纳米技术总结范文
时间：2023-12-19 17:28:24
纳米技术总结篇1
南北高校各有优势
2011年，北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中，北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校，而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化，形成了自己的特点。
北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校，值得注意的是，它们却均未设置专门的纳米材料研究机构，更多的是依托原有的强势学科，在传统材料研究领域引入纳米科技，寻求突破。
北京科技大学
北京科技大学原名北京钢铁学院，曾被誉为“钢铁摇篮”，其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外，从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构，侧重点也不局限于金属材料，在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。
目前，北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外，亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。
北京航空航天大学
与北科大不同，北航材料学院在北航不属于重点学院，规模较小，师资力量仅百来人，这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校，北航材料学院也有自己的优势，正在筹建的航空科学与技术国家实验室（航空领域最高级别实验室），它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。
在纳米材料上，北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。
大连理工大学
大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强，基于大连的地理位置，材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过，纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部，而是化工与环境学部。因而，大连理工大学的纳米材料研究偏化工类，包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中，亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说，这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。
与北方三所高校相比，苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构，在研究方向上，两所高校侧重于纳米材料器件应用，尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。
苏州大学
苏州大学没有材料科学与工程学院，而是材料与化工学部，研究偏向化工，在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部，而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院，苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中，以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模，它以功能纳米材料和软物质为研究对象，侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等，寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。
南京理工大学
南京理工大学由军工学院演变发展而来，其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过，南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一，正筹建纳米结构研究中心，研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心，研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料，该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外，南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。
其他高校纳米特色
上海交通大学
上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首，教职工200多人，研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等，在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料，比如，复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究，微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外，上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院，研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。
清华大学
与北京航空航天大学相似，清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力，每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，研究侧重点以陶瓷材料为主，同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面，清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年，清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心，主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。
北京大学
北大材料科学与工程系成立于2005年，教职工10余人，成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来，欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外，北大成立了纳米化学研究中心，教职工7人直博生却达45人，主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。
西北工业大学
西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校，其材料学院师资队伍近200人，有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此，其研究侧重点在凝固，复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面，西工大成立了微/纳米系统研究中心，致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之，西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。
留学两大国
纳米技术是交叉学科，包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言，由于纳米材料处于基础研究阶段，容易；各个国家在纳米材料方面投入大量资金，使得科研经费相对充足，相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。
2000年，美国白宫国家纳米技术计划，美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看，美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段，而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——
实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。
加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用，已卓有成效。
哈佛大学则侧重在生物纳米科技，即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。
康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。
斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用，以及纳米传感器、纳米图形技术等。
普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术，尤其是计算纳米技术全球领先。
纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学，其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。
莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著，在学校的研究人员中，纳米材料研究人员的比重约为四分之一，是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。
此外，美国有很多研究纳米技术的实验室，它们比较愿意招中国大学生，这一点也值得注意。
日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家，早在1981年，日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前，曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军，它们试图将纳米技术融入到产业中。比如，日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构，同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外，企业与大学、科研院所合作，开发纳米技术。比如，富士通和德国慕尼黑大学合作，三菱公司和日本京都大学合作。
与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同，日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头，日本对纳米材料研究的投入不断加大，也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。
Tips：何去何从
纳米材料专业毕业生有三大去处。选择留学深造或进高校、研究院从事研发；进入纳米材料行业企业；进入传统材料企业。
目前，高校及研究院是吸纳纳米材料人才的主要场所。以国家纳米中心、中科院苏州纳米所为主，中科院下属研究所需求纳米材料人才也比较可观。总体来说，纳米材料人才在高校和研究院的分布呈现两个区域——以北京为中心,包括中科院下众多研究所及各大高校；以上海为中心,分布在江浙一带的研究所和高校。此外，广州深圳为代表的珠江三角洲也有需求。
纳米技术总结篇2
2、衣：在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布虽然结实，但有烦人的静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。
3、食：利用纳米材料，冰箱可以抗菌。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。利用纳米粉末，可以使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。纳米食品色香味俱全，还有益健康。
4、住：纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。
5、行：纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。
6、医：利用纳米技术制成的微型药物输送器，可携带一定剂量的药物，在体外电磁信号的引导下准确到达病灶部位，有效地起到治疗作用，并减轻药物的不良的反映。用纳米制造成的微型机器人，其体积小于红细胞，通过向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓。清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。纳米技术将是健康生活的好帮手。
7、纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威机构预测，2010年纳米技术市场估计达到14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产，象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷的性能提高了十几倍，而且无毒无害无异味。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。
纳米技术总结篇3
关键词：微纳制造;教学方法;虚拟科研;虚拟实验
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0090-02
一、微纳米制造技术课程的背景及特点
微纳米科学与技术已成为一种战略性的、占主导地位的技术，被中国机械工程协会列为影响我国制造业发展的问题之一。微纳米制造技术通过在微纳米尺度范围内对物质的集成与控制，创造并使用新的材料和装置，以实现不同功能的机电或机光电一体化智能系统，涉及电子、机械、光学、物理、化学、材料、制造、生物、信息等多种学科，是制造技术的融合交叉新领域。教育部已经将微机电工程列为机械工程一级学科的五个二级学科之一，相当多的高校陆续开设了相关课程。《微纳米制造技术及理论》作为微机电工程研究的入门课，提高其课堂教学的质量，逐步开展实验教学是非常有必要的。我们在精品化教学内容的基础上，在教学实践中探索了微纳米制造技术及理论课程的虚拟实验与模拟科研教学法，并取得了较好的课堂效果。
二、精品化课程内容
《微纳米制造技术及理论》作为一门导论类课程，内容涵盖了微机械加工、半导体加工、纳米制造和生物制造等种类繁多的微纳米加工方法，且各制造方法的相关性不强，给教学带来了极大的挑战。结合本校特点，我们编排的课程内容从分子操作到纳米加工、从生物制造到仿生制造、从微细机械加工到微细特种加工、从集成电路工艺（IC工艺）到MEMS（微电子机械系统）构成了结构对称的多学科制造技术。在体系编排上从纳尺度制造到微尺度制造、从低维低复杂度制造到高维高复杂度制造、从探索前沿到实用产业构成了循序渐进的知识体系。总体内容涵盖了机械、材料、电子等工程学科知识及物理、化学、生物等基础学科的理论，培养了学科交叉创新的意识。
教学内容组织首先强调“由理及表”，即从原理到应用、从理论到实际，同时强调内容来源的“鲜活性”，即紧密跟踪国际前沿最新科学研究成果，紧跟国家战略需求，最终使学生达到微纳米制造技术基础理论学习和工程应用等综合能力的培养。
三、探索虚拟科研情景教学法
（一）虚拟科研情景教学
技术发展有不以人的意志为转移的内在驱动力，在讲解某项微纳制造技术时，可以通过讲解该技术发明前的客观需求、相关技术和理论发展水平来引领学生的思维，使学生站在研究者的角度去思考如何创造一种“新”的微纳加工方法来解决面临的“历史”问题，从而引出具有内在逻辑必然性的该项微细加工技术。例如在讲解深硅等离子刻蚀技术时，我们首先讲解加速度传感器的历史现状，为提高其灵敏度，亟需高深宽比微纳结构的加工方法，而当时的硅化学刻蚀方法，无法实现高深宽比的微纳加工;等离子加工技术和理论已在集成电路加工中获得应用，如何开展基于等离子刻蚀技术的高深宽比硅加工成为当时的热门研究课题。学生从科学探索的角度和教师一起从化学原理的角度分析基于“SF6+O2”的加工方法，逐渐引出在通用的BOSCH深硅加工工艺。这种基于虚拟科研情景再现的授课方式，不但提高了学生的注意力，还使学生从一个研究者的角度去思考问题，轻松掌握了该微纳米制造技术的用途、原理和特点。
（二）多媒体辅助虚拟实验教学
微纳米制造技术及理论课程知识涵盖面广、信息量大，而教学时间仅有32个学时，如何提高课堂效率成为一个重要问题。除了突出重点，在微纳尺度效应、微机械切削原理、体微硅制造、表面微加工等方面深入讲解外，在装备原理、工艺过程等方面通过多媒体等手段增加形象认识是非常有必要的。例如，光刻过程包含清洗、烘干、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影、显影检查、显影硬烘等多步工艺，我们在研究生课的讲解中采用了传统的讲授方法，由于多数学生对相关工艺过程不了解，既不容易抓住重点，也不容易提起兴趣。而在留学生课的教学中，在给学生讲授了光刻的基本原理的基础上，我们采用了播放光刻过程实景录像，穿插关键点讲解的教学方式，这样既提高了课堂效率，又吸引了学生的兴趣，加深了理解的形象化程度。
（三）虚拟科研的考核方式
在《微纳米制造技术及理论》的课程考核中，过去我们多依赖闭卷考试的方式，闭卷考试能考察学生对基础理论的掌握，督促学生在课后进行重点内容的复习和掌握。而在本轮的改革尝试中，我们增加了要求学生写一个课程总结的考核方式。这份课程总结不是对本课程主要内容的综述，而是针对某一项微纳米制造技术的现状综述，并给出一个利用该种加工工艺制作某种新型微结构或微器件的创新性提案。虽然多数学生的提案可行性不大，但至少达到了使学生站在一个科研工作者的角度去了解并利用微纳米制造技术的教学目的。
（四）微纳米制造课的实验教学
通过虚拟科研实验的教学方式，虽然能在一定程度上增加学生的直观认识，但给人最深刻的认识一般还是从实践中获得的。《微纳米制造技术及理论》作为一门实践性很强的课，实验教学是一项重要的教学环节。但本校尚未设立微机电系统工程专业，也没有相关教学实验中心，因此开展实验教学难度很大。为此，本教学团队克服困难，采取特定时间开放科研环境，与教学并用的方案，安排了三堂精彩的实验课教学。首先为使学生对微纳米制造以直观的认识，我们在实验室展示了基于仿生制造技术的功能表面、基于生物制造技术的功能颗粒、基于微机电系统技术的微传感器等成果，并给学生展示了相关的实验环境、加工设备及原理。为进一步加深学生的认识，我们分组进行了光刻工艺试验和溅射工艺试验，使学生体验并认识到加工过程中的难点和技巧，给学生留下了深刻的印象，加深了对课堂知识的认识。此外，通过与半导体加工条件较好的科研单位合作，以创造更优良的教学参观环境，相信能使学生获得更深刻的认识，促进微纳米制造工程实践能力的培养。
四、结语
微纳米制造技术发展迅速，制造学科高年级本科生或研究生具有掌握微纳米制造的基础知识，了解其最新的发展动态及技术现状的强烈需求。要在有限的课堂时间内把丰富的微纳制造相关内容讲授给知识背景和研究方向各不相同的学生具有极大的挑战性。我们从精品化教学内容以增强内容间的逻辑性、开展虚拟科研实验教学实现教学与科研的融合、改善实验条件加深学生感性认识等三个方面做了初步探索，并取得了一定成效，力争为微纳米制造领域的教学改革和学生培养做出贡献。
参考文献：
[1]中国机械工程学会.中国机械工程技术路线图[M].北京：中国科学技术出版社，2011.
[2]张海霞，赵小林，译.微机电系统设计与加工[M].机械工业出版社，2010.
[3]唐道武.微机电系统课程教学改革的思考[J].产业与科技论坛，2012，（11）.
[4]刘晓明，刘民岷，徐尚龙，杨平.微机电系统课程的实践教学与方法研究[J].实验科学与技术，2008，6（1）.
纳米技术总结篇4
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（nni），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占gdp的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（sci）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。
（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。ibm、惠普、英特尔等一些it公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
为了促进纳米技术研发成果的转化，2000年12月，中国成立了第一个国家纳米技术产业化基地。该基地集中了国内一流的纳米技术研究机构和专家，并正在筹建世界级的国家纳米技术研究院。基地的发展目标是成为世界级的纳米技术科学城，孵化出一批世界级的高新技术企业，培养出一批世界级的纳米技术专家和现代企业家，把基地建成为一个综合的、跨学科的。市场化的、开放的、流动的现代化“纳米产业集群”。2003年8月，中国科学院纳米技术产业化基地宣告成立。该基地由中国科学院和多家纳米技术企业组成，将以产业化开发为主，兼顾应用研究、促进基础研究。
纳米技术总结篇5
【关键词】纳米生物材料 纳米技术 肿瘤诊断 肿瘤治疗
1 纳米生物材料和技术在肿瘤诊断中的应用
1.1纳米生物材料和技术可用来进行前哨淋巴结成像，从而判断有无转移乳腺癌、黑色素瘤或胃肠癌的患者，通常会在手术前进行前哨淋巴结活检，以确定癌症是否转移。纳米颗粒制剂可通过不同的成像技术发现转移灶，例如Kobayashi等在研究中发现，标记了MRI造影剂钆的树突状聚合物可以提供一种出色的影像，显示充满转移癌细胞的淋巴结。
1.2纳米生物材料和技术可用于肿瘤的早期检测
1.2.1纳米颗粒 纳米材料通过双功能螯合剂或物理包埋的方法将同位素与纳米材料连接，再将可与病变组织特异结合的靶向分子连接到纳米材料上。纳米颗粒作为影像的对比剂，一方面靶向肿瘤显像，另一方面还可携带药物[1]。
1.2.2悬臂梁 纳米装置悬臂梁一端被瞄定，能被操纵来与特定分子结合，而这种特定分子代表与癌有关的某些改变。当这些分子结合到悬臂梁上，表面张力会发生改变，导致悬臂梁弯曲。通过检测其弯曲，科学家们能够判断是否存在与癌有关的一些分子。
1.2.3纳米孔 经过改进的基因码阅读方法可以帮助研究者检测到可能引发癌症的基因错误。纳米孔一次只允许DNA穿过一条链，科学家能够检测链上每个碱基的形状和电特性，使DNA测序效率更高，从而来获取编码信息，包括与癌有关的编码错误。
1.2.4纳米管 纳米管是大小约为一个DNA分子直径一半的碳棒，它不仅能检测改变基因的出现，还能帮助研究者查明那些改变的准确位置。
1.2.5量子点 半导体量子点纳米级的光辐射颗粒，具有独特的光学及电子特点，其亮度高而稳定，并可发出不同的荧光颜色，量子点与肿瘤抗原连接后形成影像，从而对肿瘤进行诊断。
1.2.6纳米生物传感器 纳米生物传感器通过靶向分子与肿瘤细胞表面标志物分子结合，利用物理方法来测量传感器中的磁信号、光信号等，可实现肿瘤的定位和显像，有利于肿瘤的早期诊断。
1.2.7纳米机器人 用纳米微电子学控制形成纳米机器人，尺寸比人体红细胞还小。将纳米机器人从血管注入人体后，可经血液循环对身体各部位进行检测和诊断[2]。
1.2.8光学相干层析术 由清华大学研制，其分辨率可达1 个微米级，较CT和核磁共振的精密度高出上千倍，据此可以对疾病进行早发现和早诊断。
2 纳米生物材料和技术在肿瘤治疗中的应用
2.1纳米颗粒能提高肿瘤基因治疗的效果 针对脑胶质细胞瘤，基因治疗系统中的关键物质是氯毒素和铁氧物纳米微粒。这种靶向基因传递系统提高了基因治疗的疗效。同时有研究表明微小的硅石颗粒能充当DNA载体，提供一种非病毒方法的基因治疗。Deng等用纳米微粒介导的基因转染使肿瘤抑制基因FUS1外源表达，可提高人肺癌细胞（NSCLC细胞）对化疗药物顺铂的敏感性，同时出现MDM2的下调、p53的蓄积以及Apaf-1依赖凋亡通路的活化，使肿瘤抑制作用成倍提高。
2.2纳米颗粒能提高化疗的效果 Majoros等将甲氨蝶呤附着于树枝纳米颗粒中，制作成靶向纳米微粒。研究表明靶向药物制剂能提高药物在病灶组织中的蓄积浓度，从而提高药物的疗效，降低药物对其他正常组织的损伤及全身毒副作用。
2.3纳米颗粒能提高肿瘤热疗的效果 热疗是通过加热治疗肿瘤，使肿瘤组织温度上升至40-43℃，既使肿瘤缩小，又不损伤正常组织的一种治疗方法[3]。纳米颗粒提高了热疗靶向性和疗效，降低了毒副反应。
2.4生物纳米管治疗癌症 由细胞核心部位的部分自身结构制作的纳米管，可作为纳米级胶囊传递基因和药物进入人体。Miguel等将抗癌药物泰素掺入到蛋白质-脂质混合体，可使药物到达癌细胞的同时减少化疗的副作用。
2.5纳米壳能杀死肿瘤细胞 纳米壳是外壳涂金的微小珠子，科学家设计这些珠子吸收特定波长的光，纳米壳吸收光能可产生一种强热，纳米壳吸收所产生的热能成功地杀死肿瘤细胞，而邻近细胞却完好无损。
总之，纳米科技正在以迅猛的势头快速发展，而且越来越渗透到各个学科和研究领域。纳米医学技术为基础和临床医学研究提供了重大的创新机遇和巨大的市场前景，同时也带来了风险和挑战。有一些关键的问题有待解决，如纳米药物的药代动力学、生物分布、毒副作用以及安全性等。这些问题的解决需要物理学家、化学家、生物学家及临床医生共同努力来完成。
参 考 文 献
[1]刘金剑，刘鉴峰.纳米材料在核医学中的应用.国际放射医学核医学杂志，2010，34（6）：326-329.
[2]季亚男，沈成兴.纳米技术在心血管医学中的应用.医学综述，2009，15（4）：546-549.
纳米技术总结篇6
一腔报国激情，尽撒中国大地。他以旺盛的生命力，真正实现了生产力与科技研发的“无缝链接”。在纳米耐火材料这个平台上，他坚守科技创新的信念。他从小小的纳米中创造了巨大的价值，在科技创新的漫漫长路上，用严谨和勤奋诠释着一名科技企业家的责任和信念。他的信念如磐石般坚定，身躯如青松般挺拔，在纳米技术的浩瀚海洋中，他是一名勇猛的弄潮者。
他将知识投于实践创造财富，又在实践中获得真知奉献社会。在诸多实力候选人中，他成功当选为第9届中国时代新闻人物十大杰出成就奖”和“时代楷模•共和国经济建设十大功勋企业家”在过去的执着里他书写下成功，在未来的执着中，必将书写下中国纳米耐火材料行业新的辉煌!
创新是社会持续发展的不竭动力，创新是建设和谐社会的助推剂。作为“第一生产力”的科学技术承载着社会和谐发展的价值，是和谐社会系统运行的核心动力。其中高科材料的纳米创新是创新中最为艰难、最为复杂却也是最有意义的，不仅是理论视角的改变，还有学科的糅合，从而为社会的发展带来新的动力。然而，在这条道路上经历的苦难和磨砺却也是难以想象。我们又不得不提的是，纳米高科耐火材料的创新所带来的效益是巨大的，新的指导实践的方式，无疑要重新整合生产力，继而带来社会的变革。那么就让我们走近纳米耐材发明专利的获得者，太原高科耐火材料有限公司董事长，山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家，中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员，教授级高级工程师，耐火材料行业专家――高树森。
宝剑锋从磨砺出
梅花香自苦寒来
在改革开放的年代，他在中原拉起高科耐火材料的大旗；在出奇制胜的时期，他毅然决定成立自己的品牌，剑走偏锋，成就了耐火材料领域的一颗明星。标新立异，奇峰突起，风云岁月，年华沉积，连续多年绩效稳健增长的行业奇迹，高树森用科学技术造福社会！
太原高科耐火材料有限公司于1989年成立，成立之初只是一家简易的小型耐火材料厂，设备及实验条件相当简陋，在高董事长的带领下，经过几年的艰苦奋斗，企业取得了初步的发展。1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准，成立了太原高科耐火材料有限公司（简称太原高科）。
公司建立了耐火材料生产厂和专门的耐火材料技术研究中心，并被山西省科技厅确立为山西省耐火材料工程技术研究中心，成为山西省耐火材料行业唯一的部级高新技术企业，并承担山西省高端重点行业用耐火材料的技术研究与开发工作，先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品，及时将研究成果转化为生产力，大大促进了企业的发展，同时为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持，形成了生产与科研相互促进的良好局面。公司与国内多所研究院、高校形成产学研联盟，具备研究、开发、生产高技术特种耐火材料能力，形成了自主研发、自主创新和自我实现产业化的良性循环。经过二十年的发展，在实现了公司的管理升级和稳步、持续、快速发展的同时，确立了以“以科研为依托，市场为导向”的科技兴企的发展战略。
随着公司的不断发展，原有的生产能力远不能满足市场的需求，2005年公司在阳曲县投资8000余万元，建设了总占地面为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心，该项目被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目及山西重点引进关键科技开发项目。
新工厂于2006年竣工投入生产，特种高效不定形耐火材料年产能5.5万吨。该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心，2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作，并在自主创新方面取得多项重大创新成果。
目前，太原高科已通过了ISO9001―2000国际质量体系认证和ISO14001：2004环境管理体系认证，被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区授予“十佳技术创新项目企业”及“质量管理先进企业”、山西省认定为企业技术中心。最近，中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米材料产业化示范基地” 的称号。
实践证明，坚持科学发展观，坚持走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。通过多年的努力，太原高科走出了自主研发、自主创新、自主生产科研成果的路子，由“中国制造”变为“中国创造”，而且实际效果十分突出。同时也从一个侧面说明，我国科技体制改革中建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系，并将其作为全面推进国家创新体系建设的突破口，只有以企业为主体才能坚持技术创新的市场导向，有效整合产学研的力量，确实增强国家竞争力，以企业为主体的创新机制，对科研成果迅速转化为生产力具有重要的推动作用。
百卉争妍丰华硕果
纳米科技和纳米材料是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的高新技术，是21世纪最富有活力的高新技术，对各个领域将产生深远影响的高新技术，其研究内容涉及现代科技的广阔领域，世界各国都对纳米技术和纳米材料给予了极大关注，具有特异功能的各种纳米材料越来越多，由纳米材料制备的功能性产品也不断地开发出来，开始形成一个新型的纳米功能产品的产业领域，从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。
自2008年9月至今，在两年多的时间里，发明人高树森共申报了六项纳米耐火材料发明专利项目，前五项发明专利均已公布，并经有关部门严格筛选后评定，被列为年度国家重点发明专利项目，还被国家知识产权局出版社编入发明人年鉴中，前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖，又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。2010年这些纳米发明专利在第十三届中国北京国际科技产业博览会上又获“中国自主创新杰出贡献奖”，并且高董事长在“中国高新企业发展国际论坛”上做了《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告。六项纳米发明专利项目分别是：
纳米耐火材料发明专利之一
纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法（公开号：CN 101397212A）
该发明专利成果开创了纳米耐火材料新领域，解决以往耐火材料在技术性能方面存在的问题，完全证实纳米技术和纳米材料所具有的功能特性在纳米耐火浇注料中能够充分显示出来，全面提升和改善耐火浇注料的组织结构，特别是显微结构以及各项性能指标，又具有特殊的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性、高温结构稳定性以及耐高温性能等。
纳米耐火材料发明专利之二
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法（公开号：CN 101417884A）
本发明的碳-铝尖晶石耐火浇注料的最突出特点是组织结构致密，显微结构明显改善，纳米结构基质得以形成。另一方面，在抗钢水、熔渣侵蚀性、抗渣渗透性、抗热震性、高温体积稳定性、高温蠕变性等方面也显示出优异的性能，这些特性为它在炼钢二次精炼炉中成功地使用奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之三
纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法（公开号：CN 101544505A）
本发明新型纳米耐火浇注料主要优点有以下方面：一是应用纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中得到成功的应用，制成了无团聚、分散性好的纳米尖晶石-镁质耐火浇注料；二是材质选择、加工工艺先进合理；三是生产成本相对较低，经济适应性强；四是无粉尘，无排放有害气体，特别是无纳米粉体的污染，是真正的绿色产品；五是实施套修补使残衬得到充分利用，适合于循环经济发展要求。鉴于以上优点本发明的纳米耐火浇注料，对炼钢工业二次精炼用耐火材料的发展起到了重要的推动作用。
纳米耐火材料发明专利之四
纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法（公开号：CN 101555153A）
本发明在整体二次精炼钢包实际使用中也取得了成功的经验，它在80t钢包渣线部位使用，采用RH进行精炼处理，渣线使用寿命达90炉次以上；在195tLF精炼炉上部包壁中使用也取得了优异的使用效果；采用本发明的碳-尖晶石镁质耐火浇注料制成大型预制构件，在195t精炼钢包最苛刻的冲击区部位也显示出较高的耐用性，这就为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向，也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之五
纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法（公开号：CN 101767999A）
本发明浇注料的创新点在材质的选择，是在传统用Al2O3 -SiC-C质出铁沟浇注料中引用了镁铝尖晶石的成分，这种尖晶石相不是采用预合成尖晶石，而是以加入Al2O3和MgO为原始成分，通过原位合成反应生成纳米二次合成尖晶石，使这种新型纳米浇注料的结构、性能和耐用性等方面发生根本改变，使其纳米结构基质得以形成，抗渣铁侵蚀性和抗渗透性同时得到改善，耐用性显著提高。另外，由于在生成二次尖晶石时，伴随着微膨胀，所以在约束下发生致密化，可使浇注料的抗渣铁侵蚀性和抗渗透性进一步同时显著提高，这就为这种浇注料在高炉出铁沟中成功的制造和使用奠定了坚实的基础。
纳米耐火材料发明专利之六
纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法（申请号：201010165554.9）
本发明采用纳米技术和纳米材料，开创了一种具有特殊优异的耐高温性能、耐火度和荷重软化点、抗高温蠕变性、抗炸裂性、侵蚀性以及高耐用性的纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料，以满足和适应现代炼铁高炉附属的高风温热风炉、玻璃熔窑上部结构、炼焦炉等使用的发展需求；另一方面硅质耐火浇注料是酸性耐火材料的典型代表，增加耐火浇注料主要品种特别是酸性或碱性耐火浇注料扩大浇注料使用范围，增加总体不定形耐火材料产量。
纳米耐火材料系列发明专利的公布，是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志，也是纳米技术和纳米材料在传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向，对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用，作出了重要贡献。同时，发展纳米科技是转变经济发展方式，实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合，代表着科技创新的方向，也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业，要大力推动自主创新，着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新，紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇，更加注重创新，加快自主创新能力，加快科技成果向现实生产力转化，加强科技体制改革，加快建设宏大的创新型科技人才队伍，谋求经济增长与发展主动权，形成长期竞争优势，为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。
该系列纳米耐火材料研究项目充分利用山西省资源优势生产特种高效耐火材料，为山西省耐火材料资源的利用和行业发展提供了新思路。太原高科纳米耐火材料的研究及其发明专利成果，大大推动了我国纳米技术、纳米材料的进步与发展，为耐火材料的发展开辟了一片新天地，也为开发更长寿、更节能、无污染功能化的新型绿色耐火材料带来了发展空间。为了进一步深入发展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究，使纳米技术在耐火材料领域中得到更广泛的应用，太原高科将研究开发更多更实用的纳米耐火材料发明专利成果，以满足钢铁等高温工业发展需求，也为钢铁等高温工业技术的实施与发展提供了最佳服务。
独树一帜开创纳米
耐火材料产业新领域
转变经济发展方式是事关经济发展质量和效益、事关我国经济的国际竞争力和抵御风险能力、事关经济可持续发展和经济社会协调发展的战略问题，也是经济领域的又一场深刻变革，更是决定中国现代化命运的重大转折。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术，它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。为此，建立纳米耐火材料产业化示范基地，对当前和今后耐火材料工业和钢铁等高温工业的发展是非常有意义的，而且也是十分紧迫和刻不容缓的。此外，国际间纳米技术和纳米材料的竞争更多体现在工业生产的纳米产品上，太原高科对纳米科技和纳米耐火材料的研究开发和自主创新作了长期的艰苦努力，并取得多项发明专利成果，并且对纳米科技和纳米耐火材料继续开展深入研究和产业化基地建设将会取得更多、更大进展，为我国纳米科技发展作出贡献。
我们开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术，大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命，节省资源，且节能环保，生产成本相对较低，经济适应性强，无粉尘，无排放有害气体，特别是无纳米粉体的污染，是真正的绿色耐火材料，具有显著的经济效益和社会效益，已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用提供广阔的发展前景，将资源变为产品，推动市场效益，可带动资源产业的更快发展。
“纳米中国耐材”
战略推动经济发展模式转型
随着纳米技术的研究与发展，使其具有特异功能的各种纳米材料的制备成为现实与可能，作为纳米技术基础的纳米材料率先得到发展与应用，由纳米材料制备的功能性产品，也不断地开发出来，开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。我们在纳米耐火材料的研发和创新中，在将近两年的时间里，先后发明了六项纳米耐火材料专利项目，并且连续两届在中国北京国际科技产业博览会上获“中国自主创新杰出贡献奖”，引起媒体广泛观注，新浪财经、中国研磨网等媒体给予了报导。
实行“纳米中国耐材”战略计划，催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机，需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度，探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制，实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级，将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地，高端制造业、技术、产业创新的典范。
发展纳米科技，在纳米材料领域进行深入研究，对于我国经济转型、经济的快速平稳发展意义重大，纳米耐火材料系列发明专利是纳米技术和纳米材料在传统产业中成功应用的典型实例，也是发展纳米技术和纳米材料的重要方向，对于提升传统产业意义非凡；纳米材料只有真正用于工业生产才能显示出纳米科技自身的重要价值；只有用纳米技术和纳米材料才能实现传统工业结构的改变，才能使传统产业得以深层次的发展。
纳米技术总结篇7
【关键词】纳米材料；化学化工领域；应用
纳米材料是基于现代科学技术不断进步的基础上所形成的一种新型材料，性质独特，基于特殊结构层次的影响下，纳米材料具有一定的表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等。纳米材料在化学化工领域内具有良好的应用价值，以下开展具体分析。
1 纳米材料及其特性
纳米材料是一种新型材料，三维空间中至少有一维处于纳米尺度，或者以纳米尺度作为基本结构，该材料的尺寸结构特殊，相当于10-100个原子紧密排列在一起。纳米科技将成为21世纪科学技术发展的主流，它不仅是信息技术、生物技术等新兴领域发展的推动力，而且因其具有独特的物理、化学、生物特性为涂料等领域的发展提供了新的机遇。
纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成，其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子达15%～50%，且原子排列互不相同，界面周围的晶格原子结构互不相关，使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态。纳米材料主要有四方面特性，分别是表面效应、小尺寸效应以及宏观两字隧道效应，以下分别进行具体分析：
一是表面效应，纳米材料的表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数的比例值随着粒径变小而急剧增长后所导致的性质改变。根据相关研究表示，伴随着粒子直径的缩短，避免原子个数的增长速度迅猛，而表面原子由于周围缺乏相邻原子，呈现不饱和性状态，强化了纳米粒子的化学活性，从而使得纳米材料能够在吸附、催化等作用上明显的优势。
二是小尺寸效应。小尺寸效应即为纳米粒子的粒径小于或等于超导态的相干波长时，其周期性的边界条件将被损害，从而使得纳米材料的化学性质、催化性质相对于其他材料来说有着明显的区别。小尺寸效应不单单显著扩展了纳米材料的物理与化学特性范围，并且大大拓展了其应用领域。
三是宏观量子隧道效应。该效应主要是指纳米粒子能穿越宏观系统的壁垒而出现变化的一种特征。这一效应对纳米材料的基础研究与实际应用都有着十分关键的作用。宏观量子隧道效应限制了磁盘对信息存储量的限制，明确了现代微电子元件微型化的极限。
四是量子尺寸效应。该效应主要是指纳米粒子尺寸持续减少到某一数值时，纳米能级周边的电子能级可以转变为分离能级粒。这一效应使得纳米粒子拥有高水平的光学非线性、光催化性等特征。
总的来说，纳米材料与其他材料不同，拥有众多与众不同的特性，这使得其在力学、磁学、热学等各个领域都拥有十分重要的应用价值，并给资源利用拓展了更大的空间。
2 纳米材料在化学化工领域内的应用
2.1在环境保护方面的应用
纳米材料以其自身基本特性在环境保护领域内发挥着重要的作用，为空气污染与水体污染治理等提供了可靠的技术支持，改善了空气与水体质量，满足可持续发展理念下环境保护的基本要求。
就纳米材料在空气净化方面的作用来看，其具有细微的颗粒尺寸，并且纳米微粒表面形态特殊，粒径大小各不相同，对着粒径的减少纳米微粒表面粗糙状态加剧，最终形成凹凸不平的原子台阶，从而对空气污染进行科学化治理，提高空气净化效果。纳米材料与技术在汽车尾气超标报警器与净化设备中也具有良好的应用效果，能够有效提高设备性能，从而切实减少汽车排放尾气中所含的有毒物质，降低空气污染指数，从而为社会群体的工作与生活提供优质的环境。除此之外，纳米材料与技术在石油提炼工业中也具有良好的应用价值，能够优化脱硫环节，从而提高石油炼化工业的生产效率。
就纳米材料在污水治理方面的作用来看，其能够有效提取污水中的贵金属，去除污水中的有害物质、污染物质和细菌等，从而改善水质，并能够实现循环利用，对于社会生态的稳定平衡发展具有重要意义。水体中的污染物均可以基于纳米材料与技术来进行治理，在有机污染物与无机污染物上并没有明显差异，尤其是纳米为例光催化作用，能够将水体中的污染物制造为矿化物，从而促进改善水质，去除有害污染物的目标得以顺利实现。
2.2在涂料领域内的应用
纳米材料及技术在涂料领域内也发挥着重要的作用，由于纳米材料存在一定表面效应，其结构层次特殊，与其他材料相比纳米材料的性质比较特殊，并具有一定优势与活力。纳米材料在化学化工领域内的应用主要体现在表面涂层方面，并且受到社会群体的高度灌注。纳米材料及其技术的合理应用，推进了涂料领域内表面涂层技术的不断发展，为化学化工领域各项活动的规范进行提供可靠的技术支持。基于传统涂层技术的基础上，纳米复合体系涂层得以实现，并促进了表面涂层技术的不断发展进步。由于纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性能，将其用于涂料中后，除了可以改性传统涂料外，更为重要的是可以制备各种功能涂料，如具有抗辐射、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能的涂料。
基于纳米材料与技术的纳米复合体系涂层的出现和应用，改善了涂料的防护能力，并使得涂料具备防紫外线等作用，使得涂料的使用价值得到明显改善。在汽车装饰喷涂行业中对纳米材料与技术加以合理应用，能够海山汽车漆面的色彩效果；将纳米材料应用于建筑材料涂料中，能够改善热传递效果，并减少透光性，从而优化涂料性能，满足实际使用需求。
2.3纳米材料材料在催化领域中的应用
催化剂在众多化工领域中都占据着十分重要的地位，其能够控制反应时间、提升反应速度与效率，显著提升经济效益，减少对生态环境的污染。首先，光催化反应。纳米粒子作为光催化剂拥有粒径细、催化效率高等优势，十分容易利用光学手段来对界面的电荷转移进行等特点进行研究。例如，利用纳米TiO2应用在高速公路照明装置的玻璃罩面中，由于其拥有较高水平的光催化活性，能够对其表面的油污进行分解处理，从而保证其良好的透视性。又例如，在火箭发射所使用的固体燃料推进器中，如添加大约为1wt%的超细铝或镍颗粒，可以使得其燃烧使用率增加100%。将表面为180m2/g的碳纳米管直接应用在NO的催化还原中，从而可以增加NO的转化率。
3 结束语
总而言之，随着现代科学技术的不断进步，纳米技术得以形成，并在能源、环境保护等方面发挥着重要的作用，纳米技术在化工领域中的合理应用，一定程度上改善了社会群体的生活状态，为新产品的研发与设计以及产品质量的提升提供可靠的技术支持，对于现代社会经济的发展也具有重要意义。在未来发展中，纳米技术也具有广阔的发展空间。
参考文献：
[1] 张晓蕾 纳米材料在化学化工领域中的应用研究[J]. 《山东工业技术》，2016（16）：21-21
[2] 严海 纳米材料在化工生产中的应用[J]. 《价值工程》，2010，29（12）：245-245
纳米技术总结篇8
20世纪80年代以前，纳米tio2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80年代以后，开发的纳米tio2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米tio2打开了市场，使纳米tio2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。
由于纳米tio2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米tio2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米tio2进行了深入的研究，并已实现纳米tio2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米tio2，总生产能力估计在(6000～10000)t/a，单线生产能力一般为(400～500)t/a。
根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米tio2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。
表1 2003年全球纳米tio2消费量与产品应用
产品应用
消费量/t
uv-吸收剂
1000
光催化剂
<100
化学催化剂
<500
装饰既随角异色
100
表面吸附剂
<50
其它
50
近几年，有关纳米tio2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米tio2制备和应用技术还有待于提高，技术要点和难点主要表现在以下几个方面：①国际上纳米tio2的价格为(30～40)万元/t，其成本大致是销售价格的2/5，原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素；②纳米tio2的晶型和粒度控制技术；③金红石型纳米tio2的表面处理技术；④纳米tio2应用分散技术；⑤纳米tio2应用功能的提升技术：⑥纳米tio2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米tio2的应用和发展受到限制。
我国纳米tio2的现状
在国外普遍开展了纳米tio2的制备和应用技术开发，并取得了阶段性成果，我国纳米tio2的研究在“九五”期间形成了高潮，据了解，进行纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进行和进行过纳米tio2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米tio2的单位，华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表2。
表2国内纳米tio2的制备方法与研究单位
制备方法
研究单位
气相水解法
永新一沈阳化工股份公司
气相氧化法
华东理工大学
胶溶法
重庆大学、吉林大学
溶胶-凝胶法
中国科学院固体物理研究所、华东理工大学、西北大学
化学沉淀法
北京首创纳米公司、成都科技大学、东北大学
目前，国内涉足纳米tio2生产的公司约有十家，总生产能力在1000多吨。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t生产装置是我国技术装备较先进、品种最为齐全的装置，可以生产金红石型和锐钛型两大系列各有4个(10～40)nm的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸有限公司共同组建的安徽科纳新材料有限公司年产100t生产基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份有限公司投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团联合开发的首条具有百吨生产能力的生产线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米tio2生产线(已通过省级鉴定)，具备年产100t生产能力，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技有限公司、浙江舟山明日纳米有限公司、江苏五菱常泰纳米材料有限公司、河北茂源化工有限公司纳米tio2装置也已建成。
纳米tio2的发展
1）纳米tio2生产的特点
纵观国外纳米tio2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。
我国纳米tio2的研究和生产具有以下几个特点：①对纳米tio2的研究多、面广，力量分散，低水平的重复性研究现象严重，企业介入的力度不够；②重点进行了纳米tio2制备技术的开发，对纳米tio2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有突破性进展；③工程开发能力薄弱，因纳米tio2项目一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入人力物力进行工程开发，④生产规模小、基本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米tio2的市场价格大致为(7～42)万元/t，因为晶型、质量和产地不同价格差距较大，国内生产的产品价格为(7～24)万元/t。
2）我国纳米tio2生产的发展建议
生产工艺的比较
气相法反应速度快，能实现连续化生产，而且制备的纳米tio2纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，产品特别适合于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反应在高温下瞬间完成，要求反应物料在较短的时间内达到微观上的均匀混合，对反应器的形式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲达到工业化生产，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。
与气相法相比，液相法生产的原料成本低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反应、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模生产、三废污染少、产品质量稳定等优点。因此；液相法中硫酸氧钛和四氯化钛液相中的化学沉淀法最具工业化发展潜力。
原料生产路线
我国钛白工业近十年来发生了很大的变化，取得了令人瞩目的成就，其硫酸法钛白的生产已与国外先进技术差距不多，总生产能力已跃居世界第二位，仅次于美国。
根据纳米tio2的生产特点，结合国内钛白生产的具体情况，我们提出了以硫酸法生产的中间产物硫酸氧钛为原料的生产路线，充分利用我国在硫酸法钛白工业生产中所取得的技术，以及工程化方面的经验，发展我国的纳米tio2工业。
生产规模的确定
目前，国内纳米tio2的需求量一种观点认为应在1万t左右，一种观点认为在1000t以下，我们认为在目前的情况下，后一种观点可能更符合国内的现实。目前国内纳米tio2的生产能力已经能够满足现有市场的需求，但随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变以及我国整体经济呈现稳步发展的态势，纳米tio2必将迎来广阔的市场发展空间。因此，新上项目应在(400～500)t/a的生产规模，同时最好建在钛白生产厂内。
生产方法的选择
化学沉淀法一般分为均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化发展前景的一种制备方法。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀地释放出来。该方法中，加入溶液的沉淀剂不立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，使之通过溶液中的化学反应缓慢生成沉淀剂，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子，常用的均匀沉淀剂为尿素等。以硫酸氧钛为前驱物，以尿素为沉淀剂制备纳米二氧化钛的反应原理为：尿素水溶液在70℃左右开始水解，其反应式为：co(nh2)2+3h2o=2nh3·h2o+co2
由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，从而可得粒径分布均匀和粒径小的纳米tio2。尿素的分解产物co2和nh3，在反应或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量造成影响。生成沉淀剂nh3·h2o在tioso4溶液中分布均匀、浓度低，使得沉淀物tio(oh)2均匀生成：
tioso4+2nh3·h2o= tio(oh)2+(nh4)2so4
tio(oh)2煅烧得到tio2：
tio(oh)2= tio2+h2o
存在的问题
目前，以tioso4为原料制备纳米tio2过程中存在的主要技术问题：①在工艺技术上，tioso4的水解产物过滤、洗涤较为困难。除在工艺上加以改进外，还可采用多孔陶瓷膜分离技术或隔膜压滤机对溶液进行洗涤过滤，国内在这方面已有成熟的工业化经验；②将锐钛型tio2完全转化为金红石型tio2时，必须在较高的温度下通过长时间的加热，这必将导致粒子的团聚或烧结，产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用领域，均匀沉淀法可引入冷冻干燥、共沸蒸馏、超临界干燥和表面处理等技术来减少颗粒之间的团聚。目前就如何对纳米粒子大小、形态进行有效的控制，通过表面改性提高产品性能以及降低生产成本，减轻纳米tio2产品的团聚，提高其分散性将是今后研究发展方向。只要严格控制工艺条件，就可制得粒径小、粒度分布窄、分散性好的纳米tio2。