時(shí)間：2022-08-18 05:56:07
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇納米技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
有些金屬或無(wú)機(jī)材料被制成納米級(jí)微粒之后本身就可能具有殺菌的功效，例如納米銀顆粒、氧化鋅納米材料、納米二氧化硅和納米二氧化鈦等，陽(yáng)光中UVB、UVA紫外線(xiàn)照射下可激活納米級(jí)二氧化鈦與水反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基，強(qiáng)化環(huán)境凈化及滅菌作用，在陽(yáng)光不充足的陰雨天或夜晚，可以開(kāi)啟紫外臭氧燈管，同樣能夠激活二氧化鈦與水反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基。納米材料本身以及含納米材料的組合物用作農(nóng)藥的用途都可以作為專(zhuān)利申請(qǐng)保護(hù)的客體，專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)一般為：一種具有殺菌作用的農(nóng)藥，其特征在于…（包含有納米材料）；一種制備具有殺菌作用的農(nóng)藥的方法，其特征在于…（納米材料的制備方法）；一種具有殺菌作用的農(nóng)藥的用途，其特征在于…（包含有納米材料）。
這類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)谧珜?xiě)申請(qǐng)文件時(shí)，需要詳細(xì)記載如何合成新的納米材料，即納米材料的制備方法，如果制備得到的納米材料具有特殊的性能，需要在說(shuō)明書(shū)中記載是因?yàn)榉磻?yīng)的條件還是制備方法殊的反應(yīng)方式得到的特殊的性能，并需要對(duì)該特殊的性能進(jìn)行表征，可以通過(guò)電鏡掃描或者其它方式進(jìn)行證明，這一點(diǎn)尤為重要，否則會(huì)影響專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)是否公開(kāi)充分。利用納米材料的性能在農(nóng)藥領(lǐng)域可能的用途，需要通過(guò)活性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，說(shuō)明書(shū)中需要給出具體的實(shí)驗(yàn)效果舉例進(jìn)行說(shuō)明。如果現(xiàn)有技術(shù)中已有類(lèi)似納米材料用作農(nóng)藥的技術(shù)方案，則新制備的納米材料用作農(nóng)藥的用途需要比現(xiàn)有技術(shù)中已知的同類(lèi)納米材料具有更加優(yōu)異的性能或者其他預(yù)料不到的效果才可能具有授權(quán)前景，比如提高了殺菌活性等，而如果是將已知的納米材料與已知活性成分組合，則需要在說(shuō)明書(shū)中記載納米材料與活性成分之間的關(guān)系是功能上的互惠或表現(xiàn)出超越他們單獨(dú)效果之和的組合效果。納米材料用作農(nóng)藥使用時(shí)還要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何防止納米材料對(duì)有益菌的殺滅作用，以及將納米無(wú)機(jī)材料制成制劑后對(duì)環(huán)境的安全評(píng)價(jià)，如果能克服這些應(yīng)用上的技術(shù)缺陷，也可能具備授權(quán)前景。
二、納米生物農(nóng)藥
將生物農(nóng)藥納米化后，可改善制劑中有效成分的粒徑細(xì)度及穩(wěn)定性，提高其速效性和防治效果，通過(guò)納米工藝技術(shù)處理，將固體生物農(nóng)藥制成納米級(jí)的微粒，要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)怎么樣的制備方法將生物農(nóng)藥制備得到真正納米級(jí)的顆粒，而將生物農(nóng)藥制備成納米級(jí)顆粒的方法，使用該納米生物農(nóng)藥的方法都屬于專(zhuān)利保護(hù)的客體。由于生物農(nóng)藥一般都是已知的活性成分，一般需要將生物農(nóng)藥與助劑的組合物作為專(zhuān)利申請(qǐng)保護(hù)的主題，專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為：一種農(nóng)藥組合物，其特征在于……（包含納米生物農(nóng)藥）；一種農(nóng)藥組合物的制備方法，其特征在于……（納米生物農(nóng)藥的制備方法，或?qū)⒑猩镛r(nóng)藥的農(nóng)藥組合物制成納米生物農(nóng)藥的方法）；一種農(nóng)藥組合物用于防治病害的用途，其特征在于……（含有納米生物農(nóng)藥）。
由于生物農(nóng)藥本身即具有殺蟲(chóng)活性，在專(zhuān)利申請(qǐng)文件撰寫(xiě)時(shí)，需要提交微生物的保藏證明；詳細(xì)記載通過(guò)怎樣的方法將生物農(nóng)藥制備成納米生物農(nóng)藥，并且需要提供納米生物農(nóng)藥穩(wěn)定性的證明，納米生物農(nóng)藥顆粒的表征數(shù)據(jù)；還需要提供納米生物農(nóng)藥與生物農(nóng)藥的活性實(shí)驗(yàn)比較例，或者納米生物農(nóng)藥與近似的生物農(nóng)藥制成納米級(jí)生物農(nóng)藥后的比較例，以備用于證明技術(shù)方案的創(chuàng)造性。目前，真正將生物農(nóng)藥制成納米級(jí)顆粒的方法較少，而如果能夠攻克這一技術(shù)難點(diǎn)，相信生物農(nóng)藥的推廣應(yīng)用定能爭(zhēng)奪更加廣闊的市場(chǎng)空間。
三、納米農(nóng)藥助劑農(nóng)藥
在制備成制劑時(shí)需要使用助劑，常規(guī)的助劑包括表面活性劑和載體，表面活性劑包括分散劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑、穩(wěn)定劑等。將一種或多種農(nóng)藥助劑制成納米級(jí)顆粒的制備方法，合成或制備得到的納米級(jí)助劑，如超級(jí)分散劑，使用納米級(jí)的農(nóng)藥助劑與活性成分組合使用的組合物，納米級(jí)的助劑在農(nóng)藥制劑加工中的應(yīng)用等，都屬于專(zhuān)利保護(hù)的客體。由于納米顆粒表面的特殊性能，農(nóng)藥助劑制成納米級(jí)的顆粒與活性成分組合使用，能夠顯著提高活性成分附著在靶標(biāo)上的能力，滲透能力，提高助劑的載藥量，提高活性成分的利用率，降低害蟲(chóng)對(duì)活性成分的抗性，減少活性成分的使用量，例如已有制備乙?；举|(zhì)素兩親聚合物納米膠體球，能夠改變活性成分在水溶液中的溶解度。
這類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為：一種適用于農(nóng)藥的納米助劑，其特征在于……（限定助劑的結(jié)構(gòu)和組成）；一種適用于農(nóng)藥的納米助劑的制備方法，其特征在于……（包含納米助劑具體的制備方法、工藝參數(shù)）；一種適用于農(nóng)藥的納米助劑作為……（分散劑）……在農(nóng)藥制備中的用途。在撰寫(xiě)專(zhuān)利申請(qǐng)文件時(shí)，對(duì)納米農(nóng)藥助劑的表征是確定該納米助劑的結(jié)構(gòu)和組成的重要參數(shù)，合成納米助劑的反應(yīng)中其反應(yīng)條件的控制、工藝參數(shù)的設(shè)定都會(huì)影響納米助劑的結(jié)構(gòu)和組成，申請(qǐng)人需要詳細(xì)的記載合成或制備方法，并對(duì)納米助劑特殊的功能進(jìn)行具體闡述，對(duì)可能的特殊性質(zhì)進(jìn)行表征分析。由于納米農(nóng)藥助劑一般都是與農(nóng)藥活性成分組合使用制成制劑，申請(qǐng)人還需要提供使用納米農(nóng)藥助劑制成的制劑具有的預(yù)料不到的技術(shù)效果，比如提高制劑的分散性、穩(wěn)定性，提高制劑的防治效果，降低對(duì)原藥的需求量，降低制劑使用所帶來(lái)的環(huán)境污染和毒害以及對(duì)土地造成的毒害殘留，降低農(nóng)作物上的農(nóng)藥殘留量等，還可以提供類(lèi)似的納米農(nóng)藥助劑與同一活性成分組合使用制成相同或相近制劑時(shí)的比較例。如果使用的納米助劑與活性成分制成的制劑能夠滿(mǎn)足國(guó)家或FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)，也需要記載在說(shuō)明書(shū)中。
四、納米農(nóng)藥緩釋劑
農(nóng)藥助劑中的載體一般是起緩釋的作用，將活性成分吸附或包裹在載體中。緩釋劑能有效控制藥物釋放速度，使高毒農(nóng)藥低毒化，降低農(nóng)藥的急性毒性，減輕殘留及刺激性氣味，減少對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)農(nóng)作物的藥害，從而擴(kuò)大農(nóng)藥的應(yīng)用范圍。但是，傳統(tǒng)的緩釋農(nóng)藥存在著自身的不足，如緩釋劑大部分是合成高分子材料，且大多數(shù)生物降解性能差，易污染環(huán)境；同時(shí)在合成高分子控釋材料時(shí)，也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；再加上高分子控釋劑顆粒一般比較大，在施藥時(shí)顆粒大，容易施藥不均且易脫落，最終不能達(dá)到保護(hù)環(huán)境、減少農(nóng)藥用量的目的。為了克服上述高分子材料的缺陷，控釋載體的納米化是一個(gè)重要的研究方向。將農(nóng)藥載體制成納米級(jí)顆粒的制備方法，使用納米級(jí)的載體顆粒吸附或包裹農(nóng)藥活性成分的組合物，使用納米緩釋劑緩釋農(nóng)藥的方法，納米級(jí)的載體顆粒在農(nóng)藥制劑加工中的應(yīng)用等，都屬于專(zhuān)利保護(hù)的客體。
納米農(nóng)藥緩釋劑包裹農(nóng)藥有兩種方法，一種是先制得納米溶液，再包裹農(nóng)藥；另一種是用農(nóng)藥緩控釋薄膜，在農(nóng)藥表層形成納米級(jí)微囊，得到該控釋型納米級(jí)農(nóng)藥。由于真菌生物農(nóng)藥在紫外光照射下，活性降低，納米緩釋材料也常被用作真菌生物農(nóng)藥的紫外保護(hù)劑。已知的納米緩釋劑包括空心多孔二氧化硅納米顆粒、中空介孔納米二氧化硅微球、雙孔二氧化硅微粒、介孔納米氧化鋁固相吸附劑、納米碳粉、二氧化鈦納米球或二氧化鈦納米線(xiàn)、改性納米二氧化鈦、納米粉煤灰、殼聚糖納米粒、殼聚糖的接枝共聚物、海藻酸鈣納米微球、粘土納米復(fù)合緩釋劑、二氧化鈦和碳酸鈣復(fù)合顆粒、多微孔納米載體材料、生物可降解的聚乳酸-羥基乙酸共聚物。專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為：一種制備納米緩釋劑的方法，其特征在于……（納米緩釋劑具體的制備方法）；一種適用于農(nóng)藥的納米緩釋劑，其特征在于……（限定具體的納米緩釋劑的結(jié)構(gòu)和組成）；一種適用于農(nóng)藥的納米緩釋劑在農(nóng)藥制劑中的應(yīng)用。
在撰寫(xiě)專(zhuān)利申請(qǐng)文件時(shí)，需要詳細(xì)記載制備納米緩釋劑的方法，包括反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物，以及最終得到的納米緩釋劑的表征；如果是將納米緩釋劑與活性成分組合制成制劑，不僅需要考慮納米緩釋劑在制劑中的緩釋作用，還要考慮納米緩釋劑在制劑中的其它作用，并且需要對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明納米緩釋劑的加入是否能夠產(chǎn)生技術(shù)效果的改進(jìn)。由于緩釋劑的發(fā)展較快，研究者在關(guān)注緩釋劑緩釋的同時(shí)，需要注意到緩釋帶來(lái)的負(fù)面作用；如果新研究的緩釋劑能夠既有緩釋的作用，又能克服活性成分在環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間停留的危害，應(yīng)該在專(zhuān)利申請(qǐng)文件中記載。申請(qǐng)人在記載不同的技術(shù)效果時(shí)，不僅要把具體的技術(shù)效果寫(xiě)清楚，更應(yīng)該提供能夠證明該技術(shù)效果的實(shí)施例或?qū)嶒?yàn)例。
五、納米農(nóng)藥劑型液體
農(nóng)藥由于自身流動(dòng)的特性，即使是納米級(jí)的尺寸也呈球狀，所以液體農(nóng)藥制成納米級(jí)后一般都稱(chēng)為納米球，也叫做納米乳劑。納米乳劑是一個(gè)由水、油兩親性物質(zhì)（分子）組成的、光學(xué)上各向同性、熱力學(xué)上穩(wěn)定且經(jīng)時(shí)穩(wěn)定的外觀透明或者近乎透明的膠體分散體系，微觀上由表面活性劑界面膜所包覆的一種或兩種液體的微滴構(gòu)成，外觀為“單相、透明或半透明的流動(dòng)液體”。納米乳劑可以改善農(nóng)藥溶于水的特性，兩親高分子包裹油溶性農(nóng)藥分子的納米球，其在水相中有良好的分散性及穩(wěn)定性，即將油溶性農(nóng)藥由油相轉(zhuǎn)移至水相并穩(wěn)定分散于水相，并可通過(guò)水相中溶解的少量農(nóng)藥的不斷使用，使納米球中的農(nóng)藥得以緩慢釋放和使用?，F(xiàn)有技術(shù)中制備納米乳劑的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是兩親高分子的替代技術(shù)，如果能夠使用納米材料代替兩親高分子材料用來(lái)制備納米乳劑，則有望突破農(nóng)藥劑型創(chuàng)制的瓶頸。已知的能夠代替兩親高分子材料或者與兩親高分子材料共同使用的納米材料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、稀土摻雜納米二氧化鈦等，制備的農(nóng)藥水乳劑、微乳劑具有超穩(wěn)定性。
固體農(nóng)藥易于制成納米級(jí)的顆粒，將固體農(nóng)藥納米化后特有的滲透性、分散性、均勻性、附著性等生物活性大大增強(qiáng)。將納米級(jí)的固體農(nóng)藥與助劑混合，即可得到納米級(jí)固體制劑，如可濕性粉劑、種衣劑、水分散粒劑、泡騰片劑等。一般的制備方法是將各種原料按配方稱(chēng)量配料；在配合料中加入少量水，使其溶解，并在攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌混合；然后用電噴霧法干燥，制得納米級(jí)活性成分干粉；將活性成分干粉與納米材料或助劑配合，再加入到混料機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆颍频梦⒎郏礊楣腆w納米制劑。由于水基化制劑是農(nóng)藥劑型發(fā)展的方向，曾有研究人員把固體原藥顆粒低于100nm的水性分散體定義為納米農(nóng)藥懸浮劑，把原藥顆粒粒徑在100~1000nm之間的水性分散體定義為亞納米農(nóng)藥懸浮劑。分散理論認(rèn)為：固體顆粒的粒徑越小，則粒子表面自由能越高，越容易傾向于絮凝成大顆粒，分散穩(wěn)定的難度就越大。而亞納米級(jí)或納米級(jí)的固體粒子，其表面自由能更是超高，難以在分散介質(zhì)中以納米尺寸分散穩(wěn)定。以常規(guī)的小分子表面活性劑類(lèi)的分散劑幾乎不可能達(dá)成將固體顆粒分散穩(wěn)定到亞納米級(jí)，更不要提納米級(jí)了。由小分子表面活性劑制得的農(nóng)藥懸浮劑（SC）或水乳劑（EW），其粒徑或乳滴的極限值大約就在5微米左右，并且易于絮凝、分層、結(jié)塊，貯存穩(wěn)定性極差。需要克服的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是如何將納米級(jí)的固體農(nóng)藥穩(wěn)定分散在制劑當(dāng)中。由于固體納米農(nóng)藥難以在水體中穩(wěn)定，可以考慮使用微膠囊的形式將固體納米農(nóng)藥或液體農(nóng)藥納米球包裹在囊心中，制成納米微膠囊制劑，或具有核殼復(fù)合結(jié)構(gòu)的微囊懸浮劑。在農(nóng)藥制劑加工中，加工制備常規(guī)的微膠囊尺寸是相對(duì)容易的，為了降低微膠囊的大小，達(dá)到納米級(jí)，又要保證所制備的納米微膠囊對(duì)有效成分具有較高的包封率、載藥率是需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的，需要對(duì)加工制備的工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
使用農(nóng)藥活性成分與助劑組合制成納米級(jí)的農(nóng)藥制劑，納米農(nóng)藥制劑的制備方法、納米農(nóng)藥制劑的應(yīng)用都屬于農(nóng)藥專(zhuān)利申請(qǐng)保護(hù)的客體。專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為，一種納米農(nóng)藥制劑，其特征在于……（限定具體的結(jié)構(gòu)和組成）；一種納米農(nóng)藥制劑的制備方法，其特征在于……（限定具體的制備方法，工藝參數(shù)等）；一種納米農(nóng)藥制劑的應(yīng)用，其特征在于……（限定應(yīng)用的范圍）。在撰寫(xiě)專(zhuān)利申請(qǐng)文件時(shí)，需要詳細(xì)記載農(nóng)藥制劑的組成和制備方法，特別要清楚地記載制備的納米農(nóng)藥制劑的方法和工藝參數(shù)，對(duì)制成的納米農(nóng)藥制劑進(jìn)行表征，以證明得到的納米農(nóng)藥制劑確實(shí)是納米級(jí)的制劑。需要提供制備的納米農(nóng)藥制劑的穩(wěn)定性、分散性、熱儲(chǔ)性等常規(guī)的制劑性能，以及使用納米農(nóng)藥制劑的方式，提供殺蟲(chóng)活性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要清楚記載制備的納米制劑比常規(guī)的制劑具有哪些預(yù)料不到的技術(shù)效果，還應(yīng)該記載納米農(nóng)藥制劑與類(lèi)似的納米農(nóng)藥制劑有哪些技術(shù)進(jìn)步等對(duì)比實(shí)驗(yàn)。如果制備的納米制劑是由于使用了某一特殊的助劑帶來(lái)的技術(shù)效果，需要在申請(qǐng)文件中提供未使用該助劑時(shí)制成制劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)效果。如果制備的納米制劑能夠符合FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)，或者超出該標(biāo)準(zhǔn)，也需要在原始申請(qǐng)文件中記載相應(yīng)的技術(shù)功效。
六、納米光觸媒層
環(huán)境中的農(nóng)藥殘留問(wèn)題一直是農(nóng)藥使用的重要限制因素，近年來(lái)的食品安全問(wèn)題更讓農(nóng)藥殘留備受關(guān)注。納米材料既可以制成果蔬表面殘留農(nóng)藥的清洗劑，納米帶電粒子與水霧結(jié)合形成的納米帶電水霧具有殺菌、分解有機(jī)農(nóng)藥功能，粒徑分布在50到500納米的顆粒制劑能夠去除果蔬表面農(nóng)藥殘留；又可以制成農(nóng)藥殘留降解劑，縮短農(nóng)藥安全間隔期。已知的用于農(nóng)藥殘留降解劑的納米材料包括納米二氧化鐵、納米二氧化鈦、納米氧化鋅。納米光觸媒層在UV保鮮燈的照射下，表面形成電子-空穴對(duì)，在水的作用下，進(jìn)一步形成羥基自由基，將蔬果中的農(nóng)藥氧化成水和二氧化碳，達(dá)到降解農(nóng)藥而不破壞蔬果本身組織和營(yíng)養(yǎng)成分的有益效果；根據(jù)這一特性，納米光觸媒層可以制成果蔬消毒殺菌除農(nóng)殘裝置。使用共沉淀合成具有光催化活性ZnO/TiO2復(fù)合納米材料，在植物體上進(jìn)行噴灑，利用太陽(yáng)光照射對(duì)農(nóng)藥殘留進(jìn)行降解。微納米氣泡臭氧水作為土壤消毒劑。將光觸媒材料的特溶膠浸漬在固體介質(zhì)上，將該固體介質(zhì)均勻地浸放在水中，在陽(yáng)光或紫外線(xiàn)燈光一定時(shí)間的照射下，光觸媒材料空穴作用產(chǎn)生（H+）和（OH-）等活性種，催化水體中農(nóng)藥降解。以載有納米La2O3、Fe2O3和NiO復(fù)合氧化物的聚乙烯醇薄膜為載體催化劑，將此載體催化劑置于盛有待處理水溶液的光催化反應(yīng)器中，在紫外光照射下，可將水中的雙對(duì)氯苯基三氯乙烷農(nóng)藥迅速分解。納米材料還能夠作為促進(jìn)農(nóng)藥廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑，由納米氧化鋁膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積濕法混合的催化劑，實(shí)現(xiàn)了催化劑在不需高溫高壓條件下直接把農(nóng)藥廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。上述的將納米材料用于分解或降解農(nóng)藥的各種用途均屬于專(zhuān)利保護(hù)的客體。
已知的納米光觸媒層的材料包括納米二氧化鈦、金屬離子摻雜納米二氧化鈦、ZnO/TiO2復(fù)合納米材料。專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為：一種降解農(nóng)藥的納米光觸媒層，其特征在于……（包括納米材料）；一種降解農(nóng)藥殘留的裝置，其特征在于……（包括納米材料）；一種制備降解農(nóng)藥的納米光觸媒層的方法，其特征在于……（具體納米光觸媒層的制備方法）；一種應(yīng)用納米光觸媒層降解農(nóng)藥的應(yīng)用，其特征在于……（包括具體的農(nóng)藥種類(lèi)）。專(zhuān)利申請(qǐng)文件撰寫(xiě)時(shí)，首先，要對(duì)新納米材料進(jìn)行表征，如果是使用已知的納米材料，需要考慮現(xiàn)有技術(shù)是否已有將該納米材料用做納米光觸媒層的應(yīng)用，若有類(lèi)似的應(yīng)用教導(dǎo)，則很難具備創(chuàng)造性，需要考慮將不同的納米材料組合制成復(fù)合納米光觸媒層以提高技術(shù)方案的可專(zhuān)利性。其次，制備納米材料的方法需要詳細(xì)的記載，納米光觸媒層降解農(nóng)藥的效果需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，最好能夠記載與類(lèi)似的納米材料制成的光觸媒層降解農(nóng)藥的技術(shù)效果的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。再次，如果制成的納米光觸媒層還有其它的預(yù)料不到的技術(shù)效果，也應(yīng)該一并記載在原始申請(qǐng)文件中，并將形成該技術(shù)效果的技術(shù)特征撰寫(xiě)在權(quán)利要求中。
七、納米探針檢測(cè)農(nóng)藥
納米材料應(yīng)用于農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)，使用納米材料制作熒光探針，或者使用納米材料對(duì)熒光探針進(jìn)行改性修飾。熒光納米量子點(diǎn)作為一種新型熒光探針與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料和熒光蛋白相比，量子點(diǎn)具有十分優(yōu)越的光譜性質(zhì)，如：激發(fā)光譜寬、發(fā)射光譜窄而對(duì)稱(chēng)、熒光量子產(chǎn)率高、熒光波長(zhǎng)可調(diào)、抗光漂白性能強(qiáng)等。這些優(yōu)越的光譜性質(zhì)使量子點(diǎn)熒光探針廣泛應(yīng)用于生化分析檢測(cè)領(lǐng)域，發(fā)揮了巨大的應(yīng)用潛力。熒光納米量子點(diǎn)探針具有熒光強(qiáng)度高、熒光穩(wěn)定性好，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便，靈敏度高、檢測(cè)限低，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際樣品中農(nóng)藥的快速檢測(cè)。熒光納米探針的材料組成（單一金屬納米顆粒，復(fù)合金屬納米顆粒，無(wú)機(jī)復(fù)合物納米顆粒，金屬與無(wú)機(jī)物復(fù)合、聚合物，金屬-無(wú)機(jī)物-聚合物多重復(fù)合）是目前主要的研究熱點(diǎn)，針對(duì)不同種類(lèi)的材料檢測(cè)不同種類(lèi)的農(nóng)藥，研究者需要在制備不同的熒光納米量子點(diǎn)探針上尋求突破，其相應(yīng)的制備熒光納米探針的方法也需要不斷的補(bǔ)充和完善，對(duì)于納米探針在檢測(cè)具體農(nóng)藥殘留的應(yīng)用，如何使用納米探針檢測(cè)分析農(nóng)藥的方法等都屬于專(zhuān)利保護(hù)的客體。使用納米材料對(duì)酶生物傳感器的玻碳電極進(jìn)行修飾，如玻碳電極的工作面上還可以使用納米二氧化鋯修飾，檢測(cè)農(nóng)藥的精度更高，范圍更廣，檢測(cè)限更低，可實(shí)現(xiàn)小型、便捷、適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的目的。
專(zhuān)利申請(qǐng)的主題名稱(chēng)為：某種農(nóng)藥的熒光納米材料（純金屬、金屬?gòu)?fù)合物，無(wú)機(jī)復(fù)合物，聚合物）量子點(diǎn)探針的制備方法，其特征在于……（納米探針的制備方法）；某種農(nóng)藥的熒光納米材料（純金屬、金屬?gòu)?fù)合物，無(wú)機(jī)復(fù)合物，聚合物）量子點(diǎn)探針在檢測(cè)農(nóng)藥的應(yīng)用，其特征在于……（限定具體的工藝參數(shù)）；檢測(cè)某種農(nóng)藥的方法，其特征在于……（包括具體的檢測(cè)步驟）。撰寫(xiě)專(zhuān)利申請(qǐng)文件時(shí)，需要詳細(xì)記載制備探針或電極的方法，對(duì)使用的納米材料的來(lái)源或制備方法進(jìn)行清晰的描述，對(duì)制備得到的探針或點(diǎn)擊進(jìn)行表針，繪制制備的探針或電極的檢測(cè)具體農(nóng)藥的線(xiàn)性關(guān)系、檢測(cè)限等。如果能夠提供制備得到的探針或電極比常規(guī)的探針或電極具有更好的技術(shù)效果，也應(yīng)記載在申請(qǐng)文件中。
1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃
由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國(guó)家雖然沒(méi)有專(zhuān)項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。
（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開(kāi)展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過(guò)了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開(kāi)。
日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)。
歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專(zhuān)門(mén)用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢(shì)頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國(guó)、法國(guó)、愛(ài)爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的多數(shù)歐盟國(guó)家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。
（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)
意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)巨大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開(kāi)發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國(guó)政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國(guó)納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國(guó)和日本等領(lǐng)先國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。
中國(guó)臺(tái)灣自1999年開(kāi)始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺(tái)灣知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超
綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國(guó)家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專(zhuān)門(mén)委員會(huì)。目前正在制定中的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要將明確中國(guó)納米科技發(fā)展的路線(xiàn)圖，確定中國(guó)在目前和中長(zhǎng)期的研發(fā)任務(wù)，以便在國(guó)家層面上進(jìn)行指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來(lái)最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過(guò)加大對(duì)從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。
2、納米科技研發(fā)投入一路攀升
納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無(wú)論是富裕的工業(yè)化大國(guó)還是渴望富裕的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱(chēng)，在過(guò)去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說(shuō)明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。
美國(guó)的公共納米技術(shù)投資最多。在過(guò)去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對(duì)納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國(guó)防部及其他部門(mén)將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。
日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始支持納米科學(xué)研究，近年來(lái)納米科技投入迅速增長(zhǎng)，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長(zhǎng)20%。
在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對(duì)納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國(guó)和歐盟對(duì)納米研究的總投資可能兩倍于美國(guó)，甚至更高。
中國(guó)期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國(guó)臺(tái)灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國(guó)每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國(guó)為2.4歐元，美國(guó)為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國(guó)2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢(shì)。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國(guó)為0.01%，日本為0.02%。
另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國(guó)魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱(chēng)，很多私營(yíng)企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的投資也快速增加。美國(guó)的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營(yíng)機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營(yíng)機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長(zhǎng)，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來(lái)。
3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋
各納米科技強(qiáng)國(guó)比較而言，美國(guó)雖具有一定的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)在尚無(wú)確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國(guó)不相上下
根據(jù)中國(guó)科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，2001年和2002年的增長(zhǎng)率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國(guó)以較大的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于其他國(guó)家，3年累計(jì)論文數(shù)超過(guò)10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國(guó)（11.28%）、中國(guó)（10.64%）和法國(guó)（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過(guò)了3000篇。而且以上5國(guó)2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過(guò)了1000篇，是納米研究最活躍的國(guó)家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家。中國(guó)的增長(zhǎng)幅度最為突出，2000年中國(guó)納米論文比例還落后德國(guó)2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過(guò)德國(guó)，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國(guó)之后，英國(guó)、俄羅斯、意大利、韓國(guó)、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國(guó)3年累計(jì)論文總數(shù)都超過(guò)了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國(guó)家可以列為納米研究較活躍的國(guó)家。
另外，如果歐盟各國(guó)作為一個(gè)整體，其論文量則超過(guò)36%，高于美國(guó)的29.46%。
（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專(zhuān)利。其中最多的國(guó)家是美國(guó)（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國(guó)（118項(xiàng)）。由于專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專(zhuān)利數(shù)量非常多，所占比例超過(guò)了60%。日本和德國(guó)分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國(guó)、韓國(guó)、加拿大、法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的專(zhuān)利數(shù)也較多，所占比例都超過(guò)了1%。
專(zhuān)利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國(guó)家納米論文數(shù)與專(zhuān)利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，專(zhuān)利數(shù)所占比例超過(guò)論文數(shù)所占比例的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。這說(shuō)明，很多國(guó)家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)
美國(guó)納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國(guó)納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國(guó)國(guó)家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專(zhuān)門(mén)出臺(tái)了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門(mén)，這對(duì)于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來(lái)檢測(cè)藥物對(duì)病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來(lái)5～10年有望商業(yè)化。
雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國(guó)科研人員正在加緊納米級(jí)半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來(lái)有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長(zhǎng)度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線(xiàn)。
日本納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開(kāi)發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。
在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來(lái)的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。
日本高度重視開(kāi)發(fā)檢測(cè)和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級(jí)照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W(xué)家村田和廣成功開(kāi)發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。
日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過(guò)，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。
歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。
中國(guó)在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距。
4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快
目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國(guó)為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
美國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目管理部門(mén)的管理者們認(rèn)為，美國(guó)大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國(guó)聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國(guó)國(guó)防工業(yè)。
美國(guó)的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專(zhuān)業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。
日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對(duì)納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。
歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國(guó)的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過(guò)建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國(guó)。
2013年年底，美國(guó)法院對(duì)美國(guó)自然資源保護(hù)委員會(huì)（NRDC）指控美國(guó)環(huán)境保護(hù)署批準(zhǔn)紡織品使用抗菌納米銀一案進(jìn)行了審理，最終裁定美國(guó)環(huán)境保護(hù)署核準(zhǔn)美國(guó)紡織品制造商使用納米銀的行為不當(dāng)，要求發(fā)回重新評(píng)估，并限制公開(kāi)宣傳把抗菌納米銀使用在服裝和其他紡織品上。
此案起因于2011年12月，美國(guó)環(huán)保署批準(zhǔn)HeiQ Materials公司在隨后 4 年內(nèi)可以銷(xiāo)售納米銀并用于紡織面料，且要求該公司提供對(duì)人體健康與水生生物的資料數(shù)據(jù)。雖然美國(guó)環(huán)保署確認(rèn)納米銀紡織品對(duì)幼兒并沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)，但法院發(fā)現(xiàn)其不顧相關(guān)數(shù)據(jù)顯示有引發(fā)潛在危險(xiǎn)的事實(shí)，仍舊批準(zhǔn)了這個(gè)申請(qǐng)。
近十幾年來(lái)，納米科技在全世界受到了廣泛重視，被認(rèn)為是提升國(guó)家未來(lái)核心競(jìng)爭(zhēng)力和搶占未來(lái)制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域之一。我國(guó)已成為納米科技研發(fā)的大國(guó)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，2009年，我國(guó)在納米研究方面的論文和專(zhuān)利數(shù)量已躍居世界第一。
隨著納米科技的快速發(fā)展，納米材料已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于大眾生活的多個(gè)方面，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?，紡織行業(yè)也有大量與之相關(guān)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。由于納米結(jié)構(gòu)具有的特殊效應(yīng)，納米技術(shù)的安全性評(píng)估已成為全球性問(wèn)題。
科學(xué)技術(shù)從來(lái)都是把“雙刃劍”。納米技術(shù)的正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng)相互依賴(lài)、相互制約，在研究中處于同等重要的地位，其安全性研究是納米科學(xué)內(nèi)涵不可或缺的重要方面。
作為一個(gè)新興投資領(lǐng)域，美國(guó)參眾兩院早在2003年就起草了一系列議案，要求政府提供資金就民用納米技術(shù)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境造成的影響展開(kāi)研究，并在為納米技術(shù)研究投資之前加以審核。由此，世界范圍內(nèi)開(kāi)始開(kāi)展對(duì)納米材料安全性評(píng)價(jià)的研究。由于納米技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，包括電子、生物、物理、化學(xué)等，其生物安全性評(píng)估研究?jī)H憑單個(gè)學(xué)科幾乎無(wú)法完成，需要多學(xué)科交叉共同完成。
在我國(guó)，納米技術(shù)被紡織行業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)視為轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要機(jī)會(huì)。無(wú)疑，這是一個(gè)重要的發(fā)展方向，但與此同時(shí)也成為一些商家進(jìn)行產(chǎn)品推銷(xiāo)的“法寶”。一批以“納米技術(shù)”為宣傳噱頭的紡織服裝產(chǎn)品不僅有混淆視聽(tīng)、欺騙消費(fèi)者之嫌，其以“納米”命名還招致了一些專(zhuān)業(yè)人士對(duì)其安全性的擔(dān)憂(yōu)。
由此及彼，除了“納米”之外，“天然”、“綠色”、“環(huán)保”等字眼也是產(chǎn)品廣告中的熱詞。產(chǎn)品宣傳固然重要，但品牌建設(shè)始終要建立在科學(xué)的發(fā)展態(tài)度和經(jīng)得住推敲的產(chǎn)品品質(zhì)之上。任何的隱瞞和誤導(dǎo)，都有可能使一個(gè)品牌甚至一家企業(yè)處于非常被動(dòng)的局面。
紡織強(qiáng)國(guó)建設(shè)需要秉持科學(xué)精神，這也應(yīng)是企業(yè)開(kāi)展各項(xiàng)活動(dòng)的根本。只有負(fù)責(zé)任地對(duì)待每項(xiàng)研究，積極陽(yáng)光地面對(duì)公眾的監(jiān)督和質(zhì)疑，并及時(shí)客觀地將研究結(jié)果公之于眾，消除不必要的恐慌和誤解，才能更有效地促進(jìn)行業(yè)的科技進(jìn)步和健康發(fā)展。
目前，國(guó)際醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學(xué)就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法，隨著健康科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)藥物的要求越來(lái)越高?？刂扑幬镝尫艤p少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。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，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱(chēng)為"定向?qū)?。該技術(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，可以在血管中自由的滾動(dòng)，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)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。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，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)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒(méi)有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。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(xiàn)照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保結(jié)作用。
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達(dá)到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過(guò)復(fù)合控制涂料的顏色，克服碳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限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應(yīng)。在汽車(chē)的裝飾噴涂業(yè)中，將納米Tio2添加在汽車(chē)、轎車(chē)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(chē)面色彩多樣化。
3在化工方面的應(yīng)用；
化工業(yè)影響到人類(lèi)生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨(dú)特畦力。在橡膠塑料等化工領(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。最近又開(kāi)發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物，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。4其他生活方面的應(yīng)用：
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個(gè)領(lǐng)域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產(chǎn)生靜電，因而在生產(chǎn)時(shí)加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)。納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(jī)等一些電器時(shí)間長(zhǎng)了容易產(chǎn)生細(xì)菌，而采用了納米材料，新設(shè)計(jì)的冰箱、洗衣機(jī)既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線(xiàn)對(duì)人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線(xiàn)對(duì)人體有害的部分，市場(chǎng)上的許多化妝品正是因?yàn)榧尤肓思{米微粒而具備了防紫外線(xiàn)的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時(shí)間不長(zhǎng)墻壁就會(huì)變的班駁陸離，納米技術(shù)應(yīng)用之后，涂料的技術(shù)指標(biāo)大大提高，外墻涂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(chēng)為黑色家電，這是因?yàn)榧译娡獗聿牧现斜仨毤尤胩己谶M(jìn)行靜電屏蔽。如今可以通過(guò)控制納米微粒的種類(lèi)，進(jìn)而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來(lái)生活中，納米技術(shù)將帶給我們無(wú)限的舒心與時(shí)尚，使人類(lèi)的生存的條件更加優(yōu)越。
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論文關(guān)鍵詞：納米尺寸；性能
論文摘要：納米尺寸開(kāi)辟科學(xué)新領(lǐng)域，介紹納米材料的神奇特性及在生活中的應(yīng)用。
人類(lèi)對(duì)物質(zhì)世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無(wú)限小和無(wú)限大兩個(gè)物質(zhì)尺寸去認(rèn)識(shí)物質(zhì)，使人們了解到世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是由原子或分子構(gòu)成的，原子、分子是保持物質(zhì)化學(xué)、物理理特性的最小微粒。這為人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界推進(jìn)科學(xué)的向前發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也產(chǎn)生了一個(gè)個(gè)的科學(xué)原理和定理，推動(dòng)了人類(lèi)生產(chǎn)和生活的不斷向前發(fā)展。
隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)物質(zhì)達(dá)到納米尺度以后，大約在1～100納米這個(gè)范圍空間。物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來(lái)組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能的物質(zhì)構(gòu)成的材料，即為納米材料。
過(guò)去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度的范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電，導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來(lái)的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電，也不導(dǎo)熱。材料在尺寸上達(dá)到納米尺度，大約是在1～100納米這個(gè)范圍空間，就會(huì)產(chǎn)生特殊的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，量子隧道效應(yīng)等及由這些效應(yīng)所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學(xué)特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應(yīng)用價(jià)值。
近年來(lái)，已在醫(yī)藥、生物、環(huán)境保護(hù)和化工等方面得到了應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
1醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：
目前，國(guó)際醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學(xué)就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法，隨著健康科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)藥物的要求越來(lái)越高?？刂扑幬镝尫艤p少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。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，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱(chēng)為"定向?qū)?。該技術(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，可以在血管中自由的滾動(dòng)，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)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。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，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)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒(méi)有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。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(xiàn)照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保結(jié)作用。
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達(dá)到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過(guò)復(fù)合控制涂料的顏色，克服碳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限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應(yīng)。在汽車(chē)的裝飾噴涂業(yè)中，將納米Tio2添加在汽車(chē)、轎車(chē)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(chē)面色彩多樣化。
3在化工方面的應(yīng)用；
化工業(yè)影響到人類(lèi)生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨(dú)特畦力。在橡膠塑料等化工領(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。最近又開(kāi)發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物，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。4其他生活方面的應(yīng)用：
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個(gè)領(lǐng)域?；w布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產(chǎn)生靜電，因而在生產(chǎn)時(shí)加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)。納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(jī)等一些電器時(shí)間長(zhǎng)了容易產(chǎn)生細(xì)菌，而采用了納米材料，新設(shè)計(jì)的冰箱、洗衣機(jī)既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線(xiàn)對(duì)人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線(xiàn)對(duì)人體有害的部分，市場(chǎng)上的許多化妝品正是因?yàn)榧尤肓思{米微粒而具備了防紫外線(xiàn)的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時(shí)間不長(zhǎng)墻壁就會(huì)變的班駁陸離，納米技術(shù)應(yīng)用之后，涂料的技術(shù)指標(biāo)大大提高，外墻涂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(chēng)為黑色家電，這是因?yàn)榧译娡獗聿牧现斜仨毤尤胩己谶M(jìn)行靜電屏蔽。如今可以通過(guò)控制納米微粒的種類(lèi)，進(jìn)而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來(lái)生活中，納米技術(shù)將帶給我們無(wú)限的舒心與時(shí)尚，使人類(lèi)的生存的條件更加優(yōu)越。
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1991年，我國(guó)召開(kāi)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，制定了發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)策。十多年來(lái)，我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究取得了引人注目的成就。我國(guó)納米材料領(lǐng)域的工作者們也以孜孜不倦的探索，推動(dòng)著納米材料這門(mén)學(xué)科不斷地前進(jìn)。這其中，就有一位年輕的學(xué)者――劉飛博士。
科研，瞄準(zhǔn)前沿
一位年僅三十幾歲的學(xué)者、一連串前沿成果，劉飛博士稱(chēng)得起“年輕有為”。然而，與大多數(shù)年輕人不同，劉飛博士一心一意地埋首于納米材料領(lǐng)域的研究工作，不沾浮躁之風(fēng)。在這條道路上，他潛心向前，以“學(xué)習(xí)”的態(tài)度行于斯、研于斯，在一維納米材料的制備、表征與物性研究的領(lǐng)域上取得了一系列成績(jī)：
首先，在微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)設(shè)備中，劉飛使用α―Fe2O3(0001)為基底，以N2和H2為反應(yīng)氣源，首次制備出垂直于基底生長(zhǎng)的Fe3O4納米金字塔陣列。這種新型Fm04納米材料的陣列很可能在垂直方向上的高密度信息存儲(chǔ)中有著潛在的應(yīng)用，其結(jié)果發(fā)表在高水平學(xué)術(shù)雜志AdvMater上。
其次，在單溫管式爐設(shè)備中，劉飛使用熱蒸發(fā)冷凝沉積技術(shù)在較低的生長(zhǎng)溫度(
與此同時(shí)，劉飛利用真空下高溫碳熱還原法，首次制備出了大面積垂直于si基底生長(zhǎng)的單晶的Boron納米線(xiàn)和納米管。掃描電子顯微技術(shù)(SEM)研究表明所制備出的硼納米線(xiàn)的長(zhǎng)度為5um，平均直徑為30nm。透射電子顯微鏡技術(shù)(TEM)和元素維度分布譜技術(shù)(ElementMapping)的研究結(jié)果都證明所獲得的硼納米材料具有完美的單晶四方結(jié)構(gòu)，它們的生長(zhǎng)方向?yàn)閇001]。電子能量損失譜技術(shù)(EELS)研究結(jié)果也表明納米線(xiàn)中硼元素的同時(shí)使用開(kāi)爾文探針技術(shù)(KelvlnProbe)首次測(cè)試出Boron納米材料的功函數(shù)為4.4eV。并利用改裝后的SEM系統(tǒng)中的在位物性測(cè)試技術(shù)對(duì)單根硼納米線(xiàn)的電導(dǎo)率和場(chǎng)發(fā)射特性進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明：?jiǎn)胃鸺{米線(xiàn)的電導(dǎo)率為1-8×10-3(n?cm)-1，其開(kāi)啟電場(chǎng)為5.1v／μm，閾值電場(chǎng)為115V／μm；在保持場(chǎng)發(fā)射電流為1.05μA的一小時(shí)穩(wěn)定性測(cè)試中，單根硼納米線(xiàn)的電流波動(dòng)性低于22％并且當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度提高到59～74V／μm，單根硼納米線(xiàn)的場(chǎng)發(fā)射電流密度更是達(dá)到了2X105-4×105A／cm2，這完全可以滿(mǎn)足場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域的需要。由于Boron一維納米材料具有高熔點(diǎn)(2300℃)、高電導(dǎo)率，并且具有獨(dú)特的“三芯鍵”結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，所以這種新型納米材料的發(fā)現(xiàn)以及進(jìn)一步研究很有可能為納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。相關(guān)科研成果分別發(fā)表在知名科學(xué)雜志AdvancedMaterla／sc和Uitramzcroscopy上，并由世界上著名的德國(guó)的“Nanowerk”網(wǎng)站和國(guó)內(nèi)知名的“科學(xué)網(wǎng)”網(wǎng)站分別進(jìn)行了“Spotlight”報(bào)導(dǎo)和專(zhuān)題報(bào)導(dǎo)。
除此以外，劉飛使用化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形貌AIN納米結(jié)構(gòu)(納米棒，納米錐和納米火山口)垂直陣列的可控生長(zhǎng)。為了研究其納米結(jié)構(gòu)場(chǎng)發(fā)射特性的影響因素，劉飛對(duì)比了不同形貌氮化鋁陣列的場(chǎng)發(fā)射特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氮化鋁火山口陣列具有最好的場(chǎng)發(fā)射特性表現(xiàn)，其閾值電場(chǎng)為7.2V／μm，場(chǎng)發(fā)射電流的穩(wěn)定性測(cè)試表明其電流波動(dòng)小于4％。同時(shí)，所有三種氮化鋁納米結(jié)構(gòu)陣列都具有和其他很多具有優(yōu)良冷陰極納米材料相比擬的場(chǎng)發(fā)射特性，這表明其在未來(lái)的場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，結(jié)果已發(fā)表在ChinesePhysicsB等雜志上。
未來(lái)，戰(zhàn)機(jī)握在手中
學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，劉飛不僅積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也形成了一套獨(dú)特的科研方法和理念，解決了很多工程實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，贏得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)聲譽(yù)，并獲得一項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利。他是成功的，當(dāng)然，成功之人自有成功之道。
1995年9月，劉飛邁入吉林大學(xué)的校門(mén)，考進(jìn)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，四年的本科學(xué)習(xí)，劉飛以他的聰明和勤奮贏得了老師和同學(xué)們的一致認(rèn)可，連續(xù)三年獲得“人民獎(jiǎng)學(xué)金”，并于1999年獲“系優(yōu)秀學(xué)生”稱(chēng)號(hào)。同年，他以?xún)?yōu)異的成績(jī)畢業(yè)，卻并不滿(mǎn)足于自己當(dāng)時(shí)的所學(xué)，或許是源于心底的那一份母校情結(jié)，劉飛選擇留在吉林大學(xué)進(jìn)行碩士研究，在材料科學(xué)學(xué)院攻讀材料物理與化學(xué)專(zhuān)業(yè)。碩士學(xué)習(xí)期間，劉飛在于文學(xué)教授的指導(dǎo)下進(jìn)行了磁控濺射生長(zhǎng)巨磁阻多層膜的研究工作，并于2002年7月完成碩士論文《Cu／Fe多層膜的表面、界面微結(jié)構(gòu)研究》，獲得工學(xué)碩士學(xué)位，其論文獲得學(xué)校研究生論文比賽優(yōu)勝獎(jiǎng)，這位年輕的碩士研究生充分展露了他在科研領(lǐng)域的才華。
2002年9月，劉飛考入中國(guó)科學(xué)院物理研究所納米物理與器件實(shí)驗(yàn)室，師從于高鴻鈞研究員，攻讀凝聚態(tài)物理博士學(xué)位，2005年9月獲得理學(xué)博士學(xué)位，并于2004年獲得“所長(zhǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)學(xué)金”、2006年獲得中國(guó)真空學(xué)會(huì)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)學(xué)金。
在科學(xué)的道路上沒(méi)有捷徑，正因?yàn)槠D難才去登攀，而站得更高才能看得更遠(yuǎn)，年輕的劉飛博士沒(méi)有止步于一點(diǎn)點(diǎn)的成績(jī)，在科學(xué)之路上，他選擇一路向前。自2005年9月，劉飛博士在中山大學(xué)理工學(xué)院的顯示材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室參加工作以來(lái)，包括在中國(guó)科學(xué)院物理研究所攻讀博士期間，他主持國(guó)家自然基金委――廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)基金一項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金一項(xiàng)、教育部博士點(diǎn)新教師基金一項(xiàng)，并且參與了多項(xiàng)國(guó)家“973”和“863”項(xiàng)目，共發(fā)表了學(xué)術(shù)論文(SCI、EI和ISTP收錄)二十余篇。
自此，在外人看來(lái)，他的人生似乎已經(jīng)進(jìn)入康莊大道了，然而，“人生也有涯，而知也無(wú)涯”，國(guó)際上風(fēng)起云涌的科技發(fā)展愈來(lái)愈強(qiáng)烈地吸引著他的目光，視線(xiàn)的開(kāi)闊，令他在學(xué)術(shù)上有了大幅的前進(jìn)。目前，還有國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目等4項(xiàng)國(guó)家和地方自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究，在他的主持下緊鑼密鼓地展開(kāi)著。
關(guān)鍵詞：納米材料,化工,應(yīng)用
1前言
納米材料（又稱(chēng)超細(xì)微粒、超細(xì)粉未）由表面（界面）結(jié)構(gòu)組元構(gòu)成，是處在原子簇和宏觀物體交界過(guò)渡區(qū)域的一種典型系統(tǒng)，粒徑介于原子團(tuán)簇與常規(guī)粉體之間，一般不超過(guò)100nm，而且界面組元中含有相當(dāng)量的不飽和配位鍵、端鍵及懸鍵。其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個(gè)的原子。其特殊的結(jié)構(gòu)層次使它在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，納米材料在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
2納米材料特性
2.1具有很強(qiáng)的表面活性
納米超微顆粒很高的“比表面積”決定了其表面具有很高的活性。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。在空氣中，納米金屬顆粒會(huì)迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎?、貯氣材料和低熔點(diǎn)材料。將納米微粒用做催化劑，將使納米材料大顯身手。如超細(xì)硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細(xì)銀粉可以成為乙烯氧化的催化劑；超細(xì)的鎳粉、銀粉的輕燒結(jié)效率，超細(xì)微顆粒的輕燒結(jié)體可以生成微孔過(guò)濾器，作為吸咐氫氣等氣體的儲(chǔ)藏材料，還可作為陶瓷的著色劑，用于工藝品的美術(shù)圖案中。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
2.2具有特殊的光學(xué)性質(zhì)
所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)時(shí)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色越黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌％，大約幾微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。利用這個(gè)特性可以制造高效率的光熱、光電轉(zhuǎn)換材料，以很高的效率將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。另外還有可能應(yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身材料等。
2.3具有特殊的熱學(xué)性質(zhì)
大尺寸的固態(tài)物質(zhì)其熔點(diǎn)往往是固定的，超細(xì)微化的固態(tài)物質(zhì)其熔點(diǎn)卻顯著降低，當(dāng)顆粒小于10納米量級(jí)時(shí)尤為突出。例如，金的常規(guī)熔點(diǎn)為1064℃，當(dāng)其顆粒的尺寸減小到10納米時(shí)，熔點(diǎn)會(huì)降低27℃，而減小到2納米尺寸時(shí)的熔點(diǎn)僅為327℃左右；銀的常規(guī)熔點(diǎn)為670℃，而超微銀顆粒的熔點(diǎn)可低于100℃。因此，超細(xì)銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，此時(shí)元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，完全可采用塑料。采用超細(xì)銀粉漿料，可使片基上的膜厚均勻，覆蓋面積大，既省材料又提高質(zhì)量。
2.4具有特殊的磁學(xué)性質(zhì)
小尺寸磁性超微顆粒與大塊磁性材料有顯著不同，大塊純鐵的磁矯頑力約為80安／米，而當(dāng)顆粒尺寸減小到2×10-2微米以下時(shí)，其矯頑力可增加1000倍。若進(jìn)一步減小其尺寸，大約小于6×10-3微米時(shí)，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已制成高儲(chǔ)存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等;利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成了用途廣泛的磁流體。
2.5具有特殊的力學(xué)性質(zhì)
因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性和一定的延展性，這樣就使納米陶瓷材料具有了新奇的力學(xué)性質(zhì)。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，就是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的，這也足以說(shuō)明大自然是納米材料的成功制造者。納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬——陶瓷復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。
2.6宏觀量子隧道效應(yīng)
由于電子既具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此它存在隧道效應(yīng)。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應(yīng)，稱(chēng)之為宏觀的量子隧道效應(yīng)。宏觀量子隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，或者說(shuō)它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須要考慮上述的量子效應(yīng)。目前研制的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應(yīng)制成的新一代電子器件。
3納米材料在化工生中應(yīng)用
由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)和特殊性能，使納米材料在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用在以下幾方面。
3.1橡膠改性
炭黑納米粒子加入到橡膠中后可顯著提高橡膠的強(qiáng)度、耐磨性、抗老化性，這一技術(shù)早已在橡膠工業(yè)中運(yùn)用。
納米技術(shù)在制造彩色橡膠中也發(fā)揮了獨(dú)特的作用，過(guò)去的橡膠制品一般為黑色（納米級(jí)的炭黑較易得到）。若要制造彩色橡膠可選用白色納米級(jí)的粒子（如白炭黑）作補(bǔ)強(qiáng)劑，使用納米粒子級(jí)著色劑，此時(shí)橡膠制品的性能優(yōu)異。
3.2塑料改性
3.2.1對(duì)塑料增韌作用
納米粒子添加到塑料中，對(duì)增加塑料韌性有較大的作用。用納米級(jí)SiC/Si3N4粒子經(jīng)鈦酸酯處理后填充LDPE，當(dāng)添加量為5％時(shí)沖擊強(qiáng)度最大，缺口沖擊強(qiáng)度為55.7kj/m2，是純LDPE的2倍多；斷裂伸長(zhǎng)率到625 ％時(shí)仍未斷裂，為純LDPE的5倍。用納米級(jí)CaCO3，改性HDPE，當(dāng)納米級(jí)CaCO3含量為25％時(shí)，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，最大沖擊強(qiáng)度為純HDPE的1.7倍，斷裂伸長(zhǎng)率在CaCO3含量為16％時(shí)最大，約為660％超過(guò)純HDPE的值。
3.2.2塑料功能化
塑料在家用電器及日用品中的應(yīng)用非常廣泛，在塑料中添加具有抗菌性的納米粒子，可使塑料具有抗菌性，且其抗菌性保持持久?，F(xiàn)已應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)了抗菌冰箱，實(shí)際上就是在制造冰箱塑件時(shí)，使用的塑料原料中添加了某種納米粒子，利用該納米粒子的抗菌特性，使塑料具有抗菌殺菌的功能，國(guó)內(nèi)某公司采用該項(xiàng)技術(shù)率先開(kāi)發(fā)出無(wú)菌塑料餐具、無(wú)菌塑料撲克等產(chǎn)品，受到市場(chǎng)的歡迎。
3.2.3通用塑料的工程化
通用塑料具有產(chǎn)量大、應(yīng)用廣、價(jià)格低等特點(diǎn)，但其性能不如工程塑料，而工程塑料雖性能優(yōu)越，但價(jià)格較高。在通用塑料中加入納米粒子能使其達(dá)到工程塑料的性能，用納米技術(shù)對(duì)通用聚丙烯進(jìn)行改性，其性能達(dá)到了尼龍6的性能指標(biāo)，而成本卻降低1／3。
3.3化學(xué)纖維改性
近年來(lái)出現(xiàn)了各種新型的功能性化學(xué)纖維，其中不少是應(yīng)用了納米技術(shù)，如日本帝人公司將納米ZnO和納米SiO2混入化學(xué)纖維， 得到具有除臭及靜化空氣功能的化學(xué)纖維，這種化學(xué)纖維被廣泛用于制造長(zhǎng)期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、睡衣等；日本倉(cāng)螺公司將納米ZnO加入到聚酯纖維中，制得了防紫外線(xiàn)纖維， 該纖維除了具有防紫外線(xiàn)功能外，還具有抗菌、消毒、除臭的功能。
3.4涂料改性
在各類(lèi)涂料中添加納米材料，如納米TiO2，可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院和家庭內(nèi)墻涂飾?？芍圃斐龇雷贤饩€(xiàn)涂料，應(yīng)用于需要紫外線(xiàn)屏蔽的場(chǎng)所，例如涂在陽(yáng)傘的布料上，制成防紫外線(xiàn)陽(yáng)傘。還可以制造出吸波隱身涂料，用于隱形飛機(jī)、隱形軍艦等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域及其他需要電磁波屏蔽場(chǎng)所的涂敷。在涂料中添加納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍提高，涂料的質(zhì)量和檔次大大升級(jí)，據(jù)稱(chēng)，納米改性外墻涂料的耐洗刷性可由原來(lái)的1000多次提高到1萬(wàn)多次，老化時(shí)間延長(zhǎng)2倍多。納米ZnO 添加到汽車(chē)金屬閃光面漆中，可制造出汽車(chē)專(zhuān)用變色漆。
3.5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。納米粒子作催化劑，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。
3.6在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用
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。如在橡膠中加入納米SiO 2 ，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。國(guó)外已將納米SiO 2 ，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。在有機(jī)玻璃中加入Al 2 O 3 ，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TiO 2 具有優(yōu)良的紫外線(xiàn)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。納米SiO 2 能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)，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結(jié)束語(yǔ)
納米材料如碳納米管，在醫(yī)療上有著廣泛的應(yīng)用前景，比如作為遞送工具，將藥物運(yùn)載到特定的細(xì)胞或人體內(nèi)特定部位。但如果不了解納米材料和細(xì)胞之間的相互作用，反而會(huì)帶來(lái)大麻煩。美國(guó)布朗大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院最近的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米管有可能會(huì)刺穿細(xì)胞，給細(xì)胞帶來(lái)極大傷害。相關(guān)在近期出版的《自然?納米技術(shù)》上。
人們知道石棉對(duì)人體有害，其長(zhǎng)長(zhǎng)的纖維能像箭一樣刺穿細(xì)胞。但科學(xué)家一直不理解，細(xì)胞為何會(huì)對(duì)石棉纖維和其他納米級(jí)的材料感興趣，這些材料對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)了，根本無(wú)法整個(gè)吞下去。美國(guó)布朗大學(xué)研究小組通過(guò)分子模擬發(fā)現(xiàn)，碳納米管尖端接近細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生“誤會(huì)”，以為它只是個(gè)小圓球而不知其是個(gè)圓柱，等意識(shí)到小球“太長(zhǎng)”，根本吞不下時(shí)，已經(jīng)為時(shí)太晚。隨后科研人員又用納米管、金納米線(xiàn)對(duì)小鼠肝臟細(xì)胞、人類(lèi)間皮細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)90%的納米材料都是以尖端90度角進(jìn)入細(xì)胞。
石棉纖維、商用碳納米管和金納米線(xiàn)都有一個(gè)圓形的尖頭，直徑在10納米到100納米之間，正處于細(xì)胞處理范圍。細(xì)胞上有一種受體蛋白質(zhì)會(huì)聚集并彎曲細(xì)胞膜壁，使細(xì)胞卷曲包住納米管尖端，反向調(diào)整納米管角度，使納米管尖端能以90度進(jìn)入，從而降低細(xì)胞吞噬微粒所需的能量。這一行為叫做“尖端識(shí)別”。
“我們?cè)詾榧{米管會(huì)貼附細(xì)胞膜以得到更多結(jié)合位點(diǎn)，但模擬卻顯示，納米管穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)到近垂直角度以適于進(jìn)入，以便其尖端被完全包圍。這和人們的直覺(jué)相反?！闭撐牡谝蛔髡呤放d華（音譯）說(shuō)，細(xì)胞膜包住納米管時(shí)，會(huì)釋放彎曲能量?！叭绻{米管的圓形尖端被切掉，開(kāi)口而且中空，它就只會(huì)貼在細(xì)胞膜上而不會(huì)進(jìn)入細(xì)胞?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、布朗大學(xué)工程教授高華?。ㄒ糇g）說(shuō)，當(dāng)細(xì)胞的內(nèi)吞作用開(kāi)始，就沒(méi)辦法再退回去。細(xì)胞覺(jué)得無(wú)法整個(gè)吞下納米管，就會(huì)求救。但求救信號(hào)反而會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)，造成更多炎癥反應(yīng)。高華健說(shuō)：“只有完全理解納米材料和細(xì)胞之間的相互作用，才能設(shè)計(jì)出可靠的運(yùn)輸工具，控制它們和細(xì)胞之間的相互作用，不引起中毒反應(yīng)，最終制造出對(duì)細(xì)胞沒(méi)有吸引力的納米管，只幫助細(xì)胞而不會(huì)傷害它們?！?/p>
【關(guān)鍵詞】納米材料教學(xué)方法教學(xué)改革
【中圖分類(lèi)號(hào)】TB383.1-4；G642【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2018）11-0241-01
前言
納米材料與納米技術(shù)是21世紀(jì)最令人矚目的前沿科技研究熱點(diǎn)之一，納米科技的蓬勃發(fā)展對(duì)眾多研究領(lǐng)域，乃至人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，納米材料的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為世界許多國(guó)家相繼研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。《納米材料》是高等院校一門(mén)重要的新設(shè)課程，具有前瞻性、創(chuàng)新性、專(zhuān)業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。《納米材料》及其相關(guān)的課程也是許多高等學(xué)校材料學(xué)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生或研究生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程的開(kāi)展有助于讓學(xué)生了解納米材料與納米科技的發(fā)展方向，提高學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展納米科學(xué)前沿課題研究，培養(yǎng)潛在的科研人才，同時(shí)，對(duì)《納米材料》的教學(xué)也提出了較高的要求，因此需要認(rèn)真思考和研究。
1.教學(xué)內(nèi)容改革與優(yōu)化
目前的教材多是圍繞著納米材料的基本概念和基本特性、表征方法、制備技術(shù)、納米材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況以及功能納米材料等內(nèi)容編寫(xiě)，而其中的內(nèi)容很多都已過(guò)時(shí)，比如在碳納米材料這一部分內(nèi)容時(shí)，十前年的主要內(nèi)容是針對(duì)富勒烯和碳納米管的講解，而今天，該部分的內(nèi)容可更多的偏向于目前研究較為熱門(mén)的層狀石墨烯材料。此外，材料表征方面的內(nèi)容在本課程中占有相當(dāng)大的篇幅，直接講解納米材料的表征特性使學(xué)生不能深入的理解，教學(xué)內(nèi)容上有必要加入適當(dāng)課時(shí)講解較常用的表征手段的原理和分析方法，如X-射線(xiàn)衍射，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡，紅外，拉曼等的分析手段。
2.教學(xué)手段改革
納米材料涉及的課程范圍較寬，有些章節(jié)較為抽象，學(xué)生首次接觸常會(huì)遇到知識(shí)過(guò)于抽象不便于理解的問(wèn)題，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不再適應(yīng)當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要，針對(duì)這樣的問(wèn)題，應(yīng)利用多媒體數(shù)字化資源如動(dòng)畫(huà)來(lái)輔助教學(xué)，利用當(dāng)前各種模擬軟件如3DSMAX或PHOTOSHOP將抽象的納米材料的制備及生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行直觀展示模擬，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，先進(jìn)的儀器設(shè)備是科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，本學(xué)院擁有高分辨透射電子顯微鏡、熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線(xiàn)單晶衍射儀、電化學(xué)工作站等設(shè)備，需借助這些良好的教學(xué)科研基礎(chǔ)條件，引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)，為今后繼續(xù)深造和走向工作崗位打下基礎(chǔ)。
3.教學(xué)模式改革
在教學(xué)實(shí)踐中，采取“分組教學(xué)”模式，即學(xué)生以10-15人為一小組，在既定大課題方向內(nèi)，由學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料，選定具體研究題目，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并與導(dǎo)師探討方案的可行性。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成一種納米材料的合成制備，對(duì)性能測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，并完整獨(dú)立撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種方式將加強(qiáng)學(xué)生從理論上學(xué)習(xí)和理解并能拓展到實(shí)際的應(yīng)用中。這種綜合性、多樣化的教學(xué)模式不僅能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論課程的理解的重視，并能極大的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、分析解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)精神。
4.考核方式的改革
納米材料課程的專(zhuān)業(yè)性和前瞻性都很強(qiáng)，常規(guī)的考核方式達(dá)不到反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和掌握程度的效果，相反地，概念性的知識(shí)點(diǎn)較多，一味的要求學(xué)生通過(guò)記憶背誦的方式來(lái)達(dá)到考試要求，一方面增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，另一方面學(xué)生也難以深刻理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。卷面考試雖有必要，此外應(yīng)加入撰寫(xiě)論文的考核方式。該種方式能夠督促大三學(xué)生對(duì)上學(xué)期所學(xué)的文獻(xiàn)檢索課程的掌握利用，還能在查閱文獻(xiàn)完成論文的同時(shí)，豐富與納米材料課程相關(guān)的前沿知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生論文寫(xiě)作的思路和方法，對(duì)大四的畢業(yè)論文的規(guī)范寫(xiě)作提前得到了鍛煉，為今后的科研工作打下基礎(chǔ)。
結(jié)語(yǔ)
納米材料涉及范圍廣，發(fā)展日新月異，通過(guò)開(kāi)展教學(xué)與實(shí)踐及科研相結(jié)合的教學(xué)模式，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)精神。在以后的教學(xué)實(shí)踐中將進(jìn)一步加強(qiáng)改革創(chuàng)新，為學(xué)生的全面發(fā)展和綜合素質(zhì)的提高不懈努力。
參考文獻(xiàn)：
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【論文摘要】：討論納米科學(xué)和技術(shù)在新時(shí)期里發(fā)展所面對(duì)的困難和挑戰(zhàn)。一系列新的方法將被討論。我們還將討論倘若這些困難能夠被克服我們可能會(huì)有的收獲。
納米科學(xué)和技術(shù)所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結(jié)構(gòu)的制備和表征。在這個(gè)領(lǐng)域的研究舉世矚目。無(wú)論是從基礎(chǔ)研究（探索基于非經(jīng)典效應(yīng)的新物理現(xiàn)象）的觀念出發(fā)，還是從應(yīng)用（受因結(jié)構(gòu)減少空間維度而帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)以及因應(yīng)半導(dǎo)體器件特征尺寸持續(xù)減小而需要這兩個(gè)方面的因素驅(qū)使）的角度來(lái)看，納米結(jié)構(gòu)都是令人極其感興趣的。
1.納米結(jié)構(gòu)的制備
有兩種制備納米結(jié)構(gòu)的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預(yù)制好的納米部件（納米團(tuán)簇、納米線(xiàn)以及納米管）組裝起來(lái)；而build-down方法就是將納米結(jié)構(gòu)直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個(gè)基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）；“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機(jī)理與現(xiàn)代工業(yè)裝置相匹配，換句話(huà)說(shuō)，它是利用廣泛已知的各種外延技術(shù)如分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相淀積（MOVCD）等來(lái)進(jìn)行器件制造的傳統(tǒng)方法?！癇uild-down”方法的缺點(diǎn)是較高的成本。
很清楚納米科學(xué)的首次浪潮發(fā)生在過(guò)去的十年中。在這段時(shí)期，研究者已經(jīng)證明了納米結(jié)構(gòu)的許多嶄新的性質(zhì)。學(xué)者們更進(jìn)一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來(lái)進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)制造。這些成果向我們展示，如果納米結(jié)構(gòu)能夠大量且廉價(jià)地被制造出來(lái)，我們必將收獲更多的成果。
2.納米結(jié)構(gòu)尺寸、成份、位序以及密度的控制
為了充分發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)之處，我們必須能夠控制量子點(diǎn)的位置、大小、成份已及密度。其中一個(gè)可行的方法是將量子點(diǎn)生長(zhǎng)在已經(jīng)預(yù)刻有圖形的襯底上。由于量子點(diǎn)的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發(fā)態(tài)子能級(jí)效應(yīng)，如對(duì)于GaN材料量子點(diǎn)的橫向尺寸要小于8納米）才能實(shí)現(xiàn)室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。對(duì)于單電子晶體管來(lái)說(shuō)，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點(diǎn)的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過(guò)了傳統(tǒng)光刻所能達(dá)到的精度極限。有幾項(xiàng)技術(shù)可望用于如此的襯底圖形制作。
⑴電子束光刻通?？梢杂脕?lái)制作特征尺度小至50納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來(lái)最小化電子散射問(wèn)題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來(lái)。
⑵聚焦離子束光刻是一種機(jī)制上類(lèi)似于電子束光刻的技術(shù)。
⑶掃描微探針術(shù)可以用來(lái)劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來(lái)操縱單個(gè)原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強(qiáng)的氧化機(jī)制的。
⑷多孔膜作為淀積掩版的技術(shù)。多孔膜能用多種光刻術(shù)再加腐蝕來(lái)制備，它也可以用簡(jiǎn)單的陽(yáng)極氧化方法來(lái)制備。
⑸倍塞（diblock）共聚物圖形制作術(shù)是一種基于不同聚合物的混合物能夠產(chǎn)生可控及可重復(fù)的相分離機(jī)制的技術(shù)。
⑹與倍塞共聚物圖形制作術(shù)緊密相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)是納米球珠光刻術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路是將在旋轉(zhuǎn)涂敷的球珠膜中形成的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。
⑺將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復(fù)制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開(kāi)發(fā)。
3.納米制造所面對(duì)的困難和挑戰(zhàn)
隨著器件持續(xù)微型化的趨勢(shì)的發(fā)展，普通光刻技術(shù)的精度將很快達(dá)到它的由光的衍射定律以及材料物理性質(zhì)所確定的基本物理極限。通過(guò)采用深紫外光和相移版，以及修正光學(xué)近鄰干擾效應(yīng)等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術(shù)制備出。然而不大可能用普通光刻技術(shù)再進(jìn)一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術(shù)仍在研發(fā)之中，可是發(fā)展這些技術(shù)遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來(lái)看，雖然也有一些具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關(guān)聯(lián)的近鄰干擾效應(yīng)問(wèn)題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術(shù)。掃描微探針技術(shù)提供了能分辨單個(gè)原子或分子的無(wú)可匹敵的精度，可是此項(xiàng)技術(shù)卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過(guò)給它加裝陣列懸臂樑能否使它達(dá)到可以接受的刻寫(xiě)速度。對(duì)一個(gè)理想的納米刻寫(xiě)技術(shù)而言，它的運(yùn)行和維修成本應(yīng)該低，它應(yīng)具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結(jié)構(gòu)的能力，還應(yīng)有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結(jié)構(gòu)的功能。此外，它也應(yīng)能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時(shí)至今日，仍然沒(méi)有任何一項(xiàng)能制作亞100nm圖形的單項(xiàng)技術(shù)能同時(shí)滿(mǎn)足上述所有條件?，F(xiàn)在還難說(shuō)是否上述技術(shù)中的一種或者它們的某種組合會(huì)取代傳統(tǒng)的光刻技術(shù)。究竟是現(xiàn)有刻寫(xiě)技術(shù)的組合還是一種全新的技術(shù)會(huì)成為最終的納米刻寫(xiě)技術(shù)還有待于觀察。
4.展望
目前，已有不少納米尺度圖形刻制技術(shù)，它們僅有的短處要么是刻寫(xiě)速度慢要么是刻寫(xiě)復(fù)雜圖形的能力有限。這些技術(shù)可以用來(lái)制造簡(jiǎn)單的納米原型器件，這將能使我們研究這些器件的性質(zhì)以及探討優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)以便進(jìn)一步地改善它們的性能。必須發(fā)展新的表征技術(shù)，這不單是為了器件表征，也是為了能使我們擁有一個(gè)對(duì)器件制造過(guò)程中的必要工藝如版對(duì)準(zhǔn)的能進(jìn)行監(jiān)控的手段。隨著器件尺度的持續(xù)縮小，對(duì)制造技術(shù)的要求會(huì)更苛刻，理所當(dāng)然地對(duì)評(píng)判方法的要求也變得更嚴(yán)格。隨著光學(xué)有源區(qū)尺寸的縮小，嶄新的光學(xué)現(xiàn)象很有可能被發(fā)現(xiàn)，這可能導(dǎo)致發(fā)明新的光電子器件。然而，不象電子工業(yè)發(fā)展那樣需要尋找MOS晶體管的替代品，光電子工業(yè)并沒(méi)有如此的立時(shí)尖銳問(wèn)題需要迫切解決。納米探測(cè)器和納米傳感器是一個(gè)全新的領(lǐng)域，目前還難以預(yù)測(cè)它的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)。然而，基于對(duì)嶄新診斷技術(shù)的預(yù)期需要，我們有理由相信這將是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域。總括起來(lái)，在所有三個(gè)主要領(lǐng)域里應(yīng)用納米結(jié)構(gòu)所要求的共同點(diǎn)是對(duì)納米結(jié)構(gòu)的尺寸、材料純度、位序以及成份的精確控制。一旦這個(gè)問(wèn)題能夠解決，就會(huì)有大量的嶄新器件誕生和被研究。
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1962年10月生于吉林九臺(tái)，1983年畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程系。1984～1993年留學(xué)日本，先后獲日本橫濱國(guó)立大學(xué)碩士、東京大學(xué)博士學(xué)位。并在日本分子科學(xué)研究所完成博士后研究。1993年6月回北京大學(xué)化學(xué)系工作，同年入選國(guó)家教委首批跨世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃，1994年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金首批資助，1996年入選國(guó)家人事部“百千萬(wàn)人才工程”（第一、二層次），1997年獲香港求是科技基金會(huì)杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)和北京大學(xué)大眾電腦獎(jiǎng)教金，1999年首批受聘“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授。2011年獲中國(guó)化學(xué)會(huì)－阿克蘇諾貝爾獎(jiǎng)，同年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。
逐夢(mèng)納米時(shí)代
上個(gè)世紀(jì)五六十年代開(kāi)始發(fā)展的以集成電路技術(shù)為核心的微電子技術(shù)，造就了今天這樣一個(gè)神奇的電腦時(shí)代。但是一旦集成電路的特征尺寸小于0.05微米時(shí)，微電子技術(shù)就無(wú)能為力了?？茖W(xué)家的偉大就在于他們用一個(gè)又一個(gè)偉大的構(gòu)想和矢志不渝的努力不斷推進(jìn)著人類(lèi)探索未知的進(jìn)程，并帶給這個(gè)世界一個(gè)又一個(gè)的驚喜。
1959年，物理學(xué)家理查德?費(fèi)曼作了一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當(dāng)時(shí)在加州理工學(xué)院任教的教授提出了一個(gè)新的想法：從石器時(shí)代開(kāi)始，人類(lèi)從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術(shù)，都與一次性地削去或者融合數(shù)以?xún)|計(jì)的原子，以便把物質(zhì)做成有用的形態(tài)有關(guān)。費(fèi)曼認(rèn)為，物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子、一個(gè)原子地制造物品的可能性。他預(yù)言，人類(lèi)可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類(lèi)意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢(mèng)想。
自上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始，科學(xué)家開(kāi)始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想，1974年，日本科學(xué)家谷口紀(jì)南最早使用納米技術(shù)一詞描述精密機(jī)械加工。1982年，國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的葛?賓尼博士和海?羅雷爾博士合作研制了一臺(tái)奇特的儀器――STM（Scanning Tunneling Microscope，掃描隧道顯微鏡），它使人們領(lǐng)略到原子世界的神奇魅力。之所以命名為掃描隧道顯微鏡，是因?yàn)橘e尼他們從上個(gè)世紀(jì)20年代量子力學(xué)的王國(guó)里聽(tīng)到了“老虎隔山吃人”預(yù)言，他們從中得出啟示：無(wú)力翻越的高山可以借隧道穿越。他們?cè)O(shè)計(jì)了一枚細(xì)得不能再細(xì)的探針，那針尖只有一個(gè)原子大小，這便是他們假以窺探原子世界的“眼睛”。這雙神奇的眼睛能沿原子邊緣逐個(gè)掃視，把它看到的景象傳給電腦，電腦畫(huà)出美麗的圖像，告訴人們：瞧瞧！這就是原子的模樣！
而此時(shí)的劉忠范還只是吉林工學(xué)院（現(xiàn)為長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)）的一名普通大學(xué)生，對(duì)于如此尖端的科技他甚至聞所未聞，當(dāng)時(shí)的他無(wú)論如何也不會(huì)想到納米技術(shù)會(huì)成為自己留學(xué)歸來(lái)以后的主攻方向，并取得豐碩成果。2011年末，北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任，化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師劉忠范當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。
執(zhí)著的追求
2012年初，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，我們總算約到了劉忠范的采訪(fǎng)。
讓我們沒(méi)想到的，這次的采訪(fǎng)地點(diǎn)居然是在醫(yī)院。因?yàn)檠甸g盤(pán)突出，劉忠范不得不住院治療。對(duì)于他來(lái)說(shuō)，也是第一次在醫(yī)院接受采訪(fǎng)。其實(shí)早在2年前劉忠范就該治療了，但忙個(gè)不停的他一直拖到現(xiàn)在，實(shí)在是連走路都直不起腰來(lái)，才不得以住進(jìn)了醫(yī)院。他笑著說(shuō)：“這么多年我從來(lái)沒(méi)住過(guò)醫(yī)院，從來(lái)沒(méi)打過(guò)吊瓶。這次都體驗(yàn)了?！?/p>
即便是住院治病，劉忠范也是一有時(shí)間就忙工作。對(duì)于他來(lái)說(shuō)，工作是快樂(lè)之源。在他的辦公室里，書(shū)桌上就有他剛回國(guó)時(shí)寫(xiě)給學(xué)生的一段話(huà)：“研究的樂(lè)趣在于過(guò)程，而不在于結(jié)果本身。因?yàn)檫^(guò)程當(dāng)中隱藏著新的發(fā)現(xiàn)、新的發(fā)明和新的目標(biāo)，這也是科學(xué)家們樂(lè)此不疲的奧秘?！?/p>
劉忠范說(shuō)他從小對(duì)事物總有好奇心，過(guò)了這么多年，仍然保持著。1962年冬，劉忠范出生在吉林的一個(gè)農(nóng)民家庭，他說(shuō)：“小時(shí)候家里很窮，不是農(nóng)村一般意義上的窮，是特別窮，兄弟姐妹又多，但母親堅(jiān)持送我們讀書(shū)……”劉忠范從小就很聽(tīng)話(huà)，愛(ài)讀書(shū)，成績(jī)一直名列前茅。那時(shí)候，他從沒(méi)想過(guò)當(dāng)科學(xué)家，就是對(duì)很多事情都很好奇，沒(méi)事的時(shí)候愛(ài)瞎琢磨，只要在書(shū)上看到能做實(shí)驗(yàn)的，他都會(huì)去試。有一次看到書(shū)上說(shuō)茄子、辣椒聽(tīng)了音樂(lè)后會(huì)長(zhǎng)得又快又大。于是一下課，他就趕忙背著借來(lái)的手風(fēng)琴跑到自家地里做實(shí)驗(yàn)，忙活了好幾天，也沒(méi)發(fā)現(xiàn)有啥變化……
那時(shí)候，劉忠范的作業(yè)常常用鉛筆寫(xiě)，因?yàn)閷?xiě)完后還可以用橡皮擦干凈了再用幾次。有一次他和哥哥賭氣撕了1頁(yè)，還挨了一次打。高中時(shí)期，他沒(méi)錢(qián)住校，每天來(lái)回要走30里路。路上要經(jīng)過(guò)一條河，有一次上學(xué)途中下雨了，到了河邊發(fā)現(xiàn)河水漲了，他趕忙把衣服和書(shū)包頂在頭上游過(guò)去，到了學(xué)校，他才發(fā)現(xiàn)只有他一個(gè)學(xué)生……
1979年，劉忠范考上長(zhǎng)春吉林工學(xué)院，在一些同學(xué)的眼里，劉忠范有些“怪”：穿得很破，拿個(gè)破書(shū)包和大茶缸，成天往圖書(shū)館和教室跑。
要畢業(yè)的時(shí)候，一個(gè)女老師很神秘地找到他，說(shuō)要給他介紹對(duì)象，當(dāng)時(shí)他很吃驚地說(shuō)：“我要忙著考研究生，哪有時(shí)間談情說(shuō)愛(ài)呢？”回首往事，劉忠范說(shuō)：“這也跟我個(gè)人的性情有關(guān)，對(duì)感情有點(diǎn)遲鈍。我覺(jué)得，年輕時(shí)應(yīng)多一些‘單純’，應(yīng)有一段‘遲鈍’的時(shí)間，安靜無(wú)紛擾地用于學(xué)習(xí)和研究，對(duì)將來(lái)的發(fā)展大有裨益。畢業(yè)后我想繼續(xù)求學(xué)，當(dāng)時(shí)考研究生填表的時(shí)候有兩欄，國(guó)內(nèi)研究生和出國(guó)研究生。大家都說(shuō)考‘出國(guó)研究生’挺難的，我就選了難的試試，真就考上了?！?/p>
1984年10月,劉忠范被公派出國(guó)。國(guó)家每月給公派留學(xué)生8.5萬(wàn)日元的獎(jiǎng)學(xué)金，他又通過(guò)考試獲得了日本政府獎(jiǎng)學(xué)金，有17萬(wàn)多日元。劉忠范說(shuō)：“拿了錢(qián)擱在桌上有一大堆，我從沒(méi)那么富有過(guò)，都不知道怎么花，感覺(jué)到了天堂?！?/p>
現(xiàn)在回想起來(lái)，劉忠范說(shuō)：“物質(zhì)上的滿(mǎn)足，只能帶來(lái)精神上的一時(shí)愉悅，不再為錢(qián)發(fā)愁，精神層面的追求也就越高了?，F(xiàn)在，當(dāng)獲得一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)看到自己的學(xué)生不斷進(jìn)步，我都會(huì)感到欣慰。我覺(jué)得上帝是公平的，如果加上時(shí)間的標(biāo)尺。只要認(rèn)準(zhǔn)目標(biāo)，不懈地努力追求，積極面對(duì)困難和挑戰(zhàn)，終會(huì)得到回報(bào)。”
留學(xué)期間開(kāi)始接觸納米科技
在日本，劉忠范先是在橫濱國(guó)立大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。1987年，他以?xún)?yōu)異成績(jī)考入東京大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從國(guó)際著名光電化學(xué)家藤昭教授。藤教授對(duì)于中國(guó)的傳統(tǒng)文化有著深刻的理解，他有一次到中國(guó)訪(fǎng)問(wèn)，看到清代書(shū)畫(huà)家、文學(xué)家鄭板橋題過(guò)的匾額“難得糊涂”，對(duì)其處世哲學(xué)大為贊賞，認(rèn)為這與自己的教育理念和學(xué)術(shù)追求很吻合。他認(rèn)為一個(gè)人一生只能做一件事，就像鄭板橋所說(shuō)的要“難得糊涂“。搞科學(xué)研究，就要學(xué)學(xué)這種人生哲學(xué)，一輩子認(rèn)認(rèn)真真做好一件事就夠了，對(duì)其他的事該糊涂的要糊涂。當(dāng)時(shí)已經(jīng)年近半百的藤先生從家到學(xué)校有近2個(gè)小時(shí)的車(chē)程，但他早上8點(diǎn)半必到辦公室，晚上10點(diǎn)才離開(kāi)。這樣的治學(xué)態(tài)度給劉忠范很大影響。
在藤先生的指導(dǎo)下，1987年，劉忠范就開(kāi)始用掃描隧道顯微（STM）儀器來(lái)探索納米級(jí)的海量信息存儲(chǔ)技術(shù)、STM是納米加工技術(shù)中的最新發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)原子、分子的搬遷、去除和排列重組，能實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的精加工。借助STM，他們發(fā)明的新型的光電化學(xué)存儲(chǔ)方法比光盤(pán)容量提高了近萬(wàn)倍。1990年，他們的研究成果在《自然》上發(fā)表，諸多日本主流媒體紛紛給予報(bào)道。
留學(xué)期間，劉忠范的生活改善了很多，性格也開(kāi)朗了。從前他只有一個(gè)愛(ài)好――學(xué)習(xí)。到日本后，他的興趣廣泛了，尤其喜歡運(yùn)動(dòng)：“身體是革命的本錢(qián)??！會(huì)積極休息的人才會(huì)創(chuàng)造性地工作。”
博士畢業(yè)后，導(dǎo)師推薦他到日本分子科學(xué)研究所，師從井口洋夫先生做博士后研究。
井口洋夫是一位在世界化學(xué)界享有盛譽(yù)并有杰出學(xué)術(shù)成就的日本科學(xué)家，劉忠范很慶幸自己能有機(jī)會(huì)在日本留學(xué)期間，師從兩位大師級(jí)的科學(xué)家。
回國(guó)迎來(lái)人生新轉(zhuǎn)折
在日本的科研成果積累日漸豐厚的時(shí)候，劉忠范卻做了一個(gè)讓他的導(dǎo)師吃驚的決定――回國(guó)。
當(dāng)時(shí)，劉忠范本想去美國(guó)繼續(xù)深造，但遭到美國(guó)駐日本使館的拒簽，藤先生得知消息后安慰他說(shuō)：“沒(méi)關(guān)系，下次我陪你一起去”。到了第二次簽證時(shí)，藤先生親自到美國(guó)使館，證明自己的學(xué)生去美國(guó)的目的就是想繼續(xù)深造，但美國(guó)使館卻再次拒簽了他的簽證。這一經(jīng)歷無(wú)疑給劉忠范留下了一個(gè)心理陰影。
就在此時(shí)，劉忠范邂逅了北京大學(xué)蔡生民教授。蔡先生是一位國(guó)際知名的電化學(xué)家，在訪(fǎng)問(wèn)東京大學(xué)期間曾盛情邀請(qǐng)劉忠范到北京大學(xué)工作。劉忠范去岡崎日本分子科學(xué)研究所工作后，蔡先生又專(zhuān)程前去看望。從東京到岡崎乘新干線(xiàn)列車(chē)需要2個(gè)多小時(shí)。那天，不巧的是新干線(xiàn)列車(chē)路上遇到意外，蔡生民教授很晚才抵達(dá)。看到蔡先生疲憊的身影映著萬(wàn)家燈火一點(diǎn)點(diǎn)走近，劉忠范的心也被這樣的場(chǎng)景溫暖著，并深深地銘刻在腦海中。這對(duì)比鮮明的一拒一請(qǐng)，讓劉忠范深受觸動(dòng)：“科學(xué)的確沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家一定要有祖國(guó)。我屬于這個(gè)地方，這里有我的夢(mèng)想、我的青春、我的師友……在國(guó)外，我總是對(duì)這一切魂?duì)繅?mèng)縈。我必須回到這里，正如自由的魚(yú)兒總要回到賦予它生命的源頭。我只能從這里再出發(fā)，再向前。我曾經(jīng)對(duì)日本友人開(kāi)玩笑說(shuō)：‘我把最美好的青春都獻(xiàn)給你們的國(guó)家了?，F(xiàn)在我要回到自己的國(guó)家……”
1993年，劉忠范回國(guó)來(lái)到北京大學(xué)，與他同行的還有藤和井口兩位導(dǎo)師贈(zèng)送的60余箱儀器設(shè)備，加上他自己省吃?xún)€用購(gòu)買(mǎi)的一些設(shè)備、資料，總價(jià)值20多萬(wàn)美元，這些寶貝為他回國(guó)創(chuàng)建自己的實(shí)驗(yàn)室打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
激情燃燒的歲月
在北大，劉忠范親手建立起光電智能材料研究室，這個(gè)名稱(chēng)本身就帶著日本文化的影子。劉忠范說(shuō)：“我喜歡這個(gè)名字。剛回國(guó)的時(shí)候，的確什么都沒(méi)有，完全從零開(kāi)始做。有2間空房子，每一個(gè)插頭在什么地方放著，都是我自己設(shè)計(jì)以后找人安裝的。桌椅板凳都是自己買(mǎi)的。”
1993年，劉忠范花了50多萬(wàn)人民幣買(mǎi)了一臺(tái)STM儀器，需要為儀器配置防震臺(tái)，但是因?yàn)橘Y金緊張，劉忠范只好帶著學(xué)生到學(xué)校附近的工地上找沙子和鋸末，以此作為代替性的防震裝置。劉忠范說(shuō)：“學(xué)校里有個(gè)加工廠，我們向工人懇求了好些時(shí)間才拿到這些鋸末。沙子和鋸末弄回來(lái)以后，還要曬干才能用。我們是7月份開(kāi)始做這個(gè)事情的，正好趕上雨季，一下雨還得搶收這些曬著的寶貝。當(dāng)時(shí)我剛剛30歲多一點(diǎn)，非常有激情，這些事情我都記憶猶新?！?/p>
劉忠范提出“一天26小時(shí)”的口號(hào)，高效率地工作。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室墻上，都貼有一張研究進(jìn)展表，每隔一段時(shí)間，要求有新的進(jìn)展出現(xiàn)在表上。每個(gè)周六晚上都有研究匯報(bào)會(huì)，要求每個(gè)人上臺(tái)去匯報(bào)自己的課題進(jìn)展，大家自由地針對(duì)某個(gè)問(wèn)題辯論。這樣就促使每個(gè)成員去鉆研，去競(jìng)爭(zhēng)。
剛回國(guó)的頭幾年，劉忠范的月工資不到500元，幾乎不足以維護(hù)一個(gè)教授的尊嚴(yán)……即使尷尬，即使不寬裕，他還是留了下來(lái)。37歲時(shí)，劉忠范被聘為教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授，當(dāng)時(shí)長(zhǎng)江學(xué)者的年薪10萬(wàn)還算是高收入，有人問(wèn)這個(gè)收入是否能體現(xiàn)他的價(jià)值？劉忠范說(shuō)：“我對(duì)有些東西比較遲鈍，年輕時(shí)對(duì)愛(ài)情，現(xiàn)在對(duì)錢(qián)，都是如此。記得申報(bào)‘長(zhǎng)江學(xué)者’時(shí)，我寫(xiě)的第一句話(huà)是：‘我有一個(gè)夢(mèng)’，這個(gè)夢(mèng)很簡(jiǎn)單，就是希望能在國(guó)內(nèi)做出一番事業(yè)來(lái)！如果就想賺錢(qián)，我肯定不會(huì)回國(guó)。10萬(wàn)夠不夠身價(jià)，我先不說(shuō)，至少500元不夠身價(jià)。1996年初我以甲級(jí)客座教授身份去日本東北大學(xué)作合作研究，月薪折合人民幣近10萬(wàn)元，我也只待了3個(gè)月。比起自己的夢(mèng)想，錢(qián)就是其次了。1999年我被聘為“長(zhǎng)江學(xué)者”，覺(jué)得很幸運(yùn)?！?/p>
納米技術(shù)是一項(xiàng)需要龐大投資的高科技，美國(guó)、日本等國(guó)家都將其列入到國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃，但當(dāng)時(shí)我們國(guó)家對(duì)這一領(lǐng)域的研究卻投資有限，并且納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化一直是一大瓶頸。
1994年，劉忠范申請(qǐng)了科技部的一個(gè)攀登計(jì)劃項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)500萬(wàn)。在上個(gè)世紀(jì)90年代初期，這是相當(dāng)大的一筆科研經(jīng)費(fèi)，劉忠范成為這個(gè)項(xiàng)目的首席科學(xué)家，也是當(dāng)時(shí)科技部最年輕的首席科學(xué)家。他說(shuō)：“當(dāng)時(shí)是做納米級(jí)的信息存儲(chǔ)技術(shù)，相當(dāng)于超級(jí)光盤(pán)。這個(gè)項(xiàng)目共有3個(gè)承擔(dān)單位，還包括當(dāng)時(shí)的北大電子學(xué)系――現(xiàn)在的信息科學(xué)學(xué)院的吳全德院士和薛增泉教授以及吉林大學(xué)化學(xué)系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對(duì)‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術(shù)的，尤其有感于我國(guó)微電子技術(shù)發(fā)展的曲折和落后現(xiàn)狀。因此，我們之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈共鳴，覺(jué)得應(yīng)該醞釀一個(gè)計(jì)劃，大張旗鼓地在納米領(lǐng)域開(kāi)拓。這就是北京大學(xué)納米與技術(shù)研究中心成立的初衷?！?/p>
此時(shí)，諾貝爾物理獎(jiǎng)得主羅雷爾也致信主席：“曾重視微米科技的國(guó)家，今天都已成為發(fā)達(dá)國(guó)家，而納米科技則為人們提供了新的發(fā)展機(jī)遇，今天重視納米科技的國(guó)家必將在未來(lái)的高科技競(jìng)爭(zhēng)中獨(dú)領(lǐng)?！?/p>
天時(shí)地利人和，促成了1997年9月27日，中國(guó)高校第一個(gè)從事納米交叉學(xué)科研究的綜合性研究中心――北京大學(xué)納米與技術(shù)研究中心成立。那時(shí)候劉忠范經(jīng)常接到一些咨詢(xún)電話(huà)。有人問(wèn)：“聽(tīng)說(shuō)你們搞出一種納米，貴不貴，好不好吃？”劉忠范只好回答他：“納米太小了，不好吃，恐怕你也吃不飽。很多人不知道納米僅僅是個(gè)長(zhǎng)度單位。一個(gè)納米長(zhǎng)度相當(dāng)于十億分之一米。納米技術(shù)的確很神奇，用納米技術(shù)造出的計(jì)算機(jī)芯片會(huì)非常小，甚至可以植入大腦，這樣就不用背書(shū)了；將來(lái)也可能用納米技術(shù)制成從地球通往月球的天梯……”
攻堅(jiān)納米材料
物質(zhì)到了納米尺度之后，物理、化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生根本性變化。納米材料用到飛機(jī)上，可以吸收雷達(dá)波，這使得隱形飛機(jī)不再是個(gè)傳說(shuō)；在高分子塑料中加入納米材料制成的刀具，比鉆石刀具還硬；將電腦芯片和光盤(pán)加工成納米級(jí)，其運(yùn)算速度和記錄密度高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)……
納米技術(shù)的推廣使得人們的傳統(tǒng)思維受到極大挑戰(zhàn)。回國(guó)之后，劉忠范經(jīng)歷了適應(yīng)、摸索階段之后，逐步把自己的研究重心放在納米材料和納米化學(xué)研究上。近年來(lái)在石墨烯、碳納米管等低維碳材料的控制生長(zhǎng)、能帶調(diào)控以及器件基礎(chǔ)研究方面取得一系列成果。先后以首席科學(xué)家的身份承擔(dān)了科技部攀登計(jì)劃B“超高密度光子-電子型信息存儲(chǔ)材料研究”、“973計(jì)劃”“納電子運(yùn)算器材料的表征與性能基礎(chǔ)研究”、納米重大研究計(jì)劃“準(zhǔn)一維半導(dǎo)體納米材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控、物性測(cè)量及器件基礎(chǔ)”等科研項(xiàng)目。
劉忠范為中國(guó)納米的發(fā)展簡(jiǎn)單勾勒了三部曲：科學(xué)、技術(shù)和工程?！凹{米技術(shù)在中國(guó)曾經(jīng)歷了兩個(gè)很有意思的極端。剛開(kāi)始，但凡貼上納米標(biāo)簽的就被視為高科技，后來(lái)，只要什么東西一和納米有關(guān)，大家本能地認(rèn)為這是假冒偽劣。十幾年來(lái)，中國(guó)納米科技發(fā)展得飛快。從數(shù)量上看，已經(jīng)與美國(guó)并駕齊驅(qū)，論文的檔次也越來(lái)越高，盡管原創(chuàng)性和影響力尚有待提高。今后，納米科技要向兩頭進(jìn)軍，一頭是解決納米中的大科學(xué)問(wèn)題、真正的原創(chuàng)性科學(xué)問(wèn)題；另一頭是納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題，解決關(guān)鍵的技術(shù)和工程問(wèn)題。我們還有許多努力和揮灑的空間，從科學(xué)到技術(shù)，再到產(chǎn)業(yè)是一條崎嶇的攀登之旅，納米技術(shù)的真正魅力在于它所蘊(yùn)藏的巨大生產(chǎn)力。國(guó)家需要投入和耐心，最后才能開(kāi)花結(jié)果?！?/p>
對(duì)北大納米與技術(shù)研究中心，身為主任的劉忠范充滿(mǎn)感情：“北大做納米的人非常多。我們建立這個(gè)中心，就是希望搭建一個(gè)囊括各個(gè)學(xué)科的交流平臺(tái)，形成北大的特色，為推動(dòng)中國(guó)納米科技的進(jìn)步作出北大的貢獻(xiàn)。北大的納米研究，總體上還處于納米科學(xué)的層面，經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的努力，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在國(guó)內(nèi)外也擁有了一定的學(xué)術(shù)影響和地位，化學(xué)學(xué)院、信息學(xué)院和物理學(xué)院的納米團(tuán)隊(duì)功不可沒(méi)。當(dāng)然，我們還缺少重大的突破，需要從高原到高峰的飛躍。未來(lái)的發(fā)展需要重視工程和產(chǎn)業(yè)化，未來(lái)中國(guó)的納米產(chǎn)業(yè)需要有北大制造的標(biāo)簽，相信工學(xué)院納米團(tuán)隊(duì)的加入會(huì)推動(dòng)這一進(jìn)程。”
劉忠范說(shuō)，“我希望在不遠(yuǎn)的將來(lái)把我們的中心建設(shè)成為世界知名的納米科技研究基地，為中國(guó)參與未來(lái)納米電子產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)作出貢獻(xiàn)”。
傳承的力量
“我很喜歡上課，雖然上課很花時(shí)間。”盡管劉忠范現(xiàn)在越來(lái)越忙，但他對(duì)于教學(xué)仍然充滿(mǎn)熱情，在給北大元培學(xué)院大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生上“普通化學(xué)”課時(shí)，他舉的例子總是和納米有關(guān)，他說(shuō)這是“職業(yè)病”。對(duì)于學(xué)生，劉忠范也很看重他們對(duì)科研的興趣和堅(jiān)持的毅力?！白隹蒲凶钪匾氖呛闷嫘摹Ｒ粋€(gè)新學(xué)生來(lái)我這里做科研，我都先問(wèn)他的特長(zhǎng)和愛(ài)好是什么，我讓他自己找感興趣的問(wèn)題。當(dāng)他不知道對(duì)什么感興趣時(shí)，我會(huì)問(wèn)他對(duì)哪些不感興趣，以盡量避免做自己不感興趣的工作。”“我的生活相對(duì)單調(diào)，甚至有些刻板。除了外出開(kāi)會(huì)，每天大部分時(shí)間都在實(shí)驗(yàn)室里待著。不過(guò)，作科研真正入門(mén)后就如看偵探小說(shuō)一樣有趣，因?yàn)檠芯康氖俏粗臇|西，你不知道結(jié)果會(huì)怎樣，只能一步一步探索。某個(gè)設(shè)想會(huì)被證明，或者出現(xiàn)意想不到的結(jié)果……”
在劉忠范眼里，研究的一大樂(lè)趣還在于和學(xué)生一道創(chuàng)造故事。還在做學(xué)生的時(shí)候，有一次劉忠范做一個(gè)很熟悉的光電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于是在暗室操作，黑乎乎的，他扳反了開(kāi)關(guān)，出現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象，劉忠范并沒(méi)有扳回去了事，就此研究下去，結(jié)果一次實(shí)驗(yàn)失誤，卻讓他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的電場(chǎng)異構(gòu)化反應(yīng)。當(dāng)老師后，一個(gè)學(xué)生一次錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶來(lái)了熱化學(xué)燒孔存儲(chǔ)技術(shù)；另一位同學(xué)的頑固不化加上劉忠范的堅(jiān)持和包容，使得他們收獲了石墨烯的偏析生長(zhǎng)方法，進(jìn)而開(kāi)啟了石墨烯生長(zhǎng)的過(guò)程工程學(xué)研究之門(mén)……
口傳心授，劉忠范的學(xué)生常常會(huì)被他的科研熱情所感染。他的一位博士后馬上要出站了，她很留戀地說(shuō)：“劉老師，我在這里才真正喜歡上了科研，以前都是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，現(xiàn)在，我是為了興趣而學(xué)習(xí)。要是早幾年來(lái)就好了！”
“有時(shí)候科研上做出一點(diǎn)成績(jī)沒(méi)覺(jué)得怎樣，但教學(xué)的過(guò)程讓我感受到傳承的意義，這是一種文化。我的學(xué)生都很喜歡做科研，我也說(shuō)不上具體是什么原因。我的學(xué)生到現(xiàn)在為止已經(jīng)有21多個(gè)正教授或研究員，副教授和助理教授就更多了，大多數(shù)都在名校工作，也包括美國(guó)、加拿大的著名高校?！眲⒅曳墩f(shuō)：“成為院士后，最大的責(zé)任依然是做好學(xué)問(wèn)，此外，還應(yīng)該做‘成核點(diǎn)’（觸發(fā)晶體生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素），推動(dòng)學(xué)術(shù)發(fā)展，帶領(lǐng)年輕人成長(zhǎng)?！?/p>
論文關(guān)鍵詞：納米陶瓷涂料,性能,應(yīng)用
1納米陶瓷涂料簡(jiǎn)介
1.1種類(lèi)：
1.第一類(lèi)：建筑用涂料
墻體輕體保溫材料ZW—200，內(nèi)墻涂料ZW—300，外墻涂料ZW—400
2.第二類(lèi)：防腐、耐磨用涂料
防腐涂料ZW—500, ZW—600，耐磨涂料ZW—10, ZW—50
3.第三類(lèi)：高溫、防腐、絕熱“三合一”涂料
ZW—100, ZW—100A
1.2特性：
納米陶瓷涂料為經(jīng)納米技術(shù)處理的陶瓷微球及多種改性陶瓷粉末材料組成。
應(yīng)用微觀“分子橋”技術(shù)，涂層具有卓越附著力和超強(qiáng)的耐磨性;
具有超強(qiáng)的防腐性能，涂層與金屬材料作用后產(chǎn)生永久的“有機(jī)金屬”，防腐能力優(yōu)于鋅3—10倍;
具有優(yōu)異的耐溫性，通過(guò)特制催化劑使陶瓷膜在共縮聚反應(yīng)過(guò)程中使低分子環(huán)開(kāi)裂，高分子重排引起鏈的增長(zhǎng)，提高其成膜后的耐溫和高溫抗氧化能力;
粉末化、水性溶劑，有機(jī)揮發(fā)物(VOC)等于零，常溫下自凝固，干燥時(shí)間比乳膠漆快1倍以上;
耐水防潮、抗菌防霉、無(wú)毒無(wú)污染;
抗凍融、抗高溫、抗紫外線(xiàn)、不燃燒、長(zhǎng)久的裝飾性。
2納米陶瓷涂料應(yīng)用:
由于具備以上所述的各種性能，納米陶瓷涂料被廣泛應(yīng)用于：內(nèi)外墻建筑板材，防火材料板，電烤盤(pán)，電加熱器，電熨斗，微波爐，煎炒鍋，電飯鍋等家用產(chǎn)品及汽車(chē)輪轂，摩托車(chē)配件，電子電路板，發(fā)動(dòng)機(jī)配件等工業(yè)用產(chǎn)品。具體應(yīng)用在：
2.1不粘鍋用納米陶瓷涂料
不粘鍋用陶瓷涂料是一種環(huán)保，質(zhì)優(yōu)的新型水性無(wú)機(jī)涂料。主要成分為進(jìn)口納米無(wú)機(jī)化合物，其通過(guò)低溫固化成膜后完全是無(wú)機(jī)分子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品全水溶性，環(huán)保.無(wú)毒（不含全氟辛酸，在高低溫下不會(huì)存在有毒汽體）.涂膜具有高硬度.高耐磨.高耐溫.耐各種酸堿和化學(xué)品. 疏水不粘性等諸多優(yōu)異性能在眾多領(lǐng)域可替代有機(jī)硅或氟碳涂料，適用于：各類(lèi)金屬?gòu)N具系列產(chǎn)品的涂裝，尤被廣范應(yīng)用于：不粘鍋（炒鍋，烤盤(pán)，電飯鍋，燒烤爐等...）系列產(chǎn)品中配置耐高溫涂料，性能明顯優(yōu)于耐高溫高擋有機(jī)硅涂料和氟碳涂料.
產(chǎn)品基本性能：
1.附著力：0/1級(jí)
2.耐高溫：500度不黃變或不開(kāi)裂
3.耐磨性：拉發(fā)100000次以上
4.硬度：8-9H（冷熱硬度不變.德國(guó)鉛筆）
5.耐沖擊：30cm/300g不裂.
6.耐鹽水：10%nacl 水溶液煮沸24小時(shí)，無(wú)掉色/脫落
2.2高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料
國(guó)科立德納米技術(shù)研究院研制的以水為介質(zhì)的高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料，已通過(guò)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心的測(cè)試并推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)首次有效解決了熱力輸送管道及各種高溫爐的防腐保溫、高爐操作人員防熱以及海上設(shè)備和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿生產(chǎn)設(shè)備的防腐難題。
這兩種涂料是孫啟明等人歷時(shí)8年研制出來(lái)的。納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無(wú)毒、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。測(cè)驗(yàn)證明，將幾厘米厚的納米陶瓷粉末涂料涂在熱力管道外，就能有效防止熱力向外擴(kuò)散；涂料涂在煉鋼廠等高溫爐內(nèi)，能使?fàn)t外表溫度控制在50攝氏度以?xún)?nèi)，適用于冶金、化工工業(yè)電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設(shè)備和熱力管網(wǎng)等高溫設(shè)備的防腐、爐外降溫。
而用于腐蝕條件惡劣環(huán)境中的重防腐納米陶瓷涂料，則能有效防護(hù)航標(biāo)燈座、船舶、石油化工設(shè)施和各類(lèi)貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設(shè)備、海上油田等設(shè)施以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等生產(chǎn)設(shè)備的外表面，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)防止強(qiáng)酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。
這兩種涂料的主要原料是納米級(jí)的金屬氧化物陶瓷用的原材料。它的技術(shù)原理是防輻射傳熱和固體傳熱。目前這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)6項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。
NC系列納米陶瓷涂料主要以NC10-1耐高溫保溫涂料（850 ℃ 以下長(zhǎng)期使用），NC10耐高溫保溫重防腐涂料（600 ℃ 以下使用），NC60重防腐涂料為主體。
NC系列納米陶瓷涂料主要用于海洋工程、船舶工程、石油化工、水下工程、國(guó)防軍工、冶金礦山、橋梁隧道、水利電力、市政基建等工程；高溫絕熱保溫和高溫防腐涂料，主要用于熱力、蒸汽、電力、設(shè)備及管網(wǎng)、冶金工業(yè)的高爐、化工工業(yè)的高溫反應(yīng)釜等一切有高溫需要保溫的設(shè)備罐體和管道。如NC10-1保溫后的溫度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50度以?xún)?nèi)，而厚度只有傳統(tǒng)保溫材料的三分之一，從而達(dá)到節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保（溫室效應(yīng)），并且改善了高溫作業(yè)工人的工作環(huán)境。
NC10-1等產(chǎn)品水做溶劑或無(wú)溶劑，無(wú)毒無(wú)味、VOC為零，為完全環(huán)保型產(chǎn)品，受到國(guó)內(nèi)外用戶(hù)的極大觀注和廣泛的應(yīng)用。已獲得ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證和ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證。
2.3納米陶瓷涂料用于耐磨件
這類(lèi)納米涂料是以納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料(＜100nm)為主原料，經(jīng)專(zhuān)有的特殊合成技術(shù)使其具有優(yōu)異的成膜性。以噴涂、浸潤(rùn)或涂布的方式，讓納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料滲入基材，形成納米類(lèi)陶瓷態(tài)的表面保護(hù)層，展現(xiàn)出超佳的功能性。它具有以下特征：
1.高密著密封及防蝕性能：由于納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料化性穩(wěn)定、微細(xì)且具高度的流動(dòng)性、流平性及滲透性，幾乎可運(yùn)用于各種材料表面及填補(bǔ)表面之針孔及肓孔以達(dá)到高密著密封性及防蝕功能，耐候性特佳。
2.極佳的防水疏水疏油性及抗污自潔性：因納米的表面效應(yīng)及其界面特性使被加工物表面具備納米蓮葉效應(yīng)，使水、油及其他液體產(chǎn)生高張力懸浮在表面納米凸點(diǎn)上并迅速排離表面，降低液態(tài)物質(zhì)駐留在表面的機(jī)會(huì)及時(shí)間，達(dá)到極佳的防水疏水疏油性能。同時(shí)可將表面存留的灰塵帶離，展現(xiàn)抗污自潔性。
3.高硬度及高耐磨性：該納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷保護(hù)涂層是由高穩(wěn)定態(tài)的納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料組成，該類(lèi)納米材料本身硬度很高（顯微硬度約HV400~600左右）。成膜后，相對(duì)密度很高，整體表面硬度約在6H以上 (Pencil hardness 6H 以上) 甚至可因加工基材的狀況及涂層調(diào)整而H（一般市售及工業(yè)用途涂層硬度約為2H ），又因其高密著的特性使其耐磨性 表現(xiàn)突出。
4.耐高溫性：納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料其破壞溫度約在800~980℃，成膜后的耐溫約為400-600℃之間，可因應(yīng)需求調(diào)整配方使其耐溫達(dá)800℃左右。
5.抗靜電性：由于納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料是1種高介電材料，所以具有良好的抗靜電性能。
6.抗紫外線(xiàn)性：該類(lèi)納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料是1種紫外線(xiàn)吸收材料，固具有很好的抗紫外線(xiàn)性。
7.良好的功能擴(kuò)大性能：由于材質(zhì)穩(wěn)定不易質(zhì)變，故可以因需求填加其他功能需求的納米材料以擴(kuò)大功能。（如抗電磁波、抗菌、防霉…..等等）
應(yīng)用于金屬或金屬鍍層表面，此納米薄層可防止表面氧化、絕緣、抗靜電、防水、防塵、高硬度、耐磨且有不沾自潔效果。
3.展望
