纳米分解技术范文1
【关键词】纳米药物；载体；临床医学；应用
在现阶段，临床医学当中，纳米药物载体以及有了较为广泛的应用。在人工器官移植的领域，当人工器官的外面涂上纳米粒子，可以有效的防治人工移植器官出现排异的反应。在医学检验的领域，使用纳米技术也有较为理想的效果，只需要检验了少量的血液，就可以通过其中的蛋白质结构以及DNA结构来诊断出其是否患有疾病。在抗癌治疗的过程当中，此项技术也有着不俗的表现，德国的一家公立医院研发出了一些非常细小的氧化铁纳米颗粒，当其注入患者肿瘤中的时候，可以使患者置身与可以变化的磁场当中，当温度升到一定高度的时候，对肿瘤细胞会造成破坏的效果，并且不会影响到正常的组织健康。本文主要对纳米药物载体以及其应用进行了详细的介绍。
1纳米药物的载体系统
对于现阶段的纳米药物来说，药物制剂的给药途径以及方法是非常重要的。一般情况下，对于空腹的要物来说，主要会受到两种效应的影响，即肠胃上皮细胞中的酶系的生物代谢以及肝中酶系的生物代谢，这些都会对口服药的效果造成一定程度的影响，很多的口服药物都是由于代谢消耗了大部分的药效，在实际到达患处之后的其效能已经非常低了，并不能起到较为理想的治疗效果，因此，在很多时候，都要将口服的药物改成静脉注射的药物，这样在治疗效果上会有一定的增强。由于通过静脉注射之后，非靶向性药物可以在血液当中自由循环，在到达病灶之前那会经历多个过程，最后到达患处的药效也只有很小的一部分，这也导致其治疗的效果并不理想。靶向给药的目的就是提高靶区药物的浓度，并且在一定程度上降低要物自身的副作用，这一研究课题在我国已经有多年的历史，随着我国医学的不断进步，纳米药物的出现是实现这一目的的关键转折[1]。根据我国医学专家的发现，一种较为理想的药物已经改具备以下的特性：第一，颗粒要小；第二，能够携带不同种类的化学药品；第三，载体要能够携带数量较多的药品，从而使靶向区域的药物浓度达到治疗的浓度在，这样才能取得较好的治疗效果；第四，当载体到达靶向细胞之后，其药物的释放量必须使其可以控制，并且能够对其进行精准的预测；第五，经体外包装过的药物在靶向细胞进行释放的时候，循环半衰期进行支持。现阶段，我国医学领域最具有代表性的纳米载体有以下几个：第一，纳米磁性颗粒。纳米磁性颗粒在实际应用的过程中有较为理想的效果，这与其自身的效能与特点有很大的关系，当前药物研究的主要热点方向之一就是对于磁性纳米颗粒的研究，特别是对于顺磁性或者是超磁性的研究，其在铁氧体纳米颗粒外加磁场的作用之下，温度在不断的升高，当温度达到40度左右的时候，并可以达到杀灭肿瘤细胞的目的，这种纳米粒子还在研发当中，技术尚且不成熟；第二，高分子纳米药物载体。现阶段我国对于纳米高分子药物载体的研究已经进入了一个全新的阶段，这也是现阶段我国业内研究的有一个热点方向，高分子纳米药物降解载体或是基因载体，通常会通过降解来进入定向的靶细胞，从而对其进行治疗，表层的药物被将结合之后，还可以通过其它的组织进行释放，这是一项新的技术创新，在此之前并没有哪一种要物载体可以做到，在很大程度上避免了药物的浪费，使其药效可以得到较为充分的发挥；第三，纳米脂质体。纳米脂质体在我国的研发也已经有很长一段时间了，其微囊主要是作为药物载体的研究，在很早的时候就已经在药物试剂上进行了应用，直至今日，纳米脂质体还处于研发的过程当中，纳米脂质体是人们设计出较为理想的纳米药物等载体模式。
2对于癌症的治疗
人们通常所说的癌症，指的就是恶性肿瘤，这也是危害人们生命健康的最大元凶之一，也以这是医学界重点关注的焦点。现阶段，很多的癌症药物并不能够起到较为理想的治疗效果，更多的药物只是起到调养的作用，根本不能根治病症。癌症的治疗关键是要把药物定向传送到癌症细胞同时有不会伤害到正常的细胞，这是其运行的根本前提。许多的药物已经应用到了这个系统，在实际应用的时候取得了一定的成果，例如脂质体、微胶囊等这些药物载体的而应用都取得了较为理想的效果。而对于纳米粒子来说，由于其体积微小，也开始受到人们的关注，纳米粒子抗肿瘤要物在患者的体内存留的时候，在一定程度上减缓了肿瘤的生长速度，与其它游离性质的药物进行比较之后，不难发现，在很大程度上延长了患有肿瘤动物的存活时间。由于其自身具有较强的吞噬能力，对于肿瘤细胞的生长以及繁衍也会有一定程度的阻碍，所以，静脉途径纳米细胞的纳米粒子可以在肿瘤的内部进行传送，并且其传送的效果较为理想，这也在一定程度上减少了药剂使用之后的副作用。通过对粒子的修饰，可以在很大程度上增加其对肿瘤细胞的靶向特异性[2]。
3基因载体
基因的传输是基因治疗当中所必须面对的一个难题，比如，想要转染达到临床的效果的细胞要比囊性纤维性变基因治疗中的关键问题进行解决，一般情况下，会选用受损面积的10%来作为基因表达的产物，这样可以使其在一定范围内进行恢复，在此项技术出现之前，这是很难达到的，采用纳米技术不仅加快了我国临床一些的发展机器，同时也使人民的生命得到了很大程度的保障。采用纳米技术之后可以恢复脂质体DNA复合物的创伤，除此之外，还有相关的专家在明胶DNA凝聚所形成的纳米粒子的基础之上设定了一种新的基因传送体系，经过实践证明，其也有不错的实用效果。被纳米粒子包裹的DNA只有在钙铁蛋白存在的情况下才具有感染的能力。
4免疫辅剂
现阶段，我国免疫辅剂的应用可以使表面修饰的纳米粒子能够充分暴露，同时这也是我国行业未来的行业内发展研究的方向，经过研究表明，纳米粒子的加入可以使抗原的结构变得更加稳定，从而在免疫体的体内可以引起更加强烈的效果，从而实现免疫反应。当纳米粒子的辅助作用在持久性的包裹抗原体之后，会加强对其吸收的作用，由于纳米粒子自身的材料会对所有聚合物造成直接影响的免疫效果，这也就导致了其在实际作用的时候，比一般药物更快。纳米粒子的辅助作用在于其可以持久的释放出大量的药物，与抗原有关的口服药在使用纳米粒子之后，其效果更加明显，在很大程度上避免了代谢以及分解对其的影响。
5细胞内靶向给药
对于纳米载体来说，还具有一项先进的效能，可以在很大程度上实现细胞内精准靶向给药，这是一次医学技术的创新，在实际应用的过程中有非常理想的效果，由于纳米粒子会作用到网状的内体系统当中，这样历来在实际运行的过程中，就会使其药物作用到细胞内部的寄生物当中，这样一来，其作用效果就会有显著的提升。经过我国临床医学专家的研究表明，利用抗生素细胞内感染的研究表明，被纳米粒子包裹的氨必西林比游离状态下的氨必西林效果更为显著，并且经研究发现，其疗效可以达到游离状态下的20倍左右，极大的提升了药效。
6定量给药
现阶段，纳米载体技术的引用实现了定量给药的目的，并且在一定程度上延长了对于靶向器官的作用时间，同时，也实现了对于靶向器官给药剂量的有效控制，这样一来，其实际使用效果便有了明显的提升。对于不同共聚物所形成的纳米粒子表面进行装饰，经过装饰之后的纳米粒子与静脉用药的未修正纳米粒子进行比较，其效果有较为明显的提升。除此之外，该有一种较为常用的修饰方法，此修饰方法是将纳米粒子由高分子衍生聚合物进行配置，当纳米的形状形成的时候，再对其进行作用。经过实验证明，以上方法具有较为理想的效果，在实际使用好的过程中发现，用以上方法制得的纳米粒子5小时之后只有30%被肝吸附，而未经过装饰的纳米粒子在注入后5分钟就有66%左右被吸附，因此，可以看出其方法的实际使用效果如何。最近几年，许多药物都实现了定向传送的效果，从而使药效得到很好的利用。
7口服用药
口服用药是我国自古以来就有的用药方式，但是传统的口服用药并不能使药效得到较为理想的吸收效果，使用纳米粒子包裹之后，可以在很大程度上提升生物的利用度。生物利用的提高主要是由于纳米粒子在一定程度上避免了胃酸以及分解蛋白酶对其进行分解作用，这样一来，靶向细胞所接触的药效有很大的提高。近几年来，需对专业的实验结果表明对药物的包裹可以提升药效的利用程度，并且提出，在不久的将来在对艾滋病靶向细胞进行药物输送的时候，纳米粒子将会获得一个新的用途。
8纳米药物载体的未来展望
纳米技术在医学当中有着非常广泛的应用前景，有机药物经过纳米化之后可以在很大程度上提高其利用程度以及制剂的均匀性以及吸收性。纳米药物载体的发展直接关系到临床医学的整体发展形式，根据现阶段时展的实际情况，对现代药剂学的发展提出了更高的要求。对于纳米药物在储存方面的应用来说，可以将其研发为储存器，主要由于储存指定的药物，并且保证其药物的主体性能不受到影响，并且要按照指定的部位进行存放，以此来实现定点给药，还要保证给药的剂量。纳米技术还可以用来制造生物导弹，生物导弹可以用来治疗多种细胞水平的疾病，对于病变的组织有很强的亲和能力，这与其自身的结构以及特性有很大关系，其对肿瘤细胞有很大的杀伤力。纳米技术还可以在单克隆抗体上进行应用，现阶段，此项应用已经有了初步的成果，在未来的发展中有重要的作用。
9结束语
现阶段，纳米药物的应用在我国越来越普遍了，其主要的研究方向开始向智能化方面进行，研究制备出来的纳米载体与具有特异性的药物进行结合，可以达到控制药剂量的目的，从而在很大程度上解决了重大疾病的诊断以及治疗所面临的一些问题。相信随着我国行业内技术水平不断的提升，会制备出更加理想的具有智能效果的纳米药物载体，从而促进我国临床医学的发展。本文对纳米药物载体在临床医学中的应用进行了研究与分析，希望对于我国临床医学的发展起到一定的参考借鉴作用。
参考文献
[1]张亚臣,吕宝经,赵美华,荣烨之.纳米药物载体在临床医学中的应用[J].临床内科杂志,2014,21(07):502-504.
纳米分解技术范文2
一、纳米技术在食品包装上的应用
目前对于纳米材料的研究已经获得了巨大的成就，纳米高阻隔包装、纳米活性包装等应用较多。纳米颗粒有很大的表面面积，仅需一次添加就能促进聚合物形成强界面相互作用，增强原材料的力学性能、阻隔性能和热稳定性。纳米活性包装技术还可以混合特定活性成分，快速吸收食品包装中的异味氧气和过多水分，迅速释放抗菌剂和二氧化碳到包装中。这些年来，对于纳米活性包装的研究，主要集中在抗菌型和保险型纳米包装材料方面，其中抗菌型的应用领域非常广泛。在菌系材料中加入表面涂覆金属或者金属氧化物，利用金属离子或者光催化的效果，使得食品表面菌体活性丧失，起到抑菌杀菌的整体效果，同时也能够避免食品腐败。在保险型纳米包装材料中，主要是利用特定的纳米粒子能够使乙烯氧化分解的原理，从而起到抑制果蔬的呼吸、延长果蔬的保存时间的作用。
二、纳米技术在食品加工领域中的应用
纳米分解技术范文3
（1）静态理论。测量技术中的静态理论在精度方面，主要会受到随机误差、系统误差、粗大误差、误差分解以及不确定度等因素的影响。其中前2种分别遵循着其自身的确定规律、随机规律，而粗大误差则跳出了这2种规律的限定。在误差分解方面，主要依靠测量人员采取有效措施来降低误差，测量的不确定度则要求测量人员在测量之前做出综合评定。这些方面便是静态测量理论所具有的测量精度特点，更侧重于对静态目标的测量。（2）动态理论。测量技术的动态理论实现了全系统的动态测量精度控制，可通过测量人员对内部误差及外部影响因素进行综合分析，实现误差的消解，以保证测量的高精度。同时，动态测量还包括误差分解的溯源理论和对误差所造成的精度损失进行诊断的技术，前者侧重于从误差发生的源头来控制测量误差，而后者则应用于对仪器产品进行精度的优化设计。此种测量理论更适用于动态目标的测量，其测量中面临着不容忽视的多种误差源问题。
当前机械制造对于测量技术的应用
新的机械生产制造要求推动了在线测量和在机测量技术的逐步提升，使测量精度实现了由微米向纳米的转变。在这种转变状态下，视频测量、非接触式扫描等测量方式得到了高度重视，质检工作由被动转为主动，同时误差补偿软件也得到了有效的应用。具体来讲，纳米位移测量技术主要应用了双频激光合成波，其测量仪器利用此种合成波对条纹细分工作进行干涉，以实现超高精度的制造测量；此外，纳米测量位移范围逐步扩大，因此可以说纳米测量技术是当前时期最前沿的机械制造测量技术。新型的石英传感器技术借用了压电扭转效应，从而使单体转矩的测量以及无定心钻削转矩的测量仪器得以出现，机械制造工作人员可以利用此种技术对机械试件进行任意的钻孔测试，而不必固定测量中心，这就极大地提升了测量技术的操作简便性，并扩大了使用范围。目前，在此种测量技术的支撑下，研究人员研发出了压电生物测力平台、三向磨削测力仪和电式三向车削测力仪等设备，这些设备对存在着复杂力学量的制造工作发挥着重要的测量作用。此种技术主要应用了当前我国自主研发的正交偏振激光器，并且研究人员以此设备为基础研发出了诸多其他测量设备，如激光器纳米测尺等，这些仪器具有测量便捷简单、精准度高等优势，极大提高了机械制造的量程以及线性度等的测量精准度。
目前研发出的现场空间尺寸测量及检验技术装置，为我国机械制造中各项校准工作及解决装置问题提供了极大帮助。此种技术装置以互易性回归的非线性校准理论以及滑块平移的放大结构等进行测量，减少了非线性误差的出现；同时，它还借助装置的基准尺寸、靶标的几何结构、不同位置测量的量值传递理论进行测量，极大地提升了传感器与测量系统的精准度，实现了对于大空间机械制造的现场测量与校准。我国所研发的此种技术实现了对于大范围回转润滑面的复合节流及匀压测量、气体与液体以及气体与固体两相复合的回转润滑测量，从而提高了回转设备的精度、转动的刚度和稳定性。同时，基于此种两相复合回转理论，直线运动的基准装置得以研发，提高了直线运动的精度、承载力以及稳定性。此外，差动共焦、二次共焦、复色共焦的扫描方法也得以应用，支撑研究人员研发出了显微镜及扫描装置，提高了测量的分辨率。这项技术的研发突破了我国在超精密测量方面的限制。
机械制造所应用的测量技术的发展趋势
我国当前对于测量技术的大力研发，推动了诸多高精尖技术与设备的出现，极大地提升了我国机械制造方面测量技术的应用效率。就新时期测量技术的发展状况来看，测量技术在将来可能会实现以下几个方面的发展：（1）计量学方面的基本问题，比如计量标准、测量理论等应该会得到更加深入的研究，进而推动各种自主标定与校准技术在更高水平层面的研究及应用，以实现对于误差溯源要求的满足。（2）测量工作必将实现对于多种信息的更加协调高效的融合使用。当今时代，机械制造以及测量工作都面临着越来越多的信息量，如何对这些信息进行有效的收集、整合以及协调应用，便成为技术研发人员的重点关注对象。（3）测量仪器更加先进。未来测量技术将实现在可靠性、抗干扰能力、便捷、快速、稳定和高效等方面的发展，同时各种新的物理测量原理与技术将被研发及应用，进而推动更高端的测量仪器的出现，以有效解决各种新的测量问题。（4）测量工作将实现在动态测量、现场测量、在线测量方面的提升，实现对材料选用、产品设计、工艺流程以及产品质量等方面的同步优化，逐步将测量技术在更高程度上与生产制造系统相结合，推动机械制造工作的智能化。（5）极限制造方面的创新。在极限制造方面，研究人员将能够推动超大尺寸更高精密程度的测量状态的实现，使测量工作能有效满足机械制造的数字化以及非接触方面的要求。同时，极限制造测量在朝向纳米精度发展的同时，也会实现更高的实用性。
纳米分解技术范文4
[关键词]纳米粒子；吸附；膜处理
安全饮用水被认为是一个国家发展的重要指标，根据最近的报告，世界各地约有6.63亿人无法获得安全饮用水[1]。多年来，污染和滥用地表水导致全球50%以上人口依赖地下水作为饮用水。然而，地下水是氟化物、砷、铅、铬、硝酸盐、硒、氯化物、重金属以及放射性物质的避风港，这些离子极大地损害了地下水的质量，导致了健康问题[2]。此外，腺病毒、甲型肝炎、轮状病毒等病原体通常存在于地表水和地下水中，必须有效地灭活才能提供安全的水。饮用水安全是根据国家标准或国际准则来判断的，卫生组织的饮用水质量准则是最重要的准则之一，并由许多发展中国家实施。报告表明，在依赖改良水源的估计62亿人中，超过10亿人继续使用不安全的水。联合国可持续发展目标(SDG6)之一是到2030年实现人人享有安全和负担得起的饮用水水处理技术的进步可以在实现这一目标方面发挥作用。在传统上用于饮用水处理的各种技术中，砂(颗粒介质)过滤是最古老的处理技术之一。砂过滤最初被认为是通过粒子间间隙的尺寸排除工作的。然而，后来的研究表明，慢沙过滤器(SSF)在富含细菌种群的沙粒周围形成一种活性生物膜(称为Schmutzdecke)，从而提高了介质的过滤能力。颗粒介质过滤的应用面临的挑战之一是，除了易受事故和流量变化的影响外，它无法有效地去除化学污染物。其他一些常规使用的技术包括化学氧化、吸附、化学沉淀/凝固、离子交换等等。最常见的化学氧化剂是氯，它为去除病原体提供了有效和坚固的屏障。另一方面，化学沉淀通过添加反离子来降低离子污染物的溶解度。这通常是絮凝和沉淀或过滤。近年来，人们对纳米粒子作为吸附剂在水处理中的应用越来越感兴趣。纳米技术显示出巨大的前景，作为处理持久性和新兴污染物的最佳可行方法[3]。纳米材料吸附与传统吸附剂相比，具有吸引力的替代品，因为它们具有较高的长径比，增强了反应活性，进而转化为较高的吸附容量。此外，纳米吸附剂还提供了额外的可能性，如在家庭一级以不同形式使用的可能性，例如，以粉末形式使用，涂覆在衬底上或在过滤器中使用等。颗粒的较小尺寸也提供了构建紧凑处理系统的可能性。最近的研究还表明，纳米粒子可以被工程化，同时针对多种污染物，从而可能降低处理成本。然而，人们对纳米材料的安全处置及其对公共健康和生态系统的潜在风险还表示担忧。因此，本综述详细介绍了在水处理中使用纳米粒子的现有技术。虽然对纳米粒子在水处理中的应用进行了大量的研究，但几乎没有任何全面的评论对这一主题进行批判性分析，本文试图填补这一空白。
1纳米粒子在水处理中的应用
用于环境保护和水处理的新型纳米材料的开发和使用近年来受到了广泛的关注，因为它们的表面积与体积比更大，粒径更小[4]。纳米材料在水处理中的四个主要应用领域是(A)吸附去除，(B)催化降解，(C)消毒和(D)膜过滤。其中，吸附去除污染物和使用纳米材料消毒是主要内容。纳米技术使水处理做法有望克服现有技术目前面临的主要挑战，并为水的经济利用提供新的处理方法。
2吸附去除
不同种类的纳米粒子被用于吸附去除研究，即用于去除砷的铁基纳米粒子、用于去除氟化物的碳和铝基纳米材料等[2]。本文综述了在各种使用点(POU)饮用水处理系统中常用的纳米吸附剂。
2.1氟化物的去除
碳纳米管是一种有趣的纳米材料[5-6]，由于其高的机械强度和导电性而得到了广泛的研究。碳纳米管与其他纳米材料一起被广泛应用于从水中去除氟化物。最近改性的多壁碳纳米管被广泛用于去除水中的一些重金属。
2.2重金属的去除
水源中重金属的存在是一种全球威胁[7]，有些已知有毒和致癌。已知铅、砷、镉、铬、硒、汞和钴等重金属离子会损害水质，而且已知其毒性超过允许的限度。吸附是一种常用的重金属去除技术，由于它是一种成熟的技术，成本低，效果好，因此对家庭水处理更有吸引力。铁基纳米粒子是最常见的用于重金属去除的纳米吸附剂。据报道，砷污染影响到全世界约1.5亿人，在大约70个不同的国家。将磷灰石纳米粒子掺入聚丙烯滤筒过滤器中，有效地用于去除砷。初步试验表明，滤料对中等砷浓度(30~40ppb)的泉水的处理效率较高。平均需要100毫克赤铁矿纳米粒子来处理每升泉水[8]。
2.3去除杀虫剂
尽管银纳米粒子的主要作用是在消毒领域，但它们也被用于去除卤化农药和有机物，该技术已被印度技术研究所马德拉斯的研究人员申请饮用水净化专利[9]。嵌入在活性氧化铝中的银纳米粒子用于有效去除卤化有机物和农药。通过纳米粒子表面与农药之间的新型化学反应，实现了农药的去除。杀虫剂中的大部分要么是卤化碳，要么是含硫的分子。例如，卤化碳在室温下与贵纳米粒子相互作用后被降解为金属卤化物和非晶态碳。观察到，当加入农药的水(50ppb浓度)通过过滤器时，可以获得无农药水。由于银纳米粒子以其抗菌性能而闻名，因此过滤器也很可能是有效的消毒工具。然而目前市场上没有这种产品。
3膜过滤
用于饮用水处理的膜是一个快速增长的领域[10]。膜为水中的不良成分提供了物理屏障。然而，膜污染是其有效应用的最大障碍之一。纳米技术正被用于开发创新的聚合物和陶瓷膜，以提高膜过滤系统的性能。理论上，纳米粒子在膜中的掺入提供了污垢阻力以及消毒和污染物降解的额外好处，这取决于所使用的纳米材料。纳滤膜，如NF90和NF400，已被用来去除地下水中的氟化物，在10bar的压力下，氟去除率为98%。商业上可用的NF膜也被修饰使用聚电解质薄膜，以提高膜的选择性。银纳米粒子也被浸渍到硝化纤维素膜上，用于去除细菌病原体。如Aquapure，Kinetico和QSI纳米使用浸渍银纳米粒子的膜，并显示99.9%的去除细菌，病毒和原生动物。亲水性金属氧化物纳米粒子通常被添加到膜中，通过增加亲水性来减少污垢。例如，氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和沸石纳米粒子被添加到聚合物超滤膜中，已经进行了实验室规模的研究，以确定碳纳米管膜在水处理中的潜力，这些纳米管膜已被研究为可有效的去除细菌，病毒，浊度和有机污染物。因为这些过滤器需要较少的能量，高渗透性，更耐用，更容易清洁和重复使用。这些膜具有很好的市场前景。
4催化降解
光催化降解常用的纳米材料有二氧化钛，铈和碳纳米管[11]。其中，二氧化钛纳米粒子由于其稳定性、摄入无毒、成本低，在水处理中得到了广泛的探索。二氧化钛纳米颗粒在水、紫外线照射和氧气的存在下产生自由基，随后分解成毒性较小的碳化合物。钛可以用作浆料，涂层作为薄膜或膜。二氧化钛纳米粒子对有机污染物的光催化降解已被用于工业规模的净水系统。然而，纳米粒子在光催化降解中的大规模应用还存在一些技术挑战需要解决：(1)高效的光催化反应器设计和(2)催化剂利用可见光的优化。
5纳米粒子的安全处置环境影响
基于纳米粒子的POU系统在饮用水处理领域具有巨大的优势。纳米材料的影响不仅需要从其应用的角度来评估，而且需要从其释放到环境中的潜在毒性效应的角度来评估。有研究表明，特定纳米材料性能和毒性极限的影响取决于纳米粒子的类型和大小[12]。纳米粒子在环境中的行为也取决于许多因素，如pH、周围介质、离子浓度、表面封盖剂和粒径。现有信息不足以确定饮用水中特定纳米材料的最大允许浓度。尽管有许多评估纳米结构的工具，纳米毒理学仍然需要在纳米尺度上精确地测定生物系统和纳米材料[4]。因此，对纳米粒子的释放进行仔细的控制和严格的指导是至关重要的。然而，虽然已经提出了安全措施，但没有处理纳米毒性的具体准则。金属离子从纳米材料中溶解是另一个主要问题，检测其释放是一个挑战，需要复杂、昂贵的技术和具有超低检测水平的分析方法。在环境机构制定更明确的纳米材料释放指南之前，处置管理的最佳方式是纳米粒子的回收利用。使用过的纳米颗粒可用于制造砖块或填充在钢瓶中，并在地球深处作为填埋场处置。再生金属离子也可用于其他材料的合成..利用天然沸石从废废物中固存重金属的方法。同样的方法可以进一步探索废纳米吸附剂的污泥。研究人员还探索了各种方法，以水泥、砖块、聚合物基质的形式固化和稳定废弃的重金属废物，最终将在填埋场处置。
6总结和结论
纳米分解技术范文5
[关键词]染料废水；高级氧化；催化氧化法；新型材料；物理氧化法
我国是染料生产和应用大国，众多的天然染料和合成染料广泛应用于制革、纺织、化妆品、食品、造纸、塑料和生物医学等行业。不仅在生产染料过程中会产生高浓度的染料废水，在使用染料的过程中还约有10%至15%[1]会在染色过程流失，这将产生大量染料废水。染料废水是一种带有特征有机污染物的废水，具有有机物浓度高、色度高、毒性强、酸碱性强及难降解等特点[2-3]。染料废水超标排放进入自然水体，将严重影响水体中植物的光合作用和其他微生物的生命活动。由于染料毒性还具有致癌、致畸和致突变性，对人类健康和其它生物生长也将造成严重危害[3-5]。因此，研究染料废水的去除方法势在必行。
1概述
因一些有机污染物的化学稳定性和低生物降解性，无法通过传统技术进行处理，高级氧化可作为一种生物处理的预处理提高可生化性，有利于后续处理，并且对于一些高级氧化方式的组合处理有机废水也是最近研究的热点。高级氧化技术通过氧化还原作用，将难生物降解的高毒性有机污染物完全分解为二氧化碳和水或转化为危害较小的矿化中间产物。后续生物处理的进行。高级氧化技术主要有臭氧氧化法、电化学氧化法、催化氧化法和物理氧化法。一般认为高级氧化是外部刺激氧化剂产生了羟基自由基(OH•−)，硫酸根自由基(SO4•−)，和超氧离子自由基(O2•−)，氯自由基(Cl•)等，破坏了有机分子结构使其分解为较小分子，最终降解为二氧化碳和水，以达到降解有机物的目的。
2高级氧化法的分类
2.1臭氧氧化法。臭氧在污水处理中常被用作消毒剂和氧化剂。臭氧氧化可以通过臭氧的直接氧化和产生HOꞏ的间接氧化作用破坏有机物结构。单独使用时，孙志强等[6]研究臭氧处理实际分散染料废水可以去除偶氮键和苯并异噻唑类有机物，但是中间产物生成的物质为羟基自由基消除剂，致使有机物矿化度不高。和其他技术联用时，张秀等[7]研究O3/UV工艺在超重力旋转填充床处理200mg/L模拟罗丹明B染料废水，20min后脱色率和COD去除率分别可达100%和40%。
2.2电化学氧化法。电化学氧化法选择具有催化氧化作用的活性电极，在极板上生成能降解有机物的强氧化物质[8]。朱连燕等[9]利用响应曲面法优化使用Ti/SnO2-Sb电极作为阳极的电催化降解染料废水，电解30min后脱色效率预测值达到98.68%。电解溶液和pH对电化学氧化法中有些电极材料没有影响。HAMOUSH等[10]研究铂电极对偶氮染料橙G的电化学降解，去除效果与较宽范围内的初始pH无关，且使用氯离子促进了铂电极对偶氮染料橙G的电化学降解。
2.3催化氧化法。催化氧化法是通过催化材料活化氧化剂产生OH•−、SO4•−等活性物质。催化氧化法包括芬顿和类芬顿氧化、过硫酸盐氧化和光催化氧化。催化氧化法一般是利用催化材料上的过渡金属进行活化。司慧萍等[11]研究了Fe-Beta分子筛类Fenton降解罗丹明B染料废水，结果表明，在70℃下反应2h后罗丹明B溶液的脱色率可达95%；对实际染料废水在200℃下反应2h后罗丹明B溶液脱色率可达96%。LIF等[12]研究了木屑和稻壳制备的生物炭活化过硫酸盐处理酸性橙7，结果表明，木屑生物炭比稻壳生物炭性能更优，酸性橙7的脱色率在90%以上。CAIC等[13]研究颗粒活性炭负载钴催化剂化学需氧量去除率为38.5%，矿化程度不高。光催化是光子产生的电荷-载流子对的能量等于或大于带隙能量，由于能量的这种变化，电子和空穴的形成发生了，产生了氢氧化物和其他自由基，用于分解有机污染物[14]。常用的半导体材料为TiO2，ZnO，WO3，SiC，CuO，CdS，PbS，SnO2，光源分为可见光，紫外光和太阳光直射。近年来光催化的研究在制备不同结构的纳米材料和对半导体掺杂改性方面成果比较突出。在复合材料和制备清洁环保的纳米材料方面，PUTRIRA等[15]研究在可见卤素灯照射CN共掺杂的TiO2催化剂，在240分钟后的去色率为96%，并且由于矿化而去除了约44%的TOC。RAMEZANALIZADEHH等[16]研究通过溶胶-凝胶水热法合成的5g/LCoTiO3/CuBi2O4复合材料，在LED可见光照射下催化5ppm直接红16染料，在pH=4.3能达到91%的降解率。掺杂可以提高光催化活性。GHANBARIS等[17]研究采用浸渍涂层和热附着于玻璃微珠制备的N-Fe掺杂的TiO2/SiO2纳米复合材料，对Cr(VI)，BR-29，BB-41，BY-51的去除率分别为91.73%，85.64%，87.23%和58.59%。光催化在可见光下的催化效应和材料有关，且紫外灯具有选择性。ABDEL-AZIZR等[18]研究的AgIO4/ZnO催化剂中AgIO4能将ZnO的光催化响应转移到可见区中。ARISTIZABALA等[19]通过实验发现KrCl灯可以替代LP-Hg灯，且紫外灯的选择取决于染料类型，但是TOC没有降低。
2.4物理氧化法。物理氧化法包括等离子体，电子束，超声波和微波氧化。物理氧化的产生装置昂贵，对能源也有需求。表1总结了一些物理氧化方法。高级氧化的研究趋势为高效稳定，绿色环保，可重复利用的催化剂材料和探究各种高级氧化技术反应的机理。但是高级氧化可能不能氧化完全，产生有害的中间产物是高级氧化是引入实际废水处理工程中的一难点。表2[26-31]总结了一些高级氧化法的优缺点。
3结语与展望
纳米分解技术范文6
关键词：分子石油工程；微观模拟；实验室建设；分子模拟
石油与天然气依然是世界一次能源消费的主体。世界经济发展对能源的需求，促进了石油与天然气工程理论与技术的高速发展。进入21世纪后，油气钻探、开采及储运的主客观约束条件日趋复杂，非常规、超深层及深水油气的勘探开发，不断对石油与天然气工程领域科技创新提出越来越高的新要求，促使其与力学、化学、地质、材料、机械、电子、控制、环境等相关学科的联系更加紧密。此外，伴随信息、人工智能等领域的科技进步，石油与天然气工程逐步向着信息化、智能化及自动化方向加速发展。然而，我国油气资源相对缺乏，油气消费严重依赖进口，据统计2019年石油进口总量超过消费总量的70%，天然气进口超过消费总量的42%[1]。因此，本研究基于微观模拟思维，将材料科学的多尺度模拟技术引入石油工程领域，建立了分子石油工程实验室，对促进我国石油与天然气复合型工程技术人才培养具有重要的意义。
1分子模拟技术及其应用
1.1分子模拟
模拟技术是指利用相似原理建立研究对象的模型，如形象模型、描述模型、数学模型等，并通过模型间接地研究原型规律性的实验方法。分子模拟是指利用理论方法与计算技术，模拟或仿真分子运动的微观行为，应用于计算化学、计算生物学、材料科学等领域，小至单个化学分子，大至复杂生物体系或材料体系都可以成为它的研究载体。因此，计算机技术在科学研究方面的应用广泛性以及与其他学科的结合性已成为21世纪科技研究的大趋势。分子模拟技术是随着计算机在科研中的应用而发展起来的一门新的科学，是计算机科学与基础科学相结合的产物，也是数学、物理、化学等学科领域基础研究的重要手段。在2020年的科学家座谈会上，许多学者指出基础研究是科技创新的源头，要持之以恒地加强基础研究工作及创新人才培养。通过已有的研究报告显示，我国在应用科技领域处于快速发展阶段，每年的技术专利申报数和科技量在世界处于前列，但在基础研究能力和基础学科研究成果方面与发达国家相比具有明显差距。我国“十四五”规划将加大基础研究和前沿科技领域研究的投入，以便逐步缩小这一差距。
1.2分子模拟技术的应用
目前，分子模拟技术已广泛应用于药物设计、生物科学、材料学、化学、石油化工等基础研究和应用领域，并快速向国民经济的其他领域推广[2]，如分子模拟在药物的研发以及预测药物作用机制等方面已取得重要进展[3-5]。最近，计算机模拟与现代机器学习技术的结合在蛋白质结构的准确预测方面也取得了振奋人心的成果，在解决经典生物、化学等基础问题上迈出了一大步，特别是为2020年的特性研究和疫苗的研发作出了重大贡献。利用分子动力学模拟、分子对接等技术研究与其对应的宿主受体的结合过程、冠状病毒的致病机制等，对病毒的分子层面进行分析，这些研究加深了对冠状病毒的认识，同时对疫苗的设计具有重要的意义及价值[6-7]。未来随着计算机硬件、软件和算法的升级，分子模拟也将在各个领域的模拟尺度、数量和速度等方面取得突破，为社会发展和科学研究带来不可估量的经济价值。
1.3分子石油工程概念的提出
在石油与天然气工程领域，分子模拟技术已逐渐被广大科研工作者熟知，并开始成为教学内容的一部分和科学研究的技术手段之一。在多年研究的基础上，我们在2018年“石油工程钻井液与完井液新技术研讨会”上提出了分子石油工程的概念和设想[8]，得到了与会专家的一致认可，并逐步推进了分子石油工程实验室的研究与建设工作，目前已成为学生跨学科思维培养与科研素质训练的重要基地和技术手段。
2石油与天然气工程技术的研究与发展趋势
2.1石油与天然气工程
石油工程是石油与天然气工程的简称，是指围绕石油、天然气等地下油气资源的钻探、开采及储运而实施的知识、技术和资金密集型的一项系统工程，是运用科学的理论、方法、技术和装备高效地钻探地下油气资源，最大限度并有效地对地层中的油气进行钻探和开采，安全高效地将油气分离、计量与输运的工程技术领域[9]。
2.2石油与天然气工程技术的发展趋势
我国的工业发展已逐渐迈入世界先进行列，在未来的能源多样化利用上，需求量会越来越大[1]。石油与天然气工程技术是满足我国经济发展中对石油能源供应的重要手段，要弥补我国能源短缺的短板和摆脱能源利用的束缚，需要积极进行石油和天然气工程技术创新。在提高传统的低渗储层中的原油和稠油采收率和利用率的同时，也需要积极寻找新的能源开发领域，如海洋石油、天然气水合物、页岩油气等。针对目前钻井开发过程中的低孔、低渗、低采收率和多相渗流等问题，石油与天然气工程技术的发展由常规转向非常规，由浅层、中深层向深层、超深层发展，由传统的油气向油气水合物发展，由孔隙尺度的渗流向微纳尺度的扩散运移发展。微观尺度研究方法在分析钻井、储层描述与改造、提高采收率等领域逐渐凸显其重要经济价值和基础性研究意义[10]。
2.3石油与天然气工程技术研究方法的发展趋势
近年来，随着计算机技术、软件技术以及实验仪器的不断进步，石油工程技术研究呈现以下发展趋势。
（1）实验技术细观化。现代实验技术和分析方法发展迅速，在石油工业中常用的现代分析测试方法可分为定性分析方法和定量分析方法。前者包括外观、密度、硬度、溶解性、折射率、软化点或熔点等；后者则包括X射线衍射分析、电子显微分析、原子力显微分析、热分析，以及紫外吸收光谱法、红外吸收光谱法、激光拉曼光谱法、核磁共振波谱法、质谱法，还包括元素测定、官能团的测定等。这些实验方法使人们对石油工程问题的认识走向细观。
（2）计算方法数字化。依靠电子计算机，结合有限元或有限容积的概念，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。在计算机上实现一个特定的计算，非常类似于履行一个物理实验。此时，分析人员已跳出了数学方程的约束来对待物理现象的发生，就像做一次物理实验。
（3）模拟研究两极化。工程技术问题的模拟研究主要有两种趋向：一是趋向于工程实际，模拟对象无论是从尺度还是工艺都更加接近现场工况；二是趋向于微观尺度，数值模型、分子模型的建立与模拟研究可以从微纳米尺度甚至分子层面深入理解宏观现象的微观机理。
2.4分子模拟技术在石油工程领域的应用
（1）非常规油气储存与渗流机理研究。非常规油气储层和页岩气储层的油气储集空间和渗流通道极小，纳米孔道成为非常规油气的储集空间和渗流通道，油气渗流规律与常规储层存在诸多区别，常规实验手段对于纳米孔隙流体的描述出现了较多困难。因此，纳米孔道的结构和油气渗流规律的描述需要更加细化，数字化技术和微观模拟技术逐步发挥其优势[11]。
（2）页岩油气的吸附、解吸与渗流机理研究。页岩储层孔隙细小并含有大量干酪根，油气多以吸附态赋存其中，页岩的微纳孔隙既是页岩油气的储集空间，也是其渗流通道，因此页岩油气的吸附与解吸附成为页岩气产量的决定性因素。页岩气的生产过程也就是吸附气体的解吸附和渗流运移的过程[12]。
（3）水合物成核、赋存、分解及置换机制研究。水合物储量丰富，目前预测总有机碳储量是煤、石油和天然气总储量之和的2倍，是当前最具潜力的接替能源之一。同时，水合物又是油气生产、集输，特别是深水油气田的潜在危害之一。迄今为止，水合物的成核、赋存、分解及置换机制尚不够清晰，分子模拟研究不仅可以模拟上述机理，还可以研究水合物生成抑制剂和分解促进剂的作用机制，为加速水合物开发和减少水合物的危害提供理论和技术支持。
（4）深层油气赋存状态及运移机制研究。处于深部地层高温高压环境下的油气赋存状态和渗流规律与常规储层发生了较大变化，其开发过程中环境因素，如温度压力变化等对油气相态、赋存和渗流的影响规律需要深入研究，从而揭示深层油气赋存和流动的特殊性[13]。
（5）超临界流体在石油工程中的应用研究。超临界二氧化碳在油气钻探、开发中的应用已十分广泛，无论是超临界二氧化碳作为钻井流体的相变机制，还是三次采油中洗油、渗流、驱替机制，或压裂过程中增黏、携岩机制都需要从微观层面上进行深入研究[14]。
（6）油田化学剂的作用机理研究。化学剂在油田生产中广泛应用，包括油气井钻探，油气开发过程中的驱油、防蜡、防垢，油气集输过程中的降凝、减阻，以及油气生产废弃物的处理与再利用等，都用到大量的化学剂。化学剂的种类、加量的优化合成以及化学剂与作用对象间的物理化学反应等都可以通过分子模拟手段进行深入研究[15]。
3分子石油工程实验室建设
以石油与天然气工程技术为基础，结合信息化及智能化技术，构建了分子石油工程实验室，其中包括微尺度描述与计算实验室、物理化学反应机理模拟实验室、油田化学剂分子结构设计与研究实验室，以适应石油与天然气工程发展的需要及这一领域人才培养的要求。
3.1微尺度描述与计算实验室
（1）地层物性研究。油气赋存于地层的孔隙和裂缝之中，同时这些孔隙和裂缝又是油气渗流的通道。地下油气通过地层中的孔隙和裂缝在地层压力的作用下，流向井眼，然后被采至地面，输送至炼厂加工成为成品油气。然而，油气往往深埋于地下几百米至几千米，若要将油气开采至地面，必须建立油气储层与地面的联通通道，即油气井。在油气井的钻探过程中，原始地层不断被钻开，井眼的钻探破坏了地层原始的应力平衡，并且外来流体（钻井液）与地层开始接触，发生滤失、渗透、水化等物理化学反应，造成井壁岩石强度下降、井眼坍塌，甚至无法完成井眼的钻探。该问题在水平井、大位移井、页岩气井等钻探过程中显得更为突出。此外，在油气开采过程中，地层出砂、外来流体侵入等还会造成储层敏感。
（2）流体物性研究。石油工程流体主要涉及油、气、水等。油又可进一步分为原油、柴油、矿物油等，气则包括天然气、空气、二氧化碳等，水包括淡水、海水、盐水等。同时，在石油工程流体中又有可能分散或溶有固相物和化学剂，如盐、表面活性剂、高分子聚合物、膨润土等。因此，石油工程流体的描述不仅包括流体的流动特性，如黏度、切力、剪切速率等，还包括组成、分子间作用、吸附与解吸附状态等。
3.2物理化学反应机理模拟实验室
（1）流固反应机理。油气水在地层孔隙的渗流过程中，流体与地层可能发生各种各样的物理化学反应，如黏土矿物的水化反应等。黏土矿物作为岩石的主要组分之一，不仅大量存在于泥页岩和砂岩当中，也存在于部分变质岩、花岗岩等中。黏土矿物的存在及其水化可以引起井壁的不稳定、储层的污染等一系列问题。
（2）化学剂分子作用机理。随着油气采出程度的提高，水驱、聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱、热力驱、超临界二氧化碳驱油等新方法不断涌现，油气渗流过程中不仅会与地层之间发生大量的物理化学反应，同时也会与外来流体（驱油剂）之间发生大量物理化学反应，例如碱与油中酸的反应。这些物理化学反应的过程和微观机理描述都需要分子模拟。
（3）水合物成核、分解与置换机理。天然气水合物由于其分布广泛、储量巨大和高效清洁等优点成为世界各国争相研究的热点，到目前为止，已有80多个国家和地区参与了天然气水合物的研究工作。水合物开采技术的研究和创新也成为迫切攻克的技术高地，热激法、降压法、化学抑制剂法和二氧化碳置换等方法被不断提出，并进行实验模拟与试开采。此外，水合物技术在海水淡化、溶液提纯、气体分离、天然气储运、蓄冷及制冷和二氧化碳深海储藏等领域也取得了不同程度的进展。实验研究中关于水合物形成、分解和热力学等方面已取得众多成果，然而由于实验技术和手段的限制，在分子尺度上无法得到明确的解释。分子模拟方法是理解水合物分子尺度上形成与分解微观机理的重要工具，多孔介质、盐水和不同气体等复杂环境下的水合物成核和分解的物理化学机制需要通过分子模拟进一步阐明。
3.3油田化学剂分子结构设计与研究实验室
石油工程中的化学剂种类繁多，包括钻井液化学剂、提高采收率化学剂、集输化学剂、水合物抑制剂等，不同化学剂的分子结构千差万别，其功能也大不相同。即使同类化学剂在相同的作业过程中的作用机理也不一样，如十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠同样作为驱油剂，其驱油效率和在地层的吸附不尽相同，PVP和PVCap同样作为水合物抑制剂，其作用机理和作用效果亦有所区别。分子模拟技术不仅可以对油田化学剂的分子结构进行设计，以提高处理剂的作用效率，还可以对其种类、加量、匹配关系等进行优化，提高作业效率、降低作业成本。
4结语
纳米分解技术范文7
1.激光制造超疏水表面应用专利发展分析
随着对激光制造超疏水表面技术的产生机理和影响规律的研究不断深入以及激光技术的发展，激光制造超疏水表面技术在自清洁、耐腐蚀、防覆冰等方面得到了广泛应用。
1.1自清洁
以下对于激光制造超疏水表面自清洁方面的应用的专利发展路线总结如下：2006年吉林大学申请的专利文献CN1827838A公开了一种提高金属部件表面防黏性能的方法，该方法将金属部件表面制成分布有微米尺度的凸包或凹坑的非光滑表面，并在其凸包或凹坑的表面上通过物理或化学方法复合一层颗粒尺寸为30nm~120nm的Al2O3、TiO2或SiO2层。具有明显减黏、防黏效果，当水滴与其表面接触，接触角可以达到105°~140°，水滴可以在金属部件表面自由滚动，不留下残余痕迹。2010年长春理工大学申请的专利文献CN101844272A公开了一种采用激光干涉光刻技术制作自清洁表面结构的方法和系统，该方法或系统将多个相干激光束组合，对干涉场内的光强度分布进行强弱调制，用调制后重新分布的激光能量烧蚀被加工材料表面，在大面积范围内形成微米或纳米级密集的柱形或锥形浮雕结构，形成自清洁结构。2015年湖北工业大学的专利中通过激光技术在多种材料上制备了超疏水自清洁表面，例如不锈钢表面、锌合金表面、半透明硅橡胶表面等（可参见专利文献CN104907702A、CN104907698A、CN106903436A）。同年，长春理工大学申请的专利文献CN105401185A公开了一种铝合金耦合仿生自清洁表面及其制备方法，该方法将激光技术与刷镀工艺、热处理技术相结合，得到的铝合金涂层表面具有相对特殊的表面结构，具有的疏水性和表面低黏附、自清洁性可广泛应用于汽车制造、轮船、化工、航天等领域的各种零部件表面。2017年清华大学申请的专利文献CN107803587A公开了一种风电叶片超疏水自清洁表面及制备方法，其中通过将激光技术与涂层技术相结合，实现了激光在成品叶片表面原位形成微纳米二级结构，有效降低叶片经风吹雨淋造成的污染。2018年西安交通大学申请的专利文献CN109609950A公开了一种自清洁的水滴单向滚动超疏水表面的制备方法，该方法采用硬脂酸进行低表面能的修饰，形成超疏水表面；通过高精度纳秒激光在超疏水表面上标刻出亲水轨道，使得液滴在超疏水表面上沿着亲水轨道在重力作用下进行单方向滚动；本发明亲水轨道密布整个超疏水表面，间隔0.5mm的轨道排布方案在平行和垂直与轨道方向的接触角差值高达60°，最有利于液滴沿平行于轨道方向进行滚动而在垂直于轨道方向受到阻碍。2019年大连理工大学申请的专利文献CN110184602A公开了一种在金属上制备导电自清洁超滑移表面的方法，该方法利用激光加工方法在金属基底上扫线处理以构造微纳米级的粗糙结构，再以低表面能材料修饰后即可得到超疏水表面；最后通过预浸润一层表面能较低的润滑剂，得到能够稳定存在多尺度微纳米复合结构电极表面的油膜层。2021年浙江师范大学申请的专利文献CN113336425A公开了一种光伏玻璃液滴定向自发运动清洁方法，通过设置微纳梯形槽阵列和化学改性的方式改善光伏玻璃的表面润湿性能，使得液滴在光伏玻璃表面上能够进行定向的自发运动，带走灰尘从而完成自清洁，有效地提高除尘效率；此外，所述的光伏玻璃自清洁方法在改善表面润湿特性的同时，预留了一定面积的未加工区域，可以保持光伏玻璃的高透光性。
1.2耐腐蚀
以下对于激光制造超疏水表面耐腐蚀方面的应用的专利发展路线总结如下：2009年西安交通大学申请的专利文献CN101531335A公开了一种利用飞秒激光制备金属表面超疏水微结构的方法，该方法利用飞秒激光辐射场在金属靶材表面上制备超疏水周期性微/纳米结构，处理得到的周期性金属纳米结构排列整齐、均匀，并可以制备出不同尺寸和图案微/纳米周期性结构。同年中国科学院兰州化学物理研究所申请的专利文献CN102051615A公开了一种防爬行防腐蚀钛或钛合金材料的制备方法，将金属钛或钛合金通过激光刻蚀对其表面进行微加工处理得到微米结构粗糙化表面，然后再通过阳极氧化处理在微米结构化表面形成一层二氧化钛纳米管阵列膜，最后经过全氟硅烷或全氟硅氧烷的修饰得到超疏水和超疏油表面。2017年湖北工业大学申请的专利文献CN106984902A公开了一种利用脉冲激光制备船体钢超疏水表面的制备方法，该方法包括将船体钢样品表面进行抛光预处理；将经过抛光预处理后的船体钢样品表面进行清洗并晾干，得到洁净的船体钢样品表面；采用脉冲激光对船体钢样品表面进行激光扫描处理，在船体钢样品表面形成微结构；将船体钢样品经过自然时效处理或保温处理，制备得到船体钢样品超疏水、耐腐蚀、防水生物附着表面。2018年江苏理工学院申请的专利文献CN109249134A公开了一种具有耐腐蚀性能的超疏水铝表面的制备方法，该方法利用红外纳秒激光加工得到的微结构具有较好的稳定性，然后利用化学刻蚀进一步得到具有光栅状的微纳米尺度双层分级结构的铝表面，具有较强的耐腐蚀性能和超疏水性，其接触角可以达到160.72°。2019年太原理工大学申请的专利文献CN110744200A提出了一种提高奥氏体不锈钢表面耐腐蚀性的方法，该方法将激光加工技术与有机物表面接枝技术相结合，使不锈钢表面具有疏水性并提高了奥氏体不锈钢的耐腐蚀性，由水接触角测试结果可知：采用激光加工技术与有机物表面接枝技术复合处理后，水接触角相对于未处理不锈钢表面大幅提高，疏水性明显增加。
1.3防覆冰
以下对于激光制造超疏水表面防覆冰方面的应用的专利发展路线总结如下：2015年湖北工业大学申请的专利文献CN104907697A和CN104985328A分别公开了利用超快激光/短脉冲激光制备钛合金超疏水抗霜冻表面的方法，通过调节激光工艺参数在钛合金表面进行激光扫描处理，在样品表面加工出无数的微结构，一次性实现金属基材表面超疏水抗霜冻性能而无需经过任何化学工艺处理。2017年吉林大学申请的专利文献CN107096996A也公开了一种无需修饰的仿生超疏水铝合金防冰表面的制备方法，与上述方法不同的是，该专利中在制备微纳米结构之后，通过表面退火处理进一步降低表面能，退火温度不同，将会对铝合金表面的疏水性能产生直接影响。2019年合肥工业大学申请的专利文献CN110773871A公开了一种在空速管的非平表面上制备防结冰表面的制备方法，具体方法步骤为将空速管固定在X-Y二维移动平台上待加工；用X-Y二维移动平台将空速管置于指定位置，使用中心波长为355nm、脉宽为10ns、激光重复频率为10Hz的激光器搭建光路产生贝塞尔光束，调节激光参数，进行激光扫描加工，得到具有高粗糙度的防结冰表面；对具有高粗糙度的防结冰表面的空速管进行氟化处理，即得超疏水防结冰表面。2020年北京航空航天大学申请的专利文献CN112404734A公开了一种激光精密加工技术制备风电叶片主动防冰表面，该方法利用脉冲激光直接在风电叶片表面和薄膜表面制备微纳结构，利用液滴与激光处理表面和激光未处理表面之间单位时间内传递的热量不同，实现防冰功能。2021年江苏大学申请的专利文献CN113172347A公开了一种复合织构金属疏冰表面及其加工方法，采用纳米或亚纳米级均匀密布的方形凸台和交错分布的凹坑复合形貌，在液体与表面的交界面处截留空气形成“空气垫”，在液体凝固过程中，始终阻碍液体或凝固的液体侵入微结构中，减少了凝固的液体与表面的接触面积，降低冰与表面黏结力，实现疏冰和快速脱冰的功效。同年厦门大学申请的专利文献CN113416949A公开了一种有序封闭式微纳复合结构防冰表面及其制备方法，该方法综合脉冲激光及水热法进行表面微纳化处理，形成有序封闭式微纳复合结构防冰表面，有序封闭式结构间的空气能阻止水滴的渗入，进而降低表面与水滴间的热传递，从而延长结冰时间，防冰效果相对较好。
2.结语
纳米分解技术范文8
关键词：现代化机械设计制造工艺；精密加工技术；探究
1现代化机械设计制造工艺和精密加工技术概述
1.1现代化机械设计制造工艺
现代化机械设计制造工艺主要可以分为两个基本方面的内容，主要是包括用于制造一些中小型机械的自动化技术和加工机器以及采用特殊切削工序技术对机械原件内部进行加工的切削技术。现代工业机械制造的工艺和技术与传统的工业机械制造的工艺和技术相比，引进了更多先进的工业信息自动化技术、数字信息技术和机械自动化设备等技术，设计自动化的程度和工艺智能化的程度的提高，可以更好地实现对于机械和工艺的设计、检测以及维修的智能一体化，并且充分解放了现代人们的大脑和双手，通过先进的信息技术、自动化的技术就已经可以更好地实现对于机械的设计和加工。现阶段，由于现代人们环保和节能意识的不断提高和增强，在发展工业机械制造的过程中人们对于节能性和机械的环保性也进一步提出了更高的要求和关注，这也是进一步实现了我国的机械制造业健康持续发展的重要因素和战略。
1.2精密加工技术
精密机床的加工制造技术是一种高科技的技术，也是一种具有代表性的一种现代工业机械制造技术和工艺，其在现代工业机械制造领域和各种高新科技装备制造领域已经得到了非常广泛的研究和应用。其中例如：在精密车床和先进的航天航空制造领域均已经得到了广泛应用。在现代机械制造的过程中，由于经济发展人们对工业机械产品精密性能的要求越来越高，因此，要求其的精密性越来越好，可以有效地增强和提升机械企业的国际市场地位和竞争力，满足了人们对于机械产品的精密性要求。
1.3现代化机械设计制造工艺和精密材料加工技术的主要特点
我国机械设计制造工艺和精密加工的技术都被认为是我国现代科技的重要组成和体现，两者都具有很多的共性。首先，现代我国机械制造的工艺和精密加工的技术都是具有很强的系统性，从设计和生产的过程两个方面可以进行研究和分析，都被认为是将多种技术与现代的先进精密加工技术和机械制造的先进技术有机地结合在一起的一种新型综合精密加工技术，各种精密加工技术之间都具有相互关联性。两者常用的精密加工技术主要是包括电子传感器控制技术、信息处理技术以及现代计算机自动化技术等，将这些系统性的高新技术广泛地应用到实际的工业和机械制造的过程中，可以有效地提升和实现机械制造的过程自动化和设备的智能化。其次，精密制造加工技术和整个现代的机械制造工艺具有密切相关性。从现代机械制造的技术和工艺方面我们进行了分析，机械制造的所有技术和工艺都在现代机械制造的生产加工全过程中已经得到了广泛应用，并且很多的内容都是存在着密切关联性，在机械制造产品的技术开发、研发以及生产和加工过程中，涉及到的所有技术内容和机械制造技术都是具有紧密的相互联系。如果其中的一个关键环节技术出现了关联性的问题，将会直接影响整个现代机械制造的工作效率和生产质量。最后，现代工业机械制造工艺和精密加工技术都具有市场和全球化的技术特点，尤其是在全球化的市场经济和全球化的巨大背景下，市场竞争和全球化的技术市场竞争越来越激烈，为了给予市场和全球的技术市场和全球化技术的发展而推动起来的，其和全球化的技术市场竞争相适应。
2现代化机械设计制造工艺
2.1机械设计技术
一般来说现代化机械设计理念和技术主要的内容包括机械结构的设计、设计的方法和对于机械材料的合理选择等等。随着现代机械科学和技术的不断发展，传统的现代化机械设计理念和方法已经难以很好的适应现代经济社会的发展和进步的实际需要，所以实际应用也变得越来越少。但是现代化的机械设计与其他传统的现代机械设计不同，它除了需要依靠一些直觉和实践经验之外还非常需要注意先进设计理念的发挥主导作用，而且无论是在哪一个发展阶段都非常重视科学技术的发挥主导作用，现代机械设计的准确性和工作效率与其他传统的现代化机械设计方法相比在技术上有很大的提高和进步，原因主要在于它充分利用了先进的仿真技术和系统设计工程等，所以在对机械制造和工艺的现代化和发展中具有很大的积极推动和促进作用。
2.2机械制造工艺
第一，现代的自动化机械制造对于工艺的技术和精度的要求很高，因为目前现代的自动化机械制造技术和工艺应用的范围非常广泛，在任何的产业都可以有广泛的涉足，尤其是航天工程科研的领域等，所以我们要求产品具有比较高的质量和精度。第二，机械加工的提高速度和整体效率切削刀具可以有效地用来保证产品的整体速度和加工期。通常来说，在产品机械制造中产品的冷加工主要综合使用的是涂层切削刀具、陶瓷切削刀具以及金刚石切削刀具，这些都可以有效地用来提高产品机械切削的效率和速度。为了有效地提高产品机械制造的速度和整体的效率，我们可以考虑采用机械集中加工的速度和方式。第三，虽然近年来现代机械加工的制造和技术发展迅速，但是目前支持传统的柔性机械制造的工艺仍然普遍存在，并没有完全被很好的淘汰和替代掉，因为先进的机械制造科技必须以支持现代传统的制造工艺和机械制造为主要技术基础，在支持传统的现代机械制造的基础上需要进行不断的创新和改进，促进了机械制造技术工艺的发展和进步，既有保留了传统的机械制造工艺中的技术精华部分，又能很好的融合了现代机械工艺制造中的技术先进性，从而推动和促进现代机械制造技术工艺的进步和发展。
3精密加工技术
3.1精密切削技术
此外在切削设备技术中不仅需要广泛使用的各种大型切削机械设备以及切削仪器的工作精度非常高，而且对于各种切削设备机床以及切削刀具等的运动稳定性能等要求也比较高。需要尽量减少使用热力应变性小、抗震传动能力超强的人工切削传动机床，而且为了进一步提高人工切削的运动稳定性和切削精度，需要尽量减少使各种技术相结合，比如说使用微进给自动控制切削技术、空气静电液压自动控制切削技术以及人工自动控制切削技术等。
3.2模具成型技术
机械行业主要分布的领域范围广泛，其中加工机械件和磨具材料加工工业本身就是作为现代我国机械行业当中非常重要的一个重大行业组成分支，平时我们日常生活中所需要使用的家用电器和农产品等当中的很多的各种机械磨具零部件都通过这样的机械磨具材料加工工业形成。为了进一步提高我们的工业机械制造工艺设备和磨具工艺的制作精度和工艺质量，可以从提高我们机械加工磨具材料加工的制作精度和工艺质量等几个方面进一步研究着手。
3.3超精密研磨技术
超精密弹性研磨的技术主要广泛应用在各种集成电路超精密基板硅片的加工中，一般来说，此项精密研磨工艺的应用需要充分借助于集成电路原子级的抛光研磨技术，因为目前传统的集成电路抛光、研磨等技术和工艺的应用是难以完全满足高精度的基板硅片加工要求的。随着集成电路科学信息技术的不断发展和时代的进步，各种新研磨方法新的技术逐渐在行业中出现了，从而极大地促进了集成电路超精密弹性发射研磨等新技术的产生和应用发展，也极大地促进了集成电路弹性发射硅片加工等精密研磨工作的日常顺利开展与正常运行。
3.4纳米技术
纳米技术集中体现了多种纳米工程学科的特点和优势，其中主要包括了物理学和纳米工程技术等。现在随着我国纳米工程科学电子信息技术事业发展的进步，工业技术发展的程度也已经得到了很大的现代化和提升，纳米工程机械电子信息技术在目前我国的工业技术发展的整个过程当中已经得到了广泛的研究和应用，并且也取得了卓越的技术成就，在纳米硅片上刻画的一个纳米数量级的线条已经成功的实现，由此可见目前我国信息的储存和技术也已经得到了明显的现代化和进步，可以从整体上很好的促进了我国的纳米工程科学电子信息技术的进步和发展。
3.5微细加工技术
如今随着时代的进步，科学信息技术的进步和发展也极大地促进了我国经济社会的发展很大程度的现代化和提高，原来的体积比较大的体积型电子元件已经逐渐发展成了微体积型，无论是目前我国哪一类电子行业对微体积型电子元件的广泛使用的程度都越来越高。在当今的时代与信息科技共同推动经济发展的巨大背景下，要求更多的电子元件通过缩小了体积，实现了功能的更加多样化，减少了能量的巨大消耗。
4结束语
机械制造和金属材料加工行业是目前我国现代工业机械制造领域的重要组成部分，随着现代人们对于机械和加工产品的性能和加工造型的技术要求不断地提高，在实际的对机械和加工产品的制造加工过程中，应该不断地引进先进的设备和技术，将先进的现代工业机械制造的工艺和精密加工的技术充分应用其中，这样才能不断增强和提升我国机械和加工制造业的综合核心竞争力，促进我国机械制造和加工行业的健康和可持续发展。
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