第一篇：納米技術結課論文

納米技術

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本論文詳細的介紹了關于碳納米管技術的各種制備方法，以及一些新的制備碳納米管的思路，體現了這種新型材料的優缺點。摘要：

概述了碳納米材料的發展及它們的性能和應用。同時介紹了一些比較成熟的制備納米材料的技術。此基礎上分析了碳納米管的形成過程和碳納米管的微觀結構。

納米技術（nanotechnology）是用單個原子、分子制造物質的科學技術，研究結構尺寸在0.1至100納米范圍內材料的性質和應用。納米科學技術是以許多現代先進科學技術為基礎的科學技術，它是現代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學）和現代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術）結合的產物

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。

2、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。

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。

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。

在這門課程中學習了許多高端的材料與技術，其中給我印象最深的是碳納米管的制備。

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。由于碳納米管中碳原子采取SP2雜化，相比SP3雜化，SP2雜化中S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量和高強度。

碳納米管具有良好的力學性能碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。其光學、熱學以及電學性能都很好。

目前常用的碳納米管制備方法主要有：電弧放電法、激光燒蝕法、化學氣相沉積法（碳氫氣體熱解法）、固相熱解法、輝光放電法、氣體燃燒法以及聚合反應合成法等。

電弧放電法：生產碳納米管的主要方法。將石墨電極置于充滿氦氣或氬氣的反應容器中，在兩極之間激發出電弧，此時溫度可以達到4000度左右。在這種條件下，石墨會蒸發，生成的產物有富勒烯（C60）、無定型碳和單壁或多壁的碳納米管。通過控制催化劑和容器中的氫氣含量，可以調節幾種產物的相對產量。使

用這一方法制備碳納米管技術上比較簡單，但是生成的碳納米管與C60等產物混雜在一起，很難得到純度較高的碳納米管，并且得到的往往都是多層碳納米管，而實際研究中人們往往需要的是單層的碳納米管。

激光燒蝕法：在一長條石英管中間放置一根金屬催化劑/石墨混合的石墨靶，該管則置于一加熱爐內。當爐溫升至一定溫度時，將惰性氣體沖入管內，并將一束激光聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成氣態碳，這些氣態碳和催化劑粒子被氣流從高溫區帶向低溫區時，在催化劑的作用下生長成CNTs。

固相熱解法：令常規含碳亞穩固體在高溫下熱解生長碳納米管的新方法，這種方法過程比較穩定，不需要催化劑，并且是原位生長。但受到原料的限制，生產不能規模化和連續化。

聚合反應合成：在碳納米管制備方法中，聚合反應合成法一般指利用模板復制擴增的方法。

科學家近期發現，在強酸、超聲波作用下，碳納米管可以先斷裂為幾段，再在一定納米尺度催化劑顆粒作用下增殖延伸，而延伸后所得的碳納米管與模板的卷曲方式相同。

于是科學家設想，如果通過這種類似于DNA擴增的方式對碳納米管進行增殖，那么只需找到少量的扶手椅式納米管或鋸齒形納米管，便可在短時間內復制、擴增出數量幾百萬倍于模板數量的、同類型的碳納米管。這可能會成為制備高純度碳納米管的新方式。

作為納米技術的重要研究課題，碳納米管的制備是我最感興趣的部分。不僅讓我認識了這種新型材料，還讓我了解了許多前沿科技。雖然納米技術這門課就要結束了，但我對納米技術的興趣不會削減，日后在先下的時間里我想我會嘗試

著升入了解納米技術。

參考文獻：

王敏煒, 李鳳儀, & 彭年才.(2002).碳納米管——新型的催化劑載體.新型炭材料, 17(3), 75-79.肖靜.(2008).碳納米管.現代塑料加工應用, 20(1), 15-15.胡平, and 范守善.“碳納米管/UHMWPE 復合材料的研究.” 工程塑料應用 26.1(1998): 1-3

第二篇：納米技術結課論文

“納米技術”結課論文

——納米技術在醫學方面的應用

以前提起“納米”這個詞語，只知道是一個長度單位，對其了解甚微，而隨著近幾年納米技術日新月異的發展和廣泛應用，感覺“納米技術”、“納米級別”、“納米原料”等等這樣的詞匯越來越頻繁的出現在耳邊。現在納米技術已在不知不覺中進入我們的生活，并引領了當今科技日趨向微元化發展的方向。

由于納米技術的好奇，并且渴望對它進一步了解，本學期選修了“納米技術”這門課，八個星期的課程感覺收獲還是很大的，老師認真的講解和生動的教學內容，填補了我在“納米技術”這一知識領域的空白，至少對“納米技術”不再感到陌生。在課上不僅學到了納米技術的理論基礎、發展歷史、技術分類，還了解了它在很多科技方面的應用。

納米技術（nanotechnology）是指在0.1～100nm空間尺度上操縱原子和分子，對材料進行加工，制造具有特定功能的產品或對物質及其結構進行研究的一門綜合性的高新技術學科。其實通俗的講就是“use little things to finish the big work”。我們在分子原子這樣的微小尺度上加工材料，得到一些新型的功能性的高科技產品，他們往往具有相比于一般材料更優良的性能，具有很高的實用價值和研究價值。而將納米應用到測量等方面，又可以達到高精度的效果，比如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)的發明等。另外還有：納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米加工技術和納米計量學等方面的應用。

具體來說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、生物技術和農產品等方面。而這其中我對納米技術在醫學方面的應用較為感興趣。我認為利用納米技術研發新型藥品、制造高性能的醫療器械非常值得關注，據我了解到：納米技術與醫學的結合已形成了新興邊緣學科——納米醫學，即在分子水平上利用分子工具和人體的知識，從事的疾病診斷、醫療、預防、保健和改善健康狀況等。在認識生命的分子基礎上，人們可以設計制造大量的具有奇特功效的納米裝置，他們能夠發揮類似于組織和器官的功能；他們可以在人體的各處暢游甚至出入細胞，在人體的微觀世界里完成畸變的基因修復、扼殺剛剛萌芽的癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒、探測機體內化學或生物化學成分的變化、適時地釋放藥物和人體所需的微量物質、及時改善人的健康狀況等特殊使命。

概括來說，納米技術在醫學上的應用大致有以下幾個方面：

1、納米生物醫學材料的應用

由于納米材料結構上的特殊性，賦予納米材料獨特的小尺寸效應和表面/界面效應，使其在性能上與微米材料具有顯著性差異，表現出諸多優異的性能和全新的功能。目前，納米生物醫學材料的探索應用有：納米人工紅細胞、納米人工線粒體、納米人工眼球、納米人工鼻等。

2、納米技術在臨床診斷與檢測中的應用 包括納米激光單原子分子探測技術、微小探針技術(納米探針)、納米細胞檢疫器(納米秤)、納米傳感器等，可以更為快捷更為敏銳的捕捉到患者體內的癥結所在，并采取更及時更有效的治療措施，很大程度上提高了臨床診斷的效率和準確率。

3、納米技術在臨床治療中的應用 包括：藥物治療、基因治療、納米機器人、腫瘤治療、腫瘤治療、捕獲病毒的納米陷阱、器官移植（可避免人工器官的排異反應）、手術治療（由微創變為無創）等。（其中納米技術在藥物方面的應用涉及以下幾點：①提高藥物的吸收利用度；②控制釋放系統；③提高藥物作用的靶向性；④建立新的給藥途徑；⑤促進藥物通過生物屏障。）

從這些應用來看，我們不難發現，納米技術在醫學中的廣泛應用必將使新世紀的醫學產生一個質的飛躍，有了納米技術的輔助，醫學材料性能變得更優異、疾病診斷變得更準確、臨床治療變得更可靠更及時，從這些方面來講，納米技術為醫學研究學者攻克醫學難題治療疑難病癥提供了更大的可能性，為廣大醫療工作者帶來了方便快捷，也給患者們送去了福音。相信納米技術會在今后的科技發展中起到越來越舉足輕重的作用。

第三篇：納米技術結課論文

淺談納米技術在隱身材料制備方面的應用

摘要: 在人類發展的歷史中，隱身的人類長久以來的一個大膽而美好的創想，但受限于我們的認知和科技的水平，對于隱身方面的研究還僅僅只是存在于人們天馬行空的想象中而很少能付諸實踐。但20世紀以來，科學技術在各方面都取得了長足的進展，在隱身材料制備方面的也取得了不小的成就。本文將從目前比較先進的納米技術入手討論其在納米隱身材料制備方面的應用，通過介紹納米隱身材料的特性和吸波機理，以及國內外納米隱身材料的研究進展情況，并對納米隱身材料今后 的發展方向進行了展望。關鍵詞：納米技術；隱身材料；吸波機理；發展展望

一、研究背景與意義：

隨著電子科技的迅速發展，雷達，毫米波，紅外，激光，聲波等探測技術趨于成熟，使得未來戰場上武器系統特別是一些大型的作戰武器，如飛機、坦克、導彈、艦艇等所面臨的威脅日益增加。為了提高在戰場上的生存能力、防御能力和攻擊能力的隱身技術普遍受到了世界各國的高度重視。在二戰期間，各國為了降低特征信號以提高飛機生存能力強烈需求的推動下紛紛開展隱形材料的制備，并取得一定的成就，像美國F-117 A“夜鷹”隱形飛機的誕生。隱身技術的發展關鍵在于隱身材料技術的發展。現代化的戰爭對吸波材料的性能提出了越來越高的要求，一般傳統意義的吸波材料已經很難滿足薄、輕、寬、強的綜合要求，各國都在積極開發新型的吸波材料。

納米隱身材料是目前隱身材料研究中一個非常活躍的熱點，納米材料具有很多與眾不同的特異性能，主要表現為具有納米尺 寸效應、宏觀量子隧道效應、界面效應、納米非均勻性等特點，使其在光、電、磁等物理方面具有獨特的性質，可導致微波的高磁導率、高磁損耗，實現微波的寬頻帶強吸收，而且具有兼容性好、質量輕、厚度薄等特點，是一種具有很大發展潛力的新一 代 隱身材料。

二、納米技術的材料特性及吸波機理： 1.納米技術材料特性：

納米材料是指材料組分的特性尺寸在納米量級(1～100nm)的材料，納米隱身 材料是指以磁性納米材料或結構為主體構成的一種復合型隱身材 料，由 于結構和組成的特殊性，納米隱身材料具有一些獨特的特，主要體現在以下幾個方面 ：

(1)特性尺寸在1～l00 nm之內，低于微波頻段趨膚深度，可以避開趨膚效應 的制約。

(2)磁性金屬納米材料具有高飽和磁化強度及形狀各向異性，其微波頻段的磁 導率和磁損耗可比磁性金屬微米顆粒吸收劑高2個 以上等級，該特點可使納米 隱身材料具有大幅度的提高低頻段吸波性能的潛力。

(3)通過調整吸波材料的成分、組成、結構等可進行微波電磁譜頻率響應特性 調控，這為設計寬頻隱身材料提供了可能性。

(4)磁性金屬納米材料與電介質復合組成周期或準周期結構，并出現大量界面，通過結構和成分的優化設計，使阻抗由表及里漸變，可實現阻抗匹 配。

2、吸 波 機 理：

當材料粒子尺寸在納米級時，量子效應使納米的電子能級發生分裂，分裂能級間隔正好處于與微波對應的能量范圍(1 0^-2 ～10^-5e V)內，從而導致新的吸波效應。同時由于比表面積大、表面原子比例高、懸掛鍵增多，因而截面極 化和多重散射成為重要的吸波機制。另外，磁性納米粒子具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗，以上吸波機理尚需進一步完善和深入研究。

三、納米隱身材料舉例：

1、隱身斗篷：

美國科學家用硅納米材料制造了一種隱身斗篷，使普通 的光學檢測無法發現放置在斗篷下的物品。這種新隱身斗篷完全由絕緣材料制造，在光學頻率中，它們往往是透 明的。斗篷由矩形的硅片制成，厚250 nm。硅片可以作為一個光 波導，光線僅限于在這個垂直高度中向前后兩個方向自由傳播。在納米硅材料上，研究人員精心設計了一些孔：每個孔直徑為 110 nm，這就使得斗篷周圍的光波發生完全彎 曲，就好像河水流過巖石一樣。它表明，當光線的方向發生改變，物品的隱身是可以實現的。這個隱身斗篷覆蓋的區域為 3．8 m 左右，可以在波長1400 nm一1800n m之間操作，由于其介質組成和設計特性，比以前更容易制造，且具有(覆蓋區域)向上的拓展性。

2、納米織造隱身衣：

納米級微小粒子組成的超材料可以讓光線拐彎，繞過障礙物。美國印第安那州普渡大學的材料學專家弗拉吉米爾 · 沙 拉耶夫造 出了隱身衣。普通的材料無論如何看似光滑，對于微粒子來說都好像雨點打在鳥巢體育場那樣大的粗糙核桃殼上 一樣，總是會向各個角度產生反射。只有把結構做到比光予還要小，才有可能做出足以讓光線如H 激流經過鵝卵石一般 的流線體。沙拉耶夫正是這樣完成了他的隱身衣的材料。隨后，他依靠一排從中心點開始像一個圓形的梳子沿輪輻方向向外輻射的微型針，將光的折射和扭曲減少到幾乎為零，使得 圍繞著隱身衣的光線發生彎曲，致使人們看不見斗篷。

3、中國納米隱身材料研究：

成都電子科技大學研制的納米針形磁性金屬粉多層納米膜復合吸波材料，通過改變納米針形磁性金屬粉成分，可以有效地控制其頻率特性，有利于展寬吸收 頻帶。趙東林 ¨ 曾系統地報道了雷達波吸收劑的研究進展，并詳細介紹了一些 納米粒子作為電磁波吸收劑在隱身技術上 的應用，認為納米ZnO在這方面具有很好的功效。

四、關于納米隱身材料的展望：

納米隱身技術隨著納米材料技術的發展而發展，在納米材料的制備合成技術不斷取得進展和基礎理論日趨完善的基礎上，納米隱身材料也必將取得更快 的發展。國外開展納米隱身的研究較早，投人力度大，已經系統研究了磁性納 米材料的微波電磁譜理論、材料系列、制備方法、性能表征和測試方法，研 制出多種不同的納米隱身材料，取得了實際性進展;我國納米隱身材料的研究 處于初步階段，投入較少，雖開展了理論、物性及制備方法等方面的研究，但 涉及到納米隱身材料的電磁波傳輸、耗 散機理與設計方面的研究較少，還有 很多關鍵技術沒有攻克，應加大基礎研究力度，使我國的納米隱身技術邁上一 個新的臺階。

作為21世紀的大學生，我們要努力學習科學文化知識，緊跟時代發展得潮流，為我國納米技術的發展貢獻出自己的力量。也感謝老師這一學期的授課，讓我學到了不少東西。

五、參考文獻： [1] 于海濤，莊海燕，莊 焱.納米隱身材料的研究進展及發展趨勢[J].材料開 發與應用,2011.[2] 倪星元，等.納米材料制備技術[M].化學工業出版社, 2008.[3] 韓少華.納米織造隱身衣[J].科技博覽。

說明郵件：

鑒于我對納米技術了解有限，所以文中大部分專業知識來自于互聯網和相關論文書籍，本文的特色是將各方面知識整合起來，為人們呈現了一個比較清晰的關于納米隱身材料簡介，可作為一般的科普文，因為文中相關細節知識以及專業知識匱乏，所以不能算一篇好文，望老師批評指正，學生將虛心接受。

第四篇：納米材料與納米技術選修結課論文

考試序列號__88__

通識教育課程論文

論文題目：納米材料與納米技術的發展及應用

課程名稱: 納米材料與納米技術 學院 外國語學院 專業班級 15級科技英語2班 學 號 3115006865 姓 名 劉輝鷹 聯系方式 *** 任課教師 陶平均

2016年10月31日 摘要：

1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。

2、納米技術帶動了技術革命。

3、利用納米技術制作的藥物可以阻斷毛細血管，“餓死”癌細胞。

4、如果在衛星上用納米集成器件，衛星將更小，更容易發射。

5、納米技術是多科學綜合，有些目標需要長時間的努力才會實現。

6、納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流，它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。

7、納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況，可讓醫生對癥下藥。

和生物技術一樣，納米科技也有很多環境和安全問題（比如尺寸小是否會避開生物的自然防御系統，還有是否能生物降解、毒性副作用如何等等）。

1、納米材料與納米技術的定義：

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。

納米科學技術是介于微觀與宏觀之間的介觀物理，關于納米科學技術的定義很多，具有代表性的說法有：如英國科學家阿爾培特.佛朗克斯教授把納米技術定義為“在0.1-100納米尺度范圍起關鍵作用的科學技術領域。”美國“國家納米技術倡議”（NNI）即推薦采用科普作家伊凡.阿莫托在一本小冊子中的提法：“納米科學和納米技術一般是指，在納米尺度上，則從一納米到幾百納米介觀范圍內，所從事的工作范疇”。

2、納米材料與納米技術的現狀

目前納米材料及技術的應用也越來越廣泛，在專業電子信息產業，納米技術的應用將為電子信息產業的發展克服以強場效應、量子隧穿效應等為代表的物理限制，以功耗、互聯延遲、光刻等為代表的技術限制和制造成本昂貴、用戶難以承受的經濟限制，制造出基于量子效應的新型納米器件和制備技術。具有量子效應的納米信息材料將提供不同于傳統器件的全新功能，從而產生出新的經濟增長點。這將是對信息產業和其他相關產業的一場深刻的革命。這些技術的突破將全面地改變人類的生存方式，它所帶來的經濟價值是難以估量的。正如美國《新技術周刊》指出，納米技術在電子信息產業中的應用，將成為21世紀經濟增長的一個主要發動機，其作用可使微電子學在21世紀對世界的影響相形見絀。納米技術將在生物醫學、藥學、人類健康等生命科學領域有重大應用。在納米生物材料、微細加工、光學顯示、生物信息和分子生物學等技術積累的基礎上，發展生物芯片技術、形成新型生物分子識別的專家系統、臨床疾病檢測系統、藥物篩選系統和生物工業活性監測系統等實用化技術，具有重要的社會與經濟前景。預計到!“-#年，僅納米技術在生物醫藥領域中的應用，全球市場將達到2000億美元。

納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重于納米功能性材料的生產（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術。

納米粒子異于大塊物質的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。

就熔點來說，納米粉末中由于每一粒子組成原子少，表面原子處于不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。

一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。

納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小于光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用于紅外線感測器材料。

3、納米材料與技術的發展趨勢：

自20世紀70年代納米顆粒材料問世以來，從研究內涵和特點大致可劃分為三個階段：

第一階段（1990年以前）：主要是在實驗室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評估表征的方法，探索納米材料不同于普通材料的特殊性能；研究對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。

第二階段（1990~1994年）：人們關注的熱點是如何利用納米材料已發掘的物理和化學特性，設計納米復合材料，復合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導方向。

第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。

而今天，從技術創新的發展趨勢來看，需要更精致、環境友好、更具有智能化的技術創新。

納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。

高級納米技術，有時被稱為分子制造，用于描述分子尺度上的納米工程系統（納米機器）。無數例子證明，億萬年的進化能夠產生復雜的、隨機優化的生物機器。在納米領域中，我們希望使用仿生學的方法找到制造納米機器的捷徑。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高級納米技術雖然最初會使用仿生學輔助手段，最終可能會建立在機械工程的原理上。

單純由大到小（top down）的創新思維和方法已經面臨挑戰，納米科學技術的研究方法（approaches），即提出了全新的創新思維和方法，這里有兩種方法：第一是繼續沿著古已有之的”由大到小“（top down）思路和方法干下去，不過這里的”小“可不是原有意義上的毫米、微米的小，而是在納米尺度（0.1-100nm）上的小，在這么”小“的地方出現的景觀同傳統意義上的毫米、微米尺度上的出現的景象根本不同，在這里真正的發生了量子力學上的波粒二像性。現在用這種方法（top down），可以在宏觀塊體材料（如半導體）上利用機械和蝕刻技術制造納米尺度結構。納米材料的制備的種種方法，還是這一方法。估計二十一世紀的前半葉，甚至更長時間，這種方法還起到支柱作用。但是它創造的文明會是非常輝煌的。第二種方法，就是實現量子物理學界的奇才費曼所預言的那樣”物理學的規律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性“。即”由小到大"（bottom up）的方法，人們按需要用一個個原子或一個個分子組裝創造出有機和無機物品。這方面的創新工作已取得一些成果，見諸報端的不少，但離真正的實用還要走很長的路。

4、納米材料與納米技術的應用：

1、天然納米材料

海龜在美國佛羅里達州的海邊產卵，但出生后的幼小海龜為了尋找食物，卻要游到英國附近的海域，才能得以生存和長大。最后，長大的海龜還要再回到佛羅里達州的海邊產卵。如此來回約需5～6年，為什么海龜能夠進行幾萬千米的長途跋涉呢？它們依靠的是頭部內的納米磁性材料，為它們準確無誤地導航。

生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什么從來不會迷失方向時，也發現這些生物體內同樣存在著納米材料為它們導航。

2、納米磁性材料

在實際中應用的納米材料大多數都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學性質，納米粒子尺寸小，具有單磁疇結構和矯頑力很高的特性，用它制成的磁記錄材料不僅音質、圖像和信噪比好，而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強磁性納米顆粒還可制成磁性液體，用于電聲器件、阻尼器件、旋轉密封及潤滑和選礦等領域。

3、納米陶瓷材料

傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質脆，燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運動，因此，納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性，而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。

4、納米傳感器

納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此，可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀，檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。

5、納米傾斜功能材料

在航天用的氫氧發動機中，燃燒室的內表面需要耐高溫，其外表面要與冷卻劑接觸。因此，內表面要用陶瓷制作，外表面則要用導熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。如果制作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化，讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”，最終便能結合在一起形成傾斜功能材料，它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結成形時，就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。

6、納米半導體材料

將硅、砷化鎵等半導體材料制成納米材料，具有許多優異性能。例如，納米半導體中的量子隧道效應使某些半導體材料的電子輸運反常、導電率降低，電導熱系數也隨顆粒尺寸的減小而下降，甚至出現負值。這些特性在大規模集成電路器件、光電器件等領域發揮重要的作用。

利用半導體納米粒子可以制備出光電轉化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由于納米半導體粒子受光照射時產生的電子和空穴具有較強的還原和氧化能力，因而它能氧化有毒的無機物，降解大多數有機物，最終生成無毒、無味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半導體納米粒子利用太陽能催化分解無機物和有機物。

7、納米催化材料

納米粒子是一種極好的催化劑，這是由于納米粒子尺寸小、表面的體積分數較大、表面的化學鍵狀態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全，導致表面的活性位置增加，使它具備了作為催化劑的基本條件。

鎳或銅鋅化合物的納米粒子對某些有機物的氫化反應是極好的催化劑，可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應的溫度從600 ℃降低到室溫。

8、醫療上的應用

血液中紅血球的大小為6 000～9 000 nm，而納米粒子只有幾個納米大小，實際上比紅血球小得多，因此它可以在血液中自由活動。如果把各種有治療作用的納米粒子注入到人體各個部位，便可以檢查病變和進行治療，其作用要比傳統的打針、吃藥的效果好。碳材料的血液相溶性非常好，21世紀的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。但是這種沉積工藝比較復雜，而且一般只適用于制備硬材料。

介入性氣囊和導管一般是用高彈性的聚氨酯材料制備，通過把具有高長徑比和純碳原子組成的碳納米管材料引入到高彈性的聚氨酯中，我們可以使這種聚合物材料一方面保持其優異的力學性質和容易加工成型的特性，一方面獲得更好的血液相溶性。

實驗結果顯示，這種納米復合材料引起血液溶血的程度會降低，激活血小板的程度也會降低。

使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細，并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。通過納米粒子的特殊性能在納米粒子表面進行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便于檢測的藥物傳輸載體，為身體的局部病變的治療提供新的方法，為藥物開發開辟了新的方向。

9、納米碳管

1991年，日本的專家制備出了一種稱為“納米碳管”的材料，它是由許多六邊形的環狀碳原子組合而成的一種管狀物，也可以是由同軸的幾根管狀物套在一起組成的。這種單層和多層的管狀物的兩端常常都是封死的，如圖所示。

這種由碳原子組成的管狀物的直徑和管長的尺寸都是納米量級的，因此被稱為納米碳管。它的抗張強度比鋼高出100倍，導電率比銅還要高。

在空氣中將納米碳管加熱到700 ℃左右，使管子頂部封口處的碳原子因被氧化而破壞，成了開口的納米碳管。然后用電子束將低熔點金屬（如鉛）蒸發后凝聚在開口的納米碳管上，由于虹吸作用，金屬便進入納米碳管中空的芯部。由于納米碳管的直徑極小，因此管內形成的金屬絲也特別細，被稱為納米絲，它產生的尺寸效應是具有超導性。因此，納米碳管加上納米絲可能成為新型的超導體。

納米技術在世界各國尚處于萌芽階段，美、日、德等少數國家，雖然已經初具基礎，但是尚在研究之中，新理論和技術的出現仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平，研究隊伍也在日漸壯大。

5、納米材料與納米技術存在的問題：

盡管納米材料在生物醫學領域產生的革命性的變化，但是納米材料的安全性問題同時也非常值得我們關注。任何一門技術都具有雙面性，即有有利的一面也會存在有害的一面，納米材料也不例外。

對納米材料安全性的研究工作最早的是英國牛津大學和蒙特利爾大學的科學家在1997年發現防曬霜中的TiO2和ZnO納米顆粒會破壞皮膚細胞的DNA。直到2003年3月，美國化學會年會上的有關納米顆粒對生物可能存在危害的報告才引起了世界對納米材料安全性的廣泛關注。紐約羅切斯特大學的研究者讓大鼠在含有粒徑為20nm的聚四氟乙烯（特氟龍）顆粒的空氣中生活15分鐘，大多數實驗大鼠在隨后4小時內死亡；而另一組生活在含120nm特氟龍顆粒的空氣中的大鼠，則安然無恙。

參考文獻：

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第五篇：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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