER-2抗體可以與BT474人乳腺癌細(xì)胞表面的HER-2受體特異性結(jié)合來靶標(biāo)細(xì)胞，同時(shí)又通過對(duì)金半面的表面增強(qiáng)拉曼散射圖譜來傳感目標(biāo)細(xì)胞，從而提高了癌細(xì)胞檢測(cè)的靈敏度。Villalonga等［29］運(yùn)用非對(duì)稱納米粒子成功設(shè)計(jì)出一種尿素傳感系統(tǒng)。在這種非對(duì)稱納米粒子的金表面修飾上脲酶，同時(shí)在介孔硅材料表面包覆上一種pH感應(yīng)門控(pH-responsivegate)物質(zhì)，當(dāng)這一生物探針在環(huán)境中遇到尿素時(shí)，金部分?jǐn)y帶的脲酶就會(huì)專一性分解尿素，導(dǎo)致環(huán)境中pH值升高，進(jìn)而打開pH感應(yīng)門控以實(shí)現(xiàn)傳感效應(yīng)。在哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，多巴胺是一個(gè)非常重要的神經(jīng)遞質(zhì)，因而對(duì)這種神經(jīng)遞質(zhì)的定量檢測(cè)也引起了研究人員濃厚的興趣。目前，利用多巴胺在電極上的電化學(xué)催化氧化作用進(jìn)行的檢測(cè)最為普遍。但由于電極表面會(huì)因氧化產(chǎn)生污物以及來自抗壞血酸聯(lián)合氧化形成的干擾都對(duì)多巴胺的檢測(cè)效率構(gòu)成了一定的負(fù)面影響。最近的一項(xiàng)研究顯示，將非對(duì)稱金納米團(tuán)簇修飾在玻璃碳電極上制得的多巴胺電化學(xué)傳感器在多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)了較高的催化活性從而有效降低了多巴胺檢測(cè)限。在多巴胺的電化學(xué)反應(yīng)中，非對(duì)稱納米團(tuán)簇作為一種氧化還原介質(zhì)可有效促進(jìn)團(tuán)簇與玻璃碳電極間的電子轉(zhuǎn)移，以增強(qiáng)多巴胺的電化學(xué)催化氧化，從而提高了多巴胺的檢測(cè)靈敏度和效率［30］。類似的研究發(fā)現(xiàn)，為構(gòu)建一個(gè)生物識(shí)別-效應(yīng)系統(tǒng)，在非對(duì)稱金-介孔硅納米粒子的兩部分分別修飾上鏈霉親和素和辣根過氧化物酶(HRP)，當(dāng)該探針特異性地結(jié)合在修飾了生物素的金電極上時(shí)，由于固定化的HRP在電化學(xué)反應(yīng)中可轉(zhuǎn)化環(huán)境中H2O2從而產(chǎn)生電分析信號(hào)，之后由循環(huán)伏安曲線來表征這一傳感效應(yīng)。多模態(tài)成像是生物醫(yī)學(xué)診療中的一項(xiàng)重要的傳感手段。通過標(biāo)記生物熒光物質(zhì)或量子點(diǎn)的成像探針在細(xì)胞靶標(biāo)和分子檢測(cè)中已廣泛應(yīng)用。得益于局部表面等離子體共振現(xiàn)象，貴金屬納米粒子以及包含貴金屬的復(fù)合納米顆粒具有優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，因而可用于光學(xué)傳感［32］。Sotiriou等將Fe3O4/Ag非對(duì)稱粒子標(biāo)記特異性抗體后，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中暗場(chǎng)熒光測(cè)試結(jié)果表明，攝取Fe3O4/Ag粒子的Raji和Hela細(xì)胞顯示出較強(qiáng)的熒光信號(hào)，與未經(jīng)該材料處理的Raji和Hela細(xì)胞形成強(qiáng)烈的反差，說明Fe3O4/Ag非對(duì)稱粒子能夠很好地應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記和生物成像中。根據(jù)量子點(diǎn)的熒光性質(zhì)，Selvan等制備了表面包覆SiO2的Fe3O4/CdSe非對(duì)稱二聚體，之后將聚乙二醇(PEG)修飾在復(fù)合粒子表面，PEG的親油基團(tuán)暴露在表面以便于細(xì)胞膜標(biāo)記。將表面改性后的復(fù)合粒子用于活體細(xì)胞膜的特定標(biāo)記，激光共聚焦掃描顯微鏡結(jié)果顯示，經(jīng)磁性粒子標(biāo)記后小鼠乳腺癌細(xì)胞顯示出較好的熒光特性，從而證實(shí)了Fe3O4/CdSe粒子在體內(nèi)成像上的應(yīng)用。

2.2靶向運(yùn)載非對(duì)稱復(fù)合納米粒子因其兩面性在藥物靶向輸送方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值，有的已步入臨床研究階段，因此成為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)中熱門的研究課題之一。眾所周知，含鉑化合物是一類常用的抗癌藥物。因其對(duì)腫瘤細(xì)胞識(shí)別力差而引起較大的毒副作用，多項(xiàng)研究已致力于將其載帶于具有靶向功能的納米材料上。在一項(xiàng)研究中，磁性介孔磷酸鈣納米材料表面可經(jīng)化學(xué)反應(yīng)修飾上—COOH，之后，研究者將含鉑化合物、—NH2化的靶向分子葉酸和熒光標(biāo)記物羅丹明B分別經(jīng)化學(xué)交聯(lián)而結(jié)合在材料表面。經(jīng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，該靶向運(yùn)載系統(tǒng)在Hela細(xì)胞中表現(xiàn)了較高的特異性和殺傷力，從而也驗(yàn)證了傳統(tǒng)的對(duì)稱納米材料在靶向運(yùn)載功能上的應(yīng)用可行性［36］。而以兩面性和多功能為主要特點(diǎn)的非對(duì)稱納米材料，在合適的設(shè)計(jì)下亦可作為靶向運(yùn)載的工具。Sun等［37］利用Au-Fe3O4非對(duì)稱復(fù)合結(jié)構(gòu)的各向異性表面特性及多功能單元，設(shè)計(jì)了具有靶向輸送含鉑藥物的新型多功能載體。以共價(jià)鍵的形式將含鉑化合物的藥物和具有靶向作用的HER-2特異性抗體分別連接到復(fù)合結(jié)構(gòu)中的金顆粒和Fe3O4顆粒表面，通過對(duì)化學(xué)連接方式的設(shè)計(jì)使含鉑化合物在低pH值條件下釋放，從而可以一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞的選擇性殺傷。相較于單一性即傳統(tǒng)的對(duì)稱納米材料，非對(duì)稱的Au-Fe3O4材料本身就兼具了示蹤信息:磁性和光學(xué)性，因而無需標(biāo)記其他示蹤物，從而簡(jiǎn)化了修飾過程。此外其非對(duì)稱表面的生物修飾相對(duì)獨(dú)立，更有利于實(shí)現(xiàn)藥物分子的可控設(shè)計(jì)和監(jiān)控。類似地，在利用非對(duì)稱金-聚苯乙烯納米粒子特異性靶標(biāo)并傳感人乳腺癌細(xì)胞時(shí)，Wu等也提到可以在聚苯乙烯表面通過疏水性吸附將藥物固定在功能載體上，以達(dá)到高效治療的目的。最近，Wang等［38］基于具有典型非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯-四氧化三鐵-氧化硅三元復(fù)合體系，在聚合物和氧化硅組分表面分別修飾上不同的化學(xué)基團(tuán)，并且借由功能基團(tuán)的選擇性分別連接上靶向分子葉酸和化療藥物DOX，從而制備了具有靶向和pH值敏感的控釋藥物載體(圖2)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該載體具有良好的腫瘤細(xì)胞靶向效果。Sahoo等運(yùn)用傳統(tǒng)的對(duì)稱納米材料，也設(shè)計(jì)出一種以葉酸為靶向載帶藥物DOX的運(yùn)載系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)主要是以多功能的MnFe2O4納米粒子作為載體，通過SiO2包覆形成核殼復(fù)合體，后經(jīng)表面修飾和造孔劑作用使得這一載體表面具備官能基團(tuán)和多孔性，葉酸分子可通過表面官能基團(tuán)連接于載體上，而DOX則可載入表面多孔中。這一精良設(shè)計(jì)使得該運(yùn)載系統(tǒng)獲得了較好的靶向運(yùn)載效力。與這一DOX運(yùn)載系統(tǒng)相比，雖然非對(duì)稱納米材料在靶向運(yùn)載效力或是設(shè)計(jì)程序的復(fù)雜程度上并無明顯優(yōu)勢(shì)，但是Wang等的非對(duì)稱復(fù)合材料可因連接DOX的pH感應(yīng)門控而實(shí)現(xiàn)DOX的可控釋放。由此可見，非對(duì)稱納米粒子可以有效實(shí)現(xiàn)靶向基團(tuán)和載帶藥物分步地附著于粒子表面，從而使得這種材料的表面生物修飾具有更好的獨(dú)立性和可控性。這種通過復(fù)合材料的兩個(gè)獨(dú)立表面及其表面基團(tuán)來設(shè)計(jì)多功能納米診療系統(tǒng)的新思路，可以擴(kuò)展到其他不同組分的非對(duì)稱復(fù)合材料體系，并可能用于其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。作為靶向運(yùn)載系統(tǒng)，非對(duì)稱納米材料還可以應(yīng)用在基因治療(genetherapy)方面。基因治療是指將外源正?；?qū)氚屑?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償缺陷基因，達(dá)到治療目的。Salem等在非對(duì)稱Au-Ni納米棒表面分別化學(xué)性修飾上靶向配體和DNA質(zhì)粒從而設(shè)計(jì)出一個(gè)靶向基因運(yùn)載系統(tǒng)。修飾在Au表面的轉(zhuǎn)鐵蛋白作為靶向物質(zhì)可以有效捕捉到細(xì)胞，同時(shí)由于結(jié)合在Ni部分的質(zhì)粒DNA具有編碼熒光素蛋白酶和綠色熒光蛋白的基因，因此經(jīng)細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)后，激光共聚焦掃描顯微鏡的結(jié)果證明了靶向基因運(yùn)載系統(tǒng)的有效性，從而為這種復(fù)合材料的進(jìn)一步臨床應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2.3基因疫苗基因疫苗指的是DNA疫苗，即將編碼外源性抗原的基因插入到含真核表達(dá)系統(tǒng)的質(zhì)粒上，然后將質(zhì)粒直接導(dǎo)入人或動(dòng)物體內(nèi)，讓其在宿主細(xì)胞中表達(dá)抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。一項(xiàng)研究表明，修飾有外源DNA的非對(duì)稱無機(jī)納米棒可作為一種基因瞬時(shí)表達(dá)的載體，當(dāng)其導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)以后，外源DNA和宿主細(xì)胞染色體DNA不發(fā)生整合就可直接表達(dá)為抗原蛋白。與其他無機(jī)非病毒載體不同的是，這些納米棒可以在空間特定區(qū)域上修飾不同的功能基團(tuán)，以提供精確控制的抗原［40］。因此，為進(jìn)一步開發(fā)這種特殊材料的應(yīng)用潛能，相關(guān)研究應(yīng)首先證實(shí)這一新型疫苗載體可以在體內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。Salem等運(yùn)用基因槍法將攜帶有模式抗原的非對(duì)稱Au-Ni納米棒導(dǎo)入小鼠體內(nèi)，結(jié)果觀察到很強(qiáng)的抗體反應(yīng)和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)。由于免疫刺激佐劑效應(yīng)(immunostimulatoryadjuvanteffect)，修飾在納米棒Ni部分的pcDNA3可以增強(qiáng)結(jié)合在Au部分上抗原的免疫原性，從而有效增強(qiáng)了免疫應(yīng)答的強(qiáng)度［41］。這項(xiàng)研究也為非對(duì)稱納米材料在接種疫苗領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)。

2.4殺菌劑在臨床上，細(xì)菌感染是一項(xiàng)可引起較高死亡率并增加醫(yī)療成本的嚴(yán)重問題。然而隨著細(xì)菌抗藥性的發(fā)現(xiàn)和不斷增強(qiáng)，探索新型殺菌劑的開發(fā)和應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。Lee等［42］的研究表明，銀納米粒子對(duì)多種革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均表現(xiàn)了較強(qiáng)的殺菌效果，因而成為一種高效的新型抗菌劑。然而，銀納米粒子較強(qiáng)的團(tuán)聚效應(yīng)、易氧化性和較高表面能等缺陷也限制了這種抗菌劑的實(shí)際應(yīng)用。之后，圍繞增強(qiáng)銀納米殺菌劑的穩(wěn)定性和殺菌力的研究進(jìn)一步展開。其中，利用非對(duì)稱納米材料和銀納米粒子復(fù)合形成的抗菌劑表現(xiàn)了較好的殺菌效果。由Zhang等制備的Fe3O4-SiO2非對(duì)稱納米棒因其優(yōu)越的生物相容性而成為殺菌劑良好的修飾材料。Fe3O4-SiO2非對(duì)稱納米棒因結(jié)合了兩個(gè)部分材料的性質(zhì)而同時(shí)具備較強(qiáng)的磁性和溫和的表面修飾性能，因此由其與銀納米粒子結(jié)合形成的復(fù)合材料便成為一種可回收的高效殺菌劑。通過抑菌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ag@Fe3O4-SiO2對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的最低抑菌濃度分別為0.90μg/mL和1.35μg/mL，明顯低于單一的銀納米粒子。之后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，修飾了銀納米粒子的非對(duì)稱納米棒作為一種新型殺菌劑，具有相對(duì)較好的分散性和穩(wěn)定性，更重要的是具備了更加有效且持久的殺菌力。

3展望

篇3

關(guān)鍵詞：納米材料應(yīng)用

納米發(fā)展小史

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。

1991年，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

什么是納米材料

納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。

一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

1、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

由加拿大萬達(dá)科技（無錫）有限公司與全國涂料工業(yè)信息中心聯(lián)合舉辦的無毒高效防銹顏料及其在防腐蝕涂料中的應(yīng)用研討會(huì)近日在無錫召開。

中國工程院院士、裝甲兵工程學(xué)院徐濱士教授，上海交通大學(xué)李國萊教授，中化建常州涂料化工研究院錢伯榮總工等業(yè)內(nèi)知名人士分別在會(huì)上作了報(bào)告，與會(huì)者共同探討了納米技術(shù)在防銹顏料中及涂料中的應(yīng)用、無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用以及新型防銹涂料和防銹試驗(yàn)方法發(fā)展等課題。

徐院士就當(dāng)前納米技術(shù)的發(fā)展情況作了簡(jiǎn)單介紹，他指出：納米技術(shù)的研究對(duì)人類的發(fā)展、世界的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用，誰掌握了納米技術(shù)，誰就站在了世界的前列。我國納米技術(shù)的研究因起步較早，現(xiàn)基本能與世界保持同步，在某些領(lǐng)域甚至超過世界同行業(yè)。

作為國內(nèi)表面處理這一課題的領(lǐng)頭人，徐院士重點(diǎn)談了納米技術(shù)對(duì)防銹顏料及涂料發(fā)展的促進(jìn)作用。他說，此前我國防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒防銹顏料，有的性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價(jià)格太高，國內(nèi)尚未引進(jìn)。我國防銹涂料業(yè)亟待一種無毒無害、性能優(yōu)異而又價(jià)格低廉的防銹顏料來提升防銹涂料產(chǎn)品的整體水平，增強(qiáng)行業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力。

中化建常州涂料化工研究院高級(jí)工程師沈海鷹代表常州涂料院，在題為《無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用》報(bào)告中，詳細(xì)介紹了復(fù)合鐵鈦醇酸防銹漆及復(fù)合鐵鈦環(huán)氧防銹漆的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)或使用注意事項(xiàng)、防銹漆技術(shù)指標(biāo)及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。

在紅丹價(jià)格一路攀升的今天，這一信息無疑給各涂料生產(chǎn)廠商提供了巨大的參考價(jià)值，會(huì)場(chǎng)氣氛十分熱烈，與會(huì)者紛紛提出各種問題。萬達(dá)科技（無錫）有限公司總工程師李家權(quán)先生就復(fù)合鐵鈦防銹顏料的防銹機(jī)理、生產(chǎn)工藝、載體粉的選擇、產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)及納米材料的預(yù)處理方法等一一做了詳細(xì)介紹。

目前產(chǎn)品已通過國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品無可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，為此獲得了中國專利技術(shù)博覽會(huì)金獎(jiǎng).復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并已由總裝備部作為重點(diǎn)項(xiàng)目在全軍部分裝備上全面推廣使用。

本次會(huì)議的成功召開，標(biāo)志著我國防銹涂料產(chǎn)業(yè)新一輪的變革即將開始，它掀開了我國防銹涂料朝高品質(zhì)、高技術(shù)含量、高效益及全環(huán)保型發(fā)展的嶄新一頁。其帶來的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益不可估量。這是新型防銹顏料向傳統(tǒng)防銹顏料宣戰(zhàn)的開始，也吹響了我國防銹涂料業(yè)向高端防銹涂料市場(chǎng)發(fā)起沖擊的號(hào)角。

2、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)

據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機(jī)構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。

由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。

在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。預(yù)期十五期間，各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。

我國每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長速度大約為3％。18億平方米的建筑若全部采用建筑涂料裝飾則總共需建筑涂料近300萬噸，約200～300億元的市場(chǎng)。目前，我國建筑涂料年產(chǎn)量僅60多萬噸，世界現(xiàn)在涂料年總產(chǎn)量為2500萬噸，每人每年消耗4千克，為發(fā)達(dá)國家的1／10，中國人年均涂料消費(fèi)只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分廣闊的發(fā)展前景。

篇4

1.1材料與試劑蘋果渣：蘋果榨汁干燥制得的干渣。試劑：甲基丙烯酸（MAA，純度99％天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA，作為交聯(lián)劑純度98％阿拉丁試劑公司）、偶氮二異丁腈（AIBN作為引發(fā)劑，上海試四赫維化工有限公司）、乙腈（色譜純）、福林酚試劑（上海荔達(dá)生物科技有限公司）、沒食子酸、無水乙醇、甲醇、無水Na2CO3。

1.2儀器與設(shè)備場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（S-4800型，日本日立公司）、數(shù)控超聲波清洗器（KO-600BD型，昆山市超聲波儀器有限公司）、紫外分光光度計(jì)（UV-1700型，日本島津）、恒溫振蕩器（SHA-C型，國華電器有限公司）、賽洛捷克MS-H-Pro數(shù)顯型磁力攪拌器、真空干燥箱（DZF-6051型，上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司）、高速冷凍離心機(jī)（HC-3018R，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）。

1.3蘋果渣多酚的超聲波提取取150g蘋果渣加入到1L體積分?jǐn)?shù)50％的乙醇的水溶液中，避光靜置12h后，按照0.142W/g的功率進(jìn)行超聲波輔助提取，超聲波處理45min，處理溫度40℃，對(duì)處理后提取液進(jìn)行超濾，超濾后的提取液待測(cè)[19]。

1.4多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及含量測(cè)定

1.4.1多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制分別準(zhǔn)確吸取質(zhì)量濃度為100μg/mL的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30mL于5mL容量瓶中，均以蒸餾水補(bǔ)至2mL，加入1mL福林酚試劑，充分振蕩后靜置3-4min，加入10％的Na2CO3溶液1mL，充分振蕩搖勻，蒸餾水定容至5mL，置于25℃恒溫水浴鍋中靜止反應(yīng)2h，于波長765nm處分別測(cè)定吸光度值，以多酚質(zhì)量（μg）為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[20]。

1.4.2多酚提取液樣品多酚含量的測(cè)定吸取蘋果渣多酚提取液10倍稀釋液于5mL容量瓶中，測(cè)定其吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品多酚含量。

1.5甲基丙烯酸納米材料的成型篩選在60℃條件下引發(fā)劑AIBN分解為2個(gè)相同的活性自由基基團(tuán)，該自由基作為初始自由基引發(fā)甲基丙烯酸（MAA）和交聯(lián)劑EDMA中雙鏈的打開，使得2種物質(zhì)相互交聯(lián)成球，從而得到所需要的表面含羧基的納米微球，如圖1所示。

1.5.1引發(fā)劑偶氮二異丁腈對(duì)納米材料成型向裝有20mL乙腈溶液的4支試管中加入交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol，甲基丙烯酸2.5mmol，再分別加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.25mmol、0.5mmol、1mmol和1.5mmol，充分溶解混勻后，超聲脫氣10min，再向每個(gè)試管中通入氬氣5min以除凈空氣。

1.5.2甲基丙烯酸對(duì)納米材料成型向裝有20mL乙腈溶液的試管中加入交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1mmol，再分別加入甲基丙烯酸0.5mmol、1.5mmol、2.5mmol、3.5mmol，充分溶解混勻后，超聲脫氣10min，再向每個(gè)試管中通入氬氣5min以除凈空氣。

1.5.3交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯對(duì)納米材料成型向裝有20mL乙腈溶液的試管中加入甲基丙烯酸2.5mmol，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1mmol，再分別加入交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯0.5mmol、1.5mmol、2.5mmol、3.5mmol，充分溶解混勻后，超聲脫氣10min，再向每個(gè)試管中通入氬氣5min以除凈空氣。

1.5.4溶劑乙腈對(duì)納米材料成型向4個(gè)試管中分別固定加入1mmol引發(fā)劑偶氮二異丁腈，2.5mmol甲基丙烯酸，2.5mmol交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯，再向4個(gè)試管中分別加入10mL、20mL、40mL、60mL乙腈溶液，充分溶解混勻后，超聲脫氣10min，再向每個(gè)試管中通入氬氣5min以除凈空氣。將1.5.1-1.5.4中除凈空氣后的試管在60℃恒溫水浴中振蕩12h，反應(yīng)后離心，所得納米材料用甲醇清洗3次，每次3h以除去未反應(yīng)完全的物質(zhì)，清洗后的材料在60℃真空條件下干燥，干燥后的材料進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察試驗(yàn)與蘋果渣多酚提取液中多酚吸附分離試驗(yàn)。

1.6多酚吸附量稱取各條件制備的納米材料10mg于100mL離心管中，加入10mL稀釋10倍的蘋果渣多酚提取液，在恒溫?fù)u床上搖3h，11000r/min離心后取上清液1mL測(cè)定吸光度，同時(shí)以未加納米材料的10mL多酚提取液做為空白對(duì)照，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定其多酚含量，按下式計(jì)算多酚吸附量。

1.7甲基丙烯酸納米材料對(duì)多酚的解吸試驗(yàn)選取分離效果最好的甲基丙烯酸納米材料進(jìn)行蘋果渣提取液中多酚吸附分離試驗(yàn)，步驟如1.6節(jié)。吸附多酚物質(zhì)后的甲基丙烯酸納米材料分別用4％NaOH溶液、1mol/LNaCl溶液、70％乙醇溶液進(jìn)行解吸試驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制以多酚質(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。由圖2可知，多酚質(zhì)量與吸光度呈正相關(guān)，曲線擬合度較好，回歸方程為y=0.0219x+0.007，相關(guān)系數(shù)R2=0.9976，說明多酚質(zhì)量與吸光度具有良好的線性關(guān)系。

2.2制備條件對(duì)甲基丙烯酸納米材料成型的影響

2.2.1引發(fā)劑偶氮二異丁腈在甲基丙烯酸2.5mmol，乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol，乙腈20mL的體系條件下，分別添加偶氮二異丁腈0.25mmol、0.5mmol、1mmol和1.5mmol，對(duì)不同引發(fā)劑用量下制得的納米材料進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡拍照，如圖3所示。4種不同引發(fā)劑用量下制備的納米材料進(jìn)行蘋果渣多酚提取液中多酚吸附分離試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。引發(fā)劑AIBN分解溫度為60℃，在制備過程中隨著AIBN用量增加，引發(fā)劑所提供的初始自由基濃度增加，加快了自由基聚合的速度。由圖3分析可知，偶氮二異丁腈的添加量對(duì)納米材料的外貌尺寸影響不顯著，當(dāng)添加量為0.25mmol~1.5mmol時(shí)，納米材料的分散性都較好。這可能是由于引發(fā)劑用量在0.25mmol~1.5mmol時(shí)，引發(fā)劑過飽和，導(dǎo)致聚合反應(yīng)也處于飽和狀態(tài)，所以制得的納米材料分散性均較好。由圖4可知，不同引發(fā)劑用量下制備的納米材料對(duì)蘋果渣多酚提取液中多酚吸附分離有一定影響，當(dāng)偶氮二異丁腈添加量為1mmol時(shí)，納米材料對(duì)多酚的吸附量最大，吸附質(zhì)量比達(dá)到2.51mg/g。

2.2.2甲基丙烯酸在乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol，偶氮二異丁腈1mmol，乙腈20mL的體系條件下，分別添加甲基丙烯酸0.5mmol、1.5mmol、2.5mmol、3.5mmol，對(duì)不同甲基丙烯酸用量下制得的納米材料進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡拍照，如圖5所示。4種不同甲基丙烯酸用量下制備的納米材料進(jìn)行蘋果渣多酚提取液中多酚吸附分離試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。甲基丙烯酸作為材料合成主體，隨著甲基丙烯酸用量的增加，活性自由基的受體增多，聚合反應(yīng)鏈變長，甲基丙烯酸材料的尺寸增加。由圖5可知，甲基丙烯酸添加量在0.5～2.5mmo期間，制得的納米材料由成型差、粘連嚴(yán)重，逐漸形成分散性較好的球形；當(dāng)添加量到3.5mmol時(shí)，納米材料成型又變得較差，相互間粘連嚴(yán)重。這可能是因?yàn)榧谆┧崽砑恿可贂r(shí)，聚合反應(yīng)不完全；甲基丙烯酸添加量超過2.5mmol時(shí)，反而使反應(yīng)鏈過長，尺寸變大且粘連。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甲基丙烯酸添加量為2.5mmol時(shí)，納米材料成型最好。由圖6可知，隨著甲基丙烯酸添加量的增加，納米材料的多酚分離量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)甲基丙烯酸添加量為2.5mmol時(shí)，納米材料對(duì)多酚的吸附量最大，吸附質(zhì)量比達(dá)到2.18mg/g?？赡茉蚴羌谆┧崽砑恿繛?.5mmol時(shí)，納米材料呈規(guī)則圓形，且分散性較好，具有較大的比表面積，有利于納米材料表面的羧基與多酚的羥基結(jié)合。當(dāng)添加量為3.5mmol時(shí)，雖然納米材料具有更多的羧基基團(tuán)，但是由于在此條件下材料成型較差且相互粘連，所以影響了材料的分離性能，反而導(dǎo)致分離多酚能力下降。

2.2.3交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯在甲基丙烯酸2.5mmol，偶氮二異丁腈1mmol，乙腈20mL的體系條件下，分別添加交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯0.5mmol、1.5mmol、2.5mmol、3.5mmol，對(duì)不同交聯(lián)劑用量下制得的納米材料進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡拍照，如圖7所示。4種不同交聯(lián)劑下制備的納米材料進(jìn)行蘋果渣多酚提取液中多酚吸附試驗(yàn)如圖8所示。交聯(lián)劑用量決定了材料的交聯(lián)密度，一般交聯(lián)劑的用量越大，材料的剛性越好，越有利于才球形材料的制備。由圖7可知，4種不同交聯(lián)劑用量制得的材料都具有較好的形貌，都成規(guī)則圓形，且分散性良好。隨著交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯添加量的增加納米材料的尺寸先減小后增大，當(dāng)乙二醇二甲基丙烯酸酯添加量為1.5和2.5mmol時(shí)納米材料尺寸較小。由圖8可知，隨著乙二醇二甲基丙烯酸酯添加量的增加，制得的納米材料吸附多酚的量先增加再減小，這可能與納米材料的大小有關(guān)，當(dāng)交聯(lián)劑用量為0.5和3.5mmol時(shí)，納米材料尺寸較大，相對(duì)比表面積較小，與多酚中的羥基接觸的概率較??；當(dāng)交聯(lián)劑用量為1.5和3.5mmol時(shí)，制得的納米材料尺寸較小，比表面積較大，吸附量相對(duì)較高。比較而言，當(dāng)交聯(lián)劑添加量為2.5mmol時(shí)，制得的納米材料吸附多酚量最大，吸附質(zhì)量比可達(dá)2.37mg/g。

2.2.4溶劑乙腈在甲基丙烯酸2.5mmol，偶氮二異丁腈1mmol，乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol的體系條件下，分別添加交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯0.5mmol、1.5mmol、2.5mmol、3.5mmol，對(duì)不同溶劑乙腈用量下制得的納米材料進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡拍照，如圖9所示。4種不同乙腈用量下制備的納米材料進(jìn)行蘋果渣多酚提取液中多酚吸附試驗(yàn)如圖10所示。隨著溶劑用量的增加，反應(yīng)體系中的各制備物質(zhì)濃度降低，粘度降低，形成的聚合物核之間相互碰撞的幾率降低，導(dǎo)致納米材料顆粒之間發(fā)生相互粘連的情況降低。由圖9可知，當(dāng)乙腈添加量為10mL時(shí)，體系不能提供充分的溶劑進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致自由基聚合不完全；當(dāng)乙腈添加量為20mL時(shí)，制得的納米材料能夠形成分散性較好的球形材料；當(dāng)乙腈添加量為40和60mL時(shí)，制得的納米材料成型則較差。因此，確定乙腈溶液用量20mL作為納米材料較佳溶劑用量。由圖10可知，隨著乙腈用量的增加，制得的納米材料吸附多酚的量先增加后減少，這是由于當(dāng)乙腈用量為20mL時(shí)，制得的納米材料尺寸小且粒徑分布均勻；乙腈用量為40和60mL時(shí)材料成型太差，所以分離效果不好。因此，乙腈用量為20mL時(shí)制得的納米材料吸附多酚量最大，吸附質(zhì)量比達(dá)到1.91mg/g。

2.3甲基丙烯酸納米材料吸附多酚的解吸試驗(yàn)在甲基丙烯酸2.5mmol、乙二醇二甲基丙烯酸酯2.5mmol、偶氮二異丁腈1mmol、乙腈20mL的最佳條件下制備納米材料，制備的納米材料對(duì)蘋果渣多酚提取液中多酚的最大吸附量為33.42mg。選取4％NaOH溶液、1mol/LNaCl溶液、70％乙醇溶液作為解吸液，對(duì)納米材料吸附的多酚物質(zhì)進(jìn)行解吸試驗(yàn)，三者多酚解吸率分別為：61.13％、8.22％、18.55％,可能原因是堿性溶液中的氫氧根離子有助于破壞酚羥基與羧基的相互作用力，使得多酚容易從納米材料上解吸下來。

3結(jié)束語

篇5

1991年，我國召開納米科技發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，制定了發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)策。十多年來，我國納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究取得了引人注目的成就。我國納米材料領(lǐng)域的工作者們也以孜孜不倦的探索，推動(dòng)著納米材料這門學(xué)科不斷地前進(jìn)。這其中，就有一位年輕的學(xué)者――劉飛博士。

科研，瞄準(zhǔn)前沿

一位年僅三十幾歲的學(xué)者、一連串前沿成果，劉飛博士稱得起“年輕有為”。然而，與大多數(shù)年輕人不同，劉飛博士一心一意地埋首于納米材料領(lǐng)域的研究工作，不沾浮躁之風(fēng)。在這條道路上，他潛心向前，以“學(xué)習(xí)”的態(tài)度行于斯、研于斯，在一維納米材料的制備、表征與物性研究的領(lǐng)域上取得了一系列成績：

首先，在微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)設(shè)備中，劉飛使用α―Fe2O3(0001)為基底，以N2和H2為反應(yīng)氣源，首次制備出垂直于基底生長的Fe3O4納米金字塔陣列。這種新型Fm04納米材料的陣列很可能在垂直方向上的高密度信息存儲(chǔ)中有著潛在的應(yīng)用，其結(jié)果發(fā)表在高水平學(xué)術(shù)雜志AdvMater上。

其次，在單溫管式爐設(shè)備中，劉飛使用熱蒸發(fā)冷凝沉積技術(shù)在較低的生長溫度(

與此同時(shí)，劉飛利用真空下高溫碳熱還原法，首次制備出了大面積垂直于si基底生長的單晶的Boron納米線和納米管。掃描電子顯微技術(shù)(SEM)研究表明所制備出的硼納米線的長度為5um，平均直徑為30nm。透射電子顯微鏡技術(shù)(TEM)和元素維度分布譜技術(shù)(ElementMapping)的研究結(jié)果都證明所獲得的硼納米材料具有完美的單晶四方結(jié)構(gòu)，它們的生長方向?yàn)閇001]。電子能量損失譜技術(shù)(EELS)研究結(jié)果也表明納米線中硼元素的同時(shí)使用開爾文探針技術(shù)(KelvlnProbe)首次測(cè)試出Boron納米材料的功函數(shù)為4.4eV。并利用改裝后的SEM系統(tǒng)中的在位物性測(cè)試技術(shù)對(duì)單根硼納米線的電導(dǎo)率和場(chǎng)發(fā)射特性進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明：?jiǎn)胃鸺{米線的電導(dǎo)率為1-8×10-3(n?cm)-1，其開啟電場(chǎng)為5.1v／μm，閾值電場(chǎng)為115V／μm；在保持場(chǎng)發(fā)射電流為1.05μA的一小時(shí)穩(wěn)定性測(cè)試中，單根硼納米線的電流波動(dòng)性低于22％并且當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度提高到59～74V／μm，單根硼納米線的場(chǎng)發(fā)射電流密度更是達(dá)到了2X105-4×105A／cm2，這完全可以滿足場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域的需要。由于Boron一維納米材料具有高熔點(diǎn)(2300℃)、高電導(dǎo)率，并且具有獨(dú)特的“三芯鍵”結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，所以這種新型納米材料的發(fā)現(xiàn)以及進(jìn)一步研究很有可能為納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。相關(guān)科研成果分別發(fā)表在知名科學(xué)雜志AdvancedMaterla／sc和Uitramzcroscopy上，并由世界上著名的德國的“Nanowerk”網(wǎng)站和國內(nèi)知名的“科學(xué)網(wǎng)”網(wǎng)站分別進(jìn)行了“Spotlight”報(bào)導(dǎo)和專題報(bào)導(dǎo)。

除此以外，劉飛使用化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形貌AIN納米結(jié)構(gòu)(納米棒，納米錐和納米火山口)垂直陣列的可控生長。為了研究其納米結(jié)構(gòu)場(chǎng)發(fā)射特性的影響因素，劉飛對(duì)比了不同形貌氮化鋁陣列的場(chǎng)發(fā)射特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氮化鋁火山口陣列具有最好的場(chǎng)發(fā)射特性表現(xiàn)，其閾值電場(chǎng)為7.2V／μm，場(chǎng)發(fā)射電流的穩(wěn)定性測(cè)試表明其電流波動(dòng)小于4％。同時(shí)，所有三種氮化鋁納米結(jié)構(gòu)陣列都具有和其他很多具有優(yōu)良冷陰極納米材料相比擬的場(chǎng)發(fā)射特性，這表明其在未來的場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，結(jié)果已發(fā)表在ChinesePhysicsB等雜志上。

未來，戰(zhàn)機(jī)握在手中

學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，劉飛不僅積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也形成了一套獨(dú)特的科研方法和理念，解決了很多工程實(shí)際應(yīng)用的問題，贏得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)聲譽(yù)，并獲得一項(xiàng)國家專利。他是成功的，當(dāng)然，成功之人自有成功之道。

1995年9月，劉飛邁入吉林大學(xué)的校門，考進(jìn)材料科學(xué)與工程專業(yè)，四年的本科學(xué)習(xí)，劉飛以他的聰明和勤奮贏得了老師和同學(xué)們的一致認(rèn)可，連續(xù)三年獲得“人民獎(jiǎng)學(xué)金”，并于1999年獲“系優(yōu)秀學(xué)生”稱號(hào)。同年，他以優(yōu)異的成績畢業(yè)，卻并不滿足于自己當(dāng)時(shí)的所學(xué)，或許是源于心底的那一份母校情結(jié)，劉飛選擇留在吉林大學(xué)進(jìn)行碩士研究，在材料科學(xué)學(xué)院攻讀材料物理與化學(xué)專業(yè)。碩士學(xué)習(xí)期間，劉飛在于文學(xué)教授的指導(dǎo)下進(jìn)行了磁控濺射生長巨磁阻多層膜的研究工作，并于2002年7月完成碩士論文《Cu／Fe多層膜的表面、界面微結(jié)構(gòu)研究》，獲得工學(xué)碩士學(xué)位，其論文獲得學(xué)校研究生論文比賽優(yōu)勝獎(jiǎng)，這位年輕的碩士研究生充分展露了他在科研領(lǐng)域的才華。

2002年9月，劉飛考入中國科學(xué)院物理研究所納米物理與器件實(shí)驗(yàn)室，師從于高鴻鈞研究員，攻讀凝聚態(tài)物理博士學(xué)位，2005年9月獲得理學(xué)博士學(xué)位，并于2004年獲得“所長優(yōu)秀獎(jiǎng)學(xué)金”、2006年獲得中國真空學(xué)會(huì)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)學(xué)金。

在科學(xué)的道路上沒有捷徑，正因?yàn)槠D難才去登攀，而站得更高才能看得更遠(yuǎn)，年輕的劉飛博士沒有止步于一點(diǎn)點(diǎn)的成績，在科學(xué)之路上，他選擇一路向前。自2005年9月，劉飛博士在中山大學(xué)理工學(xué)院的顯示材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室參加工作以來，包括在中國科學(xué)院物理研究所攻讀博士期間，他主持國家自然基金委――廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)基金一項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金青年基金一項(xiàng)、教育部博士點(diǎn)新教師基金一項(xiàng)，并且參與了多項(xiàng)國家“973”和“863”項(xiàng)目，共發(fā)表了學(xué)術(shù)論文(SCI、EI和ISTP收錄)二十余篇。

自此，在外人看來，他的人生似乎已經(jīng)進(jìn)入康莊大道了，然而，“人生也有涯，而知也無涯”，國際上風(fēng)起云涌的科技發(fā)展愈來愈強(qiáng)烈地吸引著他的目光，視線的開闊，令他在學(xué)術(shù)上有了大幅的前進(jìn)。目前，還有國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目等4項(xiàng)國家和地方自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究，在他的主持下緊鑼密鼓地展開著。

篇6

論文摘要:充滿生機(jī)的二十一世紀(jì)，以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為主旋律和推動(dòng)力正引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命，節(jié)省資源、合理利用能源、凈化生存環(huán)境是這場(chǎng)工業(yè)革命的核心，納米技術(shù)在生產(chǎn)方式和工作方式的變革中正發(fā)揮重要作用，它對(duì)化工行業(yè)產(chǎn)生的影響是無法估量的。這里主要介紹納米材料在化工領(lǐng)域中的幾種應(yīng)用。

納米材料（又稱超細(xì)微粒、超細(xì)粉末）是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)域的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個(gè)的原子。其特殊的結(jié)構(gòu)層次使它具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，擁有一系列新穎的物理和化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應(yīng)用價(jià)值。

納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對(duì)這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。

一、納米材料的特殊性質(zhì)

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。

（三）電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。

二、納米材料在化工行業(yè)中的應(yīng)用

（一）在催化方面的應(yīng)用

催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對(duì)。在電場(chǎng)作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。

（二）在涂料方面的應(yīng)用

納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場(chǎng)新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。（三）在精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。

納米科學(xué)是一門將基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)集于一體的新興科學(xué)，主要包括納米電子學(xué)、納米材料學(xué)和納米生物學(xué)等。21世紀(jì)將是納米技術(shù)的時(shí)代，為此，國家科委、中科院將納米技術(shù)定位為“21世紀(jì)最重要、最前沿的科學(xué)”。納米材料的應(yīng)用涉及到各個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械、電子、光學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科學(xué)技術(shù)的誕生，將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護(hù)等重大問題。

參考文獻(xiàn):

[1]張立德，牟季美，納米材料和納米結(jié)構(gòu)，科學(xué)出版社，2001.

[2]嚴(yán)東生，馮端，材料新星?納米材料科學(xué),湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1998年.

篇7

[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對(duì)納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。

一、納米的發(fā)展歷史

納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。1991年，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

納米涂料必須滿足兩個(gè)條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因?yàn)榧{米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對(duì)流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對(duì)紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強(qiáng)大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。

納米技術(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)展開辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團(tuán)聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過簡(jiǎn)單的混配得到。同時(shí)納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達(dá)到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。

納米涂料雖然無毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒納米防銹顏料，性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。

我國自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品無可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

三、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機(jī)構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。

由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。

在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。

納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對(duì)空氣中有毒氣體有強(qiáng)烈的分解，消除作用。對(duì)甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測(cè)試，對(duì)各種霉菌的殺抑率達(dá)99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實(shí)際上是高級(jí)的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機(jī)理，較低的表面張力，具有高強(qiáng)的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強(qiáng)勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強(qiáng)。使用壽命達(dá)15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強(qiáng)，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。

四、結(jié)語

由于目前應(yīng)用納米材料對(duì)涂料進(jìn)行改性尚處在初級(jí)階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進(jìn)。但涂料的各種性能得到某些改進(jìn)的試驗(yàn)結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場(chǎng)前景是非常好的。

參考文獻(xiàn)：

[1]橋本和仁等［J］.現(xiàn)代化工.1996(8):25～28.

篇8

想要考研的你，提及納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，是否會(huì)列出“神秘”“高薪”“高就業(yè)率”“高科技”這一系列關(guān)鍵詞呢？

真正的“高富帥”專業(yè)

如果一定要用一個(gè)詞來形容納米專業(yè)，那就是“高富帥”。

說它“高”，是因?yàn)樗牡拇_確是高科技的產(chǎn)物。1納米是1米的十億分之一，20納米也僅相當(dāng)于1根頭發(fā)絲的三千分之一。也正是這么小的尺寸，才能夠用來做材料。不僅如此，納米材料還都帶著“特異功能”，具有奇異的化學(xué)物理特性。納米雖小，用途卻大，小尺寸成就大空間，真是高不可測(cè)。而研究生階段需要學(xué)的課程也很“高”：納米材料的結(jié)構(gòu)、尺寸和形貌的表征技術(shù)、納米粉體材料的制備與表面修飾、一維納米材料的制備、納米復(fù)合材料的制備、納米結(jié)構(gòu)材料的制備、納米材料的物理特性與應(yīng)用、納米電子器件的基本原理和微加工技術(shù)、納米材料與納米技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)等都是該專業(yè)的主干課。是研究生的必修課，而新專業(yè)的科研空間更加廣闊，所以發(fā)SCI的概率大大增加。想要寫好論文，你就要了解納米材料與技術(shù)的最新學(xué)科發(fā)展動(dòng)向、理論前沿、應(yīng)用前景等。而如果你打算游學(xué)海外，就更要在研究生階段狂抓英語了。這一專業(yè)的專業(yè)英語詞匯非常龐雜，有醫(yī)學(xué)、化學(xué)、物理、材料學(xué)等諸多領(lǐng)域，需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)。筆者碩士一年級(jí)的時(shí)候大家每周都會(huì)用英報(bào)告，這樣能有效提高英文水平，即使不打算出國，閱讀國外文獻(xiàn)也會(huì)非常流暢，開闊視野。納米專業(yè)確實(shí)很“高”，但當(dāng)你真正鉆研進(jìn)去，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的樂趣。

說它“富”，一點(diǎn)也不夸張。納米技術(shù)、信息技術(shù)及生物技術(shù)被譽(yù)為本世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱。納米從20世紀(jì)80年代末，90年代初開始起步，經(jīng)歷二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為突飛猛進(jìn)的前沿、交叉性新型學(xué)科。納米技術(shù)作為朝陽產(chǎn)業(yè)，將在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、能源和環(huán)境等領(lǐng)域“大顯身手”。美國國家科學(xué)基金會(huì)的納米技術(shù)高級(jí)顧問米哈伊爾·羅科甚至預(yù)言：“由于納米技術(shù)的出現(xiàn)，在今后30年中，人類文明所經(jīng)歷的變化將會(huì)比過去的整個(gè)20世紀(jì)都要多得多?！比绱丝磥?，納米技術(shù)必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也能為該專業(yè)的同學(xué)提供良好的職業(yè)發(fā)展平臺(tái)。

說它“帥”，是因?yàn)樗歇?dú)到魅力，吸引青年學(xué)子投其懷抱。其實(shí)，大部分工科生的研院生活都是相同的，讀文獻(xiàn)、做實(shí)驗(yàn)、組會(huì)、聽報(bào)告，這些幾乎就是我們讀研生活的全部。想學(xué)好納米專業(yè)，你首先要做個(gè)雜家。在研究生階段，你要掌握數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等方面的基本理論和基本知識(shí)，學(xué)習(xí)環(huán)境納米材料的綠色制備及其規(guī)模化，面向環(huán)境檢測(cè)的納米結(jié)構(gòu)與器件的構(gòu)筑原理、方法，并且了解納米材料與納米結(jié)構(gòu)性能與機(jī)理。而做到這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槔砉た茖I(yè)的直接目標(biāo)在于應(yīng)用，因此還需要學(xué)習(xí)納米材料在污染治理中的應(yīng)用原理、技術(shù)與裝置研發(fā)、納米材料的環(huán)境效應(yīng)與安全性評(píng)估、納米材料在節(jié)能和清潔能源中的應(yīng)用等，掌握材料學(xué)的工藝裝備、測(cè)試手段與評(píng)價(jià)技術(shù)，具備相應(yīng)的科研能力，具有從事科學(xué)研究和解決工程中局部問題的能力。運(yùn)用納米技術(shù)解決這些問題和一般的常規(guī)思路有著很大的不同，有著前路未知的期盼和發(fā)現(xiàn)時(shí)的狂喜，為此我們都成為典型的“技術(shù)宅”，大部分時(shí)間會(huì)宅在實(shí)驗(yàn)室里，在外人看來，可能是只顧科研無心生活的“苦行僧”，而只有我們才能體會(huì)到納米的“帥”及給我們生活所帶來的樂趣。

想要學(xué)好納米專業(yè)，團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力必不可缺。其學(xué)習(xí)都是以課題組和實(shí)驗(yàn)室為單位，很多作業(yè)和項(xiàng)目都是大家集體完成，比如開發(fā)一種新型的納米材料，大家都有不同的分工，這就需要我們能緊密地合作與溝通，分擔(dān)辛苦分享成功。

同時(shí)，我們還需要有極強(qiáng)的表達(dá)能力和動(dòng)手實(shí)踐的能力。我們學(xué)校經(jīng)常舉辦學(xué)術(shù)沙龍，需要大家上臺(tái)演講，不僅本專業(yè)的導(dǎo)師在場(chǎng)，其他專業(yè)的學(xué)生和老師也會(huì)來聽，并從不同角度提出意見，所以我們要足夠有氣場(chǎng)才能HOLD住場(chǎng)面。而實(shí)踐方面，我們都有做老師科研助理的機(jī)會(huì)，同時(shí)開展自己的課題研究，不僅要寫得好論文，還要做好實(shí)驗(yàn)。想讀納米專業(yè)，要做的功課非常多，你只有都嘗試了，才能體會(huì)到這個(gè)專業(yè)的巨大魅力，才會(huì)在科技的海洋里盡情遨游。

就業(yè)面窄是誤區(qū)

對(duì)于納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，很多人對(duì)它的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)。很多人認(rèn)為，納米作為高精尖技術(shù)與日常生活相距太遠(yuǎn)，所以想當(dāng)然地認(rèn)為其就業(yè)難。

其實(shí)，納米真實(shí)地存在于我們的日常生活中，而隨著科技的發(fā)展，未來有一天我們的衣食住行都將離不開納米技術(shù)。所以如果你能有幸就讀該專業(yè)研究生，并在學(xué)術(shù)上有所造詣，愿意將所學(xué)學(xué)以致用，那么你的就業(yè)前景無限光明！

那么納米技術(shù)到底是怎樣和實(shí)際生活聯(lián)系起來的呢，而我們工科生，又將以何種方式參與這種科技改變?nèi)藗兩畹倪M(jìn)程呢？

衣：在紡織和化纖制品中添納米微粒，可以除味殺菌?；w布結(jié)實(shí)耐磨，但會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電，穿起來非常舒適。

食：利用納米材料，冰箱的抗菌能力大大增強(qiáng)。納米材料做的無菌餐具、無菌食品包裝用品已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。利用納米粉末，可以使廢水有效凈化，完全達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，納米食品色香味俱全，還對(duì)健康大有裨益。

?。簩?duì)于我們這代人而言，居家做家務(wù)、清理房間是一大愁事，納米技術(shù)的應(yīng)用可以省下我們很多力氣。通過納米技術(shù)，墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，完全不需要擦洗。含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對(duì)人體有害的紫外線。既省時(shí)省力又對(duì)身體好。

行：在出行方面，納米材料可以提高和改進(jìn)交通工具的性能指標(biāo)。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)部件的理想材料，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、工作壽命和可靠性。納米球添加劑可以在機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)加入，起到節(jié)省燃油、修復(fù)磨損表面、增強(qiáng)機(jī)車動(dòng)力、降低噪音、減少污染物排放、保護(hù)環(huán)境的作用。納米衛(wèi)星可以隨時(shí)向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。

而這些，只是納米科技應(yīng)用在生活中的很小一部分，納米技術(shù)興起晚，發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，更多的核心技術(shù)需要我們這一代去發(fā)掘，以期使之更好地為民生服務(wù)?？梢娂{米技術(shù)在日常生活中無處不在，各行各業(yè)都需要擁有高技術(shù)高學(xué)歷的納米技術(shù)專業(yè)人才，所以就業(yè)前景廣闊。

具體的就業(yè)方向，男生、女生之間相差很大。納米專業(yè)的大部分女碩士，特別是女博士一般選擇到大學(xué)或科研院所做研究。研究領(lǐng)域涵蓋納米材料、黏合劑、涂料、電鍍、陶瓷等相關(guān)領(lǐng)域，從事相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和檢測(cè)等方面。大部分男生會(huì)去納米材料行業(yè)企業(yè)或傳統(tǒng)材料相關(guān)企業(yè)供職?？梢詮氖录{米材料表征、石墨烯及碳納米材料研發(fā)、納米材料改性、納米材料合成、無機(jī)納米材料制備以及交叉學(xué)科納米材料應(yīng)用的相關(guān)工作。

跨專業(yè)報(bào)考受青睞

納米科學(xué)與技術(shù)是一個(gè)技術(shù)性很強(qiáng)的專業(yè)，不過并不限制跨專業(yè)報(bào)考，納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)不僅不是個(gè)排外的“高富帥”，反而非常歡迎跨專業(yè)的學(xué)生融入其中，共同搭建納米專業(yè)的大舞臺(tái)。納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在工科或理科門類招生，不同學(xué)校有所不同，但都非常歡迎與之類似的材料專業(yè)同學(xué)報(bào)考，因?yàn)槎忌婕安牧蠈W(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，所以學(xué)起來會(huì)得心應(yīng)手。同時(shí)，理工科專業(yè)背景如物理、化學(xué)甚至數(shù)學(xué)這類基礎(chǔ)學(xué)科出身的學(xué)生，也很受該專業(yè)歡迎。

在報(bào)考納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生中，也有一部分醫(yī)學(xué)生。未來納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是大勢(shì)所趨。利用納米技術(shù)制成的微型藥物輸送器，可將適當(dāng)劑量的藥物，通過體外電磁信號(hào)的引導(dǎo)準(zhǔn)確送達(dá)病灶部位，有效地起到治療作用，同時(shí)可以減輕藥物的不良的反應(yīng)。用納米制造成的微型機(jī)器人，它的體積可是小于紅細(xì)胞的，你能想象到嗎？通過它向病人血管中注射，能疏通腦血管的血栓，清除心臟動(dòng)脈的脂肪和沉淀物，還可“嚼碎”泌尿系統(tǒng)的結(jié)石等。而隨著納米技術(shù)的發(fā)展，它與醫(yī)學(xué)還會(huì)有更多的交叉。

院校介紹

對(duì)納米科學(xué)與技術(shù)這種新興學(xué)科來說，每個(gè)學(xué)校都有自己的特色和側(cè)重，所以這里重點(diǎn)介紹一下。而通過這些不同院校的專業(yè)方向設(shè)置，我們也可以多角度地了解這一專業(yè)。

國家納米科學(xué)中心

國家納米科學(xué)中心是中國科學(xué)院與教育部共同建設(shè)并具有獨(dú)立事業(yè)法人資格的全額撥款直屬事業(yè)單位，自2005年開始招收研究生?，F(xiàn)有博士學(xué)科專業(yè)點(diǎn)3個(gè)：凝聚態(tài)物理、物理化學(xué)和材料學(xué)；碩士學(xué)科專業(yè)點(diǎn)3個(gè)：生物物理、生物工程和材料工程。鑒于納米科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的前沿交叉特性，在招生階段，現(xiàn)將該學(xué)科掛靠在物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)與工程和生物學(xué)4個(gè)一級(jí)學(xué)科下，并相應(yīng)產(chǎn)生4個(gè)專業(yè)代碼。涉及納米科技系列進(jìn)展、納米檢測(cè)系列講、文獻(xiàn)信息利用、人文系列講座、納米功能材料等課程。

國家納米科學(xué)中心2013年在7個(gè)專業(yè)招收碩士研究生35人，專業(yè)包括納米科學(xué)與技術(shù)、凝聚態(tài)物理、物理化學(xué)、材料學(xué)、生物物理學(xué)、材料工程和生物工程，研究方向涵蓋高分子納米功能材料、生物納米結(jié)構(gòu)、納米醫(yī)學(xué)、納米復(fù)合材料、納米電子學(xué)等幾十個(gè)方向，方向非常細(xì)化，具有材料、半導(dǎo)體、物理、化學(xué)、微電子、生物、醫(yī)藥等專業(yè)背景的學(xué)生都可以報(bào)考。相信有志于納米專業(yè)的學(xué)生，一定會(huì)在這里找到適合自己的研究方向。

國家納米中心是比較典型的科研所，其吸引考生的除了實(shí)力，很重要的一點(diǎn)就是待遇優(yōu)厚。該中心不需學(xué)生繳納學(xué)費(fèi)，如遇國家政策調(diào)整還會(huì)有高額的獎(jiǎng)學(xué)金返還制度，碩士研究生根據(jù)不同年級(jí)，每個(gè)月可以拿到1300～2500元的獎(jiǎng)學(xué)金，博士會(huì)拿到3100～4500元的獎(jiǎng)學(xué)金。此外，還會(huì)有其他生活補(bǔ)助等。研究生公寓已經(jīng)完全賓館化管理，非常舒適。在國家納米中心深造，沒有經(jīng)濟(jì)上的后顧之憂，這樣你才可以將全部精力投入到學(xué)習(xí)中去。

大連理工大學(xué)

大連理工大學(xué)的工程力學(xué)系開設(shè)生物與納米力學(xué)專業(yè)，已然在行業(yè)內(nèi)一枝獨(dú)秀。該學(xué)科依托于工程力學(xué)系和工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，軟硬件條件優(yōu)越，擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器。學(xué)生有充足的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，能在宏觀、微觀等不同層次上，進(jìn)行跨學(xué)科的數(shù)值模擬和力學(xué)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，也有國家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)基金、“863”“973”等眾多項(xiàng)目和基金支持。

該專業(yè)現(xiàn)在有生物器官生物力學(xué)模型及新材料應(yīng)用研究、分子模擬和計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)、微納米與多尺度力學(xué)研究、生物材料的力學(xué)行為及其多功能化4個(gè)研究方向，涉及到力學(xué)、醫(yī)藥、生物、機(jī)械、材料、電子、控制、測(cè)量、微納科技等領(lǐng)域。

大連理工大學(xué)這個(gè)專業(yè)的直博生學(xué)制是4年，而一般的直博生需要學(xué)習(xí)5年時(shí)間，而分開讀碩士和博士一般需要6至7年，這吸引了不少學(xué)生報(bào)考，因?yàn)榭梢怨?jié)約1～3年時(shí)間。當(dāng)然，在4年的時(shí)間里完成碩士和博士學(xué)業(yè)，是一件很具挑戰(zhàn)的事情，需要最大限度地提升效率。

蘇州大學(xué)

蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院是蘇州大學(xué)、蘇州工業(yè)園區(qū)政府、加拿大滑鐵盧大學(xué)攜手共建的一所高起點(diǎn)、國際化的新型學(xué)院。該學(xué)院建立于2010年，由全球著名納米與光電子材料學(xué)家、中國科學(xué)院院士、第三世界科學(xué)院院士李述湯教授擔(dān)任院長，教學(xué)科研實(shí)力雄厚，是國內(nèi)高校中為數(shù)不多的專門的納米科學(xué)學(xué)院。招生方向涵蓋納米生物化學(xué)、納米技術(shù)工程、納米材料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合納米材料等。有關(guān)納米的專業(yè)在物理、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)與工程4個(gè)學(xué)科下招收學(xué)術(shù)型研究生，相關(guān)專業(yè)學(xué)生都可以報(bào)考。

需要提醒大家的是，蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院初試提供詳細(xì)的輔導(dǎo)書和真題，有意報(bào)考的同學(xué)要多關(guān)注學(xué)院的網(wǎng)站，以獲得第一手信息。

武漢大學(xué)

武漢大學(xué)的納米科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院均有招生，各有側(cè)重。前者分為納米復(fù)合材料、納米光催化材料與技術(shù)、納米光電子學(xué)、納米管線陣列及其智能傳感器、納米材料制備與表征和納米尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系6個(gè)方向。后者在納米催化、納米生物醫(yī)學(xué)、納米材料分離分析、微納傳感技術(shù)和高分子納米藥物載體。很多方向在國內(nèi)上處于領(lǐng)先地位，每年也有大量學(xué)生報(bào)考，競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。

武漢大學(xué)與國外多所大學(xué)有合作關(guān)系，大家如果在武大讀研，出國交流、學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)比較多。

華中科技大學(xué)

華中科技大學(xué)是典型的工科學(xué)校，其納米專業(yè)當(dāng)然也首屈一指。華科的納米專業(yè)同樣是熱門，除去每年招收本校內(nèi)推的學(xué)生，考研的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。

在培養(yǎng)模式方面，華科非常重視學(xué)、研、產(chǎn)相結(jié)合，科研成果轉(zhuǎn)化率非常高。在就業(yè)方面，很多碩士研究生在各科研機(jī)構(gòu)及高校任職。如果你求學(xué)在華科，就不用愁生活保障的問題，學(xué)校的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制非常完善。學(xué)院對(duì)每位研究生在校期間將發(fā)放生活津貼，并設(shè)立各類獎(jiǎng)學(xué)金以獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀的研究生，其獎(jiǎng)勵(lì)比例達(dá)80%。

篇9

論文摘要：目前應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型有納米碳材料、納米高分子材料、納米復(fù)合材料等。納米材料在生物醫(yī)學(xué)的許多方面都有廣泛的應(yīng)用前景。

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1應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中并通過一定的機(jī)制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強(qiáng)劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AFM探針等）或顯示針尖和場(chǎng)發(fā)射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873 K～1473 K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。類金剛石碳（簡(jiǎn)稱DLC）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)C—C鍵的碳?xì)渚酆衔?，可以通過等離子體或離子束技術(shù)沉積在物體的表面形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報(bào)道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對(duì)纖維蛋白原的吸附程度降低，對(duì)白蛋白的吸附增強(qiáng)，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微?；蚋叻肿映⒘?，粒徑尺度在1 nm～1000 nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復(fù)合材料

目前，研究和開發(fā)無機(jī)—無機(jī)、有機(jī)—無機(jī)、有機(jī)—有機(jī)及生物活性—非生物活性的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復(fù)合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復(fù)和移植等許多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復(fù)合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達(dá)30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構(gòu)建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細(xì)胞，有效抑制腫瘤生長，而對(duì)正常細(xì)胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)通過生物學(xué)試驗(yàn)證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。

此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價(jià)值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景

2.1用納米材料進(jìn)行細(xì)胞分離

利用納米復(fù)合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng)的特性進(jìn)行細(xì)胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細(xì)胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運(yùn)用于單細(xì)胞分離、基因突變分析、基因擴(kuò)增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國噴氣推進(jìn)研究所利用納米磁性粒子成功地進(jìn)行了人體骨骼液中癌細(xì)胞的分離來治療病患者［6］。美國科學(xué)家正在研究用這種技術(shù)在腫瘤早期的血液中檢查癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)部染色

比利時(shí)的De Mey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3 nm～40 nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對(duì)細(xì)胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復(fù)合物。借助復(fù)合粒子分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結(jié)合而形成的復(fù)合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10 nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標(biāo)簽，為提高細(xì)胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術(shù)。

2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來說，血液中紅血球的大小為6000 nm～9000 nm，一般細(xì)菌的長度為2000 nm～3000 nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80 nm～100 nm，而納米包覆體尺寸約30 nm［8］，細(xì)胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。專利和文獻(xiàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機(jī)非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場(chǎng)的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn)行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對(duì)全身的作用。如美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。

2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料

Ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對(duì)諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開發(fā)。德國柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞部位完全被磁場(chǎng)封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學(xué)正在研制一種僅20 nm的微型智能炸彈，能夠通過識(shí)別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學(xué)家利用納米材料，開發(fā)出一種可測(cè)人或動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)的新技術(shù)?？蒲腥藛T使用的是一種納米級(jí)微粒子，它可以同人或動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導(dǎo)纖維來檢測(cè)反應(yīng)所產(chǎn)生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實(shí)驗(yàn)已成功地檢測(cè)出放進(jìn)溶液中的神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術(shù)可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來檢測(cè)神經(jīng)傳遞信號(hào)物質(zhì)和測(cè)量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應(yīng)用

納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細(xì)胞移植、人造皮膚和血管以及實(shí)現(xiàn)人工移植動(dòng)物器官的可能。

目前，首次提出納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹形分子的多聚物作為DNA導(dǎo)入細(xì)胞的有效載體，在大鼠實(shí)驗(yàn)中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細(xì)胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作，比如作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行或使引起癌癥的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長人的壽命。將由硅晶片制成的存儲(chǔ)器（ROM）微型設(shè)備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的裝置。這種納米機(jī)器人一旦問世將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。

瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫(yī)用微型機(jī)器人，目前實(shí)驗(yàn)已進(jìn)入能讓機(jī)器人撿起和移動(dòng)肉眼看不見的玻璃珠的階段［13］。

納米材料所展示出的優(yōu)異性能預(yù)示著它在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快，效率更高，診斷檢查更準(zhǔn)確，治療更有效。

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篇10

“棄暗投明”的新技術(shù)

宋延林笑著說，走上“納米材料綠色制版技術(shù)”的研發(fā)之路，始自一次“意外”。

那是1995年，正在攻讀博士學(xué)位的宋延林，琢磨著自己關(guān)于信息存儲(chǔ)材料的研究工作。他不想重復(fù)別人的材料體系，于是有了一個(gè)大膽的想法：既然當(dāng)時(shí)國際上主流的信息存儲(chǔ)材料是無機(jī)材料，那么自己就挑戰(zhàn)一下有機(jī)材料。

這在當(dāng)時(shí)并不被人看好，但他與合作伙伴最終成功地將信息存儲(chǔ)點(diǎn)的尺寸從 十幾個(gè)納米縮小至1.3個(gè)納米。相關(guān)論文很快被國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊接受發(fā)表，研究成果亦被兩院院士評(píng)選為1997年“中國十大科技進(jìn)展”之一?！斑@給了我一個(gè)很大的啟發(fā)，不是國外沒有做過的事情就不能做。以前中國人總覺得引領(lǐng)科技進(jìn)步的一定是西方國家，我們只能一味追趕，似乎最好的成績也只能是縮小與國際先進(jìn)水平的差距。但事實(shí)不應(yīng)該是這樣。”

從那天開始，宋延林就打定主意，要做與別人不一樣的東西。多年以后，靈感聚焦于“印刷技術(shù)”。

從成像原理來看，印刷技術(shù)的發(fā)展可以劃分為兩大階段：首先是“物理成像階段”， 基于物理凹凸結(jié)構(gòu)成像，譬如雕版印刷、木活字印刷、鉛字印刷。接下來是“化學(xué)成像階段”，基于化學(xué)感光成像，主要有兩種技術(shù)，一種是激光照排技術(shù)，上世紀(jì)80年代由王選院士主持研發(fā)的漢字激光照排技術(shù)，目前仍是中國印刷業(yè)的主流技術(shù)；另一種是國際上流行的計(jì)算機(jī)直接制版（CTP）技術(shù)。

但無論是激光照排技術(shù)還是CTP技術(shù)，都是感光成像的過程。激光照排的過程與膠卷曝光類似：先將計(jì)算機(jī)處理的信息通過激光掃描到感光膠片上，再通過曝光、顯影、定影得到一張底片，底片在涂有感光層的PS版上重復(fù)曝光、顯影、沖洗的過程，得到最終印版。

“事實(shí)上，高質(zhì)量的信息傳輸，應(yīng)盡可能減少信息轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。有沒有一種辦法，可以直接打印出印版，省略化學(xué)顯影過程呢？”

宋延林首先考慮的是確定印版的材料要求。對(duì)于印刷而言，印版的圖文區(qū)需要“沾油墨”，空白區(qū)則“不沾油墨”。高質(zhì)量的印刷，要求兩個(gè)區(qū)域必須形成足夠大的反差，否則很容易“糊版”。宋延林根據(jù)信息存儲(chǔ)中提高信噪比的要求和納米材料控制表面性質(zhì)的研究基礎(chǔ)，在印版表面形成特殊的納米結(jié)構(gòu)，確保圖文區(qū)和空白區(qū)有足夠的反差，且界面清晰。

不過事情遠(yuǎn)沒有大功告成，“耐印力”成為緊跟著必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。“如果要讓這項(xiàng)技術(shù)走向市場(chǎng)，必須確保它可以滿足常規(guī)生產(chǎn)要求。目前主流印刷版材的耐印力，比如印刷普通報(bào)紙，需要在10萬份以上。最終我們通過納米材料的復(fù)合增強(qiáng)，使新版材的耐印力達(dá)到同一水準(zhǔn)?！?/p>

所謂“復(fù)合增強(qiáng)”，打個(gè)通俗的比方，和增強(qiáng)柏油馬路耐磨性類似：只鋪瀝青的路面極易損壞，在瀝青中摻入石子，就大大提高了耐磨性?！半m然聽起來簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)，還要保證極其細(xì)微的納米顆粒不團(tuán)聚，特別是在南方、北方零上40℃至零下40℃的溫差下，不沉淀，不堵頭，打印出的墨滴大小要與版材表面張力、納米孔的孔徑形成定量可控的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)所有這些，背后是一系列復(fù)雜細(xì)致的研究工作。”

除此之外，由于納米材料綠色制版技術(shù)在國際上并無先例可循，因此亦沒有成熟的配套設(shè)備。為此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還要開發(fā)針對(duì)報(bào)業(yè)、商業(yè)和票據(jù)類的設(shè)備及相應(yīng)軟件。

當(dāng)一切都從理論化為現(xiàn)實(shí)，一種全新的印刷制版技術(shù)橫空出世。宋延林一口氣描述它的操作原理：“用計(jì)算機(jī)處理好全部圖文信息，直接將印版打印出來，圖文區(qū)是親油的，空白區(qū)是親水的，兩者反差足夠大，足夠耐磨。”

新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯而易見。首先，傳統(tǒng)的化學(xué)成像過程，印版與膠片的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程都要嚴(yán)格避光，非常麻煩。而納米材料制版技術(shù)，則是基于“非感光”的全新原理，宋延林打趣說，有領(lǐng)導(dǎo)說這是個(gè)“棄暗投明”的新技術(shù)。

其次，依賴化學(xué)成像形成的印刷產(chǎn)業(yè)鏈，有兩大無法根除的污染。

一是制版的污染。感光成像的化學(xué)沖洗過程，是將感光材料全面覆蓋在版基上，然后根據(jù)實(shí)際圖文情況，將“圖文區(qū)”保留，“空白區(qū)”侵蝕掉。如此一來，80%以上的感光材料都被浪費(fèi)，同時(shí)造成每年百萬噸量級(jí)的廢液排放。

二是版基的污染。目前主流印刷制版技術(shù)的鋁版基制備，實(shí)際是一個(gè)電解氧化的過程，電解液里的濃酸，會(huì)腐蝕消耗鋁材，再加之曝光過程中的損耗，大量的鋁材變成污染物被浪費(fèi)，并造成嚴(yán)重的金屬離子污染。而廢酸用石灰中和后，又會(huì)形成大量廢渣。

“納米材料印刷制版技術(shù)是用計(jì)算機(jī)直接打印制版，沒有化學(xué)腐蝕過程，既不會(huì)形成廢液、廢渣污染，也不會(huì)損失鋁材。被消耗的僅僅是打印的墨水，成本優(yōu)勢(shì)明顯，有可觀的利潤空間，且可以通過鼠標(biāo)簡(jiǎn)便操作?！彼窝恿终f，這是令他自豪的一點(diǎn)。

他永遠(yuǎn)都記得，有一期《時(shí)代周刊》的封面觸目驚心：一只巨大的iphone手機(jī)，連接著一座冒著黑煙的工廠，用醒目的字體探討這只“神器”為什么會(huì)選擇“made in china”（中國制造），結(jié)論有二：一靠“廉價(jià)人力”，二靠“超級(jí)污染”?！爸袊艚o世界的印象，一定要改一改了！事實(shí)證明，我們可以拿出領(lǐng)先、環(huán)保的綠色解決方案。”

再見，試驗(yàn)室！