第一篇：納米技術及其應用論文

納米技術及其在機械工業中的應用

摘要：主要介紹了納米技術的內涵、主要內容及納米技術在微機械和包裝、食品

或總稱為微型電動機械系統（MEMS），用于有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊系統，特種電子設備、醫療和診斷儀器等。MEMS使用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝。特點是部件很小，蝕的深度往往要求數十至數百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機，用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經濟價值。

（3）納米生物學和納米藥物學，如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間相互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，DNA的精細結構等。有了納米技術，還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。

（4）納米電子學包括基于量子效應的納米電子器件、納米結構的光／電性質、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷。“更快”是指響應速度要快。“更冷”是指單個器件的功耗要小。但是“更小”并非沒有限度。

3．納米技術在機械工業中的應用

3．1納米技術在微機械領域中的應用

隨著納米技術應用途徑的不斷拓寬，微機械的開發在全世界方興未艾。例如，進入人體的醫療機械和管道自動檢測裝置所需的微型齒輪、電機、傳感器和控制電路等。制造這些具有特定功能的納米產品，其技術路線可分為兩種：一是通過微加工和固態技術，不斷將產品微型化；二是以原子、分子為基本單元，根據人們的意愿進行設計和組裝，從而構筑成具有特定功能的產品。3．1．1采用微加工技術制造納米機械

（1）微細加工。日本發那科公司開發的能進行車、銑、磨和電火花加工的多功能微型精密加工車床（FANUCROBO nano Ui 型），可實現5軸控制，數控系統最小設定單位是1nm（10－3μm）。該機床設有編碼器半閉環控制，還有激光全息式直線移動的全閉環控制。編碼器與電機直聯，具有每周6 400萬個脈沖的分辨率，每個脈沖相當于坐標軸移動0．2 nm，編碼器反饋單位為1／3 nm，故跟蹤誤差在±1／3 nm以內。直線分辨率為1 nm，跟蹤誤差在±3 nm以內。CNC裝置采用FANUC－16i，實現AInano輪廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服電機裝上高分辨率檢測裝置及αi系列伺服放大器，實現了微細加工。

（2）微型機器人。在工業制造領域，微型機器人可以適應精密微細操作，尤其在電子元器件的制造方面。美國邁特公司的研究人員最近設計出一種用于組裝納米制造系統的微型機器人，這種機器人的長度約為5mm。研究人員稱，假設能利用納米制造技術使這種機器人的體積不斷縮小，其最終的體積不會超過灰塵的微粒。日本三菱公司也開發了一種微型工業機器人，該機器人采用了5節閉式連桿機構，以實現手臂的輕量化與高剛性，其動作速度及精度完全可以趕上專用機器人。往復上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取動作，所需時間縮短到0．28 s。另外，通過采用閉式連桿機構與高剛性減速機，實現了比以往機器人高10％的位置重復精度（±5 nm），可適用于精密微細操作。我國在微型機器人的研制方面也取得了可喜的成績。據媒體報道，由哈爾濱工業大學研制的機器人，其操作精度達到了納米級，可以應用于分子生物學基因操作，能夠對細胞和染色體進行“手術”，并能在微電子、精密加工等精度要求較高的領域一顯身手。（3）微型電機。美國俄亥俄州克利夫西

卡塞大學已建立了一所納米級微型電機實驗室，專門研究納米技術及其超微機電系統。美國加利福尼亞大學伯克利分校研制的微型電動機，小到只能在顯微鏡下才能看得見。德國汽車零件制造商博士公司正在研制納米技術傳感器，這種傳感器將為人們提供關于汽車上每個零部件在三維空間中運動的精確信息。當微型傳感器探測到速度驟減時，就會自動釋放安全氣囊。3．1．2采用自組裝技術制造納米機械

（1）生物器件。以分子自組裝為基礎制造的生物分子器件是一種完全拋棄以硅半導體為基礎的電子器件。將一種蛋白質選作生物芯片，利用蛋白質可制成各種生物分子器件，如開關器件、邏輯電路、存儲器、傳感器以及蛋白質集成電路等。美國密歇根韋思大學醫學院生物分子信息小組，利用細菌視紫紅質（簡稱BR蛋白質）和發光染料分子研制具有電子功能的蛋白質分子集成膜，這是一種可使分子周圍的勢場得到控制的新型邏輯元件。美國錫拉丘茲大學也利用BR蛋白質研制模擬人腦聯想能力的中心網絡和聯想式存儲裝置。

（2）納米分子電動機。美國IBM公司瑞士蘇黎士實驗室與瑞士巴塞爾大學的研究人員發現DNA能夠被用來彎曲直徑不及頭發絲的五十分之一的硅原子構成的“懸臂”。上下彎曲，頂端則粘有單股DNA鏈。DNA自然形成雙螺旋結構，雙鏈被分開后，它們會力圖重新組合。當研究人員將帶有單股DNA鏈的“懸臂”置于含有與之對應的單股DNA鏈的溶液中，這兩個鏈就會自動配對結合在一起，小“懸臂”在這種力的作用下開始彎曲。研究人員利用這種生物力學技術制造帶有納米級閥門的微型膠囊（納米分子電動機）。通過控制這種驅動力來控制閥門的開合，可以將精確劑量的藥物傳送到身體的需要部位來達到治療的目的。3．2納米技術在包裝機械領域中的應用

采用納米材科技術對包裝機關鍵零部件（如軸承、齒輪、彈簧等）進行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高設備的耐磨性、硬度和壽命。碳納米管還具有較高的機械強度和較高的熱導率。由于具有非常大的長度—直徑比，可以制造出任何復雜形狀的零件，是復合材料理想的增強纖維。目前，用價格低廉的納米塑料制成的齒輪、陶瓷軸承、納米陶瓷蚊輥、電雕輥等印刷包裝機械零件已 走進企業，開始代替金屬材料。現代膠印機上應用著很多傳感器．如控制飛達紙堆的自動升降、氣泵供氣時間檢測、合壓時間檢測、空張檢測、墨量控制等。納米陶瓷具有良好的耐磨性、較高的強度及較強的韌性可用于制造刀具、包裝和食品機械的密封環、軸承等以提高其耐磨性和耐蝕性，也可用于制作輸送機械和沸騰干燥床關健部件的表面涂層。3．3納米技術在食品機械領域中的應用

納米SiC、Si3N4在較寬的波長范圍內對紅外線有較強的吸收作用，可用作紅外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纖維。納米Si3N4非晶塊具有從黃光到近紅外光的選擇性吸收，也可用于特殊窗口材料，以納米SiO2做成的光纖對600 nm以上波長光的傳輸損耗小于10 dB／km，以納米SiO2和納米TiO2制成的微米級厚的多層干涉膜，透光性好而反射紅外線能力強，與傳統的鹵素燈相比，可節省15％的電能。經研究證明，將30～40 nm的TiO2分散到樹脂中制成薄膜，成為對400 nm波長以下的光有強烈吸收能力的紫外線吸收材料，可作為食品殺菌袋和保鮮袋最佳原料。納米SiO2光催化降解有機物水處理技術無二次污染，除凈度高，其優點是：①具有很大的比表面積，可將有機物最大限度地吸附在其表面；②具有更強的紫外線吸收能力，因而具有更強的光催化降解能力，可快速將吸附在其表面的有機物分解掉。這為污水處理量較大的食品企業提供了有力的技術支持。介孔固體和介孔復合體是近年來納米材料科學領域較引人注目的研究對象，由于這種材料較高的孔隙率（孔洞尺寸為2～50 nm）和較高的比表面，因而在吸附、過濾和催化等方面有良好的應用前景。對純凈水、軟飲料等膜過濾和殺菌設備又提供了一個廣闊的發展空間。橡膠和塑料是包裝和食品機械應用較多的原材料。但通常的橡膠是靠加入炭黑來提高其強度、耐磨性和抗老化性，制品為黑色，不適宜用在食品機械上。納米材料的問世使這一問題迎刃而解。新的納米改性橡膠各項指標均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用壽命長達30年以上，且色彩艷麗，保色效果優異。普通塑料產量大、應用廣、價格低，但性能遜于工程塑料，而工程塑料雖性能優越，但價格高，限制了它在包裝和食品機械上的大范圍應用。用納米材料對普通塑料聚丙烯進行改性，達到工程塑料尼龍－6的性能指標，且工藝性能好、成本低，可大量采用。

4．納米技術在機械行業中的發展前景

（1）機械及汽車工業的滑配原件如：軸承、滑軌上應用納米陶瓷鍍膜能產生超底的磨擦界面，大大減低磨損并能提高負載。（2）塑膠流道的低粘應用：例如T型模、拉絲模、套筒和熱膠道，可有效減少積料碳化的產生幾率。（3）射出成型時發生的粘模、包封短射、鏡面霧化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑塊及頂針上所展現的干式潤滑，更是任何金屬所無法表現的優異性。（4）IC封裝膠、橡膠及發泡塑料由于具有極高的粘著性，因此必須借助大量脫模劑來幫助脫模，納米陶瓷的荷葉效應可減少脫模劑的使用及模具清理時間。

（5）納米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑膠在模具內的流動大幅提升，特別是高精度模具例如薄光板、塑膠鏡片、汽車聚光燈罩等模具應用后對產品的不良率上均有明顯的改善。

5．結語

綜上所述，納米技術是近十多年來逐步發展起來的一門前沿性與綜合性交叉的新學科，是現代科學和現代技術相結合的產物，它的迅猛發展將引發21世紀新的工業革命。美國商業通訊公司研究報告稱，未五年，用于橡膠產品和油墨生產的碳黑填充料將繼續高居納米材料需求榜首。今后幾年，全球納米材料的需求將以2．7％年增長速度增長，到2010年將達到1 030萬t，所以納米包裝具有較大的市場發展潛力。過去，我國機械包裝工業的一些先進設備、先進技術，大多是依靠進口。納米技術的出現，將對我國機械包裝行業的技術創新帶來新的發展機遇。相信在不遠的將來，納米技術將廣泛應用于機械工業的各個領域，它給機械業帶來的變化將是巨大的。參考文獻

1向春禮．納米科技及其發展前景［J］．新材料產業，2001（4）2王新林．金屬功能材料的幾個最新發展動向［J］．新材料產業，2001（4）3唐蘇亞．納米技術在微機械領域中的應用［J］．微電機，2002 4萬乃建．21世紀數控技術新面貌［J］．機械制造，2001（20）

第二篇：納米技術與應用論文

納米技術與應用

Nano technology and application 學號：2012093207 金月

Student number: 2012093207 Jinyue

摘要：納米技術是20世紀80年代末期誕生并迅速崛起的新技術,它的基本涵義是在納米尺寸范圍內認識和改造自然,通過直接操作和安排原子、分子,創造新物質。納米(nm)是一個長度單位,納米體系(通常界定為1～100nm的范圍)就在其中。這一體系既不完全適合于描述宏觀領域的牛頓經典力學規律,又不完全適合于描述微觀領域的量子力學規律,它表現出了許多獨特的性能,需要用全新的理論、方法和表征手段在納米尺寸范圍內認識和改造自然,這就是納米科技。納米科技主要包括:納米物理、納米化學、納米材料、納米生物納米電子等分支學科,它們之間既相互獨立,又相互聯系。目前,各個分支領域都取得了令人矚目的成果,納米科技正處于重大突破的前期。關鍵詞：新技術 納米科技應用

Abstract: nanotechnology is born in the late 1980 s and rapid rise of the new technology, its basic meaning is within the scope of nano-sized understanding and reforming nature, through direct manipulation and arrangement of atoms, molecules, create new material.Nanometers(nm)is a unit length, nanometer system(usually defined as the range of 1 ~ 100 nm)among them.This system is not completely suitable for describe the macroscopic field of Newton's law of classical mechanics, and not entirely suited to describe the microscopic quantum mechanics in the field of law, it shows many unique properties, need to use new theories, methods and characterization methods in the nanometer size within the scope of understanding and reforming nature, this is the nano science and technology.Nano science and technology mainly includes: physics, chemistry, nano material, nano biological nanometer electronic branch, between them, is mutually independent and contact each other.At present, have made remarkable achievements in various subfields, nano science and technology is a major breakthrough in the early.Key words: new technology nanotechnology applications

中國是世界上少數幾個最先開展納米科技研究的國家之一。20世紀80年代中期，中國開始資助納米材料研究和納米技術儀器裝備研制，目前中國的納米科技基礎研究已在國際上占有一席之地。1982年發明的掃描隧道顯微鏡（scanning tunneling microscope，STM）和1986年發明的原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)是納米測量表征上的一個里程碑，標志著納米科技從概念階段，進入到實質性研究階段納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米技術的靈感，來自于已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態有關。范曼質問道，為什么我們不可以從另外一個角度出發，從單個的分子甚至原子開始進行組裝，以達到我們的要求？他說：“至少依我看來，物理學的規律不排除一個原子一個原子的制造物品的可能性。” 1990年，IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排，納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置，組成了IBM三個字母。這證明范曼是正確的，二個字母加起來還沒有3個納米長。不久，科學家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠“噴涂原子”。使用分子束外延長生長技術，科學家們學會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次只造出一層分子。目前，制造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。納米技術是在納米尺度內，通過對物質反應、傳輸和轉變的控制來實現創造新的材料、器件和充分利用它們的特殊的性能，并且探索在納米尺度內物質運動的新現象和新規律。由于納米正好處于原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的宏觀世界的中間地帶，被稱為納米世界，也是物理、化學、材料科學、生命科學以及信息科學發展的新領地。納米材料中包含了若干個原子、分子，使得人們可以在原子層面上進行材料和器件的設計和制備。幾十個原子、分子或成千個原子、分子“組合”在一起時，表現出既不同于單個原子、分子的性質，也不同于大塊物體的性質，這種“組合”被稱為“超分子”或“人工分子”。“超分子”的性質，如它的熔點、磁性、電容性、導電性、發光性和顏色及水溶性都有重大變化。當“超分子”繼續長大或以通常的方式聚集成大塊材料時，奇特的性質又會失去。通俗來說，納米材料一方面可以被當作一種“超分子”，充分地展現出量子效應；而另一方面它也可以被當作一種非常小的“宏觀物質”，以至于表現出前所未有的特性。同時，許多化學和生物反應的過程也發生在納米尺度的層面上，因此探測納米尺度內物理、化學和生物性質的變化，將加深對生命科學的理解。對由數量不多的電子、原子或分子組成的體系中新規律的認識和如何操縱或組合他們，是當今納米科學技術的主要問題之一。當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農業等方面。納米科技發展中，納米材料是它的前導，因為納米材料集中體現了小尺寸、復雜結構、高集成度和強相互作用以及高比表面積等現代科學技術發展的特點，其中最應該指出的是納米材料是將量子力學效應工程化或技術化的最好場合之一，可能會產生全新的物理、化學現象。

現在可以用物理、化學及生物學的方法制備出只包含幾百個或兒千個原子、分子的 “顆粒”。這些“顆粒”的尺寸只有幾個納米，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發生反應，也就是說十分活潑。實驗上發現如果將金屬銅或鋁做成幾個納米的顆粒，一遇到空氣就會燃燒，發生爆炸。有人認為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會有更大的推力。另外，用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可加快化學反應過程，大大地提高化工合成的產率。

如果把金屬納米材料顆粒粉體制成塊狀金屬材料，它會變得十分結實，強度比普通金屬高十幾倍，同時又可以像橡膠一樣富于彈性。人們幻想有一天會使用這樣的納米鋼材或納米鋁材制造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10。不僅如此，汽車或飛機的發動機由具有塑性的納米陶瓷材料制成，可在更高的溫度下運作，汽車跑得更快，飛機飛得更高。

對于納米技術研發，歐洲對美國當仁不讓。納米技術是歐盟前兩個計劃的重點，在第六個框架計劃中，納米技術又是一個最優先領域，研發經費為13億歐元。納米技術也處在歐盟另兩個優先領域生命科學和信息社會技術的核心地位。歐洲納米商業聯合會稱，如果把歐盟成員國的投資計算在內，歐洲2002年的納米技術的投資應是美國的兩倍。歐盟有86個國內和國際研究網絡致力于納米技術的研究，參加網絡的有2000多個，其中有許多機構得到了國家的資助。德國、法國和英國等都有完備的納米技術研究計劃。

通信技術是現代信息社會的重要技術支撐，在人們的社會生活中發揮著重要的、不可替代的作用。納米科學技術的發展從材料、器件、信息傳輸、信息處理、信息顯示、終端通信產品等多個方面為未來通。通信科學技術的發展展示了全新的技術，正引領未來通信科學技術的發展，特別是納米科技對未來的電子信息技術將產生十分重要的促進作用。納米材料為光纜提供了新的技術，近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命，提高了網絡的可靠性。

采用納米科技制造技術制備的量子點激光器能夠用于量子加密技術。目前，許多金融機構、政府部門和一些國防項目承包商都采用了量子加密技術。量子保密通信通過了信息傳輸過程中的安全性，在未來10年會有比較大的發展。利用納米制造技術制造的光子晶體光纖能用于未來全新光孤子光通信系統 參考文獻：

趙玉芳，楊伯君，張茹，納米技術在光通信中的應用[J].光通信技術，2007，2，55-56.;周治平、郜定山、汪毅等，硅基集成電子器件的新進展[J].激光與光電子學進展，2007，2（44）,31-38 周治平、郜定山、汪毅等，硅基集成電子器件的新進展[J].激光與光電子學進展，2007，2（44）,31-38 曾祥基.新科技革命的特點與經濟全球化趨勢[J].成都大學學報,2000(3)周兆英，王中林，林立偉．微系統和納米技術．科學出版社，2007

第三篇：納米技術論文

納米“武裝”的交通環境

交通運輸學院

肖昊瑋

Cover letter 當新興的納米技術碰到棘手的交通環保問題，會擦出怎樣不同的火花，會激發出什么獨具創意的解決靈感？本文將為您一一呈現。摘要

目前環境問題是全球熱點，交通污染問題也引起了越來越多的關注，為了交通在服務人們出行的同時，更好的保護好我們的環境，人們已做出很多方面的努力與探索。而隨著納米技術的興起，人們開始考慮將納米技術應用于交通領域，來改善目前的交通環境問題。本文通過對納米技術的理論性分析，即通過納米技術應用前后的參數分析，進而論述其運用在交通領域上的可行性，以及對現有的應用于交通廢氣處理、噪音處理及污水處理等方面的納米技術進行研究與探討，來闡明納米技術的的確確在交通環保方面具有其特有的優勢，納米環保值得推而廣之，讓交通更好的服務我們的生活。背景與意義

納米，這個曾經轟動一時的新興詞匯，這個曾經讓世人感到好奇的計量單位，現如今正在以其特有的科學魅力，一步步地改變著我們的世界。當下正是科技水平飛速發展、日新月異的時代，隨之而來的交通環境問題是亟待解決的，交通工具為我們出行提供便利的同時帶來的尾氣成為了清新空氣的“最大殺手”，其此起彼伏的鳴笛

聲帶來的噪音污染也讓我們的耳朵備受煎熬，輪渡在客運貨運方面做出諸多貢獻的同時，也帶來了水污染這樣令人頭疼的問題。隨著納米技術的悄然崛起，納米環保也會迅速來臨。科學技術的不斷發展，納米技術的日臻完善和成熟，將納米技術愈發廣泛地應用于交通領域，會對我們的交通生活的改善作用日益凸顯出來。而且，納米技術拓展了人類利用資源和保護環境的能力，為徹底改善環境和從源頭上控制新的污染源產生創造了條件。理論基礎

空氣凈化方面：目前大部分交通工具（如汽車、火車、飛機等）仍以化石燃料為主要能量來源，然而化石燃料卻存在明顯的污染特質——不易充分燃燒，從容造成空氣的污染以及能源的浪費。環境保護和能源高效利用是可持續發展的主旋律，就燃油來說，尋找提高燃油燃燒效率和降低廢氣排放的途徑便成了當務之急。而一般的化學清洗類添加劑（清凈劑）加入燃油中的主要作用是防止化油器或噴嘴附著沉積物（膠質），對除去已沉積在燃燒室和油路中的沉積物也有一定作用，但其作用僅僅是維持了發動機的正常工作點，沒有從根本上解決燃燒、排放和積碳的問題。這類添加劑降低尾氣排放的效果并明顯。要提高燃油燃燒的效率，必須提高燃油的霧化程度，也就是增大其比表面積。而納米燃油添加劑正是通過這樣的過程讓燃油二次霧化，上萬倍地提高了燃油的物理活性。有資料表明，運用納米技術還可以制成非常好的催化劑，其催化效率極高。經它催化的石油中硫的含量小于0.01％。在燃煤中加入的納米級助燒催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防治有害氣體的產生。納米級催化劑用于汽車尾氣催化，有極強的氧化還原性能，使汽油燃燒時不再產生一氧化硫和氮氧化物，根本無需進行尾氣凈化處理。另外我們知道，氫能是新的清潔能源，但儲存等方面的問題制約著氫能的開發利用，已有的稀土由于儲氫量少，應用受到很大的限制。如能研制成功一種合成的高質量碳納米材料，則能儲存和凝聚大量的氫氣，并可以做成燃料電池驅動汽車，可有效避免因機動車尾氣排放所造成的大氣污染。

噪音控制方面：經檢測，飛機、車輛、船舶等主機工作時的噪聲可達到上百分貝，容易對人造成干擾和危害。當機器設備等被納米技術微型化以后，其互相撞擊、摩擦產生的交變機械作用力將大為減少，噪聲污染便被得到有效控制。

污水純凈化方面：水運交通是客貨運的主力軍，而航道是水運交通體系中最為重要的一環，其暢通與否直接關系到水運是否順利進行。可目前河運航道均或多或少遭受到了污染，其污染物大部分是生活垃圾，有的河段中還遭受到農藥等化學制劑的污染，而海航航道則會時常由于原油泄漏而造成大面積水域污染。這些污水問題的處理就顯得迫在眉睫。新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力，它是普通凈水劑的10～20倍，可將污水中的懸浮物和鐵銹、異味等污染物除去，通過納米孔徑的過濾裝置，還能把水中的細菌、病毒去除。因細茵、病毒的直徑比納米大而被過濾掉，可水分子以及比水分子還要小的礦物質元素卻被保留下來，經過納米凈化后的水體清澈，沒有異味，成為高質量的純凈水，甚至完全可以飲用。

應用舉例

空氣凈化方面：目前研制出來并已應用于汽車制造領域的EPS納米節能燃料裝置，就是利用的納米技術將汽油分子分割成納米為單位的質子保證充分燃燒，這樣應用的結果是，氣體燃燒完全有助于動力提升，節約能源。

噪音控制方面：目前研制開發出來的納米技術潤滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態膜，產生極好的潤滑作用，得以大大降低機器設備運轉時的噪聲，又能延長它的使用壽命。另外，近年來有關工頻電磁場對人體健康的影響問題已眾所周知，可現在我們再也不用為防電磁輻射而擔憂。在強烈輻射區工作并需要電磁屏蔽時，可以在墻內加入納米材料層，或者涂上納米涂料，能大大提高遮擋電磁波輻射性能。

污水純凈化方面：納米二氧化鈦就是目前運用最為廣泛的一種污水處理制劑，其催化、降解、吸附的能力都十分突出，還具有極強的殺菌作用和絮凝能力，能有效地保障河運航道無垃圾、泥沙堵塞的情況發生，以及保證海運航道的原油污染得到最快最及時的處理，從而是水路運輸更加安全環保。結論

被稱之為21世紀前沿科學的納米技術在交通環境保護領域有著廣泛的應用前景，甚至會改變人們的傳統環保觀念，利用納米技術解決交通污染問題將成為未來交通環境保護發展的必然趨勢。雖然本文

講述的都是納米技術對交通環境改善方面一些小應用，但納米技術做出的貢獻，其影響可是極其深遠的。相信被納米“武裝”了的交通環境會變得越來越美，而未來納米技術對我們生活的貢獻也必將是無止境的。參考文獻

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第四篇：納米技術論文

納米材料的應用及未來小望

（北京交通大學 軟件學院 軟件工程 15301111 張子開）由于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得它們在磁、光、電、敏感性等方面呈現常規材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、高致密度材料的燒結、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應用前景。8.1陶瓷增韌

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與延展性。8.2磁性材料方面的應用

磁性金屬和合金一般都有磁電阻現象，所謂磁電阻是指在一定磁場下電阻改變的現象，人們把這種現象稱為磁電阻。所謂巨磁阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數值約高10余倍。巨磁電阻效應是近10年來發現的新現象。磁性液體的主要特點是在磁場作用下可以被磁化，可以在磁場作用下運動，但同時它又是液體，具有液體的流動性。在靜磁場作用下，磁性顆粒將沿著外磁場方向形成一定有序排列的團鏈簇，從而使得液體變為各向異性的介質。當光波、聲波在其中傳播時（如同在各向異性的晶體中傳播一樣），會產生光的法拉第旋轉、雙折射效應、二向色性以及超聲波傳播速度與衰減的各向異性。此外，磁性液體在靜磁場作用下，介電性質亦會呈現各向異性。這些有別于通常液體的奇異性質，為若干新穎的磁性器件的發展奠定了基礎。納米微晶軟磁材料目前沿著高頻、多功能方向發展，其應用領域將遍及軟磁材料應用的各方面，如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻高壓器、可飽和電抗器、互感器、磁屏蔽、磁頭、磁開關、傳感器等，它將成為鐵氧體的有力競爭者。新近發現的納米微晶軟磁材料在高頻場中具有巨磁阻抗效應，又為它作為磁敏感元件的應用增添了多彩的一筆。研制納米復合稀土永磁材料，通常軟磁材料的飽和磁化強度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向異性又遠高于軟磁材料，如將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內進行復合，就有可能獲得兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料。微磁學理論表明，稀土永磁相的晶粒尺寸只有低于20 nm時，通過交換糯合才有可能增大剩磁值。

8.3納米材料在催化領域的應用

催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。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，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～18倍。

8.4在漿料方面的應用 納米材料用作導電漿料，導電漿料是電子工業的原材料，由于納米材料可使塊體材料的熔點大大降低，因此用超銀粉制成的導電漿料可以在低溫下燒結，此時基片可以不用耐高溫陶瓷，甚至可采用塑料等低溫材料。8.5在精細化工方面的應用

精細化工是一個巨大的工業領域，產品數量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，納米材料都能發揮重要作用。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，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。

9納米材料的應用前景

納米材料的應用前景是十分廣闊的，如：納米電子器件，醫學和健康，航天、航空和空間探索，環境、資源和能量，生物技術等。我們知道基因DNA具有雙螺旋結構，這種雙螺旋結構的直徑約為幾十納米。用合成的晶粒尺寸僅為幾納米的發光半導體晶粒，選擇性的吸附或作用在不同的堿基對上，可以“照亮”DNA的結構，有點像黑暗中掛滿了燈籠的寶塔，借助與發光的“燈籠”，我們不僅可以識別燈塔的外型，還可識別燈塔的結構。簡而言之，這些納米晶粒，在DNA分子上貼上了標簽。目前，我們應當避免納米的庸俗化。盡管有科學工作者一直在研究納米材料的應用問題，但很多技術仍難以直接造福于人類。現階段納米材料的應用主要集中在納米粉體方面，屬于納米材料的起步階段，應該指出這不過是納米材料應用的初級階段，可以說這并不是納米材料的核心，更不能將“納米粉體的應用”等同與納米材料。

10小結

納米科學是一門將基礎科學和應用科學集于一體的新興科學，主要包括納米電子學、納米材料學和納米生物學等。21世紀是納米技術的時代，國家科委、中科院將納米技術定位為“21世紀最重要、最前沿的科學”。納米材料的應用涉及到各個領域，在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領域有著廣泛的應用前景。納米科學技術的誕生，將對人類社會產生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環境保護等重大問題。21世紀初的主要任務是依據納米材料各種新穎的物理和化學特性，設計出各種新型的材料和器件。通過納米材料科學技術對傳統產品的改性，增加其高科技含量以及發展納米結構的新型產品，目前已出現可喜的苗頭，具備了形成21世紀經濟新增長點的基礎。

參考文獻及資料

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[3] 張艷輝．納米材料在化工領域的應用[J]．內蒙古石油化工，2008

[4] 李鳳生.納米/微米復合技術及應用[M].北京：國防工業出版社，2002 [5]李道華，喻永紅.納米材料的合成技術及其研究進展[J].西昌學院學報，2004

第五篇：納米技術論文

神奇的納米世界

班級：市場營銷1003

學號：9110100403

姓名：劉清草

神奇的納米世界的選修課堂，讓我深入的了解到了納米世界的神奇，讓我知道這門新科技對于人類社會的進步將起到決定性的作用。納米技術也不斷的改革人類生活的各個方面，對人類社會的改革將是巨大而深遠的。

何為納米技術？納米科學與技術，有時簡稱為納米技術，是研究結構尺寸在0.1至100納米范圍內材料的性質和應用，是在納米尺度上研究物質的特性，通過組建和利用納米材料來實現特有功能和智能作用的高科技先進技術。納米是1米的十億分之一。自從掃描隧道顯微鏡發明以后，世界上便誕生了以0．1納米～100納米這樣的尺度為研究對象的前沿科學，這就是納米科技。納米科技以空前的分辨率為人類揭示了一個可見的原子、分子世界，它的最終目標是直接以原子和分子來構造具有特定功能的產品。

納米科技是一門嶄新的，具有劃時代意義的前沿性學科。著名科學家錢學森指出:“納米科技是21世紀科技發展的重點，會是一次技術革命，而且還會是一次產業革命”。隨著世界發達國家對納米研究的深入，我國對納米材料和技術也非常重視，為推動我國納米技術成果產業化．國家通過財政投資并帶動社會投資．希望通過5—10年的努力．造就一批具有市場競爭力的納米高科技骨干企業。已先后安排了許多納米科技的研究項目，并取得顯著成績，納米技術在許多方面已達到國際領先水平。

納米技術的起源

1981年掃描隧道顯微鏡發明后，誕生了一門以0.1到100納米長度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此，納米技術其實就是一種用單個原子、分子射程物質的技術。

1990年在美國召開了第一屆納米技術國際學術會議，成為納米科技發展進步的一個重要標志。

從20世紀90年代起，納米科技得到迅速發展，新名詞、新概念，不斷涌現，像納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米生物學等。科學家預言，納米時代的到來不會很久，它在未來的應用將超過計算機工業，并成為未來信息時代的核。正如中國著名科學家錢學森所說的那樣，納米將會帶來一次技術革命，從而將引起21世紀的又一次產業革命。

科學家為我們勾勒了一幅若干年后的藍圖：納米電子學將使量子元件代替微電子器件，巨型計算機裝入口袋里；通過納米化，易碎的陶瓷可變成有韌性的，成為一種重要材料；世界上還將出現1微米以下的機器甚至機器人；納米技術還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑，如對基因進行定點等。

以微電子技術為代表的微米科技，曾經并且正在對世界產生深遠的影響。比微米更深入微觀世界的納米將使人類進一步掌握物質的規律，改造微觀世界的武器。

納米技術包含下列四個主要方面：

1、納米材料：當物質到納米尺度以后，大約是在0.1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。

這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。

如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。

過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，并通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

為什么磁疇變成單磁疇，磁性要比原來提高1000倍呢？這是因為，磁疇中的單個原子排列的并不是很規則，而單原子中間是一個原子核，外則是電子繞其旋轉的電子，這是形成磁性的原因。但是，變成單磁疇后，單個原子排列的很規則，對外顯示了強大磁性。

這一特性，主要用于制造微特電機。如果將技術發展到一定的時候，用于制造磁懸浮，可以制造出速度更快、更穩定、更節約能源的高速度列車。

⒉納米動力學，主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統（MEMS),用于有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊系統，特種電子設備、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數十至數百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機，用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經濟價值。

理論上講：可以使微電機和檢測技術達到納米數量級。

⒊納米生物學和納米藥物學，如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，DNA的精細結構等。有了納米技術，還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。

納米生物學發展到一定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫藥，注入人體內，可以用于定向殺癌細胞。

⒋納米電子學，包括基于量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷,更小,是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。納米技術是建設者的最后疆界，它的影響將是巨大的。

目前!納米技術已經廣泛應用于光學、醫學、半導體、信息通訊、一年的營業額可達500億美元。有預測說，到2010年，納米技術的市場容量將達到14400億美元。于細微處見神奇，見微知著的納米科技將徹底改變目前的產業結構，并且孕育著巨大的商機。

科學界普遍認為：納米技術，信息技術與生物技術，是21世紀最有影響力的三大關鍵技術，不僅對人類社會的進步起到了重要的作用，而且對與促進各國經濟、文化的發展起到了關鍵性的作用。有專家曾經預言，21世紀是納米的時代，在21世紀納米技術將成為超過網絡技術和基因技術的“決定性技術”。