奈米技術論文【多篇】

奈米技術論文 篇一

2012年8月，美國經濟發展局獎給布法羅大學349，565美元（約2，171，672元），用於在紐約西部10個縣扶植培養創新精神，創造工作崗位和鼓勵私人投資。聯邦基金將用於創造一個創新中心，這是一個為期兩年的專案，推動從紐約大學各個分校產生的發明和創新。目的是加速創新和發明商業化的渠道，把企業家和大學及社群的資源緊密聯絡起來。這一創新中心將會為企業家、商業和經濟開發商提供一個合作和資訊交流的平臺，為企業提供新的商業資訊，提供開發技術公司在早期階段的領導能力訓練，提供新產品開發的工藝流程，幫助解決中小企業的技術難題。

二、建立大量的多學科研究中心

UB建立有大量的研究中心和研究所，共有158個。這些研究中心主要側重於協作、多學科的工作，覆蓋了從建築和新生媒介到國家安全和婦女的健康等廣泛的研究領域。例如布法羅大學的多學科地震工程研究中心（MCEER）是由來自整個美國許多學科和研究機構的多名研究人員和工業界的合作伙伴組成的科研團隊。MCEER最初由美國自然科學基金委於1986年建立，作為第一個國家地震工程研究中心。1998年，更名為多學科地震工程研究中心。MCEER的使命已經從最初側重於研究地震工程到研究各種各樣的自然或人為的災害對於關鍵的基礎設施、結構和社會的技術和社會經濟等方面的影響。MCEER通過一個多學科的、多種自然災害研究，同教育和外界緊密聯絡的系統來完成研究工作。

三、制訂長遠和前瞻性的學校發展計劃，強化優勢學科

為了確保布法羅大學持續的繁榮和發展，保持長期的創新活力和世界一流研究型大學的地位，學校董事會制訂了UB2020計劃。UB2020計劃旨在提供學生最好的大學教育，提供社會（社群）最前沿的科研和醫療。其中計劃的主要內容之一是培養戰略優勢學科。其戰略優勢主要分佈在如下的八個方面：（1）藝術和表演藝術；（2）公民參與公共政策；（3）文化和文字；（4）極端事件的減緩和應對；（5）整個生命週期的健康問題；（6）資訊與計算技術；（7）整合奈米結構系統（INS）；（8）生物系統和生物分子識別。每一個方面都設定達到世界一流的目標。如在整合奈米結構系統方面，倡導奈米科學和奈米技術的合作研究，做出能改變世界的發明和創新成果。整合奈米結構系統的研究人員們主要集中在下面六個主要的研究區域：（1）自旋電子學。用電子的自旋來儲存、處理和傳播資訊，從而開發出一些以前不可能實現的電子儀器裝置，使未來計算機的體積更小效率更高。（2）奈米電子技術。奈米電子技術側重在創造奈米尺度的儀器和電路元件，克服現在微電子電路的不足，並實現這些儀器的包裝。UB的研究人員正在設計和製造奈米尺度的電路、晶片和包裝技術，未來的電器元件能夠承受很高的電流密度和溫度梯度，從而能夠提供更快、更小、功能更加強大的計算機。（3）奈米醫學。奈米醫學的進展在UB包括新的微創診斷方法，藥物和基因的目標（靶向）遞送系統，促進光動力癌症治療的方法，新的醫學成像模式和實時藥物療效監測方法。這些研究向著臨床實踐的方向發展，最終能夠提高病人的生命週期和生活質量。（4）感測器和奈米技術在生物醫學中的應用。UB在感測器領域的工作包括神經元網路、模式分析、低功率光探測器和光源、新的分析物的識別技術。確定複雜化學模式作為各種疾病的標誌，例如糖尿病和各種不同型別的癌症，最終能夠實現這些疾病的早期診斷和治療。（5）太陽能。UB研究人員正在開發一種新的科技用於製造和組裝無機奈米材料，用於創造造價低、更加經濟有效的太能電池。研究活動包括在一個導電聚合物母體上基於無機奈米晶體組裝奈米材料用於製造和測試完全混合無機/有機太陽能電池的工藝過程中所發生的光誘導表面電子轉移反應的基本表徵。（6）能量儲存和轉換。改進的能量儲存對於許多新興的技術從電動和混合動力汽車到植入式醫療裝置是非常關鍵的。UB的研究人員正在開發（研發）奈米材料並將它們應用到電池中，與現在的技術相比，新材料的應用能產生更高的功率體積比、更高的電流密度和更長的工作時間。這些微型電源對於許多感測器技術來說是必不可少的。

INS的研究人員來自整個的UB校園，並且和許多系（共約18個系）和研究中心（4個研究中心）一起工作，INS是奈米科學的焦點。並且INS擁有一套集中調配的儀器支援（支撐）奈米科學和相關的物理、工程和材料的研究工作，所有的儀器對於UB的工作人員和外部的使用者是開放的，收取適度的成本回收費用。其中的裝置有高解析度投射電子顯微鏡裝置、聚焦離子束掃描電鏡設施、潔淨室設施、電子束普光裝置和原子力顯微鏡裝置等。這些高精的尖端科研裝置有力地推動了研究工作的進展。通過合作基金、研討會和學術會議，INS形成了一個良好的研究環境，已經獲得了很多突破性的研究成果。比如化學系教授SarbajitBanerjee被麻省理工技術評論（MITTechnologyRe-view）評為世界上35歲以下最優秀的發明家之一。他最有名的發明之一即是“智慧玻璃”。這種玻璃具有夏天隔熱，冬天透熱的溫度調節功能。

四、研究生課程設定

以美國布法羅大學的土木工程博士學位為例，分析一下課程設定和有關的要求。有如下三個方面的要求：（1）完成研究生課程學習；（2）通過博士資格考試（書面考試和口試）；（3）畢業論文答辯和評審。具體來講，博士學位必須包括除了本科學位之外的72個學分，包括12到24個學分來自論文，至少18個學分來自課程學習。論文是最為重要的工作，必須能夠對所學習的領域做出有意義的貢獻。課程通常是由導師和研究生共同選定，但是必須包括在數學方面的兩門課程和力學（流體力學或固體力學）方面的兩門課程。在專業課程的設定方面，既重視基礎知識學習，同時注意學科交叉和最新知識進展的介紹。如開設有結構健康監測和無損測試、橋樑工程中的新興技術、材料的力學行為，土木工程中的統計方法等課程。課程的設定為研究生的學習打下了良好的基礎，並使研究生對最近的學科知識和技術有所瞭解，為他們進行創新性的研究工作打下了良好的基礎。

五、從事具有突破性的創新發明工作

2012年，布法羅大學評出了7項最令人震驚的發明。（1）自生長血管。研究者們開發了一種可以特別為病人產生部分血管的方法。當移植入病人體內的時候這些分段的血管能夠產生幾乎正常的血管。發明小組是由醫學、化學和生物工程以及生物物理學等科研人員組成的團隊。（2）超級細菌毀滅者。醫學人員發明了能夠給予平均抗生素超級強度的方法。採用一種在乳汁中的脂質蛋白質複合物，在單獨使用時具有很小的抗菌能力。當與存在的抗生素結合的時候，即可具有很強的藥物敏感性。（3）生物膜去除劑。布法羅大學的工程師和醫學研究人員合作開發了一種能夠除去醫用金屬植入物上的感染生物膜的電化學方法。（4）蛋白質療法的奈米保護殼。蛋白質基的藥物能夠治療多種疾病，但是人體的免疫系統經常把蛋白質作為侵入異物而進行攻擊。UB的藥物科學家們利用lipid-based奈米顆粒（分子）訓練整個免疫系統來接收這些蛋白質治療分子。（5）腫瘤抑制基因。許多癌細胞在它們的表面有碳水化合物結構（也叫CD176抗原），在腫瘤的傳播中起著重要的作用。UB科學家們發現一種小鼠抗體對這種抗原非常有效。KateRit-tenhouse-Oslon（發明人）教授已經開始註冊了一個公司（For-Robin）來開發這種抗體應用於人體內。（6）發明了用作控制癌症的microRNA。UB科學家發現了可以恢復的microRNA水平能夠對抑制某種型別的癌症腫瘤的生長。（7）新的顯像劑。UB的科學家們已經開發了一系列的用於核磁共振的造影劑。這些智慧的造影劑將來可能用於監視癌症治療的整個過程，並且能夠進一步決定具體的實施療程（治療措施）。這些新的發明成果對整個社會都產生了很大的影響。

六、總結

奈米技術論文 篇二

關鍵詞：國際科學期刊；期刊封面；經典藝術；影象學；符號學

如今，國際科學期刊雜誌不僅對科學知識有所研究，而且對大眾所理解的具有嚴肅性、認真性、一絲不苟性的“科學”名詞給予了另一種解釋，科學也可以富有藝術氣息。翻閱世界頂級科學期刊，每本期刊的封面都如同“工藝品”一般。赫伯特•斯賓塞曾指出：國際平面有時會被界定為一門研究符號學的學科，所以在理論層面，國際平面也是與符號學相關的一類。符號學當中的“能指”“所指”、資訊交流方式及字面、語言和影象，在同樣語言和影象的呈現當中不僅僅只代表了一種物體或觀念，而是可以有著多種表達方式，此類表達並非消極，更多帶有積極意義[1]。頂級科學期刊也以此為基礎，通常只有專業人士才能解讀的論文，通過圖片或圖片變形來呈現科學研究成果、傳遞科學知識使它們變得易於理解。現代影象藝術作為現代科技和藝術的完美結合，分享和傳播必將帶來更多的趣味性。頂級科學期刊很好地運用了這兩大特性，在藝術與科學之間尋到了一個完美的契合點，從影象上的運用延伸至內涵之間的相互影響、借鑑。在探究世界科學期刊封面內容與藝術畫作的內在聯絡時，筆者以封面期刊上所展示的圖片、論文及所對比的藝術作品間存在的聯絡進行分析，品讀影象與論文間的相互聯絡與互通內涵。錢學森先生曾在幾十年前便強調過，國民不僅需要科學技術知識，更需要文化藝術修養[2]。回頭看國內期刊，生硬的字型、簡單的幾何圖形就是一期科學期刊的封面。

一、科學期刊封面影象示例

（一）悄然融入的浮世繪

1.凱風快晴

《GenestoCells》是一本由日本分子生物學會發行的細胞生物學學術期刊。此期刊是一本獨具風格的雜誌，能將浮世繪作品與生物學不露聲色地融合其中。2014年2月期刊上的畫作源自“三十六景”之一的《凱風快晴》。被稱為“浮世繪之王”的《凱風快晴》，描繪的是“赤富士”時的景象。在夏日晴朗之時，太陽初升。此期刊封面中的細胞質所含有的器官都包含於改寫版的《凱風快晴》之中。期刊中富士山被紅日映照，山體通紅。“凱風”則是指從南方吹來的風，將雲朵的形狀自上而下呈現出不同的紋理，鱗片狀的雲有的似光滑內質網、有的似糙面內質網、有的似運輸囊泡。由於《凱風快晴》的作者葛飾北齋受印象派影響較大，而細胞器研究出現重大突破也是出現在這個時期。不論從科學或是藝術的領域都是中西方交流與互通的最好代表。

2.深川萬年橋下

《GenestoCells》2011年6月期雜誌上的畫作源自“三十六景”之一的《深川萬年橋下》，拱橋如虹，水平如鏡，遠眺富士，賞心悅目。萬年橋建造地點位於日本小名木川和隅田川合流處，橋身是一個流暢的大圓弧，期刊封面則是以萬年橋為基礎，連續的橋樑同水中倒影連線形成了一個DNA雙螺旋結構。這幅圖以隅田川水面上的船隻為視角，從斜上方看萬年橋與水面倒影，而富士山則巧妙地出現在橋洞之中。通過原畫中來往匆忙的人們表現DNA中所含有的各類元素，同時通過水中倒影表現複製的DNA雙螺旋。

3.消防員

《GenestoCells》2013年6月期刊以噬菌體為封面，而噬菌體的出現為分子生物學的發展做出巨大貢獻。在此期封面中，一位江戶消防員扛著本應是消防隊的隊標，被更換成噬菌體形狀的事物；背景中原本的紅燈籠則被表現為細菌。由於細菌“火災”的產生，消防員便代表噬菌體將其圍攻撲滅。原畫是豐原國周的《消防員》。畫面中威武的日本古代消防員，舉著畫著噬菌體樣子的旗子，代表的正是噬菌體，後面則是隊員舉起大腸桿菌的紅色燈籠，預示著接下來將有一場硬仗。而噬菌體本身是病毒的一種，專以細菌為宿主，較為人知的噬菌體就是大腸桿菌為寄主的T2噬菌體。

（二）別有一番寓意的“蒙娜麗莎”

英國著名雜誌《Nature》2017年11月期刊展示利用DNA自組裝技術，創造8,704畫素的《蒙娜麗莎》畫像。使用二維DNA奈米結構產生具有奈米精度的表面圖案，而此項技術並非新技術，但是此前的尺寸大小一直侷限於0.05平方微米左右。科研人員錢璐璐及同事表明，假如在一個多級加工過程中遞迴應用簡單的組裝規則，就可以利用一個特別小組的DNA鏈創造出最大達0.5pm2的2D陣列。DNA奈米技術最早的人像結構選取的就是《蒙娜麗莎》，也如同蒙娜麗莎美麗而又神祕的微笑一般，DNA奈米技術也突破這些看似神祕的技術，科學家們一一攻破的同時也在不斷地追求如同蒙娜麗莎一般神祕而又特別的更加深層次的科學。

（三）非洲文化與畢加索

美國雜誌《Science》是全世界最權威的學術期刊之一。《Science》2009年3月封面非洲是所有現代人類的源頭。此次研究在非洲確定了14個祖先人口群，這些群體與自我描述的種族和共享的文化或與語言屬性相關。在大多數人群中觀察到高水平的混合血統，反映了整個非洲大陸的歷史遷徙事件。因此，此次期刊封面借鑑了畢加索立體主義。因為畢加索後期對非洲原始文化十分感興趣。非洲傳統的藝術審美方式與西方的審美方式是不同的。非洲傳統造型藝術不像西方傳統造型藝術那樣，力求向觀者表現或說明什麼。所以在畢加索的畫中，令人印象深刻的是大眼睛，包括他著名的畫作《格爾尼卡》在內都能看到非洲傳統藝術的身影。

（四）音符間的康定斯基

《nature》2016年4月的封面期刊，以癌症為主要內容。此期期刊封面圖案的每一個節點都象徵著神經細胞的節點，如同康定斯基的繪畫一樣。康定斯基的繪畫有著一定的音樂性，而畫面中的點象徵著靜止，線則象徵著內在的張力，這些都源於運動。點、線這兩種元素同時造就自己“語言”的交織、佈局。刪除了“虛飾”，掩蓋並削弱語言的內在聲音，賦予畫面更為簡潔和準確的體現，使純粹的形式服務於豐富、生動的內涵。每幅畫似乎如同一個個鼓點一般有著節點和交織的線條[3]，如同神經節點與腫瘤細胞相互制約、相互聯絡。

（五）蒙德里安空間中的紅藍黃構圖

《nature》2017年6月的封面來自論文“Hi-C資料分析計算方法的比較”。封面製作是由ChiaraNicoletti創作的影象靈感，來自Hi-C地圖和PietMondrian藝術。Hi-C是一種全基因組測序技術，用於研究細胞核內的3D染色質構象，結合生物資訊分析方法，研究全基因組範圍內整個染色質DNA在空間位置上的關係，獲得高解析度的染色質調控元件相互作用圖譜。顏色的拼接形成了蒙德里安的紅黃藍構圖，粗重的黑色線條把畫面格局形成幾個不同大小的矩形形狀，非常簡潔。與Hi-C一樣，《紅黃藍構圖》是藝術領域中的先驅，而紅黃藍所對應的區域正好對應了上述研究中研究的突破點。

（六）記憶的永恆

《ANGEW》是德國化學類期刊。《ANGEW》上收錄的文章以簡訊類為主，封面論文為“通過可調諧FRET從鑭系元素到量子點的單奈米顆粒細胞條形碼”，奈米顆粒的熒光條形碼為多引數成像提供了許多優點。然而，建立不同濃度無關的程式碼而不混合各種奈米顆粒並且通過使用單波長激發和發射用於多路複用細胞成像是極具挑戰性的。受達利《記憶的永恆》的啟發，圖中的三個時鐘完美地代表了這項研究的想法。其中三個時間光學檢測視窗用於RGB（紅色，綠色，藍色）編碼，顯示的是左下方的單奈米粒子元件（原始螞蟻覆蓋的橙色時鐘），中心（藍色時鐘下方）的顯微鏡物鏡（原始中的“怪物”）和紅色的顯微鏡載玻片，左上角的綠色和藍色單元格（原始平臺或池中）。

二、國內科學期刊與藝術融合

通過上述世界頂級科學期刊封面不難發現，科學不僅僅是一門獨立的學科，可以涵蓋的知識面甚至是影響力數不勝數，現如今生活的點點滴滴都會使科學與藝術相互聯絡，但國內科學期刊似乎因為過於嚴肅的出版方式，讓我們對“科學”二字敬而遠之。錢學森先生指出以思維科學角度來觀察，科學工作是猜想開始的，然後才是科學論證。換言之，科學工作是源於形象思維，終於邏輯思維。形象思維源於藝術，所以科學工作是先藝術，後才是科學。相反，藝術工作必須對事物有個科學的認識，然後才是藝術創作，科學需要藝術，藝術也需要科學[4]。

（一）文化認同感

翻閱國際科學期刊，通過比對各自國家雜誌為主的科學期刊，可以看到美國的現代主義、英國的古典主義、日本的浮世繪等，即使是面向全球的科學期刊，但從各國的期刊中，便可知曉它們國家的科學、文化、藝術等。然而相關資料分析，截止2013年我國圖書館館藏2000多種科技期刊中，國內僅有695本科技期刊有視覺化封面設計，視覺化比例約30%左右。國內大多科技期刊還處於封面無圖或者用圖隨意的狀態，沒有認識到插圖、配色等對期刊封面設計的重要價值[5]。然而國際科學期刊《cell》封面也曾經出現以中國元素為主題的期刊封面。以2015年5月《CancerCell》封面為例，封面期刊發表了中國科學院季紅斌研究組的最新研究成果“LKB1失活引發氧化還原不平衡以調節非小細胞肺癌可塑性和治療反應”。封面應用了中國人熟知的孫悟空煉丹爐裡練就火眼金睛的故事。八卦爐裡練就孫悟空火眼金睛所代表的就是科研成果中缺失LKB1的肺腺癌。而煉丹爐有更強的可塑性，不僅可以解除更高的氧化應激，而且還可以進行系統重程式設計轉分化為肺鱗癌產生耐藥性。此番設計，在突出研究成果的同時也為傳播中國神話故事、繪畫、動畫做到了一定的推動作用。

（二）創新不失本源

中國上下五千年，國畫、書法、刺繡、木雕、榫卯等，無一不是我們的驕傲。現今，中國科技強大、技術先進，卻似乎與中國古代技法失去了聯絡。我們是否可以在國內期刊設計中既做到創新又不失本質？

三、結語

（一）國內封面設計應對

國內科學期刊封面設計應該做到簡潔明快、極具創意、和諧統一，在突出期刊特色的同時兼顧嚴肅性與活潑性[6]。可以借鑑日本期刊《GenestoCells》，採用名畫變形的方式，使人不經會心一笑。例如，把研究中的元素以水墨畫、刺繡的形式呈現。

（二）審美價值

如同錢學森先生所說的藝術與科技是相輔相成的，當藝術審美價值提升時，不論是科技還是人文藝術，都會以一個全新的面貌展示給世人。我們在提升科技硬實力的同時，是否也應該注意到人文藝術這一軟實力的提升呢？相信科技與藝術之間能夠碰撞出不可估量的火花，中國的實力也必將不可匹敵。

參考文獻：

[1]斯潘塞。現代版式設計先驅[M].，譯。上海：上海人民美術出版社，2006.

[2]錢學敏。試論錢學森的“大成智慧學”[J].首都師範大學學報（社會科學版），2001（3）：11-24.

[3]康定斯基。康定斯基論點線面[M].羅世平，等譯。北京：中國人民大學出版社，2005.

[4]錢學森。科學的藝術與藝術的科學[M].北京：人民文學出版社，1994.

[5]王國燕，程曦，李清華。Nature及其子刊封面視覺藝術特徵分析[J].科技與出版，2014（7）：63-68.

奈米技術論文 篇三

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

一、化學反應和催化方面應用

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

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

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

二、過濾和分離方面應用

在過濾工業中，奈米過濾(簡稱納濾，nanofiltration)廣泛應用於水和空氣純化以及其它工業過程中，包括藥物和酶的提純，油水分離和廢料清除等。還可以從氮分子中去掉氧(氧與氮分子大小差別僅0.02nm)。應用此方法生產純氧可不需要採用深冷工藝，因而可以降低成本。法國於2000年在GeneraledesEaMx建成世界上第一座用納濾技術生產飲用水的裝置，所用聚合物膜其孔徑略＜lnm。與傳統淨化工藝相LL，雖然電能消耗較高，但帶來一些其它的好處，如不需要用氯。

由於可以精確地控制孔徑，所以具有可觀的近期應用前景。美國PacificNorthwest國家試驗室已經創制一類稱之為SAMMS結構，為在介孔載體上自組裝的單層結構，含有規整的1-50nm的圓柱形孔，孔上用自組裝方法塗上活性基團單層，可用於不同領域。已經利用SAMMS成功地從水溶液和非水溶液中萃取出各種金屬和有機化合物。

奈米多孔材料的吸收和吸附效能也提供了在環境治理方面應用的可能性，如去除重金屬(如砷和汞等)。使用其他奈米材料的過濾技術也取得了長足進步。例如入rgomide奈米材料公司開發的用直徑為2nm纖維製成的高產率系統，可以過濾病毒、砷和其它汙染物。

一些聚合物—無機化合物複合材料也可用作氣體過濾系統，而且效率也很高。如有一種用排列成行的碳奈米管(nanotLlLe)製成的膜，由於奈米管與氣體分子間互不作用，可以高產率地分離出氣體。此種材料可滿足高流速低壓氣體的分離需要。此種膜可以從氣流中去除CO2，或從CO中分離H2。這種技術可應用於新一電廠、煤液化工廠或氣體液化廠。

由精密控制尺寸的奈米管組成的膜在分離生物化學品方面也具有很大潛力。

三、複合材料方面應用

在複合材料中使用奈米粒子可以提高材料強度，降低材料的重量，提高耐化學品、耐熱和耐磨耗能力，而且還可賦於材料一些新的效能，諸如導電性，在光照和其他幅照下改變其反應效能等。

以粘土為基礎的奈米複合材料在不久將來會有很大的市場。以碳奈米管為基礎的新型結構複合材料的開發也為期不遠，它的主要問題是成本較貴，要用好的填料(單壁奈米管)。大規模應用較大而不太完善的碳奈米纖維可望在2004年實現，此發展可能會給奈米粘土複合材料的應用形成衝擊。

一些公司計劃擴產奈米粘土也反映出其發展潛力。如Nanocor公司已轉產奈米粘土，每年2萬噸。許多主要聚合物公司也在開發奈米複合材料技術。RTP公司已將有機粘土／尼龍奈米複合材料製成薄膜和片材。Triton

System公司應用奈米二氧化矽與一種聚合物材料製成奈米複合材料，開發成一種塗裝材料。其它HoneyWell，Ube工業和Unitika等公司已工業規模生產尼龍奈米複合材料用作包裝HBP材料，Nanocor最近與三菱氣體化學公司聯合

製造並出售HBP包裝材料。用於食品和飲料行業。Bayer打算用尼龍6奈米複合材料製造多層包裝膜，此膜的氧穿透率減少l/2，透明度和韌性有提高。近期，人們關注的另一種奈米複合材料的填料物質，是一種較為複雜的分子多面齊聚物(polyl、cdral01ig(mericsilsc5quioXanes，POSS)。Hybrid塑料公司稱其可以大量生產POSS，並與塑料生產廠商和使用者進行合作。

四、塗料方面應用

在塗料行業CTJ。奈米粒子已經起著很大的作用，但是，類似於能生成抗刮痕和不粘表面的塗層的溶膠—凝膠單層(solgclmonlolaycr)還在研究。用樹狀聚合物可以彌補不足，並且可與奈米粒子技術結合應用。

以奈米粒子為基礎的塗料具有各種優異的效能，比如：強度、耐磨耗、透明和導電。拜耳公司與Nanogntc公司合作開發導電和透明的塗層。奈米粉體是難以儲運的，美國海洋部門採用微型凝聚(microscalengglomerate)方法，即在應用時用等離子(一種熱的離子化氣體)技術或熱噴塗技術，使粉體被融熔，形成塗層。拜耳公司與HansaMetallWerke公司用奈米粒子進行抗水和抗灰塵塗料開發。據中國環氧樹脂行業線上(y-)記者瞭解，2002年BASF公司推出一種用奈米粒子和聚合物製備的噴塗塗料，在乾燥時自組裝成一種奈米結構的表面，呈現出類似荷葉的效應，即當水落到表面上，由於與表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，並把灰塵帶走。

Inframat公司用奈米塗料作為船殼防汙塗料。以防止海藻、貝類附著生長。此種塗料很堅硬。但並不發脆。該公司的奈米氧化鉛-氧化飲基陶瓷塗料已獲得美海軍部門400萬美元訂貨，主要用於塗裝潛水艇的潛望鏡。應用奈米粒子技術可以製造氧化鋁奈米粒子，用於地磚的抗劃痕塗層。Nanogate公司為西班牙地磚製造商提供奈米粒子塗料，使之容易清洗，並還為眼鏡工業提供抗劃痕塗料。

用奈米粒子強化的塗料還可能在生物醫用方面應用。例如銅的奈米粒子可以降低細胞在表面上生長，從而解決移植上的一個主要問題。

五、新增劑和樹狀聚臺物的作用

在複合材料領域中，奈米粘土和POSS已經取得進展。在不遠的將來，碳奈米管可能產生較大影響。但是，各種不同形狀的樹狀分子結構以及它能易於功能化的效能，可以創制特殊結構的複合材料，使之具有各種效能。早在上世紀90年代中期，BertMeijer教授就闡明瞭樹狀聚合物的結構，它是一群小分子，或是小分子的容器。一個“樹狀聚合物箱”(I)endrimerbox)，如同有一個硬殼建於軟性樹狀聚合物周圍。如果一個小分子，如染料分子進入樹狀聚合物中，即可被封裝在空穴中。通過對其末端基因的化學改性，全部或部分烷基化，樹狀聚合物就可以形成與線型聚合物可化學相容的物質，以改進混合性能。在此情況下，樹狀聚合物的作用在於建立了分子微觀環境，或是在塑料原料中形成“奈米觀口袋”(nanoscopicpocket)來聚集染料分子。作為一種形態的、結構的或是介面改性劑，樹狀聚合物還可提高材料韌性，而對其加工性沒有影響。在材料共混和複合中，它們還起著材料組分間的相容劑和粘接劑的作用，因此可用於工程塑料新增劑。樹狀多支鏈聚合物已經被用作環氧樹脂的增韌劑，加入重量比5％的樹狀聚合物可顯著提高材料的堅韌性。通過可控相分離工藝，可以使樹狀聚合物良好地分散在樹脂中，樹狀聚合物和樹脂作用可以使接枝在樹狀結構上的環氧基團的化學鍵得到加強。杜邦公司製造和應用多支鏈結構物質作為聚合物共混中的新增劑，可以改善聚合物的加工效能。DSM公司已經將多支鏈的聚丙烯亞胺(PPl)聚合物工業化，主要用於廉價塑料和橡膠製造中作為新增劑，降低粘度。在塗料、油墨和粘合劑生產中也可應用。美國宇航局向DowCorning公司和MatcrialsElectrochemical

Research公司進行專案投資，開發等離子沉積樹狀聚合物塗料和樹狀聚合體富勒烯奈米複合材料，以用作微型和亞微型表面潤滑。

六、樹狀聚臺物及去汙作用

樹狀聚合物特別適用於去汙，它起著清道夫的作用，可以去掉金屬離子，清潔環境。改變一種介質的酸度可以使樹狀聚合物釋放出金屬離子。而且樹狀聚合物可以通過超過濾進行回收和冉用。樹狀包覆催化劑可用此同樣方法從反應產物中進行分離。回收再用。密西很大學的生物奈米技術中心計劃開發樹狀聚合物加強超濾方法，作為新的水處理上藝．從水中去掉金屬離子。樹狀聚合物可以在其分子小間或是在它們的經改性的終端基團上捕捉小分子。

使其能適用於吸收或吸附生物和化學汙染物。美國軍事部門對它的應用前景作了好的評價。

七、奈米保護(nano-protection)方面應用

樹狀聚合物在護膚膏中作為一種反應型的組分是很有效的。此應用可以擴充套件到保護衣服。固定的樹狀聚合物層可以抗洗和耐環境氣候條件變化。有一種稱之為“類似樹狀聚合物”(Amphilicdondrimcr)，它一半是樹狀聚合物，另一半具有末端結構，用以在保護膜中固定活性樹狀聚合物。

近年來，“一些部門在研究用奈米粒子來監測和防止化學武器襲擊。Nanospherc公司不久前推出一個系統，可以用來監測生物武器，如炭疽菌。該系統採用美國西北大學開發的金奈米粒子感測器。Altair奈米技術公司和西密西根大學聯合開發用二氧化鈦鈉米粒子為基礎材料的感測器，可用來監測生物和化學武器。NanosPhere材料公司開發氧化鎂奈米粒子用於口罩的過濾層，因為它能殺大細菌(包括炭疽桿菌)。深圳新華元具奈米材料公司和Nucrgst公司生產銀奈米粒子用於抗菌服。NanoBio公司推出一種抗菌液，可以破壞細菌孢子、病毒粒子和黴菌，它的作用是讓表面張力發生爆炸性釋放，而這種產品對人體組織不起傷害，現在主要使用者是美國軍事部門。

八、燃料電池方面應用

隨著對行動式電子產品電能需求不斷增加。要求降低供電元器件的重量和尺寸，由此而開闢廣奈米粒子的新市場。

AP材料公司與Millennium電池公司合作執行美國軍方一份合問。開發奈米級二硼化鈦用於高階電池組和其它儲能系統。Altar公司最近宣佈該公司高階固體氧化物燃料電池系列示範試驗獲得成功，包括聯結器、電解質、陰極和陽極等都是由微米和奈米級材料構成。而且，還開發了納米鋰基電池電極材料，其充電和發電率都比當前所用鋰離子電池材料快l倍。

有一些公司計劃工業生產甲醇基燃料電池，在2004年前後應用於行動式電子裝置。在這類電池中，所用催化劑是處在淤漿狀態的鉑奈米粒子。針對電池應用，Brookhaven國家試驗室已製成鋰-錫奈米晶體合金，用作高效能電極。用氫化鋰與氧化錫反應，前者需過量使反應完全。生產的鋰—錫合金中含有剩餘氧化鏗。重複用氫處理最後生成粒徑為20～30nm奈米複合材料，形成穩定金屬氫化物的其它元素也可用此法制造奈米複合材料，未來的應用不僅在電池領域，還可以用在催化方面。

奈米技術論文 篇四

研究奈米材料和奈米結構的重要科學意義在於它開闢了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於奈米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致奈米材料和奈米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於巨集觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於巨集觀和微觀物體之間的中間領域。在奈米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築奈米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富奈米物理和奈米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性奈米陶瓷、超強奈米金屬等仍然是奈米材料領域重要的研究課題；奈米結構設計，異質、異相和不同性質的奈米基元（零維奈米微粒、一維奈米管、奈米棒和奈米絲）的組合。奈米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今奈米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的的意願合成具有特殊效能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計奈米結構原理性器件以及奈米複合傳統材料改性正孕育著新的突破。

1研究形狀和趨勢

奈米材料製備和應用研究中所產生的奈米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動奈米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新佈局奈米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊奈米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。

奈米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，奈米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地製備了晶粒為50urn的奈米Cu的決體材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒為7urn的Pd，屈服應力比粗晶Pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的奈米化為解決這一問題帶來了希望，奈米金屬間化合物FqsAJZCr室成果的轉化，到目前為止，已形成了具有自主智慧財產權的幾家奈米粉體產業，睦次鸚米氧化矽。氧化鈦、氮化矽核區個文的易實他借個緲陽放寬在奈米新增功能陶瓷和結構陶瓷改性方面也取得了很好的效果。

根據奈米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關奈米科技研究規劃。美國國家基金委員會（NSF）1998年把奈米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究專案向全國科技界招標；美國DARPA（國家先進技術研究部）的幾個計劃裡也把奈米科技作為重要研究物件；日本近匕年來制定了各種計劃用於奈米科技的研究，例如Ogala計劃、ERATO計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，奈米科技投資1．28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展奈米科技的計劃；英國政府出巨資資助奈米科技的研究；1997年西歐投資1．2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，奈米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統克林頓親自過問奈米材料和奈米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2．5億美元增

加至5億美元。這說明奈米材料和奈米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。

2國際動態和發展戰略

1999年7月8日《自然》（400卷）重要訊息題為“美國政府計劃加大投資支援奈米技術的興起”。在這篇文章裡，報道了美國政府在3年內對奈米技術研究經費投入加倍，從2．5億美元增加到5億美元。克林頓總統明年2月將向國會提交支援奈米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國奈米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1．97億美元的資助強度提高到2．5億美元。《美國商業週刊》8月19日報道，美國政府決定把奈米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業週刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對奈米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年奈米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：奈米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為奈米材料是奈米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在奈米結構組裝體系和高比表面奈米顆粒製備與合成方面領導世界的潮流，在奈米功能塗層設計改性及奈米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，奈米尺寸度的元器件和奈米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶片，美國明尼蘇達大學和普林

斯頓大學於1998年製備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性奈米棒組成的奈米陣列體系，10－”bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的奈米結構器件已在美國問世，在磁儲存、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。

最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型奈米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。奈米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。奈米材料在醫藥方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到奈米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是奈米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨佔“老大”的地位。

面對這種挑戰的形勢，中國在這個領域的研究能不能繼續保持第二階梯的前列位置，能不能在下世紀前週年，在奈米材料和技術的市場中佔有一定比例的份額，這是值得我們深思的重要問題。中國科學院在我國奈米材料研究佔有極其重要的地位，在奈米粉體的合成、奈米金屬和奈米陶瓷體材料的製備、奈米碳管定向生長和超長奈米碳管的合成、奈米同軸電纜的製備和合成、有序陣列奈米體系的設計和合成、新合成方法的創新等在國內外都做了有影響的工作。在《自然》上1篇，《科學》上4篇，影響因子在3以上的論文6篇，申請發明專利28項，已獲發明專利7項，有5項專利獲得實施，扶植了國內一些奈米產業，這些都為進一步工作奠定了基礎。

為了使中國科學院在世紀之交乃至下一世紀在奈米材料和技術研究在國際上佔有一席之地，在國際市場上佔有一份額，從前瞻性、戰略性、基礎性來考慮應該成立中國科學院奈米材料和技術研究中心，建議北方成立一個以物質科學中心為基礎的研究中心（包括金屬研究所），在南方建立一個以合肥地區中國科學院固體物理所和中國科技大學為基礎的研究中心，主要任務是以基礎研究為主，做好基礎研究與應用研究的銜接和成果的轉化。

在富有挑戰的對世紀，世界各國都對富有戰略意義的奈米科技領域予以足夠的重視，特別是發達國家都從戰略的高度部署奈米材料和奈米科技的研究，目的是提高在未來10年乃至20年在國際中的競爭地位。從各國對奈米材料和奈米科技的部署來看，發展奈米材料和奈米科技的戰略是：（）以未來的經濟振興和國家實力的需求為目標，牽引奈米材料的基礎研究、應用開發研究；（2）組織多學科的科技人員交叉創新，做到基礎研究、應用研究並舉，奈米科學、奈米技術並舉，重視基礎研究和應用研究的銜接，重視技術整合；（3）重視發展奈米材料和技術改造傳統產品，提高高技術含量，同時部署奈米材料和奈米技術在環境、能源和資訊等重要領域的應用，實現跨越式的發展。

3國內研究進展

我國奈米材料研究始於80年代末，“八五”期間，“奈米材料科學”列入國家攀登專案。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點專案，組織相關的科技人員分別在奈米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家“863”新材料主題也對奈米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後，奈米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介人，使我國奈米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。

目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事奈米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究專案的和奈米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海矽酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學烹北大學、西安交通大學、天津大學。青島化工學院、華東師範大學＼華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學

研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國奈米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及奈米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物奈米粉體，建立了相應的裝置，做到奈米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在奈米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、奈米複合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀複雜、效能優越的奈米陶瓷；在世界上首次發現奈米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現奈米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬Gd；設計和製備了納米複合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化製備奈米合金的新方法；發現全緻密奈米合金中的反常Hall－Petch效應。

近年來，我國在功能奈米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效製備純淨碳奈米管技術，用這種技術合成的奈米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，奈米管陣列面積達到3mmX3mm。其定向排列程度高，碳奈米管之間間距為100pm。這種大面積定向奈米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜誌上。二是超長奈米碳管制備：首次大批量地製備出長度為2～3mm的超長定向碳奈米管列陣。這種超長碳奈米管比現有碳奈米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜誌上。英國《金融時報》以“碳奈米管進入長的階段”為題介紹了有關長奈米管的工作。三是氮化嫁奈米棒製備：首次利用碳奈米管作模板成功地製備出直徑為3～40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維奈米棒，並提出了碳奈米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是矽襯底上碳奈米管陣列研製成功，推進碳奈米管在場發射平面和奈米器件方面的應用。五是唯一維奈米絲和奈米電纜：應用溶膠一凝膠與碳熱還原相結合的新方法，首次合成了碳化或（TaC）奈米絲外包覆絕緣體SIOZ和TaC奈米絲外包覆石墨的奈米電纜，以及以S江奈米絲為芯的奈米電纜，當前在國際上僅少數研究組能合成這種材料。該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際奈米會議宣讀後，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備奈米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成製備氮化鉻（CrN）、磷化鑽（COZP）和硫化銻（Sb。S。）奈米微晶，在1997年的《科學》雜誌上。七是用催化熱解法制成奈米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石奈米粉，在1998年的《科學》雜誌上。美國《化學與工程新聞》雜誌還發表題為“稻草變黃金？從四氯化碳（CC14）製成金剛石”～文，予以高度評價。

我國奈米材料和奈米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在“八五”研究工作的基礎上初步形成了幾個奈米材料研究基地，中科院上海矽酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國奈米材料和奈米結構基礎研究的重要單位。無論從研究物件的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國奈米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國奈米材料研究的發展，培養高水平的奈米材料研究人才作出了貢獻。在奈米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國奈米材料和奈米結構研究的中堅力量。

在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備奈米材料，研製了氣體蒸發、磁控濺射、鐳射誘導CVD、等離子加熱氣相合成等10多臺製備奈米材料的裝置，發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成製備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種奈米材料的方法，研製了效能優良的多種奈米複合材料。近年來，根據國際奈米材料研究的發展趨勢，建立和發展了製備奈米結構（如奈米有序陣列體系、介孔組裝體系、MCM－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地製備出多種準一維奈米材料和奈米組裝體系。這些方法為進一步研究奈米結構和準一奈米材料的物性，推進它們在奈米結構器件的應用奠定了良好的基礎。奈米材料和奈米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。

奈米技術論文 篇五

自進入21世紀以來，隨著科學技術的不斷髮展，新能源的開發與利用也得到了快速的發展，但由於受到各種條件的限制，現階段新能源仍無法完全取代石油、天然氣的作用，因此，採油行業在我國仍有著非常大的發展前景。本篇論文主要分析並探討了採油工程技術的發展及其展望。

關鍵詞：

採油；工程技術；發展現狀；展望

隨著社會經濟的不斷髮展，人們的生活水平、生活質量的不斷提高，對石油能源的需求量正在不斷上升，我國石油行業得到了不斷的發展。採油技術經過近幾年的不斷髮展，化學驅油、注水開發技術得到了開發與應用，從而在一定程度上使原油採收率、油井產量得到了提升，但是現階段還是比較低。因此，在油田的開發過程中，採油工程技術的發展以及應用非常重要。

1採油工程技術的發展

自進入21世紀以來，科學技術得到了不斷的發展與進步，我國石油行業的採油工程技術經過不斷研究與實驗實踐，也得到了不斷髮展。在進行發展的過程中，採油工程技術主要包括三個發展階段，即分層採油技術的發展、採油工程技術的突破性發展以及採油工程體制的完善。

1.1分層採油技術的發展階段

上世紀50到70年代，經過多方面的長期探索與實踐，我國分層採油技術得到了有效的發展，主要成果包括實現了油田堵水、油田防砂等試驗。分層採油技術的有效發展階段主要包括以下四個方面：第一，分層採油，指的是有效地利用低滲透層潛力，分採自噴井，分層採油主要包括高壓單管封隔器、油套管分採工藝、雙管分採工藝。第二，分層測試，主要是對有杆泵抽油井實施環空測試以及對注水井的注入剖面、自噴採油井的產出剖面實施分層測試，第三，分層管理，通過在平面調整中實施注水結構，使注採系統得到完善，工程生產能力、細分注水能力得到提高，從而實現結構調整以及控液穩產的效果。第四，分層研究，以吸水刨面、產出剖面、密閉取心等資料為根據，結合油水井並進行改造，分析剩油分佈情況、開發狀態與油層動用情況，在油田的生產過程中掌握主動權。

1.2採油工程技術的突破性發展

上世紀70到90年代，我國採油工程技術得到了突破性發展，適合多種油藏型別、滿足不同場地需要的採油工程技術得到開發與應用。主要有：首先，氣頂砂岩採油技術，此種技術在大慶喇嘛甸油田的開採過程中得到了應用，並取得了良好的效果。其配套技術主要包括保障最優射孔井段、水錐與氣錐保持穩定等。其次，稠油熱力採油技術，上世紀80年代，在我國的許多油田中，稠油熱力採油技術進行了大規模的實驗以及應用，在克拉瑪依、勝利等油田中完成了技術攻關。再次，潛山油藏開採技術，任丘油田中的一種典型油藏及時潛山油藏，與砂岩油藏不同的是，潛山油藏存在著是否適合開採、其大多數油氣是否存在於孔隙、裂縫之中等問題。開採潛山油藏需要耐高溫、大排量電潛泵技術以及完成裸眼測試。最後，斷塊採油技術，由於其油藏形狀、油藏大小具有不確定性以及斷層相互分割使油藏成為一個獨立的單元等因素，在斷塊油藏的開採過程中，必須要採取滾動勘探的方法進行注水、油層改造，才能保證產油效率及產油數量。

1.3採油工程體制的完善

在採油工程技術進行不斷髮展的過程中，採油行業的採油工程體制進行了不斷地發展以及完善，體現在以下幾個方面：第一，蒸汽吞吐接替的發展，能夠扭轉稠油開採過程中的被動局面。第二，在採油過程中採取中長期發展規劃，可以處理好近期應用技術以及基礎研究之間的關係，及時地、有效地解決出現的問題，並對採油技術進行改進。第三，採用簡化地面流程、加強注水等採油工程技術對低滲透油田進行開發，可以使單井產量得到有效提高，實現利益的最大化。

2採油工程技術的展望

2.1對採油工程進行全面瞭解

第一，應對石油開採過程的規律性有一個全面的瞭解，對以此為根據採取相應的採油工程技術。第二，在採油過程中，採取人工補充能量、保持地層壓力的採油措施，能夠在很大程度上延長穩產期，實現採油效果的有效提高。第三，應國際專案加強合作，瞭解在採油技術方面國際上的最新發展趨勢，並進行研究借鑑，使我國的採油工程技術得到發展。

2.2加強對專業人才的培養

採油工程技術的有效發展，離不開一支具有高技術水平、高操作技能的技術隊伍。因此，採油企業應加強對專業人才的培養，組建專業團隊，充分發揮其自身的組織能力、管理能力，深入挖掘人才潛力，從而實現整體隊伍專業素質的提高，有助於採油工程實現效益的最大化。

2.3合理應用先進技術

應在採油工程合理應用先進技術，例如奈米技術、微生物技術等，從而使採油工程技術得到進一步的發展與完善。第一，奈米技術，目前奈米採油工程技術在我國處於起步階段，MD膜驅油技術正在應用。第二，微生物技術，微生物採油技術是正在進行發展的三採技術，在含水高的油田、枯竭老油田中具有比較強的活力。

3結語

綜上所述，隨著人們對能源需求量的不斷提升，我國正在面臨著是由能源短缺問題，在油藏開採過程中合理利用採油工程技術，能夠使原油採收率、油井產量得到有效的提升。

作者：劉堯 單位：冷家油田開發公司

參考文獻：

[1]楊曉梅，龐波，王利霞。探討石油工程採油技術的現狀及對未來的展望[J].石化技術，2015,01:74+95.

奈米技術論文 篇六

目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用奈米尺度發展製藥業。奈米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然後在奈米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑藉奈米技術。奈米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層奈米粒子包裹的智慧藥物進入人體，可主動搜尋並攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以奈米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性奈米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然後釋放藥物。奈米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用奈米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。

2在塗料方面的應用；

奈米材料由於其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異效能。藉助於傳統的塗層技術，再給塗料中新增奈米材料，可獲得奈米複合體系塗層，實現功能的飛躍，使得傳統塗層功能改性從而獲得傳統塗層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在塗料中加入奈米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。

在建材產品如玻璃中加入適宜的奈米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由於氧化物奈米微粒的顏色不同，這樣可以通過複合控制塗料的顏色，克服碳黑靜電遮蔽塗料只有單一顏色的單調性。奈米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴塗業中，將奈米Tio2新增在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使塗層產生豐富而神祕的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。

3在化工方面的應用；

化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中採用奈米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，奈米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入奈米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。奈米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，而且彈性也明顯優於用白炭黑作填料的橡膠。塑料中新增一定的奈米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且緻密性和防水性也相應提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.奈米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利汙染物，具有除淨度高，無二次汙染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。4其他生活方面的應用：

奈米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料製成的衣服雖然豔麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬奈米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。奈米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而採用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的奈米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的塗料耐洗刷性差，時間不長牆壁就會變的班駁陸離，奈米技術應用之後，塗料的技術指標大大提高，外牆塗料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電遮蔽。如今可以通過控制奈米微粒的種類，進而可控制塗料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。

總之，在未來生活中，奈米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。

參考文獻

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[4]劉列，張明雪，胡連成，宇航材料工藝[J]，1994，24。

論文關鍵詞：奈米尺寸；效能

論文摘要：奈米尺寸開闢科學新領域，介紹奈米材料的神奇特性及在生活中的應用。

奈米技術論文 篇七

在工作陽極鈦（鈦基）表面塗上奈米級的貴金屬［Pt（鉑）、Pd（鈀）、Os（鋨）、Ir（銦）、Ru（釕）、Rh（銠）等］氧化物，在通電情況下於溶液中產生化學活性很強的自由基。如：在有Cl-存在時，陽極則生成新生態的氯（Cl•）；在水中則會產生新生態的氧（O•）。這些新生態的自由基能迅速地與溶液中的有機物（如COD）、有色物質、氨氮等起化學反應從而達到降低其濃度的目的，對病毒、細菌和藻類的孢子也具有強大的殺傷力。除了產生自由基外還能產生顯著的協同效應，如酸鹼效應、沉澱效應、氣浮效應、誘導效應和吸附效應等，因此能大大提高水處理效果。

2奈米催化電解技術主要影響因素

2.1電極

20世紀70年展起來的化學修飾電極，通過對電極表面進行修飾，將具有特定功能的分子、聚合物、奈米材料等固定在電極表面，改變電極表面特性，使電極具有良好的電催化效能，並降低工作電位，促使有機物在發生電極析氧反應前氧化降解，並獲得良好的電極反應速率和更高效的電流輸出，減少副反應發生和降低執行能耗。在此基礎上發展起來的奈米級催化劑塗層技術，是現階段比較有效的電極材料工藝。其擁有更低的工作電位和更高效的電流輸出，可減少副反應發生和降低執行能耗。

2.2電解質

電解質濃度增大，溶液導電能力增強，槽電壓降低，電壓效率提高；但濃度高到一定程度後，電壓效率的提高趨於平緩，增加藥劑成本，並會增大後續深度處理的難度。此外，部分電解質如Na2SO4等惰性電解質，電解過程中不參與反應，只起導電作用，電解效率的高低僅與其濃度有關；而類似NaCl等電解質，在電解過程中不僅起導電作用，更參與電極反應，氯離子在陽極氧化，進而轉變成次氯酸。次氯酸是強氧化劑，不但可直接氧化有機物，而且還能阻止有機物（或中間產物）在電極表面吸附，從而避免降低電極活性。

2.3反應器結構

現在多采用三維電極結構來代替二維電極結構，以增加單元電解槽體積的電極面積，且由於每對陽極和陰極距離很小，傳質非常容易，因此大大提高了電解效率和處理量。三維電極所用的填充材料主要有金屬粒子、鍍上金屬的玻璃球或塑料球、金屬氧化物、石墨和活性炭等。此外，溶液pH值、電解時間、電流密度、溶液的傳質因素、待去除的有機汙染物特性等其它條件也對電解效率有較大影響。因此，深入研究有機汙染物在電極上的反應歷程，開發高效電極材料，確定最佳降解條件，對提高電解效率和降低處理費用是非常必要的。

3奈米催化電解技術在廈門市政汙水處理中的應用

根據NCE的特點，其應用主要有如下幾方面：

1）將尾水處理達到或接近飲用水標準，直接回用到日常生活中，即實現水資源迴圈利用。該方式適用於水資源極度缺乏的地區，但投資高，工藝複雜。

2）將尾水處理到非飲用水標準，不與人體直接接觸，如便器沖洗、地面和汽車清洗、綠化澆灑和消防用水等。該方式適用性好，易推廣。

3）將達到外排標準的工業汙水進行再處理後迴圈利用，一般需增加膜處理裝置等使其達到軟化水水平。

4）應用於汙水處理廠剩餘汙泥的前處理，從源頭減少汙泥產量。目前，NCE在廈門市政汙水處理中應用的典型案例有汙水處理廠中水回用、尾水消毒和汙泥減量處理等。

3.1中水回用作為道路沖洗水

1）現場場地較為狹小；

2）設施要求安全性高，執行維護簡單，可自動化執行；

3）確保尾水經處理後含有一定餘氯；

4）汙染物濃度、色度進一步降低。對常見的尾水消毒工藝（紫外、加氯、二氧化氯、臭氧和電解消毒等）進行比選，結合尾水水質和處理後出水水質要求，確定採用奈米催化電解+砂、碳過濾的處理工藝，設計並建設處理水量為300t/d的中水回用工程。其中，奈米催化電解機外形尺寸H1485mm×W820mm×D530mm，採用三相交流380V供電，額定輸出直流電壓0~50V，額定輸出電流0~1000A，實際有效佔地約10m2。電解機每個電解槽的電解容積約7.2L，電解停留時間一般控制在4s左右（根據實際進水量可進行調整），極板間距根據來水雜質顆粒大小一般選擇間距為4mm，極板交叉分佈。

3.2小型汙水處理站尾水消毒

因廈門市本島機場北側工業區部分企業排放汙水問題，擬在機場北側車輛拆檢定損中心北側建設臨時汙水處理站，主要處理附近約1km2範圍內產生的約30t/d汙水。汙水處理主體工藝採用一體式氧化溝，將傳統汙水處理技術中的格柵、厭氧池、好氧池和沉澱池整合一體，大幅度減少用地面積；同時採用高效射流曝氣機，實現曝氣和推流；由於系統無內、外迴流，無複雜自動化控制系統，對執行人員要求低。在消毒工藝的選擇上，考慮到汙水處理站無人值守或僅設定裝置看守人員的現狀，確定採用執行管理簡單的奈米催化電解消毒工藝，在提供消毒功能的同時，可適當降低出水色度和濁度，也方便銜接後續中水回用工程。該處理站設計規模為100t/d，佔地約120m2，總投資約60萬元。汙水處理工藝為一體式氧化溝+轉盤過濾+奈米催化電解+超濾膜過濾，汙水經沉砂、隔油後提升進入籃式格柵，除去大於15mm固體垃圾後，進入一體式氧化溝，經歷生物降解、過濾、電解消毒等處理過程，出水滿足《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放標準，再根據去向選擇外排或超濾後作為中水回用。該專案中利用NCE去除汙水色度、產生微氣泡去除濁度和產生強氧化性自由基實現消毒功能，相比常規加氯和紫外消毒工藝，無需補充化學藥劑，裝置簡單易操作，執行穩定。2012年11月專案執行以來，出水水質指標中的糞大腸菌群值穩定低於10000個/L。該專案執行能耗約1.10kWh/t，其中電解機能耗約0.09kWh/t，因本專案處理水量較小，電解機採用單電解槽，且在電壓、電流控制上進一步優化，能耗較低。電解機實際輸出直流電壓約3V，輸出電流約150A。

3.3汙水處理廠汙泥處理減量

廈門前埔汙水處理廠採用自主研發深度脫水工藝處理汙泥，產生泥餅含水率<60%，泥質滿足《城鎮汙水處理廠汙泥處置混合填埋用泥質》（GB/T23485-2009）標準，萬噸汙水產泥量從傳統方法9.5t降至5.4t。為進一步降低汙泥產量，擬利用奈米催化電解技術處理剩餘汙泥，減少進入後續工藝的汙泥絕乾量，從源頭減少汙泥產量。主要工藝流程與深度脫水工藝流程相似，區別在於剩餘汙泥先經奈米催化電解處理，利用電解產生的自由基和其他氧化性物質破壞汙泥細胞結構，使汙泥細胞內物質和結合水溶出並釋放到溶液中，經提升進入重力濃縮池，隨上清液溢流進入生化池補充碳源，從而減少進入化學調質池的絕幹汙泥量。經測算，汙泥電解後，絕幹汙泥量減少16%；濃縮池上清液性質發生顯著變化，但對汙水處理工藝基本不產生影響，出水水質保持穩定。該專案電解質投加量相當於0.107kg/萬t汙水，約64元/萬t汙水，該指標可進一步降低，並通過餘氯濃度指示。

4結語

奈米催化電解產生的氯、氧等自由基可使尾水脫色，有效殺滅水中病原菌，電絮凝效應可淨化出水水質，產生的氣泡可帶走部分固體懸浮物，對後續可能增加的深度處理過濾元件也可起到有效保護作用。在廈門汙水處理廠中水回用、尾水消毒和汙泥減量處理中的應用結果表明，該技術具有經濟實用、快速便捷、執行穩定和處理高效的優點，適合於城市發展對汙水處理和節水技術的需求。雖然該技術的執行能耗較高，但相信隨著化學修飾電極技術的進步和對反應器結構的不斷優化，相應能耗會進一步降低，從而可以降低汙水處理廠執行成本，為水資源可持續開發利用提供良好的技術支撐。

奈米技術論文範文 篇八

1奈米孔生物技術的改進

從嵌入溶血素蛋白通道對血脂的試驗研究開始，研究者們在過去10年中開發和探索了多種型別的奈米孔。α-溶血素是一種能天然性地連線到細胞膜中繼而導致細胞溶解的蛋白質，它第一個被用來做成生物奈米孔模型。模型中，一層生物膜將溶液分為2個區域，α-溶血素蛋白嵌入生物膜中形成奈米孔。當DNA分子穿過奈米孔時阻斷電流會發生變化，這時靈敏電子元件就能檢測電流的變化。但是，由於4種鹼基的理化性質比較接近，所以讀取序列實際上比想象的困難得多。此外，有效減少電子噪聲仍舊是個挑戰，通過降低DNA的位移速率可以部分減少噪聲。最近出現了新形式的仿生奈米孔，其中包括絲蛋白毛孔[1]和仿生核孔複合物[2]。跨孔形成的側電極使通過奈米孔轉運的生物分子的電子檢測成為可能[3]。採用等離子體減薄[4]和離子束雕刻技術[5]得到的超薄奈米孔也被開發出來。通過耦合到奈米孔上的掃描探針顯微鏡[6]和矽奈米線電晶體[7]，證實了這種使用靜電效應和場效應的替代檢測方式的可行性。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，目前已經成為製作超薄奈米孔膜材料[8]的首選。石墨烯的帶電特性、韌度、原子厚度以及其電子抗滲效能，使得其成為奈米孔DNA序列測序的熱點材料。石墨烯薄片膜[9]和自對準碳素電擊[10]形成方面的新進展，促進了碳奈米結構與奈米孔技術的整合。對進入奈米孔分子的自動捕捉可實現分子結構和動力學的檢測分析。這項改進技術已經應用於對孔泡附近的擴散現象研究，這也是未來生物研究的基礎。對金屬孔上離子轉運的研究，例如金表面的奈米孔[11]，可以作為一種方法用於建立種選擇性奈米孔系統[12]，這一系統也是研究者感興趣的生物分子檢測系統。

2奈米孔在生物技術上的應用

迄今為止，DNA是奈米孔研究中最常見的聚合物，脂質嵌入式離子通道檢測DNA是這項研究開創性的示範。最近，固態奈米孔已用於檢測核小體亞結構的不同[13]以及RNA聚合酶催化DNA轉錄的關鍵部分，為了解染色體的結構和轉錄研究創造了新機遇。生物奈米孔在富含鳥嘌呤的G-四鏈體檢測方面的應用，對基因組學和表觀遺傳學的發展起著重要的推動作用[14]。脫鹼基位點也可以用奈米孔動態檢測，通過阻斷含離子載體的電解質溶液，高壓輔助下的蛋白質易位以及使用配體修飾奈米孔蛋白的不同都得到了論證[15]。某些蛋白質在轉運時發生“解壓”，轉運過程便可用於成為測量解壓動力學。許多這種蛋白質的解壓行為已經得到了研究，奈米孔可作為無需標記的高效力譜儀[16]動態使用。重要的神經傳導物也得到了動態實時區分，以期用於研究大腦對藥物的化學反應[17]。與其檢測技術相比，奈米孔更具發展前景，其高效、快速且價格低廉，準確度和檢測效能良好。其他奈米孔結構為生物領域提供了多種新研究和技術。大型固態奈米孔可以用來動態地捕獲釋放的細菌，為動態捕獲單細胞提供了更快速低廉的方法。使用脂肽包被的固態奈米孔，可以探測到DNA與鄰近孔膜的相互作用[18]。熱反應聚合物的提出推進了智慧奈米孔的發展，智慧奈米孔可以作為動態響應溫度的裝置，電解質刷組成的生物奈米孔可控制孔附近的鹽電導。DNA測序奈米孔的研究也取得了進展，一項最新的分子動力學研究顯示，運用DNA聚合酶作為棘輪，通過控制石墨烯奈米孔上DNA單鏈的轉運，可獲得核苷酸序列的高精讀數。使用溶血素中的鏈黴親和素可選擇性固定DNA鏈，可高解析度區分孔上不同幾何位置的核酸。P-n半導體結可放慢DNA易位的速度，移位過程中這種半導體結可以動態控制電壓。運用新型的基於CMSO的放大器，可實現亞微秒時間內的電流檢測。關於DNA測序的理論研究，為解決上述提到的離子電流測定速度的限制問題提出了可行性的建議和方法。模擬顯示，石墨烯碳奈米帶上的奈米孔可以利用孔隙邊緣的電流密度，從而產生較高的解析度。垂直於奈米通道放置的石墨烯碳奈米帶上的電導變化，也被建議作為DNA鹼基易位測序裝置。

3結語

奈米技術論文 篇九

[論文摘要]科技的發展，使我們對物質的結構研究的越來越透徹。奈米技術便由此產生了，主要對奈米材料和奈米塗料的應用加以闡述。

一、奈米的發展歷史

奈米（nm）是長度單位，1奈米是10-9米（十億分之一米），對巨集觀物質來說，奈米是一個很小的單位，不如，人的頭髮絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百奈米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對於微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當於1個氫原子的直徑，1奈米是10埃。一般認為奈米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特徵尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。

1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言，人類可以用小的機器製作更小的機器，最後實現根據人類意願逐個排列原子、製造產品，這是關於奈米科技最早的夢想。1991年，美國科學家成功地合成了碳奈米管，並發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維。這一奈米材料的發現標誌人類對材料效能的發掘達到了新的高度。1999年，奈米產品的年營業額達到500億美元。

二、奈米技術在防腐中的應用

奈米塗料必須滿足兩個條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因為奈米相的存在而使塗料的效能有明顯提高或具有新功能。奈米塗料效能改善主要包括：第一、施工效能的改善。利用奈米粒子粒徑對流變性的影響，如奈米SiO2用於建築塗料，可防止塗料的流掛；第二、耐候性的改善。利用奈米粒子對紫外線的吸收性，如利用奈米TiO2、SiO2可製得耐候性建築外牆塗料、汽車面漆等；第三、力學效能的改善。利用奈米粒子與樹脂之間強大的介面結合力，可提高塗層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。奈米功能性塗料主要有抗菌塗料、介面塗料、隱身塗料、靜電遮蔽塗料、隔熱塗料、大氣淨化塗料、電絕緣塗料、磁性塗料等。

奈米技術的應用為塗料工業的發展開闢了一條新途徑，目前用於塗料的奈米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由於奈米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團聚，奈米粒子的這種特性決定了奈米塗料不可能象顏料、添料與基料通過簡單的混配得到。同時奈米粒子種類很多，效能各異，不是每一種奈米粒子和每一粒徑範圍的奈米粒子製得的塗料都能達到所期望的效能和功能，需要經過大量的實驗研究工作，才有可能得到真正的奈米塗料。

奈米塗料雖然無毒，但由於改性技術原因，效能並不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。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奈米防鏽顏料，效能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防鏽顏料的開發整體水平落後於西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防鏽顏料為主。紅丹因其汙染嚴重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防鏽顏料雖比。我國防鏽塗料業也蓬勃發展，也可以生產奈米漆。

我國自主生產的產品目前已通過國家塗料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測，同時還經過加拿大國家塗料資訊中心等國外權威機構的技術分析，結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防鏽效能和環保優勢，是防鏽塗料領域劃時代產品，複合鐵鈦粉及其防鏽漆通過國家權威機構的鑑定後已在多個工業領域得到應用。

三、奈米材料在塗料中應用展前景預測據估算，全球奈米技術的年產值已達到500億美元。目前，發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展奈米技術和奈米計劃的研究計劃。美國將奈米技術視為下一次工業革命的核心，2001年年初把奈米技術列為國家戰略目標，在奈米科技基礎研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準備像微電子技術那樣在這一領域獨佔領先地位。日本也設立了奈米材料中心，把奈米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點，將以奈米技術為代表的新材料技術與生命科學、資訊通訊、環境保護等並列為四大重點發展領域。德國也把奈米材料列入21世紀科研的戰略領域，全國有19家機構專門建立了奈米技術研究網。在人類進入21世紀之際，奈米科學技術的發展，對社會的發展和生存環境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說，21世紀將是一個奈米世紀。

由於表面奈米技術運用面廣、產業化週期短、附加值高，所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級，產業化市場前景極好。

在奈米功能和結構材料方面，將充分利用奈米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品，以及對傳統材料改性；將重點突破各類奈米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表徵技術。多功能的奈米複合材料、高效能的奈米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。各類奈米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團，將對國民經濟產生重要影響；奈米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域，將產生新的經濟增長點。

奈米技術在塗料行業的應用和發展，促使塗料更新換代，為塗料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。

奈米塗料已被認定為北京奧運村建築工程的專用產品，展示出該塗料在建築領域裡的應用價值。它利用獨特的光催化技術對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內空氣更加清新。經測試，對各種黴菌的殺抑率達99％以上，有長期的防黴防藻效果。奈米改性內牆塗料，實際上是高階的衛生型塗料，適合於家庭、醫院、賓館和學校的塗裝。奈米改性外牆塗料，利用奈米材料二元協同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗髒物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗汙物的效能。耐洗性大於15000次，具有良好的保光保色效能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細小，能深入牆體，與牆面的矽酸鹽類物質配位反應，使其牢牢結合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其奈米抗凍性功能塗料，除具備奈米型塗料各種優良性之外，可在10℃到25℃之內正常施工。突破了建築塗料要求牆體溼度在10％以下的規定，使建築行業施工縮短了工期，提高了功效，又創造出高質量。

四、結語

由於目前應用奈米材料對塗料進行改性尚處在初級階段，技術、工藝還不太成熟，需要探索和改進。但塗料的各種效能得到某些改進的試驗結果足以證明，奈米改性塗料的市場前景是非常好的。

參考文獻：

[1]橋本和仁等［J］.現代化工。1996(8):25～28.