納米技術范文精選

1納米技術在涂料中的應用分析

1.1納米技術及納米材料簡介納米材料通常是指粒徑在1nm到100nm之間的材料，這種材料通常具備特殊的物理化學性質，而納米材料加入其它物質中往往會改變其它物質的性質，這種納米材料改變其它材料性質的技術稱為納米技術。納米材料因其粒徑過小而具有界面效應、小尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等，從而改變了材料的性能，并影響了其它物質的性能。從物理學角度解釋是：納米粒度過小，其表面就占有了很大的比例，當粒度小于10nm時，材料表面的原子占材料原子總數的三分之一以上，處于表面的原子與內部的原子所處的化學環境完全不同，就會表現出一些特殊的物理化學性質，叫做表面相。在大塊材料中，由于處于表面的原子遠小于體內原子，所以表面相很難表現，而納米材料的表面相現象就十分明細，如：在催化過程中，粒度表面結構的變化、表面的吸附以及表面的擴散等。實踐證明：當材料達到納米尺度時，材料的表面相會影響到材料的性質。除此之外，納米材料中的電子相關性很強、能級分裂和電子布局的改變，量子隧道和輸運的不同以及材料中的激發態都會影響納米材料的性能。

1.2納米材料對涂料性能的影響分析目前在涂料生產領域使用的涂料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋅等半導體材料，這些材料具備一些其它材料不具備的性能，如光電催化特性、吸收特性、光電特性等，下面以納米二氧化硅和納米二氧化鈦為例，研究納米材料對涂料性能的改變。納米材料對白色涂料的影響試驗：將經過表面處理的納米二氧化硅、納米二氧化鈦分別做成含納米材料不同含量的白色涂料（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），各制作出12塊標準的人工老化試樣板，然后各取其中6塊含納米二氧化硅或納米二氧化鈦不同的進行耐紫外老化試驗，另外的6塊作為對比樣板，最后使用尼康分光光度計測其顏色變化情況。

試驗的結果分析發現：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的納米二氧化硅或二氧化鈦，涂膜的老化速度明顯變慢，說明納米二氧化硅或二氧化鈦對紫外光有著很好的屏蔽作用；作為對比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度與含有納米材料的涂料類似，也說明了納米二氧化硅和二氧化鈦有著很好的吸收紫外線的作用。納米涂料耐老化機理分析：耐老化性能是衡量涂料好壞的一種重要性能，紫外線是導致涂料老化的一種電磁波，波長200-400nm，紫外線的波長越短，能量越強，對涂料的損壞也越大。納米二氧化鈦能夠引起紫外線的散射，從而實現屏蔽紫外線的作用，而粒徑是影響其散射能力的主要因素，經過試樣驗證得知，二氧化鈦在水中屏蔽紫外線的最佳粒徑是77nm，即銳鈦型納米級二氧化鈦，因此采用銳鈦級二氧化鈦是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒徑。

1.3納米材料在涂料中的應用納米材料在涂料生產中應用非常廣泛，按功能分通常分為結構涂層和功能涂層，結構涂層是通過提高基體的性質或改性，如超硬、抗氧化、耐熱、耐腐蝕等，功能性涂層是指賦予基體所不具備的其它性能，如消光、導電、絕緣、光反射等，在涂料中加入納米材料可以更好的提高涂層的防護能力，如防紫外線、抗降解、變色等。目前已經投入生產使用的涂料研究成果有很多，其中最為典型的是光催化涂料和特殊界面涂料。光催化涂料的工作原理是：某些納米材料在光照條件下對有害物質的降解有著很好的催化作用，利用這種催化作用原理研制成納米光催化涂料，如：利用特殊處理的納米二氧化鈦與純丙樹脂配制成的光催化涂料，這種涂料對氮氧化物、油脂、甲醛等有害物質有著很好的催化降解作用，其中對氮氧化物的降解效率超過了80%。

特殊界面涂料是指通過樹脂與納米材料的特殊復合后的涂料，會表現出一些特殊的物理化學性能，如疏水、疏油等，這些特殊性能是衡量涂料質量的重要指標之一，對提高涂料的耐污染性能至關重要，目前存在的有超雙親界面物性材料和超雙疏性界面材料。研究證明，通過有效的光照改變納米二氧化鈦的表面，可以形成親水性和親油性兩相共存的界面，稱為二元協同納米界面。這樣處理后的具有超雙親性的二氧化鈦表面，用作玻璃表面或建筑物表面，可以是建筑物表面和玻璃表面具有自動清潔和防止煙霧的效果。超雙疏性界面物性材料則是利用特殊的外延生長納米化學方法在特定表面構建納米尺寸幾何形狀互補的界面結構，這種構造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集體的方式構建的，最終形成的凹凸相間界面的低凹表面可以吸附氣體分子穩定存在，而這種穩定存在在宏觀上表現為界面表面有一層穩定的氣體薄膜，從而使材料表現出對水和油的雙疏性。采用這樣的表面涂層修飾輸油管道，可以達到石油和管壁的無接觸運輸，很好的保護輸油管道的安全。納米材料對涂料性能的影響還有很多，如可以提高涂料觸變性、高附著力、儲存穩定性等，還有研究人員發現，納米材料與樹脂結合時可以形成的大量共價鍵，當納米材料的含量達到30%以上時，涂料膜會具有高強度、高彈性、高耐磨性等特性，但其研究成果還需要進一步驗證。納米技術還屬于新型技術，其在涂料要的應用還需要進一步的研究和探索，隨著納米技術的改性特點被不斷的開發，在不久的將來必然有更多的納米技術與涂料結合的成果出現。

【論文關鍵詞】：納米科學納米技術納米管

【論文摘要】：討論納米科學和技術在新時期里發展所面對的困難和挑戰。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有的收獲。

納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。

1.納米結構的制備

有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：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，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法。“Build-down”方法的缺點是較高的成本。

很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

1納米技術概念

納米科學技術指的是在一定的尺度空間內（通常是0．1nm～100nm），觀測分子、原子、電子3者的運動軌跡，進而揭示其運動規律和特性的學科。納米科學技術的研究目的，是人類希望通過掌握分子、原子、電子等微粒的特性，能按照自己的意志操縱他們，結合計算機、微電子、核分析和掃描隧道顯微鏡等現代科技，從而制造出新的產品并運用到多個領域，并派生出一系列的新學科新技術，如納米機械學、納米材料學、納米電子學等等。

2納米技術在焊接領域的應用

2．1在焊接材料中的應用

2．1．1在焊絲涂層中的應用。為了讓焊絲暴露在空氣環境下不至于生銹氧化，人們往往會對焊絲表面進行一些處理，如最常見的就是在焊絲表面鍍上一層銅粉，用以保護焊絲和延長焊絲的使用壽命。但這樣做的副作用卻是使表面經常會出現點蝕現象。隨著科技的發展，對原材料的強度提出了越來越高的要求，而焊縫中的Cu元素對焊縫強度無益，反而被指會削弱焊縫的性能和材料強度。因此，在現階段實際應用中，高強度鋼焊絲則不再鍍銅，而這樣就對焊絲材料的表面處理工藝提出了新的要求，需要運用一種新的材料去做焊絲涂層。而近來，國內著名學府天津大學，就運用了納米技術和現代金屬表面工程技術相結合的方法，采用特殊工藝對焊絲表面進行了處理，形成了一層非常薄的保護膜，從根本上解決了焊絲制造業傳統鍍銅防銹帶來的問題，對焊絲保護起到了非常好的作用。

2．1．2在焊條藥皮中添加納米材料。在焊接工藝里，焊條藥皮的制造是至關重要的一環，它擔負著造渣、穩弧、脫氧、造氣等多重使命，更要向焊縫過渡合金元素。為了保證焊條有良好的性能和精良的制作工藝，通常要在藥皮中要加入共計十多種材料糅合而成各種組成物。現今在制作原料中加入納米材料，而納米材料本身有著較強的體積效應和表面效應，能使熔滴和焊條藥皮的接觸面積大大增大，并使相互的化學反應速度加快，在焊接冶金等反應過程中，有助于反應過渡有益合金元素，同時減少雜質。同時，在焊縫的制作過程中添加納米材料元素過渡到焊縫，可以使得焊縫中的有益元素分布發生改變，通過對焊縫內部組織的調整，從而使其性能更加優異。

1各國納米技術專利統計分析

研究各國納米技術專利在中國的專利發展情況，本文所依據的數據檢索自CPRS文摘數據庫(CPRSABS)，納米技術高速發展階段(2000-2011年)期間的，時間限定在2013年1月31日以前公開的文件。由于2011和2012年的部分專利文獻還沒有入庫，因此未采納2012年的數據，其中2011年僅提供參考，通過綜合分析，相信這些數據并不影響對趨勢的預測。在CPRS文摘數據庫中采用納米技術領域涉及的關鍵詞：納米、富勒烯、量子點、量子線、準晶體、自組裝、原子力顯微鏡、掃描顯微鏡、分子電子學、分子模擬、分子馬達、分子傳感器、分子仿真、分子器件、原子模擬進行檢索，得到65817篇專利申請，下面以這些專利申請為樣本，分析了納米技術領域在我國的專利技術現狀和發展趨勢。

1.1年度數量統計

圖1給出了納米技術領域在我國的專利申請分布情況，從圖中可以看出，中國申請人提出的申請數量最多，占86%，國外來說，美國申請的專利最多，排名第二的是日本，其次是韓國。我們應該對其他主要國家在中國申請的專利進行仔細解讀，以便今后我們的產品走向國際化。圖2和圖3給出了在納米技術高速發展的階段我國、日本、美國和韓國年度申請量趨勢分布情況，明顯看出，從2002年開始我國一直保持較高的增長幅度，處于上升階段；美國在2007年之前也保持增長趨勢，之后兩年出現負增長，從2010年開始增量又趨于明顯；日本在2007-2010年申請量保持平穩趨勢，可見，日本關于納米技術領域的申請相對進入穩定期，而韓國在2006年之前處于增長趨勢，后趨于平緩下行。

1.2領域分布統計(分類)對比各國研究熱點

圖4和圖5給出了納米技術相關專利IPC技術構成(小類)分析結果。結果顯示，我國排名第一的是A61K(醫用、牙科用或梳妝用的配制品)，該小類共申請專利4701件；排名第二的是B01J(化學或物理方法)小類4361件；其次是C08L(高分子化合物的組合物)小類3904件。然而，國外來說，美國、日本、韓國排名第一的都是H01L(半導體器件；其他類目未包含的電固體器件)。美國在H01L領域尤為突出，其他分類領域較為均衡；日本排名第二的C01B(非金屬元素，其化合物)同排名第一的H01L數量相當；而韓國同樣是在H01L領域比較突出，排名第二、三的分別是B82B(超微結構;超微結構的制造或處理)和C01B。

1納米載藥系統的特點

1.1增加藥物的穩定性和釋緩作用

中藥由于來源以及加工過程的特殊性,在其生產和使用過程中存在著較西藥更為復雜的穩定性問題,而納米載藥系統大部分以藥物─載體的形式出現,因而可以大幅提高中藥制劑的穩定性。納米載藥系統在提高藥物的化學穩定性的同時還可以提高其生物穩定性。中藥材中富含蛋白質、脂類和多糖類成分,中藥湯劑又是天然的膠體復合體系,因此,中藥的有效成分同樣可以通過選擇適當的輔料和制備工藝制成具有緩釋作用的納米載藥系統,從而延緩藥效成分在體內的釋放、吸收和消除過程,達到維持穩定持久的血藥濃度、減少給藥次數的目的。McCarron等采用PLGA制備的聚合物納米顆粒釋放實驗表明,在開始的突釋完成后,有一緩慢釋放的過程,這個過程長達24h以上。藥物從納米顆粒中釋放的機制可能是通過表面解吸附、粒子小孔擴散、聚合物整體擴散、吸水溶脹和溶蝕等不同的機制。

1.2降低藥物的毒副作用

中藥雖然通常被認為具有較小的毒性,但其中也有像砒霜、雷公藤等既具有良好療效又具有較強毒副作用的品種,如從喜樹中提取的喜樹堿對肝癌等腫瘤具有顯著療效,麻杏石甘湯中含有的苦杏仁苷具有止咳平喘等多種功效,然而,這些藥物在發揮功效的同時,對其他非靶向部位有具有較強的毒副作用。納米技術的應用可以使其增強靶向作用從而降低對非靶向部位的毒副作用。此外,對于經口給藥的大分子物質,如蛋白質、多肽、多糖等,可以通過淋巴靶向作用提高其生物利用率。

2中藥湯劑中的膠體與難溶性有效成分