納米技術論文范文精選

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。

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。

一、納米材料用作農藥

有些金屬或無機材料被制成納米級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，陽光中UVB、UVA紫外線照射下可激活納米級二氧化鈦與水反應產生強氧化劑羥基自由基，強化環境凈化及滅菌作用，在陽光不充足的陰雨天或夜晚，可以開啟紫外臭氧燈管，同樣能夠激活二氧化鈦與水反應產生強氧化劑羥基自由基。納米材料本身以及含納米材料的組合物用作農藥的用途都可以作為專利申請保護的客體，專利申請的主題名稱一般為：一種具有殺菌作用的農藥，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藥的用途，其特征在于…（包含有納米材料）。

這類專利申請在撰寫申請文件時，需要詳細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，需要在說明書中記載是因為反應的條件還是制備方法中特殊的反應方式得到的特殊的性能，并需要對該特殊的性能進行表征，可以通過電鏡掃描或者其它方式進行證明，這一點尤為重要，否則會影響專利說明書是否公開充分。利用納米材料的性能在農藥領域可能的用途，需要通過活性實驗進行驗證，說明書中需要給出具體的實驗效果舉例進行說明。如果現有技術中已有類似納米材料用作農藥的技術方案，則新制備的納米材料用作農藥的用途需要比現有技術中已知的同類納米材料具有更加優異的性能或者其他預料不到的效果才可能具有授權前景，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，則需要在說明書中記載納米材料與活性成分之間的關系是功能上的互惠或表現出超越他們單獨效果之和的組合效果。納米材料用作農藥使用時還要解決的技術問題是如何防止納米材料對有益菌的殺滅作用，以及將納米無機材料制成制劑后對環境的安全評價，如果能克服這些應用上的技術缺陷，也可能具備授權前景。

二、納米生物農藥

將生物農藥納米化后，可改善制劑中有效成分的粒徑細度及穩定性，提高其速效性和防治效果，通過納米工藝技術處理，將固體生物農藥制成納米級的微粒，要解決的關鍵技術問題是通過怎么樣的制備方法將生物農藥制備得到真正納米級的顆粒，而將生物農藥制備成納米級顆粒的方法，使用該納米生物農藥的方法都屬于專利保護的客體。由于生物農藥一般都是已知的活性成分，一般需要將生物農藥與助劑的組合物作為專利申請保護的主題，專利申請的主題名稱為：一種農藥組合物，其特征在于……（包含納米生物農藥）；一種農藥組合物的制備方法，其特征在于……（納米生物農藥的制備方法，或將含有生物農藥的農藥組合物制成納米生物農藥的方法）；一種農藥組合物用于防治病害的用途，其特征在于……（含有納米生物農藥）。

由于生物農藥本身即具有殺蟲活性，在專利申請文件撰寫時，需要提交微生物的保藏證明；詳細記載通過怎樣的方法將生物農藥制備成納米生物農藥，并且需要提供納米生物農藥穩定性的證明，納米生物農藥顆粒的表征數據；還需要提供納米生物農藥與生物農藥的活性實驗比較例，或者納米生物農藥與近似的生物農藥制成納米級生物農藥后的比較例，以備用于證明技術方案的創造性。目前，真正將生物農藥制成納米級顆粒的方法較少，而如果能夠攻克這一技術難點，相信生物農藥的推廣應用定能爭奪更加廣闊的市場空間。

1微米/納米加工技術簡介

微細加工技術微細加工技術主要包含超精密機械加工技術、ICY工藝、能量束加工等很多方面和方法。如果是一些較為簡單的加工，比如面、線輪廓等的加工，采用的難點金剛石和立方氮化硼刀具就能完成切削、拋光等技術。對于一些稍微復雜的結構，機械加工的方法是無法完成的，所以還需要工藝硅的加工技術。納米機械技術和加工技術納米機械技術是一個很廣泛的領域，研究的方面有納米加工過程中的動力學方面、納米摩擦學方面和納米構件工程等，本文所講的納米機械技術只是納米機械實現納米尺寸的一些方面的功能，比如納米尺度的移動和定位等。納米加工技術主要在兩大方面發展，即：傳統的超精度加工技術的完成，比如完成機械加工中及其極限的精度加工等；新的加工方法，比如使用可操縱的原子和分子的表面刻蝕等。這些加工工藝一般的加工是很難完成的。

2納米技術在機械中的應用

隨著現代的機械制造業大力發展，納米的加工技術包含的方面也越來越廣泛，越來越受到各國的關注。微型機械的納米加工技術總體可以歸結為以下幾個方面：第一，微加工技術，此項技術對于環境的要求較高，需要較為清潔的環境，主要是微型機械的零件刻蝕技術上的應用。第二，控制方面，比如微型傳感器的應用，驅動器和控制器在傳感器的作用下，可以協調的進行工作。第三，微裝配技術，這項技術主要是把微型機械所用到的微型機構、微型執行機構等結合起來，成為一個有機的整體。下面是一些納米技術在機械應用方面的例子。無摩擦微型納米軸承最新的世界納米技術成果是美國科學家研究出的接近無摩擦的納米軸承，它的直徑僅為頭發的直徑大小。這種新技術下的軸承在進行使用時基本上實現了無磨損和無撕裂，這將被投入到微型裝置的原件使用中。微型機械本身的尺寸就相當于頭發的直徑，而納米幾點系統的尺寸更小，接近1nm，是普通微型機械的千分之一。在微型的機電中摩擦問題是一大難題，新型的納米軸承基本上解決了這一難題，達到了最小摩擦的極限。納米陶瓷刀具我國某工業大學材料學院就完成了我國地方重大的納米項目，研究出了金屬陶瓷刀具的制作技術，并且這一技術已經通過認定，這將是一項利用納米技術進行材料制作的新標志。納米磁性液體密封磁性液體是一種新型的材料，它同時具有磁性和流動性，是世界上很多發達國家目前使用較多的一種密封技術.普通的材料根本無法達到同時具有這兩種性質。這種新型的材料滿足了一些高硬度物料超細粉體的密封要求，在密封時利用磁場將磁性的液體固定在要密封處，此時就會形成一個磁液圈，這樣不僅使得污染和浪費都減少了，還提高了效率。

3納米材料在閥片上的應用

我國中科院上海硅酸鹽研究所同上海電瓷廠共同研究出的特殊功能的閥片，主要應用于功能陶瓷材料中，這里可以提高閥片的絕緣強度，也即提高了閥片大電流耐受力。這也是我國納米技術的一項在機械方面的應用。納米發動機材料納米復合氧化鋯是納米材料中應用于工業方面比較成功的材料之一。納米復合鋯材料能夠實現導氧及儲氧的功能，同時它的耐高溫性也很強，主要被應用到最新的汽車發動機及尾氣排放等的系統中。納米技術馬達納米技術馬達是由美國研制，在中國首次面世的一項納米技術。納米技術馬達體積很小，是傳統電磁馬達的0.05倍，長度是平常使用火柴的3/4，負載能力是4kg以上，與傳統的馬達相比，壽命也高了很多。主要用在玩具和汽車的一些電動設施中。納米燃油裝置我國的專家成功的研制出具有世界先進技術水平的納米燃油裝置。這種裝置與傳統的裝置相比，燃油更加充分。主要應用到了極地車輛中。納米潤滑劑潤滑技術的產生很好地解決了摩擦和機械磨損。納米潤滑劑的發明使得很大一部分零件不再需要頻繁的更換，同時這些機械的使用壽命有了很大程度的提高。

1納米技術及納米材料實際應用于大氣污染治理

隨著我國社會經濟發展的腳步逐漸加快，工業生產與各個領域的實際生產過程中所造成的大氣污染也越來越嚴重。據有關部門統計，近年來，我國空氣中的NOX、CO、SO2都處于嚴重超標的狀態，對我國社會發展造成了巨大的影響，嚴重危害著人們的身體健康，對我國環境也造成了巨大的危害。隨著納米技術與納米材料的不斷完善與創新，這一先進技術在我國各個領域的實際應用過程中為我國帶來了全新的發展前景與企業運營理念，幫助我國多個領域實現了生產技術與產品質量的革新，對我國起到了極大地經濟促進作用。針對我國日益嚴重的大氣污染問題，在環境污染治理的過程中，通過對納米技術與納米材料的有效利用，可以有效改善我國大氣污染的現狀，為我國環境治理提供全新的途徑。在納米技術與納米材料實際應用于大氣污染治理的過程中，可分為空氣凈化及噪聲、電磁輻射的控制。空氣凈化又分為脫硫催化劑凈化、汽車尾氣凈化及室內空氣凈化三個部分，其中脫硫催化劑是我國工業生產中的一種燃料催化劑，可以在燃料燃燒的過程中極大降低污染物的排放，是我國納米技術的衍生物。經有關部門檢測，在車輛、飛機等主機正常運作時，所產生的噪聲極易對人體造成干擾與危害，嚴重影響人們的生活質量與身體健康。同時，有關頻電磁場在實際運轉的過程中，與強烈輻射區域具有同等效果，都會對人體健康造成嚴重的影響。因此針對這些問題利用納米材料與納米技術進行治理的過程中，可以通過開發納米潤滑劑對機器設備進行充分潤滑，有效改善設備運轉時的噪聲污染，并且在TiO2的表面添加含有納米材料的靜電屏蔽裝置，有效降低設備運轉過程中的電磁輻射，為人們的工作與健康提供有效保障。

2納米技術及納米材料實際應用于水污染治理

水資源污染是我國社會發展過程中突出的環境污染問題，對我國經濟發展造成了嚴重的影響。針對我國傳統的水處理方法，采用納米技術與納米材料進行水污染治理可以有效改善我國水處理效率較低的情況，對我國納米技術的發展與環境污染的治理起到了促進作用。無機污染廢水是我國主要的水污染問題之一，這些污染物對人體具有極大的危害性，嚴重者會導致人體患上肝癌與局部腫瘤，屬于重點防治問題。針對水中的重金屬與無機離子，常規的治理方式往往無法保證污染處理的質量，對我國水污染治理造成一定的影響。在納米技術實際應用的過程中，可以通過光催化技術及氧化技術，將水中的金屬離子及無機離子進行有效的轉化與清除，實現無機污水治理的效用。全新的納米技術更可以將污水中的貴重金屬完全提煉出來，達到變廢為寶的作用，對我國環境污染與經濟發展起到一定的促進作用。有機廢水是我國污水治理過程中較為突出的問題，在應用納米材料及納米技術進行防治的過程中，可以利用納米TiO2光催化技術對有機廢水進行合理性的降解，使廢水中的高濃度有機物得到凈化，由于這一技術在實際應用過程中需要相應高頻光系統來維持運作，因此，在利用納米TiO2光催化技術進行有機污水處理的過程中，還可以使用大功率的苯燈電源，利用經濟適用的太陽輻射電源來為納米TiO2光催化技術提供高頻光能，以此保證有機廢水得到有效地降解與凈化，改善我國有機廢水污染問題。同時，還可以利用納米TiO2對農藥污染進行源頭處治理，利用納米TiO2的光催化活性對農藥廢水進行永久性降解，解決農藥廢水的污染問題。

3結束語

環境污染問題已經逐漸成為我國發展過程中突出的社會矛盾，在進行治理的過程中，應該更好利用先進技術與先機資源，這樣才能為今后環境保護與環境問題治理提供可靠保障因素。