各位老铁们,大家好,今天小编来为大家分享纳米材料应用论文3000 纳米材料论文相关知识,希望对大家有所帮助。如果可以帮助到大家,还望关注收藏下本站,您的支持是我们最大的动力,谢谢大家了哈,下面我们开始吧!

纳米材料应用论文

纳米材料应用论文3000

纳米材料是指在尺寸范围为1-100纳米的材料,在近年来的科学研究中得到了越来越多的关注。其尺寸的微小和特殊的物理、化学性质使其具备了广泛的应用前景。本文将探讨纳米材料在不同领域的应用。

纳米材料在电子领域有着巨大的潜力。由于其尺寸小且比表面积大,纳米材料可以用于提高电子设备的性能。纳米颗粒可以用于制造高效的太阳能电池,利用光电转换原理将太阳能转化为电能。纳米材料在半导体产业中的应用也备受关注,可以用于增强光电器件的性能,提高电子传输效率。

纳米材料在医学领域也有着广泛的应用前景。纳米颗粒可以用于制造药物输送系统,通过调控其尺寸和结构,实现有针对性的药物释放。这种针对性的药物输送系统可以有效地降低药物的副作用,并提高药效。纳米材料还可以用于制造高灵敏度的生物传感器,用于检测和诊断疾病。

除了电子和医学领域,纳米材料还有着广泛的应用于能源、环境保护和材料科学等领域。在能源方面,纳米材料可以用于制造高效的储能装置,如超级电容器和锂离子电池。在环境保护方面,纳米材料可以用于制备高效的催化剂,用于降解有害物质或净化废水。在材料科学领域,纳米材料可以用于制造高强度、高韧性的材料,用于航空航天、汽车工业等领域。

纳米材料的应用前景非常广泛。无论是电子、医学、能源、环境保护还是材料科学领域,纳米材料都有着重要的作用。随着科学技术的不断进步,相信纳米材料的应用将会越来越广泛,为人类带来更多的福祉。

纳米材料应用论文3000 纳米材料论文

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文,希望你能从中得到感悟!   纳米材料科技论文篇一 纳米材料综述 【摘要】 本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景,并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。 【关键词】 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构 1 引言 著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中,以“由下而上的方法”出发,提出从单个分子甚至原子开始进行组装,以达到设计要求。他说道,“至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言,“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话,将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1] 1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年,科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜,使人类首次在大气和常温下看见原子,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生。[2] 2 纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术,是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用,并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子,制造出具有特定功能的产品。 3 纳米材料 3.1纳米材料的概念 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下,即100纳米以下。颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。 纳米材料具有一定的独特性,当物质尺度小到一定程度时,则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为,当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时,其粒径虽改变为1000倍,但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨,所以二者行为上将产生明显的差异。 3.2纳米材料的分类 纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。 (1)纳米粉末 纳米粉末又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于:高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷,用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。 (2)纳米纤维 纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于:微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。 (3)纳米膜 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。 (4)纳米块体 纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为:超高强度材料;智能金属材料等。 4 纳米材料的应用 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也正因为纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。 5 纳米材料的前景 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。纳米材料的应用涉及到各个领域,21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。 6 结束语 纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性,已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域,促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10~15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发,纳米材料的应用,推动了整个人类社会的发展,也给市场带来了巨大的商业机遇。 参考文献 [1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M],2001/05 [2]肖建中.材料科学导论[M].北京:中国电力出版社,2001,43~50. [3]吴润,谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000,14(10):43~46.   纳米材料科技论文篇二 纳米材料与应用 摘要 :简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应,讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。 关键词 :纳米材料 性能 应用 纳米是一个长度单位,1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料,纳米尺度一般是指1~100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时,其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。 按材质,纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。 悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果,例如在水中添加5%的铜纳米颗粒,热导率可以增大约1.5倍,这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性,例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象,从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。 纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性,纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小,表面原子所占比例很大,表面原子拥有剩余的化学键合力,表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气,能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。 纳米材料还广泛应用于环境保护中,它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用,用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来,方法简便,成本低廉,并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求,近年来获得迅速的发展。越来越多的人工纳米材料已被投放市场,给人们的生活带来巨大的变化和进步。 来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作,将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料,并将该复合材料应用到超级电容器的电极上,获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的,包含复合材料的阳极和传统的阴极,以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多,可以达到100微米上,从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似,研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。 通过先进碳材料的应用,综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点,克服了它们各自存在的缺点,是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点:微观结构稳定性好,适合大电流充放电;表观性状相容性好,适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强,适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求:更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。 应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料,以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构,提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有:空隙加大,一般大于96%;通透性好,流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上,从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质,它具有高度发达的空隙构造,是一种优良的空气中异味吸附剂。 纳米TiO2具有巨大的比表面积,与废水中有机物更充分地接触,可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力,因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。 常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响,存在着低温脆性的缺点,它的弹性模量远高于人骨,力学相容性欠佳,容易发生断裂破坏,强度和韧性都还不能满足临床上的高要求,使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小,使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少,材料不易造成穿晶断裂,有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加,有助于晶粒间的滑移,使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料,在临床上已有多方面应用,主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿,以及牙种植体、耳听骨修复体等等。 由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外,还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点,这些超常特性和良好的生物相容性,使它在医学领域中有广泛的应用前景,包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;利用纳米碳材料的高效吸附特性,还可以将它用于血液的净化系统,清除某些特定的病毒或成份。 纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法,在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上,以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物,将含有分析对象的溶液与载体温育,通过显微技术检测自由载体量,就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中,载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子,尤其是某些具有亲水性表面的粒子,对非特异性蛋白的吸附量很小,因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。 组织工程成为一个崭新的研究领域,吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中,用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素,能否使种植的细胞保持活性和增殖能力,是支架材料应用的重要条件。据报道,将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料,与以往的胶原蛋白支架相比,其力学强度得到增强,孔径尺寸增大,表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架,在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中,纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架,这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化,形成纳米结构的复合材料,研究发现,这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。 参考文献: [1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03) [2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)

本论文合成了纳米材料

高分子材料与工程专业区别:业务培养目标:本专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识,能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

业务培养要求:本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。毕业生应获得以下几方面的知识和能力:1.掌握高分子材料的合成、改性的方法;2.掌握高分子材料的组成、结构和性能关系;3.掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;4.具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试,并开发新型高分子材料及产品的初步能力;

5.具有应用计算机的能力;

6.具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。

主干学科:材料科学与工程

主要课程:有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物成型工艺、聚合物加工原理、高分子材料研究方法。

主要实践性教学环节:包括金工实习、生产实习、专业实验、计算机应用与上机实践、课程设计、毕业设计(论文)。

修业年限:四年

授予学位:工学学士相近专业:材料化学 冶金工程 金属材料工程 无机非金属材料工程 高分子材料与工程 材料科学与工程 复合材料与工程 焊接技术与工程 宝石及材料工艺学 粉体 再生资源科学与技术 稀土工程 非织造材料与工程

纳米材料与技术

纳米技术、信息技术及生物技术将成为世纪社会经济发展的三大支柱。纳米科技的兴起,对我国提出了严峻的挑战,同时也为我国实现跨越式发展提供了难得的机遇。纳米材料是纳米科技的基础,功能纳米材料是纳米材料科学中最富有活力的领域,它对信息、生物、能源、环境、宇航等高科技领域,将产生深远的影响并具有广阔的应用前景。

纳米材料出来好就业吗

纳米专业好就业,其就业方向包括:研发科学家/工程师、纳米材料工程师、纳米器件工程师、材料特性测试和表征工程师、应用工程师/技术支持。

1、研发科学家/工程师:在纳米技术领域从事研究和开发工作,包括纳米材料的合成和表征、纳米器件的设计和制造等。这些工作通常在研究机构、大学和科技公司进行,涉及基础研究、应用研究和技术创新。

2、纳米材料工程师:设计、开发和研究各种纳米材料的应用,例如纳米颗粒、纳米纤维和纳米薄膜等。纳米材料工程师可以在材料科学和工程领域的研究机构、制造企业、电子行业和能源行业等领域就业。3、纳米器件工程师:设计和制造纳米尺度的器件和系统,用于电子、光子、生物医学等领域的应用。纳米器件工程师可以在微电子制造厂、光电子公司、生物医学设备公司等领域从事工程和技术开发工作。

4、材料特性测试和表征工程师:负责对纳米材料和器件进行测试和表征,评估其性能、结构和特性。这些工程师在材料研究机构、实验室和质量控制部门就业,对材料的物理、化学、电子和力学等特性进行分析和测试。

5、应用工程师/技术支持:为客户提供纳米技术产品的应用支持和技术咨询。这些工程师在纳米技术相关的制造企业、销售公司或服务机构就业,为客户提供解决方案和技术支持。

纳米专业的就业方向还可以包括教育和培训、科学写作与传媒、科技咨询和管理等领域。在选择纳米专业的就业方向时,应根据自身的兴趣、能力和专业知识进行深入调研和了解,并结合行业需求和发展趋势,做出适合自己的职业规划和决策。纳米专业考研前景

1、深造机会:通过考研进一步深造,可以提升个人的学术研究能力和专业知识水平。在纳米技术领域,通过攻读硕士研究生或博士研究生学位,可以获得更深入的专业学习和研究,为未来的工作和职业发展打下坚实的基础。

2、研究机构和高校就业:纳米专业考研毕业生在科研机构、高等院校和技术研发部门等领域有较好的就业机会。这些机构对于纳米技术的研究和应用有着较高的需求,需要具备深入的专业知识和研究能力的人才。

3、科研岗位:纳米专业考研毕业生还可以从事科研工作,在相关的实验室、研究所或企业中从事纳米材料和纳米器件研究、新技术开发甚至科学家等岗位。纳米技术领域的科研工作需要有扎实的理论基础和实验技能,考研对于进入这些领域具有重要的门槛作用。

4、教育领域:纳米专业考研毕业生也可以从事大学、职业学校等教育机构的教学和教育管理工作。他们可以担任纳米技术相关专业的教师、教学助理,甚至在学校的科研机构中开展相关的教育研究工作。

就业前景的好坏还受到个人能力和背景的影响。除了纳米专业的学术成绩,还需要发展科研能力、实验技能和科学思维,积累科研项目和实践经验,在学术和竞争中脱颖而出。

纳米材料与技术张雪峰

张雪峰认为在工科领域,以下几个专业具有较好的发展前景和就业机会。

1.计算机科学与技术

计算机科学与技术是一个热门且广泛应用的工科专业。随着信息技术的快速发展,计算机专业毕业生的需求日益增加。从软件开发到人工智能、云计算等领域,计算机专业毕业生有着广阔的就业前景。2.电子信息工程

随着电子技术的不断进步,电子信息工程专业的发展也非常迅速。电子信息技术在通信、嵌入式系统、光电子等领域扮演着重要角色,这些行业对电子信息工程专业毕业生的需求很大,就业前景广阔。

3.建筑与土木工程

建筑与土木工程是传统的工科专业,但其发展潜力仍然巨大。随着城市化进程的加快,基础设施建设和房地产行业的发展持续增长,对建筑与土木工程专业人才的需求很大。绿色建筑和可持续发展等新兴领域也给该专业带来了新的机遇。

4.机械工程与自动化

机械工程与自动化专业涉及到制造、设计和控制等领域,在工业生产和制造业中发挥着重要作用。随着智能制造、工业机器人和自动化技术的发展,机械工程与自动化专业毕业生的就业前景非常广阔。5.材料科学与工程

材料科学与工程是一个涉及材料的研究和应用的专业领域。随着新材料的不断研发和应用,包括金属材料、高分子材料、纳米材料等,材料科学与工程专业毕业生在航空航天、能源、电子等领域有良好的就业前景。

工科领域有许多优秀的专业,其中计算机科学与技术、电子信息工程、建筑与土木工程、机械工程与自动化、材料科学与工程以及化学工程与工艺学专业都具有较好的发展前景和就业机会。但随着科技的不断进步,行业需求也在不断变化,考生在选择专业时应综合考虑自身兴趣、能力和未来发展趋势等因素。

纳米材料应用论文3000

浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用

摘要:主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用,并研

究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。

关键词:纳米技术;微机械;机械工业;发展前景

1纳米技术的内涵

纳米是长度单位,原称“毫微米”,就是

10-9(10亿分之一)米。纳米科学与技术,有

时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1~

100纳米范围内材料的性质和应用。纳米

科技与众多学科密切相关,它是一门体现

多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对

象或工作性质来区分,纳米科技包括三个

研究领域:纳米材料、纳米器件、纳米尺度

的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技

的基础;纳米器件的研制水平和应用程度

是人类是否进入纳米科技时代的重要标

志;纳米尺度的检测与表征是纳米科技研

究必不可少的手段和理论与实验的重要基

础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为

起点,去设计制造具有特殊功能的产品。

2纳米技术的主要内容

(1)纳米材料包括制备和表征。在纳米

尺度下,物质中电子的放性(量子力学学性

质)和原子的相互作用将受到尺度大小的

影响,如能得到纳米尺度的结构,就可能控

制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至

颜色。而不改变物质的化学成份。

(2)纳米动力学主要是微机械和微电

机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),

用于有传动机械的微型传感器和执行器、

光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断

仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成

电器设计和制造的新工艺。特点是部件很

小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,

而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作

三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪

等。在研究方面还要相应地检测准原子尺

度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚

未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科

学价值和经济价值。

(3)纳米生物学和纳米药物学,如在云

母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA

的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做

生物分子间相互作用的试验,磷脂和脂肪

酸双层平面生物膜,DNA的精细结构等。

有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞

内放入零件或组件使构成新的材料。新的

药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半

数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微

粒子),则可溶于水。

(4)纳米电子学包括基于量子效应的

纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳

米电子材料的表征,以及原子操纵和原子

组装等。当前电子技术的趋势要求器件和

系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速

度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。

但是“更小”并非没有限度。

3纳米技术在机械工业中的应用

3.1纳米技术在微机械领域中的应用

随着纳米技术应用途径的不断拓宽,

微机械的开发在全世界方兴未艾。进

入人体的医疗机械和管道自动检测装置所

需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路

等。制造这些具有特定功能的纳米产品,其

技术路线可分为两种:一是通过微加工和

固态技术,不断将产品微型化;二是以原

子、分子为基本单元,根据人们的意愿进行

设计和组装,从而构筑成具有特定功能的

产品。

3.1.1采用微加工技术制造纳米机械

(1)微细加工。日本发那科公司开发的

能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微

型精密加工车床(FANUCROBO nano Ui

型),可实现5轴控制,数控系统最小设定

单位是1nm(10-3μm)。该机床设有编码器

半闭环控制,还有激光全息式直线移动的

全闭环控制。编码器与电机直联,具有每周

6 400万个脉冲的分辨率,每个脉冲相当于

坐标轴移动0.2 nm,编码器反馈单位为1/

3 nm,故跟踪误差在±1/3 nm以内。直线分

辨率为1 nm,跟踪误差在±3 nm以内。CNC

装置采用FANUC-16i,实现AInano轮廓控

制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电

机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服

放大器,实现了微细加工。

(2)微型机器人。在工业制造领域,微

型机器人可以适应精密微细操作,尤其在

电子元器件的制造方面。美国迈特公司的

研究人员最近设计出一种用于组装纳米制

造系统的微型机器人,这种机器人的长度

约为5mm。研究人员称,假设能利用纳米

制造技术使这种机器人的体积不断缩小,

其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本

三菱公司也开发了一种微型工业机器人,

该机器人采用了5节闭式连杆机构,以实

现手臂的轻量化与高刚性,其动作速度及

精度完全可以赶上专用机器人。往复上下

方向25 mm,水平方向100 mm的拾取动

作,所需时间缩短到0.28 s。通过采

用闭式连杆机构与高刚性减速机,实现了

比以往机器人高10%的位置重复精度

(±5 nm),可适用于精密微细操作。

我国在微型机器人的研制方面也取得

了可喜的成绩。据媒体报道,由哈尔滨工业

大学研制的机器人,其操作精度达到了纳

米级,可以应用于分子生物学基因操作,能

够对细胞和染色体进行“手术”,并能在微

电子、精密加工等精度要求较高的领域一

显身手。

(3)微型电机。美国俄亥俄州克利夫西

卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实

验室,专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制

的微型电动机,小到只能在显微镜下才能

看得见。德国汽车零件制造商博士公司正

在研制纳米技术传感器,这种传感器将为

人们提供关于汽车上每个零部件在三维空

间中运动的精确信息。当微型传感器探测

到速度骤减时,就会自动释放安全气囊。

3.1.2采用自组装技术制造纳米机械

(1)生物器件。以分子自组装为基础制

造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半

导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选

作生物芯片,利用蛋白质可制成各种生物

分子器件,如开关器件、逻辑电路、存储器、

传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇

根韦思大学医学院生物分子信息小组,利

用细菌视紫红质(简称BR蛋白质)和发光

染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子

集成膜,这是一种可使分子周围的势场得

到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大

学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能

力的中心网络和联想式存储装置。

(2)纳米分子电动机。美国IBM公司

瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研

究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不

及头发丝的五十分之一的硅原子构成的

“悬臂”。上下弯曲,顶端则粘有单股DNA

链。DNA自然形成双螺旋结构,双链被分

开后,它们会力图重新组合。当研究人员将

带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之

对应的单股DNA链的溶液中,这两个链就

会自动配对结合在一起,小“悬臂”在这种

力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种

生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型

胶囊(纳米分子电动机)。通过控制这种驱

动力来控制阀门的开合,可以将精确剂量

的药物传送到身体的需要部位来达到治疗

的目的。

3.2纳米技术在包装机械领域中的应用

采用纳米材科技术对包装机关键零部

件(如轴承、齿轮、弹簧等)进行金属表面纳

米粉涂层处理,可以提高设备的耐磨性、硬

度和寿命。

碳纳米管还具有较高的机械强度和较

高的热导率。由于具有非常大的长度—直

径比,可以制造出任何复杂形状的零件,是

复合材料理想的增强纤维。用价格低

廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米

陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已

走进企业,开始代替金属材料。现代胶印机

上应用着很多传感器.如控制飞达纸堆的

自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检

测、空张检测、墨量控制等。

纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的

强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装

和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐

磨性和耐蚀性,也可用于制作输送机械和

沸腾干燥床关健部件的表面涂层。

3.3纳米技术在食品机械领域中的应用

纳米SiC、Si

3

N4在较宽的波长范围内

对红外线有较强的吸收作用,可用作红外

吸波和透波材料,做成功能性薄膜或纤维。

纳米Si

3

N4非晶块具有从黄光到近红外光

的选择性吸收,也可用于特殊窗口材料,以

纳米SiO

2

做成的光纤对600 nm以上波长

光的传输损耗小于10 dB/km,以纳米SiO

2

和纳米TiO

2

制成的微米级厚的多层干涉

膜,透光性好而反射红外线能力强,与传统

的卤素灯相比,可节省15%的电能。

经研究证明,将30~40 nm的TiO

2

散到树脂中制成薄膜,成为对400 nm波长

以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材

料,可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。

纳米SiO

2

光催化降解有机物水处理

技术无二次污染,除净度高,其优点是:①

具有很大的比表面积,可将有机物最大限

度地吸附在其表面;②具有更强的紫外线

吸收能力,因而具有更强的光催化降解能

力,可快速将吸附在其表面的有机物分解

掉。这为污水处理量较大的食品企业提供

了有力的技术支持。

介孔固体和介孔复合体是近年来纳米

材料科学领域较引人注目的研究对象,由

于这种材料较高的孔隙率(孔洞尺寸为2~

50 nm)和较高的比表面,因而在吸附、过滤

和催化等方面有良好的应用前景。对纯净

水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了

一个广阔的发展空间。

橡胶和塑料是包装和食品机械应用较

多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑

来提高其强度、耐磨性和抗老化性,制品为

黑色,不适宜用在食品机械上。纳米材料的

问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性

橡胶各项指标均有大幅度提高,尤其抗老

化性能提高3倍,使用寿命长达30年以

上,且色彩艳丽,保色效果优异。普通塑料

产量大、应用广、价格低,但性能逊于工程

塑料,而工程塑料虽性能优越,但价格高,

限制了它在包装和食品机械上的大范围应

用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改

性,达到工程塑料尼龙-6的性能指标,且

工艺性能好、成本低,可大量采用。

4纳米技术在机械行业中的发展

前景

(1)机械及汽车工业的滑配原件如:轴

承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底

的磨擦界面,大大减低磨损并能提高负载。

(2)塑胶流道的低粘应用:例如T型

模、拉丝模、套筒和热胶道,可有效减少积

料碳化的产生几率。

(3)射出成型时发生的粘模、包封短

射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善,

尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润

滑,更是任何金属所无法表现的优异性。

(4)IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于

具有极高的粘着性,因此必须借助大量脱

模剂来帮助脱模,纳米陶瓷的荷叶效应可

减少脱模剂的使用及模具清理时间。

(5)纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使

塑胶在模具内的流动性大幅提升,特别是

高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚

光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均

有明显的改善。

5结语

纳米技术是近十多年来逐

步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的

新学科,是现代科学和现代技术相结合的

产物,它的迅猛发展将引发21世纪新的工

业革命。美国商业通讯公司研究报告称,未

来五年,用于橡胶产品和油墨生产的碳黑

填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今

后几年,全球纳米材料的需求将以2.7%年

增长速度增长,到2010年将达到1 030万

t,所以纳米包装具有较大的市场发展潜

力。过去,我国机械包装工业的一些先进设

备、先进技术,大多是依靠进口。纳米技术

的出现,将对我国机械包装行业的技术创

新带来新的发展机遇。相信在不远的将来,

纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领

域,它给机械工业带来的变化将是巨大的。

参考文献

1向春礼.纳米科技及其发展前景[J].新材料

产业,2001(4)

2王新林.金属功能材料的几个最新发展动向

[J].新材料产业,2001(4)

3唐苏亚.纳米技术在微机械领域中的应用

[J].微电机,2002(5)

4万乃建.21世纪数控技术新面貌[J].机械制

造,2001(20)

5杨大智.智能材料与智能系统[M].天津:天津

大学出版社,2000

关于“纳米材料应用论文3000 纳米材料论文”的具体内容,今天就为大家讲解到这里,希望对大家有所帮助。