納米材料論文大全11篇

緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇納米材料論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

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(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H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(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來(lái)說(shuō)，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(lái)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(wàn)達(dá)科技（無(wú)錫）有限公司與全國(guó)涂料工業(yè)信息中心聯(lián)合舉辦的無(wú)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(wú)錫召開。

中國(guó)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(guó)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(wú)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(shuí)掌握了納米技術(shù)，誰(shuí)就站在了世界的前列。我國(guó)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(guò)世界同行業(yè)。

作為國(guó)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(shuō)，此前我國(guó)防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無(wú)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(guó)外公司如美國(guó)的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國(guó)的Hrubach、法國(guó)的SNCZ、英國(guó)的BritishPetroleum、日本的帝國(guó)化工公司均推出了一系列無(wú)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(guó)內(nèi)尚未引進(jìn)。我國(guó)防銹涂料業(yè)亟待一種無(wú)毒無(wú)害、性能優(yōu)異而又價(jià)格低廉的防銹顏料來(lái)提升防銹涂料產(chǎn)品的整體水平，增強(qiáng)行業(yè)的國(guó)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(wú)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(wú)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(wèn)題。萬(wàn)達(dá)科技（無(wú)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(guò)國(guó)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(guó)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(guò)加拿大國(guó)家涂料信息中心等國(guó)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(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品無(wú)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(guó)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(guò)國(guó)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(guó)防銹涂料產(chǎn)業(yè)新一輪的變革即將開始，它掀開了我國(guó)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(yè)。其帶來(lái)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國(guó)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(shuō)，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(guó)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(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(guó)每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長(zhǎng)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(wàn)噸，約200～300億元的市場(chǎng)。目前，我國(guó)建筑涂料年產(chǎn)量?jī)H60多萬(wàn)噸，世界現(xiàn)在涂料年總產(chǎn)量為2500萬(wàn)噸，每人每年消耗4千克，為發(fā)達(dá)國(guó)家的1／10，中國(guó)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（2）

1．1．1以原核細(xì)胞為模板制備納米材料細(xì)菌和放線菌被廣泛應(yīng)用于金屬納米顆粒的合成，其中一個(gè)原因就是它們相對(duì)易于操作。最早著手研究的Jha等［2］用乳酸桿菌引導(dǎo)在室溫下合成了尺寸為8～35nm的TiO2納米粒子，并提出了與反應(yīng)相關(guān)的機(jī)理。隨著納米材料的生物合成的逐漸發(fā)展，現(xiàn)在已成功合成了以不同菌為模板的不同形貌的納米材料。Klaus等［3］在假單胞菌（Pseudomonasstutzeri）的細(xì)胞不同結(jié)合位點(diǎn)處制備并發(fā)現(xiàn)了三角形，六邊形和類球形的Ag納米粒子，其粒徑達(dá)200nm。Ahmad等［4］從一種昆蟲體內(nèi)提取了比基尼鏈霉菌（Streptomycesbikiniensis），并以此制備出3～70nm的球形Ag納米顆粒。Nomura等［5］以大腸桿菌為模板成功制備出平均孔徑為2．5nm的桿狀中空SiO2，其比表面積達(dá)68．4m2／g。

1．1．2以真核細(xì)胞為模板制備納米材料真核細(xì)胞相比較原核細(xì)胞種類更為廣泛，培養(yǎng)更為方便，所以以此為模板的生物合成的研究更多。最簡(jiǎn)單的單細(xì)胞真核生物小球藻可以富集各種重金屬，例如鈾、銅、鎳等［6］。Fayaz等［7］以真菌木霉菌（Trichodermaviride）為模板在27℃下合成了粒徑為5～40nm的Ag納米粒子，并且發(fā)現(xiàn)青霉素，卡那霉素和紅霉素等的抗菌性在加入該Ag納米粒子后明顯提高。Lin等［8］發(fā)現(xiàn)HAuCl4中金離子在畢赤酵母（Pichiapastoris）表面先發(fā)生了生物吸附然后進(jìn)行生物還原，從而得到Au納米粒子。研究發(fā)現(xiàn)金離子被酵母菌表面的氨基、羥基和其它官能團(tuán)首先還原成一價(jià)金離子，并進(jìn)一步被還原成Au納米顆粒。Mishra等［9］以高里假絲酵母（Candidaguilliermondii）為模板合成了面心立方結(jié)構(gòu)的Au和Ag納米粒子，兩種納米粒子對(duì)金黃色葡萄球菌有很高的抗菌性，但所做的對(duì)比試驗(yàn)表明化學(xué)方法合成的兩種粒子對(duì)致病菌均不具有抗菌性。Zhang等［10］則以酵母菌為模板合成了形貌均一Co3O4修飾的ZnO中空結(jié)構(gòu)微球。尖孢鐮刀菌（Fusariu－moxysporum）［11］可以在其自身表面將米糠的無(wú)定型硅生物轉(zhuǎn)化成結(jié)晶SiO2，形成2～6nm的準(zhǔn)球形結(jié)構(gòu)。

1．2以多細(xì)胞生物體為模板制備納米材料雖然以單細(xì)胞為模板制備的納米粒子的單分散性較好，但是要涉及到生物體復(fù)雜的培養(yǎng)過(guò)程及后續(xù)處理，而以多細(xì)胞生物體為模板的制備方法就顯得更加方便簡(jiǎn)捷。

1．2．1以多細(xì)胞植物體為模板制備納米材料地球上的植物種類很多，以其為模板的納米材料的生物合成也就多種多樣。多數(shù)情況下是將植物體培養(yǎng)在含有金屬離子的溶液中，然后將植物體除去便可得到復(fù)制了植物體微結(jié)構(gòu)的納米材料。Rostami等［12］將油菜和苜蓿的種子培養(yǎng)在含有Au3＋的溶液中，將金離子變成納米Au粒子，其大小分別是20～128nm和8～48nm。Dwivedi等［13］以藜草（Chenopodiumalbum）為模板分別制備出平均粒徑為12nm和10nm的Ag和Au納米晶體，并認(rèn)為藜草中天然的草酸對(duì)于生物還原起著重要作用。Cyganiuk等［14］以蒿柳（Salixviminalis）和金屬鹽為原料制備出碳基混合材料LaMnO3。將蒿柳培植在含有金屬鹽的溶液中，金屬鹽離子順著植物組織進(jìn)行傳輸，進(jìn)而滲透其中。然后將木質(zhì)素豐富的植物體部位在600～800℃范圍進(jìn)行煅燒碳化，得到的產(chǎn)物對(duì)正丁醇轉(zhuǎn)化成4－庚酮有很好的催化效果。黃保軍等［15］以定性濾紙通過(guò)浸漬和煅燒等一系列過(guò)程仿生合成了微納米結(jié)構(gòu)的Fe2O3，并且對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了初步探討。Cai等［16］以發(fā)芽的大豆為模板，制備出室溫下便有超順磁性的Fe3O4納米粒子，其平均粒徑僅為8nm。王盟盟等［17］以山茶花花瓣為模板通過(guò)浸漬煅燒制備出CeO2分層介孔納米片，并且在可見(jiàn)光波段有很好的催化活性。

1．2．2以多細(xì)胞動(dòng)物體為模板制備納米材料以多細(xì)胞動(dòng)物體為模板的納米材料的制備比較少，其中以Anshup等［18］的研究較為突出。他們分別試驗(yàn)了人體的癌變宮頸上皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和未癌變正常的人類胚胎腎細(xì)胞。這些人體細(xì)胞在模擬人體環(huán)境的試管中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)液中含有1mmol／L的HAuCl4。最終得到20～100nm的Au納米顆粒。細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都有Au納米粒子沉積，并且發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核周圍的Au粒子粒徑比細(xì)胞質(zhì)中的小。

2以生物體提取物或組成成分中的有效成分制備納米材料

生物體中含有很多還原穩(wěn)定性成分，如果將這些成分提取出來(lái)，就可以脫離生物體原有形貌的束縛，得到綠色無(wú)污染的生物還原劑，進(jìn)而以其制備納米材料。很多糖類，維生素，纖維素等生物組成成分也被證實(shí)有很好的生物還原穩(wěn)定作用，這就使得納米材料的綠色生物合成更加方便快捷。

2．1以微生物提取物為有效成分制備納米材料以微生物的提取物為活性成分制備的納米材料多數(shù)是納米Ag和納米Au，而且這兩種粒子具有殺菌的效果。而以微生物提取物制備的納米材料粒徑更小，并且普遍也比一般化學(xué)方法合成的粒子有更好的殺菌效果［9］。Gholami－Shabani等［19］從尖孢鐮刀菌（Fusariumoxysporum）中提取了硝酸鹽還原酶，并用其還原得到平均粒徑為50nm的球形納米Ag顆粒，并且對(duì)人類的病原菌和細(xì)菌有很好的抗菌效果。Wei等［20］和Velmurugan等［21］分別用酵母菌和枯草桿菌提取液成功合成了不同粒徑及形貌的納米Ag顆粒。提取物中的還原性酶是促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的重要成分。Inbakandan等［22］將海洋生物海綿中提取物與HAuCl4反應(yīng)制備得到粒徑為7～20nm的納米Au顆粒，主要得益于其中的水溶性有機(jī)還原性物質(zhì)。Song等［23］則從嗜熱古菌（hyperther－mophilicarchaeon）中提取出高耐熱型騰沖硫化紡錘形病毒1（Sulfolobustengchongensisspindle－shapedvirus1）的病毒蛋白質(zhì)外殼。并且發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下在沒(méi)有遺傳物質(zhì)時(shí)其蛋白質(zhì)外殼仍可自組裝成輪狀納米結(jié)構(gòu)。與TiO2納米粒子呈現(xiàn)出很好的親和能力，在納米材料的生物合成中將有廣闊的應(yīng)用前景。

2．2以植物提取物為有效成分制備納米材料生物提取物制備納米材料的研究最多的是針對(duì)植物提取物的利用，因?yàn)榈厍蛏现参锓N類眾多，為納米材料的生物合成提供了眾多可能性。Ahmed等［24］以海蓮子植物（Salicorniabrachiata）提取液還原制得Au納米顆粒，其粒徑為22～35nm。制備出的樣品對(duì)致病菌有很大的抗菌性，而且能催化硼氫化鈉還原4－硝基苯酚為4－氨基苯酚，也可催化亞甲基藍(lán)轉(zhuǎn)化成無(wú)色亞甲藍(lán)。Velmurugan等［25］和Kulkarni［26］分別用腰果果殼提取液和甘蔗汁成功制備出納米Ag和納米Ag／AgCl復(fù)合顆粒，其均有很好的殺菌效果。Sivaraj等［27］用一種藥用植物葉子（Tabernaemontana）的提取液制備了對(duì)尿路病原體大腸桿菌有抑制作用的球形CuO納米顆粒，其平均粒徑為48nm。

2．3以生物組成成分為有效成分制備納米材料碳水化合物是生物體中最豐富的有機(jī)化合物，分為單糖、淀粉、纖維素等。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和成分可以用來(lái)合成各種結(jié)構(gòu)的納米材料。Panacek等［28］測(cè)試了兩種單糖（葡萄糖和半乳糖）和兩種二糖（麥芽糖和乳糖）對(duì)［Ag（NH3）2］＋的還原效果，其中由麥芽糖還原制備的納米Ag顆粒的平均粒徑為25nm，并且對(duì)包括耐各種抗生素的金黃葡萄球菌在內(nèi)的革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌有很好的抑制作用。Gao等［29］和Abdel－Halim等［30］分別用淀粉和纖維素還原硝酸銀制得了不同粒徑的Ag納米粒子，對(duì)一些菌體同樣有很好的抗菌性。維生素是人體不可缺少的成分，在人類機(jī)體的新陳代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，是很好的穩(wěn)定劑和還原劑。Hui等［31］用維生素C還原制備了Ag納米顆粒修飾的氧化石墨烯復(fù)合材料，將加有維生素C的AgNO3和氧化石墨烯溶液進(jìn)行超聲反應(yīng)，得到的Ag納米顆粒平均粒徑為15nm，并附著在氧化石墨烯納米片表面。Nadagouda等［32］用維生素B2為還原活性成分室溫下合成了不同形貌（納米球、納米線、納米棒）的納米Pd。并且發(fā)現(xiàn)在不同的溶劑中制備的納米材料的形貌和大小不同。

3以病毒為模板制備納米材料

病毒本身沒(méi)有生物活性，可以寄宿于其它宿主細(xì)胞進(jìn)行自我復(fù)制，其實(shí)際上是一段有保護(hù)性外殼的DNA或RN段，大小通常處于20～450nm之間，其納米級(jí)的大小使得以其為模板更易于制備出納米材料。Shenton等［33］以煙草花葉病毒為模板制備了Fe3O4納米管。因?yàn)闊煵莼ㄈ~病毒是由呈螺旋形排列的蛋白質(zhì)單元構(gòu)成，內(nèi)部形成中空管。以此為模板制備出來(lái)的Fe3O4也復(fù)制了這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而呈現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)。由于煙草花葉病毒的尺寸小但穩(wěn)定性高，使得它被頻頻用來(lái)作為納米材料生物合成的骨架［34－36］。Dang等［37］則以轉(zhuǎn)基因M13病毒為模板制備了單壁碳納米管－TiO2晶體核殼復(fù)合納米材料。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以此為光陽(yáng)極的染料敏化太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)10．6％。

篇（3）

壓電陶瓷作為精密位移器件的主要原理是通過(guò)對(duì)其加載電壓，可以實(shí)現(xiàn)軸線方向上的膨脹或收縮，精度可以利用穩(wěn)壓電源的電壓加載步長(zhǎng)控制到納米尺度，因此被廣泛地應(yīng)用于精密位移器當(dāng)中，諸如德國(guó)Auburn、MA、PICeramic等公司，即專門用壓電陶瓷來(lái)制作各種位移器件。圖1為耦合在光學(xué)顯微鏡下的裝置示意圖，該裝置采用壓電陶瓷作為精密位移驅(qū)動(dòng)元件，壓電陶瓷的左端固定，右端為一自由端，在左端固定端配備一個(gè)三自由度粗調(diào)裝置，該三自由度粗調(diào)裝置的一端為樣品固定端A端，A端可通過(guò)三自由度粗調(diào)裝置進(jìn)行三個(gè)維度的位置調(diào)節(jié)。在壓電陶瓷的另一端裝備樣品固定端B端。B端固定不可調(diào)節(jié)，為了使樣品能夠很好地固定在A、B兩個(gè)樣品固定端，可以通過(guò)三自由度粗調(diào)裝置將A端平面與B端平面調(diào)節(jié)到近乎一個(gè)水平面，以確保樣品是受到單軸拉伸作用力，同時(shí)將A與B端之間狹縫的距離控制在2μm以下，以確保比較短的樣品可以順利地搭載在兩個(gè)樣品固定端上。將搭載好樣品的拉伸裝置放置在光學(xué)顯微鏡下實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的觀測(cè)。光學(xué)顯微鏡上耦合CCD攝像系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的圖像捕捉，如圖1所示，從外接電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2器件成型制作

根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，自行加工設(shè)計(jì)并制作了一套基于壓電陶瓷柱的納米材料拉伸裝置，如圖2所示。圖2a為自制的拉伸裝置的圖片，由圖片可以看出，整套裝置的長(zhǎng)度小于10cm，在該套儀器上制作了用于粗略調(diào)節(jié)A端位置的粗調(diào)旋鈕，在固定端B端固定一條用于力的定量化測(cè)量的原子力懸臂梁針尖，在光學(xué)顯微鏡下將納米線的兩端分別固定在A、B兩端，逐步調(diào)節(jié)電源的加載電壓，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷發(fā)生伸長(zhǎng)變形，驅(qū)動(dòng)B端運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)圖像或錄像通過(guò)光學(xué)顯微鏡上的CCD成像系統(tǒng)傳輸至電腦上，在電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)納米線拉伸過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。圖2b為安裝的懸臂梁針尖的光學(xué)放大照片。

1.3加載力計(jì)算方法

加裝了懸臂梁針尖以后，在懸臂梁變形不是很大的情況下（懸臂梁尖端所偏轉(zhuǎn)的角度在5°以下時(shí)），施加在樣品上的力可以通過(guò)以下方法計(jì)算出來(lái)，圖3為懸臂梁受力示意圖。假設(shè)偏轉(zhuǎn)角度很小（小于5°），則懸臂梁所受到的力F的值可以用式（1）計(jì)算：F=KLoSinθ（1）其中，K為懸臂梁的勁度系數(shù)，Lo為懸臂梁尖端處距離底端的距離，θ為懸臂梁變形前后懸臂梁現(xiàn)位置與原位置之間的夾角。如果納米線沒(méi)有搭載在懸臂梁的最前端，而是搭載在了距離底端為L(zhǎng)距離處，則此時(shí)納米線的受力應(yīng)為：F=K(Lo2/L)Sinθ，（2）此時(shí)只需在CCD捕捉到的圖像上測(cè)量出θ和L的值即可計(jì)算出力的大小。

1.4拉伸裝置與掃描電子顯微鏡的耦合

可以將該裝置耦合在掃描電鏡中進(jìn)行原位拉伸實(shí)驗(yàn)，通過(guò)掃描電鏡的高分辨成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)納米尺度的原位實(shí)時(shí)觀測(cè)。圖4為將該拉伸裝置耦合在掃描電鏡中的照片，從圖中可以看出，由于該裝置十分的小巧，可以很方便地耦合在掃描電鏡中，利用掃描電鏡中的微機(jī)械手（圖4中黃色尖頭所指示）系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)納米材料的力、電耦合特性的測(cè)試。

2.納米材料拉伸實(shí)例——氧化硅納

米線力學(xué)性能的定量化表征

2.1SiO2納米線的制備與表征

作為地殼中含量最高的組成部分——氧化硅玻璃，由于其具有非常優(yōu)越的物理和化學(xué)等性能，被廣泛地應(yīng)用在電子、光學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，可以說(shuō)隨處可見(jiàn)氧化硅玻璃的身影。氧化硅玻璃是經(jīng)高溫液態(tài)快速冷卻所形成的一種有著非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，將其加工制成的薄膜、玻璃纖維、玻璃微柱、小顆粒、玻璃懸臂梁等在微電子和納電子機(jī)械系統(tǒng)中常作為元器件使用。但是，氧化硅玻璃有一個(gè)比較致命的弱點(diǎn)就是常溫下且體材料狀態(tài)下，表現(xiàn)為典型的脆性斷裂[9-10]（氧化硅玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于1100oC[9,11]），導(dǎo)致脆性斷裂主要是由其體材料內(nèi)部存在的缺陷和微裂紋的擴(kuò)展所致[12]。隨著氧化硅玻璃制備的二維薄膜和其他小尺度材料廣發(fā)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，氧化硅薄膜及維納尺度氧化硅材料所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)行為[13-14]就將影響以上述材料為基本單元的元器件的可靠性能及使用壽命。所以，構(gòu)建微納尺度的力學(xué)性能檢測(cè)裝置并系統(tǒng)考察該材料在微納尺度的力學(xué)行為就顯得尤為迫切，通過(guò)該項(xiàng)工作的開展期望對(duì)當(dāng)前納米器件的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供必要且可靠的借鑒。本實(shí)驗(yàn)所采用的非晶SiO2納米線是利用熱蒸發(fā)一氧化硅粉獲得的[15]。從圖5a可以看出制備的SiO2納米線的直徑大都為15~50nm。納米線的長(zhǎng)度都在幾十微米以上，甚至可以達(dá)到幾百微米或毫米級(jí)別。圖5b為TEM下單根SiO2納米線的照片；圖5c為圖5b中納米線的選區(qū)電子衍射圖，從選區(qū)電子衍射圖中可以看到，該納米線為非晶結(jié)構(gòu)特征，利用能譜分析進(jìn)一步確定了納米線的成分，如圖5d所示。通過(guò)能譜分析可以斷定該樣品中的成分為硅和氧，從圖5e給出的定量化分析上得到硅元素和氧元素的原子比大約為1:1.9（主要是由于納米線內(nèi)部存在的大量氧空位所致），非常接近1:2。

2.2氧化硅納米線光學(xué)顯微鏡下的原位拉伸實(shí)驗(yàn)

將單根SiO2納米線的兩端分別搭載在納米材料拉伸裝置的樣品固定端A、B兩端，將拉伸裝置放置在光學(xué)顯微鏡下，通過(guò)CCD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原位觀測(cè)，圖6為從CCD錄得的Movie中截取的系列拉伸照片。通過(guò)圖6a~圖6h，可以將懸臂梁偏轉(zhuǎn)的角度計(jì)算出來(lái)，從而確定其所受到的力的大小，圖6d中懸臂梁發(fā)生了角度最大的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到了2.1°，此懸臂梁的總長(zhǎng)度為453μm，納米線搭載點(diǎn)到底端的長(zhǎng)度為310μm，該懸臂梁的進(jìn)度系數(shù)為2N/m，則根據(jù)公式（2）可計(jì)算出此時(shí)施加在納米線上的力約為22.7μN(yùn)，但是由于光學(xué)顯微鏡分辨率的限制，使得我們不能最終得到納米線所發(fā)生的應(yīng)變，因此無(wú)法給出應(yīng)力—應(yīng)變曲線，所以在更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中將此納米材料拉伸裝置按照?qǐng)D4所示放入了掃描電鏡中，利用掃描電鏡高分辨率的成像實(shí)現(xiàn)了更高分辨率的原位實(shí)驗(yàn)。圖7為一套掃描電鏡中實(shí)現(xiàn)的氧化硅納米線的拉伸變形實(shí)驗(yàn)，根據(jù)掃描電鏡記錄的懸臂梁的偏轉(zhuǎn)角度，可以將每一步中施加在納米線上的力計(jì)算出來(lái)，然后根據(jù)納米線的直徑及截面積可以將此單根納米線的應(yīng)力—應(yīng)變曲線描繪出來(lái)。圖8為此單根納米線的應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖。

篇（4）

1.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(lái)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)。

光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無(wú)機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對(duì)光穩(wěn)定，無(wú)毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對(duì)某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來(lái)催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來(lái)革命性的變革。

2.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(méi)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(yáng)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(guò)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(lái)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。

3.在其它精細(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(wú)疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來(lái)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。國(guó)外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過(guò)表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無(wú)毒無(wú)臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無(wú)二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，除了利用納米材料作為催化劑來(lái)處理工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能探測(cè)到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對(duì)這些制劑進(jìn)行過(guò)濾，從而消除污染。

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀(jì)的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對(duì)藥物的需求越來(lái)越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來(lái)。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測(cè)少量血液就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國(guó)麻省理工學(xué)院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥薄Ｔ摷夹g(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過(guò)磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動(dòng)，因此可以用來(lái)檢查和治療身體各部位的病變。對(duì)納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道，我國(guó)將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團(tuán)利用納米銀技術(shù)研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長(zhǎng)效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過(guò)納米技術(shù)將銀制成尺寸在納米級(jí)的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過(guò)納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對(duì)臨床常見(jiàn)的外科感染細(xì)菌都有較好的抑制作用。

微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質(zhì)是無(wú)毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。

篇（5）

1.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(lái)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)。

光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無(wú)機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對(duì)光穩(wěn)定，無(wú)毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對(duì)某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來(lái)催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來(lái)革命性的變革。

2.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(méi)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(yáng)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(guò)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(lái)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。

3.在其它精細(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(wú)疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來(lái)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。國(guó)外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過(guò)表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無(wú)毒無(wú)臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無(wú)二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，除了利用納米材料作為催化劑來(lái)處理工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能探測(cè)到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對(duì)這些制劑進(jìn)行過(guò)濾，從而消除污染。

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀(jì)的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對(duì)藥物的需求越來(lái)越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來(lái)。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測(cè)少量血液就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國(guó)麻省理工學(xué)院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥薄Ｔ摷夹g(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過(guò)磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動(dòng)，因此可以用來(lái)

檢查和治療身體各部位的病變。對(duì)納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道，我國(guó)將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團(tuán)利用納米銀技術(shù)研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長(zhǎng)效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過(guò)納米技術(shù)將銀制成尺寸在納米級(jí)的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過(guò)納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對(duì)臨床常見(jiàn)的外科感染細(xì)菌都有較好的抑制作用。

微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質(zhì)是無(wú)毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。

篇（6）

有人曾經(jīng)預(yù)測(cè)在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為超過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國(guó)相繼投入巨資進(jìn)行研究，美國(guó)從2000年啟動(dòng)了國(guó)家納米計(jì)劃，國(guó)際納米結(jié)構(gòu)材料會(huì)議自1992年以來(lái)每?jī)赡暾匍_一次，與納米技術(shù)有關(guān)的國(guó)際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質(zhì)

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、劑等領(lǐng)域。

（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)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（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(guò)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。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（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(kù)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(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（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。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。轉(zhuǎn)（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)。與入射光有交互作用，光透性可以通過(guò)控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過(guò)濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、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(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

二、納米技術(shù)現(xiàn)狀

目前在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)也在國(guó)際環(huán)境影響下創(chuàng)立了一（下轉(zhuǎn)第37頁(yè)）（上接第26頁(yè)）些影響不大的納米材料開發(fā)公司。美國(guó)2001年通過(guò)了“國(guó)家納米技術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達(dá)到5億美圓以上。美國(guó)科技戰(zhàn)略的重點(diǎn)已由過(guò)去的國(guó)家通信基礎(chǔ)構(gòu)想轉(zhuǎn)向國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃。布什總統(tǒng)上臺(tái)后，制定了新的發(fā)展納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃目標(biāo)：到2010年在全國(guó)培養(yǎng)80萬(wàn)名納米技術(shù)人才，納米技術(shù)創(chuàng)造的GDP要達(dá)到萬(wàn)億美圓以上，并由此提供200萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。2003年，在美國(guó)政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立研究中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產(chǎn)線。許多大學(xué)也相繼建立了一系列納米技術(shù)研究中心。在商業(yè)上，納米技術(shù)已經(jīng)被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結(jié)構(gòu)合金、著色劑與化妝品、電子元件等的制備。

目前美國(guó)在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)理論等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計(jì)劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計(jì)劃。日本在納米設(shè)備和強(qiáng)化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。日本政府把納米技術(shù)列入國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點(diǎn)領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴(yán)密的“納米技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”。日本的各個(gè)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來(lái)。

中國(guó)在上世紀(jì)80年代，將納米材料科學(xué)列入國(guó)家“863計(jì)劃”、和國(guó)家自然基金項(xiàng)目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項(xiàng)目。但我國(guó)的納米技術(shù)水平與歐美等國(guó)的差距很大。目前我國(guó)有50多個(gè)大學(xué)20多家研究機(jī)構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊(cè)的公司100多個(gè)，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級(jí)產(chǎn)品。

三、前景展望

經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展。可以預(yù)測(cè)：不久的將來(lái)納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來(lái)。

篇（7）

有人曾經(jīng)預(yù)測(cè)在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為超過(guò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國(guó)相繼投入巨資進(jìn)行，美國(guó)從2000年啟動(dòng)了國(guó)家納米計(jì)劃，國(guó)際納米結(jié)構(gòu)材料會(huì)議自1992年以來(lái)每?jī)赡暾匍_一次，與納米技術(shù)有關(guān)的國(guó)際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質(zhì)

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變，超塑性有顯著，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、劑等領(lǐng)域。

（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)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò)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。巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（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(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（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。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。

（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)。與入射光有交互作用，光透性可以通過(guò)控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過(guò)濾中廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、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(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

二、納米技術(shù)現(xiàn)狀

在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)也在國(guó)際環(huán)境下創(chuàng)立了一（下轉(zhuǎn)第37頁(yè)）（上接第26頁(yè)）些影響不大的納米材料開發(fā)公司。美國(guó)2001年通過(guò)了“國(guó)家納米技術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達(dá)到5億美圓以上。美國(guó)戰(zhàn)略的重點(diǎn)已由過(guò)去的國(guó)家通信基礎(chǔ)構(gòu)想轉(zhuǎn)向國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃。布什總統(tǒng)上臺(tái)后，制定了新的納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃目標(biāo)：到2010年在全國(guó)培養(yǎng)80萬(wàn)名納米技術(shù)人才，納米技術(shù)創(chuàng)造的GDP要達(dá)到萬(wàn)億美圓以上，并由此提供200萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。2003年，在美國(guó)政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產(chǎn)線。許多大學(xué)也相繼建立了一系列納米技術(shù)研究中心。在商業(yè)上，納米技術(shù)已經(jīng)被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結(jié)構(gòu)合金、著色劑與化妝品、元件等的制備。

目前美國(guó)在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計(jì)劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計(jì)劃。日本在納米設(shè)備和強(qiáng)化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。日本政府把納米技術(shù)列入國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點(diǎn)領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴(yán)密的“納米技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”。日本的各個(gè)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來(lái)。

在上世紀(jì)80年代，將納米材料列入國(guó)家“863計(jì)劃”、和國(guó)家基金項(xiàng)目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項(xiàng)目。但我國(guó)的納米技術(shù)水平與歐美等國(guó)的差距很大。目前我國(guó)有50多個(gè)大學(xué)20多家研究機(jī)構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊(cè)的公司100多個(gè)，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級(jí)產(chǎn)品。

三、前景展望

經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展。可以預(yù)測(cè)：不久的將來(lái)納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來(lái)。

篇（8）

一、引言

納米材料和納米科技被廣泛認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新型材料和科技領(lǐng)域之一。早在二十世紀(jì)60年代，英國(guó)化學(xué)家Thomas就使用“膠體”來(lái)描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年，《NanostructuredMaterials》正式出版，標(biāo)志著納米材料學(xué)成為一門獨(dú)立的科學(xué)。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)粒子尺寸小至納米級(jí)時(shí)，其本身將具有表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，這些效應(yīng)使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制備了碳納米管以來(lái)，一維納米材料由于具有許多獨(dú)特的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)材料因具有特殊的電、光、機(jī)械和熱性質(zhì)而受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。美國(guó)自1991年開始把納米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”，我國(guó)的自然科學(xué)基金等各種項(xiàng)目和研究機(jī)構(gòu)都把納米材料和納米技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。由于納米材料的形貌和尺寸對(duì)其性能有著重要的影響，因此，納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料和納米器件的基本構(gòu)成單元(Bui1dingBlocks)，納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎(chǔ)。本文簡(jiǎn)單綜述了納米材料合成與制備中常用的幾種方法，并對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行了比較。

二、納米材料的合成與制備方法

2.1物理制備方法

2.1.1機(jī)械法

機(jī)械法有機(jī)械球磨法、機(jī)械粉碎法以及超重力技術(shù)。機(jī)械球磨法無(wú)需從外部供給熱能，通過(guò)球磨讓物質(zhì)使材料之間發(fā)生界面反應(yīng)，使大晶粒變?yōu)樾【Я＃玫郊{米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級(jí)的Fe-18Cr-9W合金粉末。機(jī)械粉碎法是利用各種超微粉機(jī)械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉，尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術(shù)利用超重力旋轉(zhuǎn)床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相當(dāng)于重力加速度上百倍的離心加速度，使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大的加強(qiáng)，從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料，應(yīng)用超重力技術(shù)制備粒徑20nm—80nm、粒度分布均勻的ZnO納米顆粒。

2.1.2氣相法

氣相法包括蒸發(fā)冷凝法、溶液蒸發(fā)法、深度塑性變形法等。蒸發(fā)冷凝法是在真空或惰性氣體中通過(guò)電阻加熱、高頻感應(yīng)、等離子體、激光、電子束、電弧感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，然后在氣體介質(zhì)中冷凝形成高純度的納米材料。Takaki等在惰性氣體保護(hù)下，利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體，粒徑在30nm—50nm范圍內(nèi)可控。魏勝用蒸發(fā)冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發(fā)法是將溶劑制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā)，使組分偏析最小，一般可通過(guò)噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作用下，材料極大程度地發(fā)生塑性變形，而使尺寸細(xì)化到納米量級(jí)。有文獻(xiàn)報(bào)道，Φ82mm的Ge在6GPa準(zhǔn)靜壓力作用后，再經(jīng)850℃熱處理，納米結(jié)構(gòu)開始形成，材料由粒徑100nm的等軸晶組成，而溫度升至900℃時(shí)，晶粒尺寸迅速增大至400nm。

2.1.3磁控濺射法與等離子體法

濺射技術(shù)是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子，交換能量或動(dòng)量，使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無(wú)相變，化合物的成分不易發(fā)生變化。目前，濺射技術(shù)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展，常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應(yīng)磁控濺射等技術(shù)。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛中通過(guò)直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體，從而使原料溶液化合蒸發(fā)，蒸汽達(dá)到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高，能制備難熔的金屬或化合物，產(chǎn)物純度高，在惰性氣氛中，等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。

以上介紹了幾種常用的納米材料物理制備方法，這些制備方法基本不涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，因此，在控制合成不同形貌結(jié)構(gòu)的納米材料時(shí)具有一定的局限性。

2.2化學(xué)制備方法

2.2.1溶膠—凝膠法

溶膠—凝膠法的化學(xué)過(guò)程首先是將原料分散在溶劑中，然后經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)生成活性單體，活性單體進(jìn)行聚合，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含N聚合物組成)在溶液中與H2S反應(yīng)，生成的ZnS顆粒粒度分布窄，且被均勻包覆于聚合物基體中，粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。MarcusJones等以CdO為原料，通過(guò)加入Zn(CH3)2和S[Si(CH3)3]2制得了ZnS包裹的CdSe量子點(diǎn)，顆粒平均粒徑為3.3nm，量子產(chǎn)率(quantumyield，QY)為13.8%。

2.2.2離子液法

離子液作為一種特殊的有機(jī)溶劑，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如粘度較大、離子傳導(dǎo)性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動(dòng)性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等。即使在較高的溫度下，離子液仍具有低揮發(fā)性，不易造成環(huán)境污染，是一類綠色溶劑。因此，離子液是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的一種良好介質(zhì)。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺為原料，在室溫下于離子液介質(zhì)中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm—5μm的Bi2S3納米花。他們認(rèn)為溶液的pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)納米花的形貌和晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響。他們證實(shí)，這些納米花由直徑60nm—80nm的納米線構(gòu)成，隨老化時(shí)間的增加，這些納米線會(huì)從母花上坍塌，最終形成單根的納米線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅(qū)原料，以離子液為反應(yīng)介質(zhì)，合成了單晶Bi2S3納米棒。

2.2.3溶劑熱法

溶劑熱法是指在密閉反應(yīng)器(如高壓釜)中，通過(guò)對(duì)各種溶劑組成相應(yīng)的反應(yīng)體系加熱，使反應(yīng)體系形成一個(gè)高溫高壓的環(huán)境，從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。Lou等采用單源前驅(qū)體Bi[S2P(OC8H17)2]3作反應(yīng)物，用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系Bi2S3納米棒，且該方法適于大規(guī)模生產(chǎn)。Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物為原料，甘油和水為溶劑，采用溶劑熱法在高壓釜中160℃反應(yīng)24-72h制得了長(zhǎng)達(dá)數(shù)毫米的Bi2S3納米帶。

2.2.4微乳法

微乳液制備納米粒子是近年發(fā)展起來(lái)的新興的研究領(lǐng)域，具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優(yōu)點(diǎn)。1943年Hoar等人首次報(bào)道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合，可自發(fā)地形成一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系，體系中的分散相由80nm-800nm的球形或圓柱形顆粒組成，并將這種體系定名微乳液。自那以后，微乳理論的應(yīng)用研究得到了迅速發(fā)展。1982年，Boutonnet等人應(yīng)用微乳法，制備出Pt、Pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料，由于它獨(dú)特的工藝性能和較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)際應(yīng)用中受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。

三、結(jié)論

納米材料由于具有特異的光、電、磁、催化等性能，可廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事和民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。它不僅在高科技領(lǐng)域有不可替代的作用，也為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)帶來(lái)生機(jī)和活力。隨著納米材料制備技術(shù)的不斷開發(fā)及應(yīng)用范圍的拓展，工業(yè)化生產(chǎn)納米材料必將對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。但到目前為止，開發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、商品化規(guī)模。主要問(wèn)題是:對(duì)控制納米粒子的形狀、粒度及其分布、性能等的研究很不充分；納米材料的收集、存放，尤其是納米材料與納米科技的生物安全性更是急待解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題的研究和解決將不僅加速納米材料和納米科技的應(yīng)用和開發(fā)，而且將極大地豐富和發(fā)展材料科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論。

參考文獻(xiàn)

[1]LuY，LiawPK，Themechanicalpropertiesofnanostructuredmaterials.JOM，2001，53(3):31.

[2]GaryStix，微觀世界里的大科學(xué)，科學(xué)，2001，(12):1820.

[3]張璐，姚素薇，張衛(wèi)國(guó)，等.氧化鋁納米線的制備及其形成機(jī)理[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2005，2(11):12541288..

[4]李英品，周曉荃，周慧靜，等.納米結(jié)構(gòu)MnO2的水熱合成、晶型及形貌演化[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28(7):12231226..

[5]LedenstoyNN，Crystallinegrowthcharacteristics，MaterProg，1998，35(24):289.

篇（9）

2方法研究

2．1介孔二氧化鈦方法研究因?yàn)槎趸佋诓牧峡茖W(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，目前最主要的研究方法是水熱法、溶劑熱法、模板法、溶膠凝膠法等合成方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)二氧化鈦結(jié)構(gòu)與形態(tài)的控制［4］。

2．1．1水熱分解法主要是采用兩步水熱法合成二氧化鈦介孔球，首先是反應(yīng)過(guò)程中將乙酸鈦與乙二醇混合均勻，將此混合液加到丙酮與水的混合液中得到前驅(qū)體，最后將前驅(qū)體在加熱條件下回流，即可得到二氧化鈦介孔球。在利用水熱法分解二氧化鈦介孔材料的過(guò)程中，由于含鈦的前驅(qū)體對(duì)反應(yīng)體系中的水較為敏感，從而導(dǎo)致水解速度過(guò)快，所以得到的反應(yīng)物往往是不規(guī)則的形態(tài)，從而由于顆粒的嚴(yán)重聚集，得不到分散較優(yōu)的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，模板法和溶劑熱法便在這種情況下出現(xiàn)。

2．1．2模板法模板法一般分為軟模板法和硬模板法。主要以軟模板法為例研究，采用軟模板法可以得到二氧化鈦介孔球其具體步驟是以有序的二氧化硒小球?yàn)槟０澹瑢⒛０迩譂裨诩谆┧峒柞ト芤褐校肏F溶液將內(nèi)部將二氧化硒小球刻蝕，剩下的聚甲基丙烯酸甲酯的網(wǎng)眼，再將聚甲基丙烯酸甲酯的網(wǎng)眼侵濕在含鈦前驅(qū)體中，最后將所得的產(chǎn)物在400攝氏度的空氣中煅燒就可以得到二氧化鈦介孔小球［5］。利用模板法合成二氧化鈦材料，最后一步都是對(duì)模板劑的除去，利用煅燒法除去模板劑，有利于結(jié)晶性的提高，但是不利于最后的材料成型，而利用化學(xué)溶劑進(jìn)行除劑，會(huì)造成材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使樣品受到污染。

2．1．3溶劑熱法溶劑熱法既能克服水熱法水解過(guò)快的缺點(diǎn)，也能克服模板法除去模板劑的復(fù)雜等缺陷，一般使用的溶劑主要有單一溶劑和混合溶劑兩種，在利用溶劑熱法的時(shí)候，一般是將一種或幾種的前驅(qū)體溶解在有機(jī)溶劑中，雖然這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單易于控制，但是前驅(qū)體在有機(jī)溶劑中的形式卻不是很樂(lè)觀。

2．2納米二氧化鈦摻雜方法分析二氧化鈦是紫外線光響應(yīng)的光催化劑，所以二氧化鈦對(duì)可見(jiàn)光的吸收相對(duì)較弱，因此制造光催化劑就變得尤為重要。目前使用較多的是對(duì)二氧化鈦材料進(jìn)行摻雜，包括金屬摻雜和非金屬摻雜、共摻雜以及貴金屬負(fù)載等，利用這種方法可以得到結(jié)晶性好、電子－空穴復(fù)合率低和具有可見(jiàn)光響應(yīng)的二氧化鈦。因此利用不同的合成方法，可以得到不同形貌的二氧化鈦的材料，如納米球、納米管、納米線以及三維的微球結(jié)構(gòu)等新材料。這些新的材料被應(yīng)用到了太陽(yáng)能電池和鋰離子電池、生物技術(shù)、污水處理等方面，并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益［6］。

2．2．1金屬摻雜對(duì)二氧化鈦進(jìn)行金屬摻雜，同樣可以達(dá)到減小帶隙寬度的目的。在金屬摻雜的試驗(yàn)中，摻雜后可以改進(jìn)納米晶體在非極性溶劑中的溶解度和分散性，使得二氧化鈦的材料的精密度進(jìn)一步提高，使得分解出的納米材料更好的被應(yīng)用到航空和航天類高精密度的行業(yè)中。

2．2．2非金屬摻雜因?yàn)槎趸伨哂休^大的帶隙能，對(duì)可見(jiàn)光的反應(yīng)較差，因此可以通過(guò)二氧化鈦的非金屬摻雜，讓非金屬元素參與到二氧化鈦的導(dǎo)帶的雜化中，從而可以有效的解決導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的能量差，最終研制出可見(jiàn)光感應(yīng)的催化劑。

2．2．3共摻雜對(duì)二氧化鈦進(jìn)行單一元素的摻雜，只能在一定程度上增大二氧化鈦的價(jià)帶能或者減小其導(dǎo)帶能，從而減小二氧化鈦的帶隙寬度，最后將其改性為可見(jiàn)光感應(yīng)的催化劑，然后，可以同時(shí)對(duì)二氧化鈦價(jià)帶和導(dǎo)帶能進(jìn)行處理，使二氧化鈦價(jià)帶能級(jí)頂部增大，同時(shí)使其導(dǎo)帶能級(jí)底部降低，所以，對(duì)二氧化鈦進(jìn)行多種元素共摻雜的研究和探索就出現(xiàn)了。對(duì)二氧化鈦材料進(jìn)行共摻雜的研究在不斷更新，可以進(jìn)一步歸納為:金屬－金屬共摻雜，金屬－非金屬共摻雜以及非金屬－非金屬摻雜［7］。

3介孔二氧化鈦的應(yīng)用方向

近幾年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)二氧化鈦技術(shù)的研究力度，介孔二氧化鈦納米材料得到了廣泛的應(yīng)用和普及，漸漸影響了人們的日常生活和工作，強(qiáng)力推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，其中面積體積大，孔分布廣且均勻是二氧化硅納米材料最為突出的特性，在這種研究背景下，相關(guān)的工作人員進(jìn)行了大范圍的研究活動(dòng)，并生產(chǎn)出了依附離子、鋰離子及太陽(yáng)能電池，光催化劑等專業(yè)應(yīng)用技術(shù)。

3．1光催化劑光催化劑主要的應(yīng)用原理是電子空穴對(duì)，良好的量子運(yùn)作效率和完全無(wú)毒無(wú)害是它的主要特點(diǎn)，由于二氧化鈦具有比較高的穩(wěn)定性，針對(duì)這種物理化學(xué)特性，利用相關(guān)光子的激發(fā)，成為電子，在這個(gè)過(guò)程中當(dāng)催化劑被來(lái)自光子的能量進(jìn)行大幅度吸收時(shí)，充分利用這一部分的能量大于間隙的空間，用強(qiáng)光照射半導(dǎo)體，從而刺激其產(chǎn)生電子空穴對(duì)現(xiàn)象。這種過(guò)程的主要目的是可以自主自發(fā)的與表面吸附的物體發(fā)生還原氧化反應(yīng)，這種技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用在殺菌或者是殺毒方面。經(jīng)過(guò)現(xiàn)代專業(yè)的專家學(xué)者相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，二氧化鈦材料經(jīng)過(guò)相關(guān)的金屬摻雜技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐，將大幅度影響可見(jiàn)光性的二氧化硅化學(xué)反應(yīng)。

3．2太陽(yáng)能電池技術(shù)現(xiàn)階段，很多的介口二氧化硅納米材料在光敏性的太陽(yáng)能電池方向得到了廣泛地應(yīng)用，這一部分得到了很多專家學(xué)者的關(guān)注，首先在光敏性太陽(yáng)能材料的選擇上，更大的體表面積和節(jié)能上面具有有序性是其考慮選擇的前提條件，它的主要發(fā)展技術(shù)最大程度上將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)為電能，二氧化硅材料的好壞將直接影響其轉(zhuǎn)化率的高低，也決定了太陽(yáng)能電池技術(shù)的整體水平，目前在這種應(yīng)用中，具有相互性和連通性的介孔二氧化硅薄膜最為人們普遍使用。在我國(guó)青海和寧夏等地區(qū)，利用太陽(yáng)能光進(jìn)行發(fā)電，全面服務(wù)于人們的生活和工作中，保證了發(fā)電的質(zhì)量和效率，太陽(yáng)能電池技術(shù)不僅僅反映了中國(guó)科學(xué)的進(jìn)步，還推動(dòng)了整體二氧化鈦納米技術(shù)的發(fā)展步伐，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展提高根本動(dòng)力［8］。

3．3鋰離子電池技術(shù)由于介口二氧化硅納米材料的自身特色，鋰離子電池技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，首先這種技術(shù)具有體積小，容量大的特點(diǎn)，具有比較低的毒性，因此被廣泛的應(yīng)用和普及，這種鋰離子電池技術(shù)成本小，效率高，在生產(chǎn)過(guò)程中簡(jiǎn)單安全，經(jīng)過(guò)大量的用戶使用，獲得了普遍的好評(píng)，在制作過(guò)程中可以根據(jù)自身要求來(lái)進(jìn)行電壓設(shè)計(jì)，制成各種容器。

3．4離子吸附介口二氧化硅材料近幾年被專注于我國(guó)的臟污水處理方面，主要是將介口二氧化硅的化學(xué)物質(zhì)與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，將水中的化合物進(jìn)行吸附交換，從而將臟水中的砷化合物進(jìn)行處理，最終達(dá)到離子吸附清潔的目的。

4介孔二氧化鈦應(yīng)用研究展望

通過(guò)以上具體的研究我們可以看出，介孔二氧化鈦納米材料在我國(guó)得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，介孔二氧化鈦納米材料通過(guò)相關(guān)過(guò)程的摻雜，以及合成得到了深度的研究，從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，模板法、凝膠溶膠、溶劑、水熱法等等，是其主要采用的合成方法，采用的合成方法不同導(dǎo)致二氧化鈦?zhàn)罱K表現(xiàn)的面貌不同。通過(guò)二氧化鈦材料自身的性能因素，我們可以看出，國(guó)內(nèi)的研究產(chǎn)物主要應(yīng)用為鋰離子電池，有無(wú)有害物質(zhì)處理，太陽(yáng)能電池，和光催化劑等等，在人們的生活和工作的方方面面都有不同程度的影響，將這些技術(shù)得以深度的研究和開發(fā)，最終對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化的進(jìn)步有積極的促進(jìn)作用。其次，二氧化鈦納米技術(shù)在人們的醫(yī)學(xué)和建筑方面都有一定的造詣。例如，先進(jìn)的介孔二氧化鈦納米技術(shù)對(duì)人類移植血管，支架血管，和人造器官方面具有良好的應(yīng)用，可以在一定程度上阻礙增殖細(xì)胞的發(fā)生，最后介孔二氧化鈦可以應(yīng)用于光催化和消滅細(xì)菌的技術(shù)之中，在一定程度上減少了室內(nèi)材料危險(xiǎn)的發(fā)生，保證了安全性，其次，介口二氧化鈦納米技術(shù)在生物和保護(hù)生態(tài)方面發(fā)揮著積極的作用。國(guó)內(nèi)相關(guān)納米技術(shù)研究者認(rèn)為，對(duì)納米材料展開研究，就一定要將納米材料的表征研究和納米材料的制備科學(xué)放在首先考慮的前提。作為物理問(wèn)題，對(duì)制備科學(xué)本身的概念以及流程應(yīng)該進(jìn)行深入的研究，對(duì)于制備材料中出現(xiàn)的科學(xué)問(wèn)題應(yīng)注意及時(shí)的進(jìn)行解決和總結(jié)。

篇（10）

許多藥物都有細(xì)胞毒性，在殺死病毒細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成損傷。因而，理想的藥物載體不僅應(yīng)有較好的生物相容性、較高的載藥率，還應(yīng)具有靶向性，即到達(dá)目標(biāo)病灶部位才釋放藥物分子。無(wú)機(jī)納米材料的大小和表面的電荷等理化性質(zhì)決定了納米材料的性能，研究這些可控特性可應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。例如，用多孔硅作為藥物載體遞送柔紅霉素，治療視網(wǎng)膜疾病持續(xù)時(shí)間從幾天延長(zhǎng)到3個(gè)月。通過(guò)調(diào)控將納米粒子孔徑從15nm變?yōu)?5nm，使柔紅霉素的釋放率增大了63倍，從而調(diào)控藥物的釋放。用介孔二氧化硅納米粒子運(yùn)載化療藥物、探針?lè)肿酉蚰[瘤細(xì)胞進(jìn)行遞送，可用于癌癥等疾病的靶向性治療和早期診斷。介孔二氧化硅在藥物傳輸、靶向給藥、基因轉(zhuǎn)染、組織工程、細(xì)胞示蹤、蛋白質(zhì)固定與分離等方面有廣泛的應(yīng)用。碳納米管及其衍生材料可開發(fā)用于電敏感的透皮藥物釋放，又可作藥物載體進(jìn)行持續(xù)性釋放。比如，用超支化聚合物修飾碳納米管，可以從復(fù)合物的羥基末端聚集活性基團(tuán)，從而增強(qiáng)溶解性能，作為抗癌的藥物載體，也可以用作藥物緩釋載體。用聚乙烯亞胺修飾多壁碳納米管，分散性好，能降低對(duì)細(xì)胞的毒性，進(jìn)一步結(jié)合在殼聚糖/甘油磷酸鹽上，能增加凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，改變?nèi)芤旱膒H值、溫度等來(lái)構(gòu)建具有雙緩釋功能的溫敏性凝膠，能減少凝膠的突釋現(xiàn)象。納米鉆石（dND）裝載化療藥物具有較低的毒性和較高的生物兼容性。將葉酸等靶向分子修飾納米鉆石表面，用于裝載抗癌藥物，以H2N-PEG-NH2作為橋梁分子，形成納米靶向載藥系統(tǒng)，對(duì)C6細(xì)胞具有靶向作用，為研制腫瘤靶向治療提供了參考依據(jù)。為了避免被單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞系統(tǒng)等非特異性吸收，并讓藥物優(yōu)先進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，用超支化縮水甘油（PG）修飾納米鉆石得到dND-PG，有較好的生物相容性，能避免被正常細(xì)胞的巨噬細(xì)胞非特異性攝取。加載抗癌藥物阿霉素顯示出對(duì)腫瘤細(xì)胞具有選擇性的毒性作用，可作為腫瘤藥物載體，對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行選擇性給藥。將藥物分子插入LDHs的層間形成藥物-LDHs的納米雜化物，藥物與LDHs層間的相互作用以及空間位阻效應(yīng)能有效地控制藥物釋放，減少藥物發(fā)生酶解作用。LDHs表面存在大量的羥基，便于進(jìn)行表面功能化修飾，增強(qiáng)靶向性，避免被巨噬細(xì)胞吞噬而從人體內(nèi)清除，提高藥物的輸送效率。LDHs適合裝載不同類型的藥物，將藥物插入到LDHs的層間結(jié)構(gòu)，藥物以陰離子形式裝載并被控釋。通過(guò)共沉淀法在LDHs層間成功地嵌入維生素C，維生素C的陰離子垂直插于LDHs層間，熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。通過(guò)離子交換反應(yīng)來(lái)釋放維生素C，延長(zhǎng)釋放時(shí)間。

1.2蛋白質(zhì)載體

納米材料在診斷、藥物輸送、生物功能材料、生物傳感器等方面得到了迅猛的發(fā)展，出現(xiàn)了疾病治療、診斷、造影成像等多種功能的組合。無(wú)機(jī)納米材料在生物大分子藥物的載體，包括運(yùn)載蛋白質(zhì)、多肽、DNA和siRNA等方面的研究較多。納米多孔硅有較好的生物相容性、生物可降解性和可調(diào)控的納米粒徑，可作為藥物輸送系統(tǒng)。殼聚糖修飾多孔硅后可用于運(yùn)載口服給藥的胰島素，改善胰島素的跨細(xì)胞滲透，增加與腸道細(xì)胞黏液層的表面接觸，提高細(xì)胞的攝入，可用于口服遞送蛋白質(zhì)和多肽。納米羥基磷灰石與蛋白質(zhì)分子有高親和性，可用作蛋白質(zhì)藥物緩釋載體，能提供鈣離子，造成腫瘤細(xì)胞過(guò)度攝入，從而抑制腫瘤細(xì)胞活性，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.3基因載體

基因治療是遺傳性疾病的臨床治療策略，主要依賴于發(fā)展多樣性的載體。無(wú)機(jī)納米材料用于基因療法是利用無(wú)機(jī)粒子和可生物降解的多聚陽(yáng)離子合成新型的納米藥物載體，如介孔二氧化硅作為基因載體可用于腫瘤治療，促進(jìn)體外siRNA的遞送。乙醛修飾的胱氨酸具有自身熒光的特點(diǎn)，可對(duì)pH值和谷胱甘肽進(jìn)行響應(yīng)。通過(guò)熒光標(biāo)記類樹狀大分子的二氧化硅納米載體具有分級(jí)的孔隙，不僅毒性低、基因裝載率高，轉(zhuǎn)染率也較高。引發(fā)谷胱甘肽二硫鍵裂解，可促進(jìn)質(zhì)粒DNA（pDNA）釋放，并能使用自發(fā)熒光來(lái)實(shí)時(shí)示蹤。又如，通過(guò)π-π共軛、靜電作用等非共價(jià)鍵作用力結(jié)合，能將DNA、RNA等生物大分子和化學(xué)藥物固定在氧化石墨烯上。

1.4骨移植

臨床上可用自體骨移植來(lái)治療創(chuàng)傷、感染、腫瘤等造成的骨缺損，由于骨移植的來(lái)源有限，且手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，易導(dǎo)致失血過(guò)多和供骨區(qū)并發(fā)癥等，應(yīng)用受到限制。將異體骨用作骨移植，則存在免疫排斥反應(yīng)，且易被感染。而人工骨同自體骨有相近的療效，人工骨材料可采用鈦、生物陶瓷、納米骨、3D模擬人工骨髓等納米材料。例如，納米二氧化硅可替代骨組織，促進(jìn)人工植入材料與肌肉組織融合。納米羥基磷灰石與人體內(nèi)的無(wú)機(jī)成分相似，其粒子有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)及表面效應(yīng)等，可用作牙種植體或作為骨骼材料，能避免產(chǎn)生排斥反應(yīng)，促進(jìn)血液循環(huán)，促進(jìn)人體骨組織的修復(fù)、整合和骨缺損后的治愈。

1.5臨床診斷和治療

磁性氧化鐵納米粒子可作為造影劑用于腫瘤診斷中，對(duì)腫瘤分子產(chǎn)生磁共振分子影像或多模態(tài)腫瘤分子影像，也可用于循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分離、富集。免疫磁分離法基于磁性雜化材料可導(dǎo)電，在外部磁場(chǎng)下積累，可用于臨床熱療。磁熱療以磁流體形式進(jìn)入腫瘤組織，利用腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間不同的熱敏感度，將外部磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁能轉(zhuǎn)化成熱能從而殺死腫瘤細(xì)胞。磁性納米粒子還可用于生物傳感器中，利用磁現(xiàn)象和納米粒子從液相中分離并捕獲生物分子。用綠色熒光蛋白標(biāo)記，形成溫敏的磁性納米固相生物傳感器，用磁性材料制成固相生物傳感器的支架，在磁場(chǎng)作用下，響應(yīng)更快，表面易于更新，可用于免疫診斷。磁性納米氧化鐵作為臨床應(yīng)用的磁性納米材料，受到人們的廣泛關(guān)注。Fe3O4和γ-Fe2O3的特殊磁性質(zhì)使其在靶向腫瘤藥物載體、磁療、熱療、核磁共振成像、生物分離等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得以應(yīng)用。用無(wú)機(jī)納米材料制作激發(fā)熒光探針進(jìn)行臨床診斷，如用介孔二氧化硅制成的細(xì)胞熒光成像探針利用量子點(diǎn)良好的光穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的熒光壽命和較高的生物相容性，結(jié)合介孔二氧化硅可特異性地識(shí)別Ramos細(xì)胞的特點(diǎn)，并用激光共聚焦顯微鏡對(duì)Ramos細(xì)胞進(jìn)行熒光成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的早期診斷、檢測(cè)成像。富勒烯特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其可以廣泛地應(yīng)用于光熱治療、輻射化療、癌癥治療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也可作為核磁共振成像的造影劑用于臨床診斷。但富勒烯不溶于水，對(duì)生物體存在潛在的毒性，限制了其在臨床的應(yīng)用。富勒烯結(jié)合含羥基的親水性分子可改善其溶解性，羥基化富勒烯無(wú)明顯毒性，可作為抗氧化劑。聚羥基富勒烯利用近紅外光激活體內(nèi)的納米材料，用光熱對(duì)腫瘤細(xì)胞定位，避免了金納米粒子、碳納米管等在體內(nèi)造成聚積，利用免疫刺激作用來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、生長(zhǎng)，從而減小腫瘤的尺寸，最終造成腫瘤細(xì)胞凋亡。因此，改造碳納米結(jié)構(gòu)，在成像、吸附、藥物裝載與靶向運(yùn)輸?shù)壬镝t(yī)學(xué)工程方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。銀納米粒子殺菌活性遠(yuǎn)高于銀離子，在殺菌抑菌方面得到廣泛的應(yīng)用，可用于外科手術(shù)中的傷口愈合、藥學(xué)、生命科學(xué)等生物和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。金納米粒子有較好的生物相容性，功能化的金納米粒子可用于生物分析、藥物檢測(cè)、臨床診斷等生物醫(yī)藥領(lǐng)域，可作為納米探針檢測(cè)重金屬離子、三聚氰胺等小分子，也可檢測(cè)DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子，還可以用于對(duì)細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)部的多糖、核酸、多肽等的精確定位。鎳納米粒子固定在海藻酸水凝膠中，通過(guò)熱敏感粒子與鎳磁納米粒子交聯(lián)形成囊狀結(jié)構(gòu)，組成熱磁雙敏感的磁性納米粒子。在交變磁場(chǎng)下緩慢釋放水凝膠中的鎳納米粒子，通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)控來(lái)激發(fā)水凝膠中成纖維細(xì)胞的凋亡。無(wú)機(jī)納米材料的類別不同，在尺寸、形貌上有很大的變動(dòng)范圍，因其核心材料的量子特性，已日益成為涉及臨床診斷、成像和治療的手段，為納米材料在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用提供更多的可能。

2展望

納米技術(shù)作為新時(shí)代的疾病治療模式，為未來(lái)的臨床用藥提供了新的可能，在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用上有很大的前景。目前，癌癥治療主要包括手術(shù)、放療和化療等手段，而藥物劑量增多會(huì)造成副作用。納米粒子可以作為靶向藥物載體、成像造影劑、化療、熱療、磁療系統(tǒng)，可通過(guò)血腦屏障，在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中有很大的潛力，有望成為攻克癌癥的新手段。無(wú)機(jī)納米材料在藥物載體、臨床診斷和治療等方面有廣闊的應(yīng)用前景，但目前的研究大多處于實(shí)驗(yàn)階段。無(wú)機(jī)納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中有待解決的問(wèn)題包括：

（1）提高疾病治療的針對(duì)性、靶向性和可調(diào)控性；

（2）使無(wú)機(jī)納米材料相對(duì)固定在腫瘤細(xì)胞表面，不至于擴(kuò)散到正常組織，從而提高腫瘤部位的有效濃度，減少毒副作用；

（3）納米材料有潛在的毒性，可降低納米材料的毒副作用以達(dá)到臨床應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)；

（4）尋找優(yōu)質(zhì)材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高材料的生物相容性、生物安全性，并針對(duì)不同的藥物溶解性設(shè)計(jì)特定的載體和功能材料骨架，增加細(xì)胞的攝取和利用；

篇（11）

1.1.1中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授倪向貴等眾多科學(xué)家對(duì)納米銅絲、納米鎳絲、等進(jìn)行了拉伸過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)放在納米結(jié)構(gòu)與能量應(yīng)力變化的模擬研究上面,以及表面效應(yīng)如何影響單晶納米材料的整體力學(xué)和原子運(yùn)動(dòng)的各種行為,根據(jù)反復(fù)的實(shí)踐和精確的計(jì)算，終于研究出了納米材料的破壞失效原理.這一實(shí)驗(yàn)同時(shí)也表明通過(guò)建立模擬模型和有效的計(jì)算方法能非常有效地模擬納米金屬材料在微觀方面的變化過(guò)程.

1.1.2梁海弋等一批科學(xué)家利用EAM原子勢(shì)函數(shù)的相關(guān)原理模擬研究了納米銅絲的拉伸性能.結(jié)果表明，截面的變化對(duì)直接影響納米絲拉伸性能.這是由于表面原子松散,納米絲的表面張應(yīng)力等綜合因素造成的.而且拉伸強(qiáng)度會(huì)隨著納米絲截面減小而提高，同時(shí)會(huì)推遲屈服和增加初始拉伸模量的軟化程度.

1.2二維的研究歷程在納米薄膜的制備研究過(guò)程中,得出了很多薄膜生長(zhǎng)現(xiàn)象,人們需要對(duì)其從理論計(jì)算上進(jìn)行科學(xué)的解釋.日本的Huang等一批科學(xué)家對(duì)Au原子在MgO表面（100）點(diǎn)缺陷處的團(tuán)簇生長(zhǎng)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn),同時(shí)也進(jìn)行了Au原子擴(kuò)散聚集對(duì)成膜的模擬研究;通過(guò)研究得出，原子的幾何形狀會(huì)隨著擴(kuò)散力的不同以及能量的不同而發(fā)生變化.我國(guó)知名科學(xué)家張慶瑜在分子動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上建立了氣相沉積原子動(dòng)力學(xué)模型,同時(shí)采用MonteCarlo方法對(duì)Au外延薄膜的初期生長(zhǎng)過(guò)程也進(jìn)行了模擬研究,指出了薄膜外延生長(zhǎng)會(huì)隨基體溫度的變化而發(fā)生怎樣的變化.劉祖黎等一批科學(xué)家采用MonteCarlo模型探索出了Pt/Pt（Ⅲ）薄膜生長(zhǎng)初始階段島的形貌與基底溫度之間的具體關(guān)系.模型中充分考慮了吸附原子擴(kuò)散、原子沉積與蒸發(fā)等過(guò)程,與過(guò)去的模型不同的是采用Morse勢(shì)來(lái)計(jì)算粒子之間的相互作用,并詳細(xì)充分考慮了臨近和次臨近原子所產(chǎn)生的影響.研究結(jié)果表明,島的形貌隨基底溫度的升高,從一個(gè)分形生長(zhǎng)到凝聚生長(zhǎng)的變化全過(guò)程.通過(guò)進(jìn)一步的深入研究表明,島的形貌和基底形貌兩者之間的關(guān)系會(huì)隨著基底溫度的升高發(fā)生顯著的變化,而基底溫度低時(shí),島的形狀與基底形貌沒(méi)有任何關(guān)聯(lián).

2目前計(jì)算機(jī)模擬研究需要解決的問(wèn)題

一般來(lái)說(shuō)，納米金屬材料的計(jì)算模擬方法所采用的大多都是原子級(jí)模擬技術(shù),它是將納米金屬材料作為數(shù)量較多的單個(gè)金屬原子的集合體,并且將每個(gè)金屬原子當(dāng)作彼此獨(dú)立的研究單元來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),然后通過(guò)統(tǒng)計(jì)力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)對(duì)其進(jìn)行規(guī)律性的描述,并預(yù)測(cè)納米金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)以及功能.但是由于納米金屬材料自身結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，以及它對(duì)周圍環(huán)境無(wú)法得到迅速的反應(yīng),所以目前還無(wú)法運(yùn)用相關(guān)的模擬技術(shù)來(lái)得到理想的答案.本人建議可以從以下方面進(jìn)行努力：

2.1選定模擬算法在進(jìn)行納米金屬材料分子動(dòng)力學(xué)的模擬實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)當(dāng)是對(duì)包括金屬、氧化物、金屬氧化物等一系列的多原子體系實(shí)驗(yàn).因?yàn)樵娱g的作用是一個(gè)多體效應(yīng),在這個(gè)效應(yīng)當(dāng)中所有的粒子會(huì)全部聚集到一起,是無(wú)法采用解析的方法進(jìn)行求解的.這時(shí)我們可以選用有限差分方法來(lái)進(jìn)行求解,目前運(yùn)用的最多的包括：蛙跳法、預(yù)測(cè)-校正算法和Verlet算法三種類型.值得注意的是，雖然目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,但是純粹依賴提高單個(gè)CPU的計(jì)算速度根本就不能滿足越來(lái)越繁瑣的計(jì)算需要,鑒于此，我們可以考慮進(jìn)行并行化進(jìn)行計(jì)算，這樣會(huì)更加有效.

2.2要充分考慮粒子間的相互作用微觀粒子的運(yùn)動(dòng)本來(lái)是需要使用量子力學(xué)來(lái)進(jìn)行描述的,但納米金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能往往會(huì)涉及到大量微觀粒子而且還是多體作用,因此用量子力學(xué)第一性原理來(lái)對(duì)粒子間相互作用求解并非易事,而絕大多數(shù)模擬認(rèn)為粒子的運(yùn)動(dòng)遵循牛頓力學(xué)規(guī)律,因此可以考慮采用半經(jīng)驗(yàn)的原子間相互作用勢(shì)來(lái)對(duì)粒子間的作用進(jìn)行描述.一般來(lái)講，勢(shì)函數(shù)是否可靠決定了一個(gè)分子動(dòng)力學(xué)模擬能否成功.原子或者離子間的相互作用勢(shì)越復(fù)雜、擬合性質(zhì)越多就越與實(shí)際的相互作用接近,不過(guò)越復(fù)雜的相互作用同時(shí)也會(huì)加大計(jì)算量和模擬量,因此在構(gòu)建或使用原子間相互作用勢(shì)的過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)所要研究的問(wèn)題的具體情況,選擇既能反映相互作用的本質(zhì),又可以在計(jì)算上切實(shí)可行的相互作用勢(shì).

2.3處理和分析模擬結(jié)果找到一種合適的分析模擬結(jié)果的方法對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的.通常情況下，模擬的軌跡文件只包含了各個(gè)粒子的位置、速度和力的相關(guān)信息,因此一定要對(duì)這些信息進(jìn)行有效的處理以后才能得到想要的物理量.而計(jì)算機(jī)模擬走向應(yīng)用的關(guān)鍵之處在于，找到合適的方法處理結(jié)果,將宏觀現(xiàn)象與微觀軌跡進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系.模擬結(jié)果的處理無(wú)疑會(huì)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,其重點(diǎn)問(wèn)題是要從MD模擬的軌跡文件中講可與實(shí)驗(yàn)直接比較的統(tǒng)計(jì)量提取出來(lái).除此之外,軌跡中的坐標(biāo)信息對(duì)于分析結(jié)構(gòu)體系信息也十分重要,而這卻是非常耗時(shí)的工作過(guò)程.