纳米技术范文1
关键字：纳米技术；园艺植物；应用
纳米科技是20世纪80年展起来的交叉、前沿的新兴学科领域，将对未来的科技、经济和社会发展产生重大影响。纳米技术，是指在1～100nm尺度上，研究物质的结构和性质的多学科交叉的前沿技术，其最终目标是用分子、原子以及物质在纳米尺度上的特性，制造具有特定功能的产品，实现生产方式的革命。近年来，纳米技术正在向生物医药、信息、能源和环境、航天航空、海洋、国防等高科技领域渗透，显现了其广泛的应用性和较强的市场潜力。因此，各国政府和企业都不惜投入巨资研究并开发纳米技术，占领战略制高点，抢占世界市场[1]。
纳米微粒自身具有特殊的性质，有着广阔的应用领域，因此纳米微粒的制备引起了广大的关注。纳米技术与生物技术相结合，并应用于生物领域，便形成了一种新的多学科交叉技术，即纳米生物技术。纳米生物技术是一个正逐渐发展的新兴领域[2]。近年来，纳米技术在园艺上的应用主要是植物生长调节剂、温室大棚薄膜、温室保温毡、生物微肥、果蔬保鲜、高效杀菌剂抑菌剂。
1 纳米技术在调节植物生长方面的应用
植物生长调节剂是一类与植物激素具有相似生理和生物学效应的物质，用于调节植物生长发育的一类农药，包括人工合成的化合物和从生物中提取的天然植物激素。经过纳米生物技术处理后，植物生长调节剂颗粒粒径减小，因此可以更有效地被作物吸收，提高它的利用率。
三十烷醇（TA）纳米制剂处理后，对幼苗生长促壮效应更明显，表现在增加苗高、根长、根数以及增加叶片鲜重、提高叶绿素含量、增加酶活性。以相同浓度的TA原剂为对照，TA纳米制剂均在不同程度上比原剂的作用效果好[3]。
2 纳米技术在园艺产品保鲜方面的应用
当前，园艺产品保鲜方面存在以下问题：一是果实的代谢很旺盛，释放乙烯等气体，容易导致果实后熟加快；二是产品易于失水；三是易被微生物侵蚀引起腐烂。因此，保鲜的主要难题应是防后熟、防失水、防腐等方面。
在模拟园艺产品冷藏环境中，TiO2/ACF-Pt光催化降解乙烯。活性炭纤维（ACF）表面先溅射沉积纳米Pt，再进行TiO2附着，能提高降解乙烯的能力。活性碳纤维（ACF）独特的孔隙结构和表面特性，在较高湿度下低浓度气相物质的吸附方面具有明显的优势。纳米光催化技术在消除有机气体时具有能耗低、反应条件温和、可减少一次污染等优点。其中纳米二氧化钛（TiO2）以其活性高、价格便宜、对人体无害等特征被认为最佳的光催化剂。因此，纳米Ti02光催化降解乙烯技术具有良好的应用前景。把ACF的高吸附性与纳米TiO2良好的光催化性优势结合，以ACF为载体负载纳米Ti02（Ti02/ACF），一方面，解决纳米Ti02负载问题；另一方面，ACF的吸附能力使低浓度气相物质在纳米Ti02附近聚集，能提高光催化反应速率。对有效地清除园艺产品冷藏环境中乙烯是有利的。贵金属铂（Pt）具有较高催化活性、优异电化学性能而备受关注[4]。
甘肃省农科院农产品贮藏加工研究中心研制成功一种新型纳米硅基氧化物（纳米SiOX）保鲜果蜡，可在果蔬表面形成一种天然可食性蜡膜，能满足不同果蔬和不同涂蜡方法的需要。这种新型保鲜果蜡以天然动植物蜡为成膜剂，加入纳米硅基氧化物等天然材料，主要用于果蔬采后上光打蜡。该果蜡涂于果蔬表面后形成一层光亮、透明的可食性蜡膜，可食性涂膜的保鲜功能主要表现在：具有良好的气体选择透过性，使果蔬呼吸强度下降和乙烯释放量降低，从而推迟生理衰老，减少营养成分的损失。采收后果蔬水分损失很大，涂膜处理使果蔬表面形成一层均匀透明的薄膜，可阻止水分蒸发；封闭果蔬表面的微小损伤，同时又是杀菌剂和保鲜剂的有效体，从而减少致病菌的侵染，延长贮藏期和货架期，提高果蔬档次和市场竞争力。 经甘肃省医学科学研究院卫生安全毒理学检验，这种果蜡属无毒产品[5]。
通过用纳米分子筛保鲜膜对白菜型油菜进行气调保鲜研究，得出以下结论：用纳米分子筛保鲜膜包装后，可以有效抑制小油菜的呼吸作用，延长保鲜期。室温下保鲜期可达3 d，结合冷藏（6℃）保存时，保鲜期可达13 d以上。由于纳米分子筛具有独特的气体选择性， 因此是一种具有广阔前景的气调包装添加改性剂[6]。
3 纳米技术在防治病虫害方面的应用
园艺上，病虫害的防治日趋重要。在各种植物中，草坪植物遭受病害危害仅次于果树、蔬菜和少数经济作物。病害降低了园艺植物的实用价值和观赏价值。目前，纳米技术在灭菌抑菌方面的应用主要有：光半导体材料本身没有抗菌功能，它所具有的光催化特性赋予其抗菌性能（Matsunagaetal，1985） Ti02的光催化作用能破坏DNA双链结构；同时许多无机化合物或无机离子也能被Ti02光催化降解成毒性较小或无毒的产物。
纳米Ti02具有以下优点：[7]①对紫外光的吸收率较高，可直接利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光，激发生成电子一空穴对；②具有良好的抗光腐蚀和化学稳定性；③具有较深的价带能级，氧化还原能力强，具有较高的光催化活性；④对很多有机污染物有较强的吸附作用；⑤具有广谱、长效的抗菌特点；⑥安全无毒。
王芳、谭洁文关于硅制剂对草坪草四种病原真菌的抑制作用研究表明，纳米硅对立枯丝核菌致病性的抑制作用较强，抑制率为6.19%。经过硅处理的叶片对禾炭疽刺盘孢菌具有较明显的抗性，其抑制率为37.02%[8]。
T.K.Barik.B.Sahu.V.Swain关于纳米硅对害虫的控制实验表明，纳米硅制剂可以有效的杀死害虫。通常，在虫体的表皮存在多种脂质作为水屏障，使害虫免遭干燥环境的影响。而纳米硅制剂能够被虫体表面的脂质吸附，使脂质丧失其作用，然后达到杀虫的目的。这种制剂涂在茎和叶的表面，不会影响植物组织的光合作用和呼吸作用，也不会影响基因的表达[9]。
70%纳米欣可湿性粉剂是一种高效、低毒、低残留、广谱、内吸性苯并咪唑类杀菌剂，具保护和治疗双重作用。其作用机理是喷施于植物表面被植物体吸收后，经一系列生化反应，被分解为甲基苯并咪唑-乙氨基甲酸酯，干扰病菌有丝分裂中纺锤体的形成，使病菌孢子萌发长出的芽管扭曲异常，芽管细胞壁扭曲，从而使病菌不能正常生长而达到杀菌效果[10]。
M.K. Sarmast等关于纳米银胶体在Araucaria excelsa R.Br组织培养中能够降低细菌感染的实验证明，将离体的植物组织或浸泡在纳米银胶体的溶液中或将适量的纳米银直接加入培养基中，均能降低植物组织培养中的细菌污染，而且对植物以后的生长没有任何副作用[11]。
4 纳米技术与纳米肥料
以“盐肥柱撑”技术为核心，重点研究现代微生物技术，结合纳米插层技术、植物种植技术和化学工程技术等多学科的技术制成纳米生物有机肥。实验表明，使用该肥料后，植株根系发达，生长速度超常，反季节能力强，作物果实饱满，品质明显提升，成熟收获期提前，与常态种植相比平均增产幅度不低于15%[12]。
此外，2007年华龙肥料技术有限公司首次将纳米碳应用到农用肥料中。研究结果表明，在肥料中添加纳米碳，可使谷类作物增产10%～20%，蔬菜作物增产20%～40%。在增产的基础上，可使小麦籽实脂肪含量增加，蛋白质含量减少。同时该技术也在花卉上进行了不同品种的试验，均得出有突破性的结论。现主要研究花卉生产中。纳米碳粉的加入，对降低肥料用量，以及提高花卉观赏特征的影响，为今后探索纳米碳在改善花卉品质方面的深入研究打下基础[13]。
5 展望
纳米微粒自身具有特殊的性质，有着广阔的应用前景，纳米微粒的制备引起了广大的关注。相信在不久的将来，纳米技术的发展将日新月异，其在生命科学领域的发展应用将非常迅速。
（收稿：2013-05-16）
参考文献
[1]徐辉碧，杨祥良等.纳米技术在中药研究的应用.中国药科大学学报[J]，2001，32（3）：161-1651.
[2]姜忠义，王艳强.纳米生物技术及其应用[J].现代化工.2002，22（4）：10-13.
[3]姜宇. 三十烷醇（TA）纳米制剂的制备及对小麦、绿豆种苗生长的影响[D].辽宁师范大学，2009.
[4]叶盛英，艾广建.离子溅射Pt对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响[J]农业工程学报. 2009，1：260.
[5]新华社. 甘肃省农科院研制成功新型纳米保鲜果蜡 西北园艺 2004，2：55
[6]郭玉花，黄震等.纳米气调包装新鲜小油菜保鲜研究[J].北方园艺. 2008，6：214-216.
[7]张萍. 纳米TiO2光半导体植物抗菌材料及其生物学效应研究[D]. 中国农业科学院， 2007.
[8]王芳，谭洁文. 硅制剂对草坪草四种病原真菌的抑制作用 第四届全国农药交流会论文集
[9]T.K.Barik.B.Sahu.V.Swain.Nanosilica—from medicine to pest control. Parasitol Res. 2008，103：253258.
[10]新加坡利农私人有限公司北京代表处.高效杀菌剂—纳米欣[J].西北园艺.2006，6：42.
[11] M.K. Sarmast. nano silver treatment is effective in reducing bacterial contaminations of Araucaria excelsa R.Br.var.glauca explants[J] Acta Biological Hungarica. 2011，62：477-484
[12]张建军. 正光纳米生物有机肥在现代农业中的应用与未来展望[J].四川农业科技.2011，（2）：45-46
纳米技术范文2
FinFET器件是场效应晶体管（FET），名字的由来是因为晶体管的栅极环绕着晶体管的高架通道，这称之为“鳍”。比起平面晶体管，这种方法提供了更多的控制电流，并且同时降低漏电和动态功耗。比起28纳米工艺，16纳米/14纳米FinFET器件的进程可以提高40～50%性能，或减少50%的功耗。一些晶圆厂会直接在16纳米/14纳米上采用FinFET技术，而一些晶圆厂为了更容易地整合FinFET技术，会在高层金属上保持在20nm的工艺。
那么20纳米的平面型晶体管还有市场价值么？这是一个很好的问题，就在此时，在2013年初，20nm的平面型晶体管技术将会全面投入生产而16纳米/14纳米FinFET器件的量产还需要一到两年，并且还有许多关于FinFET器件的成本和收益的未知变数。但是随着时间的推移，特别是伴随着下一代移动消费电子设备发展，我们有理由更加期待FinFET技术。
和其他新技术一样，FinFET器件设计也提出了一些挑战，特别是对于定制/模拟设计。一个挑战被称为“宽度量化”，它是因为FinFET元件最好是作为常规结构放置在一个网格。标准单元设计人员可以更改的平面晶体管的宽度，但不能改变的高度或宽度的，所以最好的方式是提高驱动器的强度和增加鳍的个数。增加的个数必须为整数，你不能添加四分之三的鳍。
另一个挑战来自三维技术本身，因为三维预示着更多的电阻数目（R）和电容（C）的寄生效应，所以提取和建模也相应困难很多。设计者不能再只是为晶体管的长度和宽度建模，晶体管内的Rs和Cs，包括本地互连网和栅级，对晶体管的行为建模都是至关重要的。还有一个问题是层上的电阻。20纳米的工艺在金属1层下增加了一个局部互连，其电阻率分布是不均匀的，并且依赖于通孔被放置的位置。另外，上层金属层和下层金属层的电阻率差异可能会达到百倍数量级。
还有一些挑战，不是来自于FinFET自身，而是来至于16nm及14nm上更小的几何尺寸。一个是双重图形，这个是20nm及以下工艺上为了正确光蚀/刻蚀必须要有的技术。比起单次掩模，它需要额外的mask，并且需要把图形分解，标上不同的颜色，并且实现在不同的mask上。布局依赖效应（LDE）的发生是因为当器件放置在靠近其他单元或者器件时，其时序和功耗将会受影响。还有一个挑战就是电迁移变得更加的显著，随着几何尺寸的缩小。
如前所述，上述问题将影响定制/模拟设计。如果数字设计工程师能够利用自动化的，支持PinPET器件的工具和支持FinFET的单元库，他或她将发现，其工作上最大的变化将是单元库：更好的功耗和性能特性！但是，数字设计工程师也会发现新的和更复杂的设计规则，双图形着色的要求，和更加严格的单元和pin位置的限制。最后，有些SoC设计人员还会被要求来设计和验证上百万门级别的芯片。设计师将需要在更高的抽象层次上工作和大量重复使用一些硅IP。
EDA产业在研发上花费了大量的钱，以解决高级节点上设计的挑战，事实上，我们期望，EDA行业为了20纳米，16纳米和14纳米的总研发费用可能会达到十二亿美金到十六亿美金。从FinFET器件的角度来看，例如，提取工具必须得到提高，以便能处理Rs和Cs从而更好预测晶体管的性能。这些Rs和Cs，不能等待芯片成型后分析，他们需要在设计周期的早期进行，所以电路工程师和版图工程师不得不工作得更加紧密，这也是方法学上很大的一个变化。
每个物理设计工具都必须能够处理几百条为了16nm/14nm FinFET技术而带来的新的设计规则。这包括布局，布线，优化，提取和物理验证。单元库也需要利用这些工具进行优化。所以一个整合了的先进节点的解决方案，将会使包括定制/模拟和数字设计的任务变得更加容易。
纳米技术范文3
[关键词]纳米 光电 测控技术
纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。它主要包括纳米材料、纳米动力学、纳米生物学和纳米药物学、纳米电子学等四个方面。纳米级材料工程是指用于纳米技术的材料开发,主要应用于功能织物、医学生物工程、电子工业、催化剂、超微传感器等几个方面。纳米级加工技术纳米加工技术在纳米技术的各领域也起着关键作用,包含机械加工、能量束加工、化学腐蚀以及扫描隧道显微镜加工等许多方法。然而,纳米级的测控技术是制约纳米技术发展的关键。
我国测控领域的科研人员经过四十多年长期探索,不断研究,克服了各种困难,利用光、机、电、算多学科综合,发展了一整套微/纳米光电测控新技术,研制出新一代测控仪器,已经成功地应用于军用、民用很多领域,取得了明显效果。
一、纳米光电测控技术
纳米光电测控技术以纳米计量光栅为核心元件,配以光电转换、信号读取、信号处理以及超精机械,形成各种测量仪器,可直接用于测量或控制长度、位移等多种几何量。具有测量精度高、量程大、环境适应能力强、稳定性好等优点。该项技术主要由传感器和数显装置两部分组成。利用该项技术所生产的产品具有自动求最大值、最小值、峰峰值、公英制转换、置数、打印、复位、自检等功能,同时还具有RS232串行通讯接口,与计算机、单片机等连接后可进行自动测量、自动数据处理和自动控制等优点。纳米测控技术包括纳米级的测量技术和纳米级的定位控制技术两个方面。
1.纳米测量技术
目前,纳米级测量技术的主要发展方向有光干涉测量技术和扫描显微技术等,以表面粗糙度和表面形貌等为测量对象。
(1) 光外差干涉仪
光外差探测是一种对光波振幅、频率和相位调制信号的检波方法,可以对于光强度调制信号。光外差干涉仪是使用两种不同频率的单色光作为测量光束和参考光束,通过光电探测器的混频,输出差频信号(受光电探测器频响的限制,频差一般在100兆赫以内)的仪器。被测物体的变化如位移、振动、转动、大气扰动等引起的光波相位变化或多普勒频移载于此差频上,经解调即可获得被测数据的仪器。目前,通常使用的干涉条纹图的测量方法,在进行纳米级测量时有非常大的局限性。因此利用外差干涉测量技术,可以得到0。1nm的空间分辨率,测量范围可达50mm,促进了纳米技术的进一步发展。
(2) X射线干涉仪
X射线干涉仪以非常稳定的单晶硅晶格作为长度单位,可以实现亚纳米精度的微位移测量。
可见光和萦外光的干涉条纹间距为数百纳米,这种间距不易测量。而利用射线的超短波长干涉测量技术,可以实现0。005nm分辨率的位移测量,测量范围可达200μm,是一种测量范围大较易实现的纳米级测量方法。近年来,又产生了X射线形貌测量仪,它采用掠人射角的射线来测量超光滑表面形貌。
(3) 激光频率分裂测长
激光频率分裂的值与分裂元件的位移有关。通过测频率测位移,精度已达到1nm,进一步稳定激光频率可达到0.01nm,测量范围为150μm。
(4) 扫描探针显微(SPM)技术
SPM实际上是一个很大的家族,它包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、激光力显微镜、光子扫描隧道显微镜及扫描近场光学显微镜等等,利用它们可以用来测量非导体、磁性物质,甚至有机生物体的纳米级表面。
扫描探针显微(SPM)技术是在扫描隧道显微镜(STM)发明取得巨大成就的基础上发展起来的各种新型显微镜。它们的原理都是通过检测一个非常微小的探针(磁探针、静电力探针、电流探针、力探针),与被测表面进行不接触各种相互作用(电的相互作用、磁的相互作用、力的相互作用等),借助纳米级的三维位移定位控制系统,测出该表面的三维微观立体形貌,在纳米级的尺度上研究各种物质表面的结构以及各种相关的性质。
扫描探针显微技术(SPM)具有以下特点:(1)具有原子级的高分辨率。STM的横向分辨率可达到0.1nm,垂直表面方向分辨率可达0.01nm,这是目前所有显微技术当中分辨率最高的。(2)可以观察单个原子层的局部表面结构。STM观察的是表面的一个或两个原子层,即几个纳米的局域信息,而不是像光学显微镜和电子束显微镜只能获得平均信息。(3) STM配合扫描隧道谱(STS),可以得到表面电子结构的有关信息,可以通过调节隧道结偏压来观察不同位置电子态密度分布,观察电荷转移的情况,还可以得到电子结构的信息。(4)STM可以实时、实空间地观察表面的三维图像。而不像其他,例如各种衍射方法所得到的只是倒易空间的图像,不是实空间的,而且只有进行 “傅里叶变换”才能得到实空间图像。(5) STM可以在不同条件下工作,例如真空、大气、常温、低温、高温、熔温,不需要特别的制样技术,而且探测过程对样品无损伤,因而扩展了研究对象的范围。(6) STM不仅可用于成像,还可以对表面的原子、吸附的原子或分子进行操纵,从而进行纳米级加工,这是其他技术所不具备的一种功能。
2. 纳米定位控制技术
在纳米级加工与测量中,需要纳米级的三维定位与控制。目前,用一个执行元件来实现大范围的纳米级定位是比较困难的。因此,实际的定位机构多采用大位移用的执行元件和纳米级定位用的执行元件相结合方式来实现。实现三维定位与控制,目前普遍采用压电陶瓷致动器件,它在纳米级的极小范围内,通过控制系统能实现近似的三维驱动。此外,利用电致材料、静电或磁轴承式结构,以及静电致动的高精度定位控制技术,也向纳米级精度发展,也可采用摩擦驱动装置及丝杠定位元件,通过特殊的方法进行纳米级的定位。
二、纳米光电测控技术特点
光电测控技术采用的光电自动测量方法是为适应我国高速发展的测控领域的现状而逐步研究、开发形成的,并以其独特的优点逐步成为当今世界范围内的一种新型、高精度的测试手段。它采用现代高科技手段,测试精度涵盖了微米、亚纳米及纳米领域。
这种新型测控技术,具有许多重要的特点:
(1)首先,它的应用覆盖面特别宽,既可用于微米、亚微米量级,也可用于纳米量级;既可用于传统机械、传统仪器的更新改造,又可用于尖端科技的高层突破;
(2)其次,技术上综合性很强,光、机、电、算容为一体,具备了纯机械、纯电学、纯光学等传统测量技术很难达到的优越性;
(3)再次,它的应用范围特别宽广,军用上,如常规武器的改造提高;航空航天的各种测控等;民用上,传统产业上的更新改造、制造业的技术提高等。
三、最近研究成果
目前世界上已出现了一些能达到纳米量级的测量仪器,但在测量范围和实用性上尚不能完全满足实际要求。中国青旅实业发展有限公司所属标普纳米测控技术有限公司开发的两项科技成果在很大程度上弥补了这一领域存在的不足,对微/纳米测控技术和相关领域的发展起到了促进作用。这不仅表明我国微/纳米光电测控技术处于世界领先水平,而且对解决目前制约我国高新技术、传统制造业发展及新材料研制过程中的计量问题,推动世界精密计量仪器的升级换代也具有重要意义,同时标志着世界微/纳米测控技术向更精微迈进了重要一步。
“纳米测长仪”是一种通用长度传感器,它的研制成功表明长度通用量具已经提高到了纳米量级,并且从静态人工读数发展到数字化自动显示。其数显分辨率达到1纳米,测量重复性(标准偏差)为0.8-1.2nm,在未作误差修正的前提下,10mm测量范围内示值误差优于±0.06μm。与国际上同类仪器相比,它在分辨率、重复性、准确度和短时稳定性等主要技术指标上,都处于国际领先水平。它用途广泛,技术独特,生产成本远低于国外同类产品,推广应用前景广阔。
“量块快速检测仪”是一种新型的量块检测仪器,它成功的将纳米测长仪应用到量块检测上,将直接测量与比较测量结合起来,对名义尺寸10mm及10mm以下的量块实现了直接测量。该仪器测量分辨率达到1nm,直接测量范围10mm,比较测量范围110mm,与国外同类仪器相比,主要技术指标达到了国际先进水平。该仪器还可以与计算机连接通讯,实现数据自动处理,从而提高了量块检验速度,减轻了检测人员的劳动强度。由于其对环境温度不敏感,现有基层计量室不必提高温控要求即可推广使用。该仪器经济实用,适合基层计量室检测三等及三等以下量块。该科技成果在纳米光栅的制造与检测、纳米光栅的信号读取、光电信号的高质量处理和超精机构的加工改进等四方面均具有独创性,集光学、机械、电子、计算机多学科于一体,开发难度大。国内外多家科研单位曾致力于该种仪器的研究,但都没能取得突破性进展。
四、结论与建议
纳米光电测控技术的应用,将极大地促进我国新材料技术的研发,对于各种新型材料的加工、检测及生产高精度新型材料的机械设备的制造等都有着举足轻重的意义。同时,纳米光电测控技术解决了当代高新技术发展在测控方面面临的十分棘手的难题,具有划时代的意义。
参考文献:
[1]曾令儒.纳米技术[J].宇航计测技术,1999,19(5):43-45.
纳米技术范文4
关键词：纳米技术；绿色建材；环保；性能
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、概述
纳米技术即在纳米尺度（10-10～10-7 m）上的工程学，在纳米尺度的物质呈现与众不同的特点，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，将纳米尺寸的材料直接制成一维、二维和三维的新材料、新器件，或者将其作为添加剂对其它材料进行复合改性，可使材料获得更加优异的或者独特的性能，在各个科学与工程领域均有应用。
1999年3月举办的第一届全国绿色建材发展与应用研讨会上提出了绿色建材的概念：绿色建材是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市固态废弃物生产的无毒、无污染、无放射性，达到生命周期后，可回收再利用、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。国际上也称“健康建材”、“环保建材”等。纳米技术在新型绿色建材方面的应用不仅提高了材料的常规性能和绿色化，而且赋予其新的特殊性能。
二、纳米技术在绿色建材中的应用
1、高性能混凝土
在水泥配料中加入纳米级矿粉等添加剂可以明显提高混凝土的强度、施工性能和耐久性能。资料显示，纳米硅粉渗入水泥，可加快水泥诱导期和硬化期的水化反应，改善三维结构和堆积密度，既减少表面水，又减少间隙水，使凝胶产生聚合再聚合的作用，成倍提高其强度、硬度、抗老化性、耐久性等指标。纳米CaCO3和纳米SiO2等不但可以填充水泥空隙，提高混凝土流动性，更重要的是可改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土强度、抗渗性与耐久性均得以提高。而且水泥配料中均匀分散加入部分纳米级粉体，可以降低烧成温度，节约能源。李颖等研究了硅灰和纳米级SiOx对水泥浆体需水量的影响，并通过试验建立了水泥标准稠度用水量与两者的掺量之间的数学模型，这对用纳米级硅质粉体科学配置高性能水泥基复合材料具有一定价值。另外，粉尘制造纳微米高性能水泥，不仅能化害为利，且可产生较高附加值；采用纳米技术开发可实用化的硅酸盐系胶凝材料的超细粉碎技术和颗粒球形化技术，可大幅提高水泥熟料的水化率，制备高性能混凝土。
2、纳米防水水泥
由于混凝土硬化过程中，内部形成的许多毛细孔隙易吸水，水分挥发后，混凝土易干缩开裂，因此需要进行防水处理。添加纳米粉制备防水水泥，其加量少、成本低，优于传统表面涂料防水和加入膨胀剂防水。绿色无污染的纳米XPM水泥外加剂可使水泥获得很好的防水功能，用于动水堵漏时，具有较高表面能的纳米材料可使其粘结力增强达3.8 MPa，凝结时间快1 min 20 s，1 h强度达3～5 MPa，并大幅度提高了抗渗指标；用于喷射混凝土和灌注时，可减少混凝土的水泥用量，减少粉尘排放。
3、净化空气的纳米光催化混凝土
汽车排放的NOx和SO2对人体健康危害性很大。锐钛矿晶型纳米TiO2具有很强的光催化能力，可在一定的光照下与水及氧反应生成O2-（过氧离子）和活性强的－OH或－OOH，破坏有机物中的C－C、C－N、N－H键等。因此在生产混凝土和混凝土砌块时，在表层水泥砂浆中加入锐钛矿晶型纳米TiO2光催化剂，用来做路面材料或建筑物的外墙、道路两侧的护坡砌体和人行道路面砌块等，可有效地净化NOx和其它有害气体。例如日本大阪府实施了“采用光催化剂改善沿海环境事业”的项目，在大阪府道临海线道路两侧建设了光催化混凝土墙，起到了降低NOx浓度的作用。美国洛杉矶和日本长崎在交通繁忙的道路两边，铺设光催化净化功能的混凝土地砖，来净化NOx保障人体的健康。
4、纳米敏感复合水泥或智能混凝土
添加了气敏纳米材料的复合水泥可用在毒气泄漏的化工厂建筑物建设或路面的铺设中，用于毒气泄漏的预警；添加CO气敏纳米材料的水泥可用于煤气管道和厨房的煤气泄漏预警；加入纳米导电金属氧化物或纤维，使混凝土具有较强的导电性能，利用电阻率与应力的变化关系，用于高速路面上的超重汽车或桥梁应变过大的预警。
5、在涂料方面的应用
利用纳米复合技术，还可提高涂料与建筑物表面的粘结强度、表面硬度和耐磨性；增加涂膜层的耐水冲刷能力、耐风沙冲刷和侵蚀能力；提高涂料膜层光洁度、强度和保色性、赋予高分子基涂料微裂纹自修复能力；提高涂料的阻燃、隔热等作用。
现代建筑气密性好，隔热和换气不充分，墙壁可能结露、潮湿，从而利于真菌等微生物的繁殖、增生，引发疾病。纳米抗菌材料克服了传统有机抗菌产品在安全性、广谱性、抗药性和耐热加工性等方面的缺陷，能满足人们生活舒适水平和卫生水平不断提高的要求。中科院理化所研制出新型载银TiO2光触媒涂料，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于99%，且该涂料无刺激性、无毒，既能满足高、中、低档家庭装修需求，也适于医院、食品加工等公共场所的特殊需要。泰兴纳米材料厂、浙江丽水金池亚纳米材料公司和浙江舟山明日纳米材料公司等相继开发了各种纳米抗菌剂，已用于涂料、塑料，橡胶、玻璃、木材、陶瓷等产品中。
纳米TiO2净化NOx和SO2等有害气体的光催化作用同样可以用于建筑物内外墙或高速公路隔音壁涂料的生产，且其光催化活性的有效时间较长。
6、在玻璃方面的应用
在有机玻璃中加入经过表面自修饰处理的SiO2，既提高玻璃强度和韧性又不影响透明度，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的，并具有屏蔽紫外线和短波辐射功能，有可能替代传统的钢化玻璃和某些镀膜玻璃。
在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层后，在光的照射下任何玷污在表面上的物质，包括油污、细菌和病毒均可被其分解氧化变成气体或易被擦掉的物质，达到除毒、脱色、矿化的目的，并且利于厨房瓷砖以及高层建筑玻璃、外墙陶瓷的保洁。纳米Fe2O3、TiO2、ZnO等，在空气和水的存在下经日光照射，可分解沉积在玻璃上的污物，氧化室内有害气体，杀灭空气中的各种细菌和病毒，降低玻璃表面的憎水角，使玻璃具有防霉、抗霉、抗菌、自洁作用，可用于玻璃幕墙、道路照明灯罩等。
7、在卫生陶瓷、瓷砖方面的应用
纳米技术除了使陶瓷材料的强度、韧性等机械性能得到大幅度提高之外，对于卫生陶瓷、瓷砖来说还可赋予新的功能性。把锐钛矿型纳米TiO2光催化剂用涂釉或喷涂的方法涂覆、烧结在陶瓷表面，制成具有杀灭细菌和病毒、分解空气中有机物挥发物等有害气体的陶瓷墙地砖、卫生陶瓷，是公共场所、游泳池、卫生间和居室等处使用很好的建筑材料。其它纳米抗菌材料（如Ag、Co等的金属离子和ZnO、Fe2O3等金属氧化物）复合掺入瓷砖或卫生洁具等中，同样可以获得具有抗菌功能，而且纳米材料的加入还抗老化、增韧和增强作用。
8、在木材方面的应用
纳米技术在木材中也有着广泛和深入的研究，如杜万里等开发了纳米SiO2复合脲醛树脂木塑复合材料，该树脂在高温固化时与基体木材化学成分发生了化学反应，生成的新基团改变了木材的纤维素、木质素等主要化学组分的性质，增强了木材木塑复合材料的憎水性，提高了力学强度，且其抗水性、压缩强度比纯木材、脲醛处理和共混脲醛处理杨木都有大幅度提高。而时尽书等研究指出纳米SiO2对提高杨木的硬度也有显著作用。许福等采用纳米合成技术，以正硅酸乙酯、钛酸丁酯等作为前驱体，结合微波扩孔技术、超声分散技术、压力浸渍等方法，改善了木材渗透性，提高了木材硬度。
三、结语
纳米技术经过近20年大量基础性研究，在建筑材料领域，利用纳米技术开发出来的绿色建材也将越来越多，并将随着我国城镇化进程的加快而得到更快更广的应用。但由于目前我国针对绿色建材产品的评价指标体系和标准还不完备，社会上琳琅满目的绿色建材并不完全符合“绿色”，尤其是纳米技术的应用还存在一定风险，如空气中游离的纳米粒子因小尺寸效应更易燃烧、纳米粒子可以穿透皮肤进入人体、其表面活性可能会引起氧化或细胞染色功能等，对人体健康的潜在影响和纳米粒子制造的环境等方面存在不确定因素。因此在应用纳米技术的绿色建材进入市场前，必须进行严格的环境和健康方面的检测，并且希望国家相关部门尽快出台相关法律法规，从立法的角度规范市场。当然纳米技术的优点是显而易见的，不能因为有潜在的危害而放弃研发和应用，仍需克服或消除这种不利因素，实现科技带给人们的益处。
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纳米技术范文5
纳米技术主要是在一定的物质世界范围之内，针对一些特定的研究对象进行研究的一门学科。而运用纳米技术研制出的纳米材料主要由纳米粒子组成，纳米粒子又称超微颗粒，其尺寸一般在一百纳米以下。纳米材料因其物质颗粒的特性而使其具备了一定的效应和性能，换言之，纳米材料因其特性而与传统材料截然不同，其在辐射、吸收等方面具备了新的特性。运用这些新特性，不仅可以研制出自然界本身不存在的新型材料，还可以在很大程度上促进社会经济的快速发展。
2纳米技术在环境污染防治中的应用探讨
2.1在汽车尾气净化方面的应用
在目前汽车尾气处理方面，三效汽车尾气催化转换器运用得最为广泛，而遗憾的是，尽管其在汽车尾气处理方面发挥一定的作用，但其在汽车尾气处理方面也存在着诸多缺陷与不足。例如，这种催化转换器在使用时对燃油及发动机的设计有着较为严苛的要求；此外，随着贵金属价格的上涨，这种催化转换器的价格也将进一步上涨，这无疑将会在一定程度上提高厂家的生产成本，进而给厂家带来一定的压力；最后，这种贵金属转换器的使用也将会对环境造成一定的污染，进而给环境带来更大的压力。而要使这种状况得到进一步的改善，我们可以选用通过纳米技术研发的复合稀土化合物粉体作用净化汽车尾气的催化剂。这种纳米粉体较强的氧化还原性能不仅可以更为彻底地解决汽车尾气排放中有害气体对空气环境的污染，同时其在氧化有害气体的同时还能对这些有害气体进行还原，使之最终转化成对环境无害的相关气体再进行排放。另外，与其他催化剂相比，纳米粉体这种催化剂的吸附能力更强。
2.2在燃料脱硫方面的应用
燃料油使用过程中所产生的二氧化硫一直都是造成环境污染的重要因素之一，这些二氧化硫的排放主要来源于燃料油中的含硫化合物。为此，要进一步降低燃料使用过程中二氧化硫的排放量，在石油的提炼过程中我们就应采取一定的措施来降低其含硫比例和数量。而运用纳米技术研制出的纳米钛酸锌等粉体就可以在很大程度上实现脱硫的目的，可以说，这种粉体是一种较好的石油脱硫催化剂。经过这种纳米粉体的催化作用，燃料油中硫含量将不超过百分之零点零一，也就是说，经过纳米粉体的催化作用之后，燃料油中硫含量将符合相关国际标准。此外，在煤使用过程中，如果其得不到充分的燃烧，不仅会在一定程度上造成资源的浪费，同时还会产生二氧化硫等有害气体，进而造成空气环境的污染，而如果在煤燃烧过程中加入相应的纳米助燃催化剂就可以在很大程度上改善这种现状。
2.3在室内空气净化方面的应用
随着房屋装饰的蓬勃发展，室内涂料及油漆的用量越来越多，室内污染也随之越来越严重。为此，近年来，室内污染越来越受到人们的关注及重视。有关调查及研究证实，刚装修过的房屋内的有机物含量远远超过室外有机物含量，更有甚者超过工业区有机物的含量，而这些有机物含量大多数都会对人体造成一定的伤害，甚至一些有机物可能引发癌症的产生。而运用纳米技术研发的合成稀土光催化剂在降解这些有害物质方面则有着较为突出的表现，这其中有些纳米光催化剂可以使有害物质的降解程度达到百分之百。这种纳米光催化剂的运用原理主要是在光照环境下通过对室内有害物质的有效分解进而达到去除有害气体、改善室内空气质量的效果与目的。此外，这种纳米光催化剂的运用不仅可以在保持原有大气状态的前提下去除掉空气所含有的有害物质，同时还可以在一定程度上使得室内空气中的含氧量得到一定的提升。
2.4在净化水方面的应用
纳滤技术作为在环境污染水处理中一种较为成熟的技术，其在净化水方面发挥着不可替代的作用和功效。纳滤膜因其分离时所达到的渗透压低于发渗透膜，又被称为低压反渗透。纳滤膜使用的优点主要表现在其能够对大分子有机物和多价离子进行有效截留，同时实现小分子有机物和单价离子的顺利通过，这一特性主要得益于其膜表面或膜中间含有一定量的带电基团，进而使得其在某种程度上具备了荷电膜的相关特性。纳滤膜这些鲜明的特性使其在污水处理中具备了不可多得的优势，为此，其在工业污水处理中一直发挥着重要的作用，可以说，纳滤膜的研制及使用为环境污染的治理做出了突出的贡献。
2.5在固体废弃物处理方面的应用
与传统固体废弃物污染处理相比，纳米技术在固体废弃物处理方面的优势显而易见。首先，就分解速度而言，纳米处理剂对于固体废弃物的降解更为迅速，也就是说，运用纳米处理剂对固体废弃物进行分解将更加节约时间。有关实验证明，一些纳米材料降解固体废弃物的速度可以达到传统材料降解固体废弃物速度的十倍，由此可想而知纳米材料在固体废弃物分解方面的巨大优势。此外，运用纳米技术不仅可以将一些固体废弃物的杂质除去，同时还可以将其转换为一些可重复和循环利用的较细粉末。为此可以说，纳米技术在改善固体废弃物给环境造成污染方面发挥着积极的作用。
2.6在控制噪声方面的应用
尽管噪声污染一直不被人们所重视，但有关研究证明，一定的噪声污染将会在很大程度上给人体造成一定的伤害，更为严重地，甚至导致死亡现象。依据噪声污染的来源，我们可以运用纳米技术降低机械设备在运转过程中所产生的摩擦及撞击声。具体而言，我们可以通过对纳米剂的研制及运用使得相关机械设备的表面形成一种较为光滑的保护膜，在机械设备进行运转时发挥一定的作用，进而使得相应的摩擦系数进一步降低，从而达到减少摩擦力、降低噪音的目的，同时还使得相应机械设备的使用寿命在某种程度上进一步延长。
3结语
纳米技术范文6
永磁体是指能够长期保持吸引铁质物体的磁性材料。它们磁性的强弱取决于其最大磁能积，即（BH）max这一指标，如果磁能积越大，那么实际应用需要的永磁体的体积将越小，用量和成本也将随之降低。
“永磁之王”稀土永磁
当前永磁体中磁性能最强、应用最广的是稀土永磁材料，它是将钐（Sm）、钕（Nd）等稀土金属元素，钴（Co）、铁（Fe）等过渡族金属元素和其他微量金属元素组成的合金材料，主要分为Sm-Co系永磁体和Nd-Fe-B系永磁体两大类。
Nd-Fe-B系永磁体，是1983年由日本和美国学者发明的具有最高磁能积的新型稀土永磁材料，它的磁能积非常高，理论上可达到64MGOe（兆高奥斯特）。Nd-Fe-B永磁体的吸力可以达到自身的600倍，也就是说一块60千克的永磁体可以吸起重达36吨的集装箱。它被称作当代“永磁之王”，是目前磁性最高的永磁材料，也是综合性能最高的一种永磁材料。“永磁之王”的研制成功，使各种永磁器件实现了超小型化。例如，美国通用汽车公司在1000cc汽车发动机上采用这种永磁体后，发动机重量减少近50%，体积也小了将近一半。
在Nd-Fe-B稀土永磁制作的电机中添加极少量的镝（Dy）和铽（Tb）就能够使电机中的磁铁变轻90%，它们是绿色能源产品的魔法配料。稀土元素镝和铽非常紧缺，世界上99%的镝和铽产自中国南方的广东、四川、江西等地。但开采过程却充满污染风险，用来提取稀土元素的酸性物质可能会进入溪涧和河流，破坏稻田及渔场，污染水源，会引发极其恶劣的环境问题。严重缺乏稀土的日本、富产稀土但封存了本国稀土矿的美国等发达国家，因此而转从中国进口大量廉价稀土，给中国的生态环境造成了重大压力。
纳米技术让“磁力”倍增
由于各国对节能减排的要求不断提高，电动汽车和风力发电等领域也对稀土永磁体的磁性能和体积提出了更高的要求。然而，当前Nd-Fe-B永久磁铁的最高磁能积数值已经非常逼近其理论极限值（64MGOe），利用传统的磁体制备技术很难再提高其磁性能，所以新的制备技术成为世界各国探索的焦点。
20世纪90年代以来，中国、美国、日本、韩国等都在积极研究用纳米技术制造一种被称为“纳米复合永磁体”的新型稀土永久磁铁。它是利用纳米技术将永磁材料和软磁材料相互复合在一起而形成的，拥有着远远高于现有Nd-Fe-B永久磁铁的2倍以上的磁能积，理论数值高达90~120MGOe。
为何新型永磁体会有超强的“磁力”呢？在纳米技术制作新型永磁体原理图中（图1），横截矩代表磁体的矫顽力（磁体保持磁力、抵抗外界干扰的能力），永磁材料的此数值较高；纵截矩代表着磁体的剩磁（代表磁力大小），软磁材料则更胜一筹。曲线和纵、横坐标之间包围着的最大矩形面积代表着磁体的磁能积，此面积越大代表磁体的磁能积越大。
永磁材料具有较高的矫顽力（横坐标），而且传统技术对此指标提高前景有限，如果要进一步提高其磁能积，就只能通过提高其剩磁（纵坐标）。而恰好软磁材料具有较高的剩磁。通过研究发现，只要在纳米尺度上将永磁材料和软磁材料复合在一起，就可以利用纳米技术制作出新型永磁体。这类磁体由于同时兼具了软磁材料的较高剩磁和永磁材料的较高矫顽力两大优势，就会在第二象限与坐标包围着比传统永磁体更大的矩形面积，也就是说新型永磁体能够具有前所未有的高磁能积。
纳米永磁材料具体是如何制成的呢？首先，利用纳米技术以物理或者化学合成的方式研制出高性能的永磁纳米颗粒；然后，在这些永磁纳米颗粒上均匀地包裹上一层软磁性的铁纳米颗粒，就形成了软磁性/永磁性的纳米复合颗粒；然后通过高压成型、高温烧制，就可以获得高性能的新型稀土永磁体。其中，最为关键的环节是如何用纳米技术制备或者合成高性能的纳米复合颗粒，这也正是利用纳米技术制作新型永磁体的微妙之处。
新型永磁体将改变生活
