納米技術(shù)論文精品(七篇)

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篇(1)

納米科學(xué)技術(shù)指的是在一定的尺度空間內(nèi)（通常是0．1nm～100nm），觀測分子、原子、電子3者的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而揭示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的學(xué)科。納米科學(xué)技術(shù)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(jié)合計(jì)算機(jī)、微電子、核分析和掃描隧道顯微鏡等現(xiàn)代科技，從而制造出新的產(chǎn)品并運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域，并派生出一系列的新學(xué)科新技術(shù)，如納米機(jī)械學(xué)、納米材料學(xué)、納米電子學(xué)等等。

2納米技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用

2．1在焊接材料中的應(yīng)用

2．1．1在焊絲涂層中的應(yīng)用。為了讓焊絲暴露在空氣環(huán)境下不至于生銹氧化，人們往往會對焊絲表面進(jìn)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(hù)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(jīng)常會出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。隨著科技的發(fā)展，對原材料的強(qiáng)度提出了越來越高的要求，而焊縫中的Cu元素對焊縫強(qiáng)度無益，反而被指會削弱焊縫的性能和材料強(qiáng)度。因此，在現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中，高強(qiáng)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(yùn)用一種新的材料去做焊絲涂層。而近來，國內(nèi)著名學(xué)府天津大學(xué)，就運(yùn)用了納米技術(shù)和現(xiàn)代金屬表面工程技術(shù)相結(jié)合的方法，采用特殊工藝對焊絲表面進(jìn)行了處理，形成了一層非常薄的保護(hù)膜，從根本上解決了焊絲制造業(yè)傳統(tǒng)鍍銅防銹帶來的問題，對焊絲保護(hù)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?yán)?，焊條藥皮的制造是至關(guān)重要的一環(huán)，它擔(dān)負(fù)著造渣、穩(wěn)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(jì)十多種材料糅合而成各種組成物?，F(xiàn)今在制作原料中加入納米材料，而納米材料本身有著較強(qiáng)的體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，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(xué)反應(yīng)速度加快，在焊接冶金等反應(yīng)過程中，有助于反應(yīng)過渡有益合金元素，同時(shí)減少雜質(zhì)。同時(shí)，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(fā)生改變，通過對焊縫內(nèi)部組織的調(diào)整，從而使其性能更加優(yōu)異。

2．1．3在焊劑制造中的應(yīng)用。由于用燒結(jié)焊劑在燒結(jié)過程溫度要求不高，且會使合金元素?fù)p耗較少，最重要的是燒結(jié)焊劑的成分簡單比較容易控制，因此，和傳統(tǒng)的熔煉焊劑相比，前者正代替后者成為焊接時(shí)的必備工具。但燒結(jié)焊劑的使用仍要耗費(fèi)很多的能源，因?yàn)槠錈Y(jié)溫度一般在400℃～1000℃之間，并且，焊劑中重要的組成部分，如碳酸鋰達(dá)到了一定高溫的條件下，會產(chǎn)生化學(xué)分解，使該焊劑性能減弱乃至失靈。與此不同，納米材料各組成物，得益于納米材料充足的活性，在燒結(jié)過程中用時(shí)更短，能耗更低，在低溫情況下也可以燒結(jié)而不至于產(chǎn)生材料分解現(xiàn)象。

2．2在焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2．2．1改善接頭組織不均勻性。不同焊接接頭的性能差異，主要是由于熱影響區(qū)、焊縫之間的微粒組織不均勻性引起的，解決方法通常是表面納米化處理，這樣就可以使內(nèi)部組織均勻，使接頭表面晶粒大小基本一致。通過高能噴丸納米化技術(shù)的處理，表層原始組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，有截然不同的3個(gè)區(qū)域形成了等軸狀納米晶的形狀，且微粒之間尺寸均勻。

2．2．2提高焊接接頭的抗磨損性能，延長工件使用壽命。在焊接接頭的表面，經(jīng)納米化處理的比不經(jīng)納米化處理的對比件材料硬度更大，晶粒更小。因此，經(jīng)納米化處理的工件更為耐磨，實(shí)際使用壽命更長。

2．2．3提高焊接接頭疲勞壽命。運(yùn)用納米化處理，如超聲速微粒轟擊等表面機(jī)械加工處理，可以轉(zhuǎn)化接頭工件表層的殘余拉伸應(yīng)力，使之變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力，這樣相比起未經(jīng)該方法加工的工件裂紋發(fā)生率會減少，焊接接頭的疲勞壽命得到延長。

2．2．4改善接頭抗應(yīng)力腐蝕性能。接頭工件本身所具有的殘余拉應(yīng)力，會使接頭更容易被腐蝕。但若經(jīng)過米化處理，即會使晶粒比以前更細(xì)小，加之所產(chǎn)生的壓應(yīng)力協(xié)同作用，將會使接頭抗腐蝕能力更強(qiáng)。但必須看到，當(dāng)壓應(yīng)力超過一定限度，比如超過接頭材料本身的屈服強(qiáng)度，就會產(chǎn)生不良后果，如發(fā)生塑性變形，進(jìn)而在表層一些硬度較高的地方產(chǎn)生裂痕，這樣就會使材料的抗腐蝕應(yīng)力反而降低，應(yīng)該特別注意。

2．3難焊材料中的應(yīng)用原子的短程擴(kuò)散途徑和納米結(jié)構(gòu)也有關(guān)系，在納米材料中我們會看見有很多界面，因此，保證了該種材料擴(kuò)散時(shí)能保持較高的速度。相比于普通材料，納米材料熔點(diǎn)低，明顯更容易熔化，正因?yàn)檫@一點(diǎn)，一些在高溫形成的穩(wěn)定或介穩(wěn)相可以存在于低溫環(huán)境，也可以降低高熔點(diǎn)材料燒結(jié)溫度。

2．4其他方面的應(yīng)用納米技術(shù)和材料在很多方面和領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛，如納米材料應(yīng)用在元器件的制造上，能提高芯片的集成程度，使電子元件更小更便攜；納米材料應(yīng)用在焊接設(shè)備，能使設(shè)備體積更小，容量更大；相比起其他材料，采用納米材料加工而成的傳感器，比普通傳感器更加靈敏，精度更高更精密，能準(zhǔn)確控制焊接參數(shù)，使焊接產(chǎn)品質(zhì)量更好；尤其是采用納米材料加工的導(dǎo)電嘴比普通導(dǎo)電嘴更耐磨，更耐腐蝕，被廣泛應(yīng)用在高強(qiáng)度焊絲的大電流焊接等眾多工序和領(lǐng)域。

3結(jié)束語

篇(2)

1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國家制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國家雖然沒有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內(nèi)的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。

（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)

意識到納米技術(shù)將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競爭優(yōu)勢，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國和日本等領(lǐng)先國家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺灣知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。

（3）發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國家納米科技發(fā)展的勢頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會、國家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發(fā)展綱要將明確中國納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發(fā)任務(wù)，以便在國家層面上進(jìn)行指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開發(fā)。

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國還是渴望富裕的工業(yè)化中國家，都在對納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。

美國的公共納米技術(shù)投資最多。在過去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術(shù)投資國。日本早在20世紀(jì)80年代就開始支持納米科學(xué)研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營企業(yè)對納米技術(shù)的投資也快速增加。美國的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來。

3、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強(qiáng)國比較而言，美國雖具有一定的優(yōu)勢，但現(xiàn)在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據(jù)中國科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優(yōu)勢領(lǐng)先于其他國家，3年累計(jì)論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國3年累計(jì)論文總數(shù)都超過了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個(gè)整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。

（2）在申請納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國獨(dú)占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國家是美國（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標(biāo)局，所以美國的專利數(shù)量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國家和地區(qū)只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國國家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國科研人員正在加緊納米級半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。

日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。

在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品。科學(xué)家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。

中國在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國家有明顯差距。

4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

美國國家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為，美國大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國在該領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。

日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國的應(yīng)用。歐盟委員會指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術(shù)工業(yè)平臺和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國。

篇(3)

論文摘要： 納米技術(shù)作為一種新興的科學(xué)技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)已經(jīng)被日趨應(yīng)用于生活領(lǐng)域的各個(gè)方面。本文回顧了納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展過程并對納米材料在食品安全的應(yīng)用進(jìn)行了介紹和論述。

納米技術(shù)是20世紀(jì)末興起并迅速發(fā)展的一項(xiàng)高科技技術(shù)，隨著研究的深入和科學(xué)的發(fā)展，納米技術(shù)已經(jīng)日趨成熟并廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，近年來納米技術(shù)在醫(yī)藥上的許多研究成果正逐步地應(yīng)用于食品行業(yè)，在此技術(shù)上開發(fā)、生產(chǎn)了許多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品，納米材料在食品安全上也發(fā)揮著越來越重要的作用。

納米是一種幾何尺寸的度量單位，l納米為百萬分之一毫米，即十億分之一米的長度。以納米為基礎(chǔ)的納米技術(shù)在20世紀(jì)90年代初起得到迅速發(fā)展并先后興起了一系列的像納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米生物技術(shù)和納米藥物學(xué)，納米技術(shù)就是一種多學(xué)科的交叉技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)利用納米機(jī)構(gòu)所具有的功能制造出有特殊功能的產(chǎn)品和材料。因此，利用納米技術(shù)制造出來的材料就具有微觀性和一些普通材料所不具有的功能。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米食品生產(chǎn)也取得了很大的成就。目前，納米食品產(chǎn)品超過300種，一些帶有納米級別添加劑的食品和維生素已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。據(jù)預(yù)測納米食品市場在2010年將達(dá)到204億美元，因此納米技術(shù)在食品上的研究有著很大的發(fā)展?jié)摿?。納米技術(shù)在食品上的研究和應(yīng)用主要包括納米食品加工、納米包裝材料和納米檢測技術(shù)等方面。

所謂納米食品是指在生產(chǎn)、加工或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段或工具的食品。納米食品不僅僅是指利用了納米技術(shù)的食品，更大程度上指里喲個(gè)納米技術(shù)對食品進(jìn)行了改造從而改變食品性能的食品。尤其是利用納米技術(shù)改造過結(jié)構(gòu)的食品在營養(yǎng)方面會有一個(gè)很大的提高，在這方面應(yīng)用最廣泛主要有鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、維生素制劑、添加營養(yǎng)素的鈣奶與豆奶、納米茶等。

然而納米食品也存在一些問題，首先由于對于納米食品的加工主要是球磨法這就使得在納米食品生產(chǎn)的過程中容易產(chǎn)生粉料污染，同時(shí)現(xiàn)有的納米技術(shù)也會產(chǎn)生成材料的功能性無法預(yù)測，納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不高等問題。納米食品還存在另外問題那就關(guān)于納米食品的安全檢測并沒有個(gè)一個(gè)同一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，國際上尚未形成統(tǒng)一的針對納米食品的生物安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)是短期評價(jià)方法，短期的模型很難對納米食品的生物效應(yīng)有徹底的認(rèn)識。而部分納米食品存存在一些有害成分，并且經(jīng)過納米化后，這些物質(zhì)更加很容易進(jìn)入細(xì)胞甚至細(xì)胞核內(nèi)，因此副作用也就越大，而這些由于安全檢測的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一可能在檢測的時(shí)候檢測不出來，因此納米食品的安全標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步統(tǒng)一。雖然納米食品存在一系列的問題但是納米技術(shù)在食品包裝和保險(xiǎn)技術(shù)中卻得到了很好的應(yīng)用。

首先，在已有的包裝材料中加入一定的納米微粒可以增加包裝材料的抗菌性從而產(chǎn)生殺菌功能。目前一些冰箱的生產(chǎn)技術(shù)中已經(jīng)應(yīng)用了這種技術(shù)生產(chǎn)出了一些抗菌性的冰箱。

其次，由于納米材料的特殊性質(zhì)，加入一定的納米微粒還可以改變現(xiàn)有的包裝材料的性能，從而進(jìn)一步保證食品的安全。目前，部分學(xué)者已經(jīng)成功的將納米技術(shù)應(yīng)用玉改進(jìn)玻璃和陶瓷容器的性能，增加了其韌性。同時(shí)，由于納米微粒對紫外線有吸收能力，因此在塑料包裝材料中加入一些納米微粒還可以防止塑料包裝的老化，增加使用壽命。從而為食品生產(chǎn)提供了性能更加優(yōu)越的包裝容器。

第三，由于納米材料的力磁電熱的性質(zhì)，使得納米材料有著優(yōu)越的敏感性。一些學(xué)者已經(jīng)在研究將納米材料的敏感性應(yīng)用到防偽包裝上面并取得了一定的成就。新的防偽包裝的產(chǎn)生，無疑能夠進(jìn)一步加強(qiáng)普通食品和納米食品的安全。

第四，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)和納米材料的一些性能能夠很好的解決食品的保鮮問題。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的食品保鮮包轉(zhuǎn)，在起到保鮮功能的同時(shí)還能夠產(chǎn)生乙烯，而乙烯又反過來加劇了食品的腐蝕，因此可以說傳統(tǒng)的食品保鮮包轉(zhuǎn)并沒有能夠很好的起到保鮮功能。在納米技術(shù)在研究過程中，發(fā)現(xiàn)納米Ag粉具有對乙烯進(jìn)行催化其氧化的作用。所以只要在現(xiàn)有的保鮮包轉(zhuǎn)材料中加入一些納米Ag粉，就可以加速傳統(tǒng)保鮮包轉(zhuǎn)材料產(chǎn)生的乙烯的氧化從而抑制乙烯的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生更好的保鮮效果。

綜上所述納米技術(shù)雖然還有一些不足和缺陷，但是經(jīng)過多年的研究和發(fā)展納米技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和發(fā)展，并且已經(jīng)開始應(yīng)用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。納米技術(shù)和納米材料以其特殊的性能不緊能夠生產(chǎn)出性質(zhì)更加優(yōu)越的納米食品同時(shí)通過改善包裝材料還可以進(jìn)一步提高食品的安全。

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篇(4)

納米技術(shù)作為當(dāng)前發(fā)展最迅速、研究最廣泛、投入最多的科學(xué)技術(shù)之一，被譽(yù)為21世紀(jì)的科學(xué)，并且和生物工程一起被認(rèn)為是未來科技的兩大重要前沿。從納米技術(shù)的發(fā)展來看，納米測量技術(shù)的地位和作用是不容忽視的。納米加工和制造離不開納米測量，精密計(jì)量已不能適應(yīng)納米技術(shù)發(fā)展的要求，而且成為了納米技術(shù)發(fā)展的瓶頸。因此，納米測量技術(shù)和測量裝置，不僅是21世紀(jì)納米技術(shù)實(shí)用過程中必須關(guān)注的焦點(diǎn)，而且也是21世紀(jì)計(jì)量測試領(lǐng)域研究的重中之重。在納米技術(shù)研究中，原子力顯微鏡（AFM）一直發(fā)揮著重要作用。

對于納米技術(shù)的基礎(chǔ)教學(xué)而言， AFM無疑是學(xué)生們感知納米量級的最直接的方式之一。因此，本論文針對學(xué)生特點(diǎn)及教學(xué)要求，將AFM工作原理及實(shí)際掃描后得到的圖片引入到課堂中進(jìn)行輔助教學(xué)，取得了一定的效果。

一、AFM引入基礎(chǔ)教學(xué)

納米級位移測量技術(shù)至今尚未有明確的定義。通常認(rèn)為測量精度或分辨率在0.5～100納米之間的位移測量技術(shù)，統(tǒng)稱為納米級位移測量技術(shù)。納米測量技術(shù)的內(nèi)涵涉及納米尺度的評價(jià)、成份、微細(xì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)特性的納米尺度的測量，它是在納米尺度上研究材料和器件的結(jié)構(gòu)與性能、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、發(fā)展新方法、創(chuàng)造新技術(shù)的基礎(chǔ)。納米測量所涉及的兩個(gè)重要領(lǐng)域就是納米長度測量和納米級的表面輪廓測量[1]。

原子力顯微鏡（atomic force microscope，簡稱AFM）是利用微懸臂感受和放大懸臂上探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達(dá)到檢測的目的，具有原子級的分辨率[2]。

原子力顯微鏡研究對象可以是有機(jī)固體、聚合物以及生物大分子等，其可以在空氣或者液體下對樣品直接進(jìn)行成像，分辨率很高。因此，AFM被廣泛應(yīng)用于納米長度測量和納米級的表面輪廓測量中。

在教學(xué)中，單純依靠數(shù)學(xué)推演來講解，并不能收到很好的效果。例如學(xué)生們單從概念上很難想象1納米，1微米到底有多大，作材料表面形貌到底是什么樣子等。因此，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用AFM來檢測不同量級的研究對象，可以加深學(xué)生們的理解，從而增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

二、AFM教學(xué)實(shí)例

針對納米測量所涉及的兩個(gè)重要領(lǐng)域：納米長度測量和納米級的表面輪廓測量。列舉了AFM掃描的利用多光束激光干涉光刻制備單晶硅形貌圖。

圖2，圖3和圖4為AFM掃描的二維圖像，觀測者可以直接看到被測樣品的表面形貌，不僅如此，AFM二維圖像還可以形成相應(yīng)的三維像，獲得樣品表面結(jié)構(gòu)的深度，大小以及長度等重要信息參數(shù)，如圖5所示。

通過原子力顯微鏡對樣品形貌的掃描，可以讓學(xué)生更為直觀地了解AFM以及納米測量的相關(guān)概念及原理。同時(shí)，清晰的掃描圖像可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識。

篇(5)

論文摘要：納米尺寸開辟科學(xué)新領(lǐng)域，介紹納米材料的神奇特性及在生活中的應(yīng)用。

人類對物質(zhì)世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無限小和無限大兩個(gè)物質(zhì)尺寸去認(rèn)識物質(zhì)，使人們了解到世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是由原子或分子構(gòu)成的，原子、分子是保持物質(zhì)化學(xué)、物理理特性的最小微粒。這為人類認(rèn)識世界、改造世界推進(jìn)科學(xué)的向前發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也產(chǎn)生了一個(gè)個(gè)的科學(xué)原理和定理，推動(dòng)了人類生產(chǎn)和生活的不斷向前發(fā)展。

隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)物質(zhì)達(dá)到納米尺度以后，大約在1～100納米這個(gè)范圍空間。物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能的物質(zhì)構(gòu)成的材料，即為納米材料。

過去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認(rèn)識到這個(gè)尺度的范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電，導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電，也不導(dǎo)熱。材料在尺寸上達(dá)到納米尺度，大約是在1～100納米這個(gè)范圍空間，就會產(chǎn)生特殊的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，量子隧道效應(yīng)等及由這些效應(yīng)所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學(xué)特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應(yīng)用價(jià)值。

近年來，已在醫(yī)藥、生物、環(huán)境保護(hù)和化工等方面得到了應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。

1醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：

目前，國際醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學(xué)就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國中醫(yī)的想法，隨著健康科學(xué)的發(fā)展，人們對藥物的要求越來越高?？刂扑幬镝尫艤p少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向?qū)?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動(dòng)，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。

2在涂料方面的應(yīng)用；

納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保結(jié)作用。在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達(dá)到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復(fù)合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面色彩多樣化。

3在化工方面的應(yīng)用；

化工業(yè)影響到人類生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨(dú)特畦力。在橡膠塑料等化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2,加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。最近又開發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強(qiáng)烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。

4其他生活方面的應(yīng)用：

篇(6)

論文關(guān)鍵詞 納米技術(shù) 刑事偵查 潛指紋鑒定

指紋又稱之為手紋，指的是基于人體手部皮膚的紋理。由于指紋的生理結(jié)構(gòu)及特征體系具有高度的特殊性，因此在刑偵領(lǐng)域中作為一種物證，其優(yōu)越性十分明顯。就目前而言，傳統(tǒng)的潛指紋鑒定方法還存在一些明顯的缺陷，例如：不具靈敏性、不具準(zhǔn)確性以及在信息提取過程中常常受到限制等。近年來，隨著納米技術(shù)的日益成熟與完善，相關(guān)研究者開始研究納米技術(shù)在潛指紋顯現(xiàn)方面的應(yīng)用。鑒于此，本課題對“納米技術(shù)在刑事偵查潛指紋鑒定中的應(yīng)用”進(jìn)行分析與探究具有尤為深遠(yuǎn)的重要意義。

一、傳統(tǒng)潛指紋顯現(xiàn)方法應(yīng)用現(xiàn)狀分析

顯現(xiàn)潛指紋只要是采用一種管線或者一種物質(zhì)，將其作用在基于指紋印痕的汗液等物質(zhì)中，讓難以發(fā)現(xiàn)的汗液指紋變成可以看見的圖像。因?yàn)橹讣y中存在的課題表面物質(zhì)其種類具有繁多性，所以對于指紋顯現(xiàn)方法的靈活性有了很高的要求。并且，以顯現(xiàn)原理的異同為依據(jù)，可將潛指紋顯現(xiàn)方法歸分為三類：物理吸附法、化學(xué)顯現(xiàn)法及光學(xué)顯現(xiàn)法。

物理吸附法主要是對汗液物質(zhì)的黏附作用進(jìn)行利用，并把另一種物質(zhì)吸附至指紋紋線上面，進(jìn)而達(dá)到顯色的效果。如果潛指紋中殘留的指紋物質(zhì)大約為750ng的情況下，利用此方法獲取清晰度極高的指紋顯現(xiàn)?；瘜W(xué)顯現(xiàn)法主要是對某化學(xué)試劑進(jìn)行利用，然后和潛指紋上的汗液物質(zhì)作用產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，讓無色指紋編程有色且可見的指紋。如果基于潛指紋當(dāng)中的指紋植物質(zhì)的含量大約在150ng的情況下，利用此方法能夠獲取清晰的可見指紋。光學(xué)先憲法主要是利用光線作用在潛指紋上，讓其產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng)，進(jìn)一步獲取清晰的顯現(xiàn)指紋。

雖然在長期的演變及技術(shù)進(jìn)步之下，傳統(tǒng)潛指紋的顯現(xiàn)方法得到了廣泛的應(yīng)用；但是，仍舊存在一些問題。首先，很多客觀條件不具理想型的指紋樣品的顯現(xiàn)方法需要進(jìn)一步完善，如人體皮膚潛指紋。其次，現(xiàn)有的顯現(xiàn)試劑與顯現(xiàn)方法存在一定程度上的安全隱患。如使用刷顯法的情況下懸浮在空氣里的粉塵，這類型的粉塵會對技術(shù)人員的身心健康造成極其嚴(yán)重的威脅。最后，使用一些有色試劑會對物證的原始狀態(tài)遭遇嚴(yán)重破壞，還有一些試劑因?yàn)閮r(jià)格昂貴，所以在實(shí)際應(yīng)用中不具推廣使用的價(jià)值?；谏鲜鰡栴}，進(jìn)行有效解決是非常有必要的，這樣才能為刑事偵查的時(shí)效性與科學(xué)性提供基礎(chǔ)與保障。

二、納米技術(shù)在潛指紋顯現(xiàn)中的應(yīng)用分析

將納米技術(shù)應(yīng)用在潛指紋鑒定中，其效果顯著，有多方面的優(yōu)點(diǎn)，例如：高效、無毒害、無損耗且價(jià)格不具昂貴性等。不但能夠使指紋鑒定工作對靈敏度的高要求得到滿足，而且還使現(xiàn)狀之下傳統(tǒng)潛指紋的顯現(xiàn)方法得到了有效解決。下面筆者便從光致發(fā)光顯現(xiàn)潛指紋與金屬納米顆粒顯現(xiàn)潛指紋兩大方面對其應(yīng)用進(jìn)行分析與探究。

（一）光致發(fā)光顯現(xiàn)潛指紋

光致發(fā)光顯現(xiàn)潛指紋主要是把物理、化學(xué)及光學(xué)檢驗(yàn)三者有機(jī)結(jié)合的一種方法。利用此方法，靈敏度能夠達(dá)到單光子水平。把納米材料和指紋內(nèi)殘留的氨基酸及油脂等物質(zhì)相融合，將納米材料的光致發(fā)光現(xiàn)象充分利用，進(jìn)而對幾何指紋物質(zhì)之后的納米材料發(fā)出的熒光進(jìn)行檢測，最終獲取清晰度高的指紋圖像。該過程便是光致發(fā)光顯現(xiàn)潛指紋的基本原理。并且，該方法需同時(shí)具備兩大要素：其一，物質(zhì)需要能夠?qū)ぐl(fā)光進(jìn)行吸收，這樣才能為后面的熒光發(fā)射奠定基礎(chǔ)。其二，發(fā)射光波的廠與激發(fā)光波的長需不相同，這樣方可在背景情況下對指紋紋線進(jìn)行識別?，F(xiàn)狀之下，此方法在檢測上常應(yīng)用到的是具備熒光特性的有機(jī)物質(zhì)。但是，此類物質(zhì)存在一些明顯的缺陷，例如：激發(fā)光譜不夠?qū)?、成像很難分辨等。并且，它的熒光性能常受到環(huán)境因素的強(qiáng)烈干擾，其物質(zhì)的抗光漂白能力與熒光穩(wěn)定性極差。另外，它的成像發(fā)光時(shí)間短暫，使成像技術(shù)存在明顯缺陷。鑒于上述種種缺陷，刑偵技術(shù)人員逐步將研究的重點(diǎn)方向轉(zhuǎn)入了新型光致發(fā)光材料的開發(fā)及利用上面。

為了使錫箔紙上所留下的潛指紋圖像信息能夠清晰地識別出，澳大利亞有研究者研制出了一種納米復(fù)合物粉末，該納米復(fù)合物粉末主要是合成殼聚糖包被的硫化鎘量子點(diǎn)。另外，硅納米材料因有很大的負(fù)載容量與高比表面積，因此受到了國內(nèi)外刑偵科學(xué)范疇內(nèi)的廣泛重視。英國有研究者將疏水性硅納米顆粒作為骨架，以離子互相作用為基礎(chǔ)，進(jìn)而和各類染料及熒光探針有效融合，最終融合成一些摻雜硅納米顆粒。通過實(shí)踐表明，該摻雜硅納米顆粒能夠在潛指紋的顯影實(shí)驗(yàn)當(dāng)中獲得優(yōu)良的效果。美國有研究者將不相同的二氧化硅納米顆粒摻雜熒光Eu3+感光劑復(fù)合物，進(jìn)一步實(shí)施潛指紋顯影測試。結(jié)果表明，基于四乙氧基硅烷，把1，10- 鄰二947氮雜菲作為感光劑，其效果最優(yōu)化的是金屬箔、玻璃以及綠色樹葉中的潛指紋顯影，展現(xiàn)出了基于刑偵范疇內(nèi)，鑭系元素配體摻雜的干凝膠的應(yīng)用能力水平。

（二）金屬納米顆粒顯現(xiàn)潛指紋

金屬材料主要是使金屬粉末形式和指紋物質(zhì)發(fā)生物理吸附及靜電吸附。進(jìn)一步使指紋圖像信息中的非滲透性客體表面展現(xiàn)出較為新鮮的特質(zhì)。但是對于粗糙客體表面及遺留時(shí)間長的潛指紋顯現(xiàn)，其能力是具有局限性的。并且，粉末會致使工作人員的呼吸系統(tǒng)造成極大的威脅性。

隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，使得傳統(tǒng)金屬材料的應(yīng)用范疇得到了進(jìn)一步的擴(kuò)大。在潛指紋的顯現(xiàn)中，嘗試應(yīng)用了各種納米材料，例如二氧化鈦、氧化鐵以及金屬硫化物等。在嘗試過程中也獲取了一些優(yōu)良的效果。在這其中，金屬納米顆粒因其穩(wěn)定性及物理、化學(xué)性質(zhì)較為突出，所以成為了現(xiàn)狀之下潛指紋顯現(xiàn)范疇?wèi)?yīng)用最具廣泛性的金屬納米材料。

金屬納米顆粒具有獨(dú)特的光學(xué)特性，主要體現(xiàn)為以表面為基礎(chǔ)的離子體共振。它的顏色可能跟隨顆粒半徑、形狀及基于表面的修飾分子的改變，進(jìn)而呈現(xiàn)出寬光譜變化，表現(xiàn)最明顯的寬光譜變化是由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。英國有研究者以金屬納米顆粒的表面為基礎(chǔ)，進(jìn)而對可替寧抗體構(gòu)建的納米顆粒進(jìn)行修飾，采用基于熒光標(biāo)記中的二抗清晰顯示出潛指紋圖像。與此同時(shí)，還可對該指紋遺留者所遺留下來的基于汗液里的尼古丁水平進(jìn)行檢測，對指紋鑒定中納米材料的功能性應(yīng)用進(jìn)行了擴(kuò)展。

隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，潛指紋檢測技術(shù)中極其重要的一個(gè)發(fā)展方向便是熒光檢測。有些納米材料具有優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，例如：熒光激發(fā)譜較寬、發(fā)射譜窄且對稱以及發(fā)射波長且可調(diào)節(jié)等。為此，此類納米材料很好地補(bǔ)充了傳統(tǒng)熒光物質(zhì)所存在的缺陷性。還存在有些納米材料或者復(fù)合材料，具備一系列奇特性能，例如：具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等。并且可在熒光的產(chǎn)生上增強(qiáng)其效應(yīng)，使指紋顯現(xiàn)能力的精準(zhǔn)度及靈敏度得到很大程度上的提升。另外，潛指紋檢測技術(shù)中還有一個(gè)重要的發(fā)展方向便是多功能集成化與基于設(shè)計(jì)過程中的一體化。如對抗體等生物分子進(jìn)行結(jié)合，此類雜化納米復(fù)合材料不但可以顯現(xiàn)指紋光學(xué)圖像，還能夠進(jìn)一步使基于特征身份的多方面鑒別得到實(shí)現(xiàn)。

三、米技術(shù)在刑事偵查潛指紋鑒定中應(yīng)用所存在的問題及策略

就目前而言，對于納米科技人才的培養(yǎng)及研究工作的投入，我國表現(xiàn)的尤為重視。并建立了多個(gè)納米研究中心，取得了一系列關(guān)于納米科技的科研成果。但是，對于納米技術(shù)與潛指紋相幾何的研究工作尚且還處于起始階段，所存在的問題具有明顯性。

一方面，符合指紋顯現(xiàn)要求及條件的納米材料還處于研究階段。適應(yīng)潛指紋顯現(xiàn)的納米材料需具備三個(gè)條件：（1）熒光性能具備優(yōu)良特性。（2）能夠在水相中穩(wěn)定分散。（3）與指紋物質(zhì)結(jié)合時(shí)快速且穩(wěn)固。納米晶體的種類及尺寸決定了熒光性能，對于水溶性與同指紋物質(zhì)的親和力則需要以表面修飾為途徑，進(jìn)而加以改善。對于理想化的納米材料，需具備以下結(jié)構(gòu)：（1）一個(gè)半導(dǎo)體核，例如：CdSe，它的直徑巨額東了熒光的波長。（2）一個(gè)具備較大化的且?guī)兜陌雽?dǎo)體外殼，例如ZnS，它可使量子的產(chǎn)率得到提升。（3）一個(gè)親水層，例如：巰基乙酸，則需要保證自身的水溶性。

另一方面，全部光致發(fā)光法都會面對一個(gè)難處，那便是該怎么對背景熒光對于目標(biāo)物質(zhì)所產(chǎn)生的熒光干擾進(jìn)行有效解決。在指紋顯現(xiàn)的情況下，客體物質(zhì)在受到光線激發(fā)之后，極有可能產(chǎn)生具有強(qiáng)烈特性的發(fā)射光，進(jìn)一步致使指紋發(fā)射出的微弱熒光被掩蓋。解決此類問題有兩個(gè)有效策略：其一，盡可能讓指紋所產(chǎn)生的熒光信號比背景熒光強(qiáng)，利用納米半導(dǎo)體復(fù)合材料同指紋物質(zhì)的選擇性吸附能實(shí)現(xiàn)該方法。對納米半導(dǎo)材料實(shí)施修飾措施以后，它能夠?qū)χ讣y物質(zhì)進(jìn)行主動(dòng)識別，即以化學(xué)反應(yīng)為途徑，進(jìn)而對指紋物質(zhì)所處的位置有效指出。這樣，當(dāng)光源照射時(shí)，背景和指紋物質(zhì)間，就能夠很好地區(qū)分開來。其二，讓指紋所產(chǎn)生的熒光顏色區(qū)別于背景熒光顏色，可以改善量子點(diǎn)的尺寸為有效途徑，讓其所產(chǎn)生和背景差別較大的顏色。這樣，就算背景熒光沒有辦法消除，但通過濾光設(shè)備仍然能夠方便地得到指紋物質(zhì)的信號熒光。

篇(7)

論文摘要：介紹了納米磁性材料的用途,闡述了納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結(jié)構(gòu)材料三大類納米磁性材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。

1引言

磁性材料一直是國民經(jīng)濟(jì)、國防工業(yè)的重要支柱與基礎(chǔ)，廣泛地應(yīng)用于電信、自動(dòng)控制、通訊、家用電器等領(lǐng)域，在微機(jī)、大型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用具有重要地位。信息化發(fā)展的總趨勢是向小、輕、薄以及多功能方向進(jìn)展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向發(fā)展。納米磁性材料是指材料尺寸限度在納米級，通常在1～100nm的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉，一維超薄膜或二維超細(xì)纖維（絲）或由它們組成的固態(tài)或液態(tài)磁性材料。當(dāng)傳統(tǒng)固體材料經(jīng)過科技手段被細(xì)化到納米級時(shí)，其表面和量子隧道等效應(yīng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)和能態(tài)的變化，產(chǎn)生了許多獨(dú)特的光、電、磁、力學(xué)等物理化學(xué)特能，有著極高的活性，潛在極大的原能能量，這就是“量變到質(zhì)變”。

納米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效應(yīng)、超順磁性、宏觀量子隧道效應(yīng)、磁有序顆粒的小尺寸效應(yīng)、特異的表觀磁性等。

2納米磁性材料的研究概況

納米磁性材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可以分為納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結(jié)構(gòu)材料三大類。

2.1納米顆粒型

磁存儲介質(zhì)材料：近年來隨著信息量飛速增加，要求記錄介質(zhì)材料高性能化，特別是記錄高密度化。高記錄密度的記錄介質(zhì)材料與超微粒有密切的關(guān)系。若以超微粒作記錄單元，可使記錄密度大大提高。納米磁性微粒由于尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)，矯頑力很高的特性，用它制作磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖像質(zhì)量。

納米磁記錄介質(zhì)：如合金磁粉的尺寸在80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸在40nm，今后進(jìn)一步提高密度向“量子磁盤”化發(fā)展，利用磁納米線的存儲特性，記錄密度達(dá)400Gbit/in2，相當(dāng)于每平方英寸可存儲20萬部紅樓夢小說。

磁性液體：它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑，然后彌漫在基液中而構(gòu)成。利用磁性液體可以被磁場控制的特性，用環(huán)狀永磁體在旋轉(zhuǎn)軸密封部件產(chǎn)生一環(huán)狀的磁場分布，從而可將磁性液體約束在磁場之中而形成磁性液體的“O”形環(huán)，且沒有磨損，可以做到長壽命的動(dòng)態(tài)密封。這也是磁性液體較早、較廣泛的應(yīng)用之一。此外，在電子計(jì)算機(jī)中為防止塵埃進(jìn)入硬盤中損壞磁頭與磁盤，在轉(zhuǎn)軸處也已普遍采用磁性液體的防塵密封。磁性液體還有其他許多用途，如儀器儀表中的阻尼器、無聲快速的磁印刷、磁性液體發(fā)電機(jī)、醫(yī)療中的造影劑等等。

納米磁性藥物：磁性治療技術(shù)在國內(nèi)外的研究領(lǐng)域在拓寬，如治療癌癥，用納米的金屬性磁粉液體注射進(jìn)人體病變的部位，并用磁體固定在病灶的細(xì)胞附近，再用微波輻射金屬加熱法升到一定的溫度，能有效地殺死癌細(xì)胞。另外，還可以用磁粉包裹藥物，用磁體固定在病灶附近，這樣能加強(qiáng)藥物治療作用。

電波吸收（隱身）材料：納米粒子對紅外和電磁波有吸收隱身作用。由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達(dá)接收到的反射信號變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3-4個(gè)數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達(dá)得到的反射信號強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標(biāo)，起到了隱身作用。

2.2納米微晶型

納米微晶稀土永磁材料：稀土釹鐵硼磁體的發(fā)展突飛猛進(jìn)，磁體磁性能也在不斷提高，目前燒結(jié)釹鐵硼磁體的磁能積達(dá)到50MGOe，接近理論值64MGOe，并已進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)。為進(jìn)一步改善磁性能，目前已經(jīng)用速凝薄片合金的生產(chǎn)工藝，一般的快淬磁粉晶粒尺寸為20-50nm，如作為粘結(jié)釹鐵硼永磁原材料的快淬磁粉。為克服釹鐵硼磁體低的居里溫度，易氧化和比鐵氧體高的成本價(jià)格等缺點(diǎn)，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如釤鐵氮、釹鐵氮等化合物。另一方面，開發(fā)研制復(fù)合稀土永磁材料，將軟磁相與永磁相在納米尺寸內(nèi)進(jìn)行復(fù)合，就可獲得高飽和磁化強(qiáng)度和高矯頑力的新型永磁材料。

納米微晶稀土軟磁材料：在1988年，首先發(fā)現(xiàn)在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經(jīng)適當(dāng)溫度晶化退火后，獲得一種性能優(yōu)異的具有超細(xì)晶粒（直徑約10nm）軟磁合金，后被稱為納米晶軟磁合金。納米晶磁性材料可開發(fā)成各種各樣的磁性器，應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，用作電流互感器、開關(guān)電源變壓器、濾波器、漏電保護(hù)器、互感器及傳感器等，可取得令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3磁微電子結(jié)構(gòu)材料

巨磁電阻材料：將納米晶的金屬軟磁顆粒彌散鑲嵌在高電阻非磁性材料中，構(gòu)成兩相組織的納米顆粒薄膜，這種薄膜最大特點(diǎn)是電阻率高，稱為巨磁電阻效應(yīng)材料，在100MHz以上的超高頻段顯示出優(yōu)良的軟磁特性。由于巨磁電阻效應(yīng)大，可便器件小型化、廉價(jià)，可作成各種傳感器件，例如，測量位移、角度，數(shù)控機(jī)床、汽車測速，旋轉(zhuǎn)編碼器，微弱磁場探測器（SQUIDS）等

磁性薄膜變壓器：個(gè)人電腦和手機(jī)的小型化，必須采用高頻開關(guān)電源，并且工作頻率越來越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高頻開關(guān)電源進(jìn)一步向輕薄小方向發(fā)展，立體的三維結(jié)構(gòu)鐵芯已經(jīng)不能滿足要求，只有向低維的平面結(jié)構(gòu)發(fā)展，才能使高度更薄、長度更短、體積更小。對于10～25W小功率開關(guān)電源，將采用印刷鐵芯和磁性薄膜鐵芯。幾個(gè)微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三維立體結(jié)構(gòu)，而是二維平面結(jié)構(gòu)，其物理特性也與原來的立體結(jié)構(gòu)不同，可以獲得前所未有的高性能和綜合性能。

磁光存儲器：當(dāng)前只讀和一次刻錄式的光盤已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是可重復(fù)寫、擦的光盤還沒有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。最具有發(fā)展前途的是磁性材料介質(zhì)的磁光存儲器，其可以像磁盤一樣反復(fù)多次地重復(fù)記錄。目前大量使用的軟磁盤，由于材料介質(zhì)和記錄磁頭的局限性，其存儲密度已經(jīng)達(dá)到極限；另外其已經(jīng)不能滿足信息技術(shù)的發(fā)展要求，無法在一張盤上存儲更多的圖象和數(shù)據(jù)。采用磁光盤存儲，就能在一張盤上記錄數(shù)千兆字節(jié)到數(shù)十千兆字節(jié)的容量，并且能反復(fù)地擦寫使用。

3展望

納米技術(shù)是本世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù),納米材料是納米技術(shù)的核心,是21世紀(jì)最有前途的材料,也是納米技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之一。納米科技的發(fā)展給傳統(tǒng)磁性產(chǎn)業(yè)帶來了跨越式發(fā)展的重大機(jī)遇和挑戰(zhàn),納米級磁性材料的開發(fā)和研究是磁性材料發(fā)展的一個(gè)必然方向,但同時(shí)也應(yīng)重視用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和對現(xiàn)有材料進(jìn)行納米改性方面的研究,以全面提高企業(yè)的技術(shù)水平和競爭能力,在世界民族之林樹立中華民族的大旗。

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