納米技術的性質范例6篇

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納米技術的性質

納米技術的性質范文1

關鍵詞:納米銀 制備技術 形態可控

中圖分類號:TB383 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)05(a)-0035-01

近年來,國內外諸多學者在金屬納米粒子的形狀控制方面做了大量研究,其本質是通過控制納米級貴金屬材料的晶體生長得到特殊的結構形態以期望對其相關物理性質產生重要的影響。其中,對納米銀形狀控制的實驗技術比較成熟,目前已能采用多種方法將其制備出來,實驗合成納米銀的形貌包括球形、線形、棒形、棱柱、立方形、八面體、三角形、珊瑚狀、片狀等[1]。

1 形態可控納米銀制備技術

1.1 球形納米銀

納米銀就是將粒徑做到納米級的金屬銀單質,其具有高表面活性、大比表面積、強催化能力和極高的導電率,已廣泛被應用于電子漿料、生物傳感器、催化劑、低溫超導體、納米器件和光學器件等方面。納米銀粒徑大多在數十納米左右,其可以強烈抑制,乃至殺滅大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數十種致病微生物,并且細菌不會對藥物失去敏感性。在化纖中加入少量的納米銀,可以賦予化纖制品很強的殺菌能力。

對于制備出均勻分布的球狀納米銀,可在PVP溶液中加入0.6mol/L的水合肼和0.6mol/L的AgNO3,其中保證PVP:Ag=3:2,通過控制硝酸銀加入的方式來控制粒徑。同時還可以在121℃的高壓釜里,用可溶性淀粉作為還原劑和穩定劑反應5 min,制備在常溫下可以穩定存在3個月且粒徑為10~34 nm的球形銀顆粒。也可以在PVP溶液中溶解一定的硝酸銀和丙醇,用γ射線照射含有二甲基甲醇的AgNO3 溶液制備球狀納米銀溶膠[1]。

1.2 線(棒形、錐形、棱柱)狀銀納米

由于一維納米結構(如納米線、納米棒和納米管等)在制備納米電子器件、納米光電子器件及傳感器等領域具有潛在應用價值而成為納米科學研究的焦點之一。納米銀線(棒)可通過硬模板和軟模板制備,目前文獻報道的典型的硬模板如氧化鋁膜、碳納米管和封端共聚物等。硬模板的使用能很好地控制納米線(棒)的形貌,然而納米線(棒)的直徑受模板孔徑的限制。典型的軟模板有DNA鏈、棒狀膠束等。后來,又開發了種子和無種子濕化學路線合成納米線。

Wiley等[1]先將AgNO3加入到乙二醇中,再將PVP和NaBr加入乙二醇中,將兩種溶液在155 ℃條件下反應1小時,最終得到棱柱形狀的納米銀。如果將AgNO3溶解到EG中,再將含有PVP和NaBr的溶液在160 ℃油浴,然后將兩者混合,可通過控制反應時間來獲得雙錐的形狀。如果以凝膠為模板,在溴化銀納米晶存在下,通過化學還原法可制備直徑為80 nm,長達9 μm的銀納米線。若以乙二醇為溶劑和還原劑,PtCl2為前驅體,在160 ℃下制得納米鉑,然后將含PVP的AgNO3水溶液加入到上述含鉑種子的乙二醇中反應不同時間,發現納米棒的數量和長度隨著時間的延長而不斷的增大。

1.3 片狀納米銀

納米片狀Ag粉主要用于導電漿料的調制,也可用作電子材料。當Ag粉粒徑達到納米級尺度,形貌為片層狀時,對電子電路印刷時的均勻性、平整度等印刷效果均有明顯改善。

可以用液相方法制備出納米線和三角形片狀的納米銀[1],先用AgNO3溶解在DMF(二甲基甲酰胺),再將其溶液逐滴加入到溶解有PVP的DMF中,直到混合溶液變成橙紅色,然后將混合物轉移到高壓釜在150~180 ℃中加熱24 h,得到三角形片狀納米銀。如果以PVP為表面活性劑,乙醇為溶劑和還原劑,可以制備形狀可控的納米Ag顆粒。當PVP與AgNO3摩爾比較小時,所得納米銀顆粒形狀為類球形,并有向類六邊形轉變的趨勢;當摩爾比較大時,形成的顆粒為正三角形,當摩爾比適當的時候Ag顆粒形狀為正六邊形。也可以將AgNO3和檸檬酸鈉混合在含有聚氧乙烯十二烷基醚的溶液中并進行強烈攪拌,然后注入硼化氫鈉溶液,在80 ℃下進行水熱,得到三角形片狀納米銀。在PVP存在的條件下,僅僅延長銀離子和環六亞甲基四胺的反應時間就能得到大量片狀的納米銀。

1.4 立方形納米銀

晶型為立方結構的納米銀具有特殊的表面結構,有望為SERS的理論研究和應用提供理想的表面模型,而且將有利于深入研究表面納米結構體系的各種獨特的物理和化學性質。

將含有AgNO3的乙二醇與含有PVP和NaCl的乙二醇分別加入到乙二醇中攪拌并根據顏色的變化來判斷反應是否完成,最終可得到截角立方和八面體Ag。如果將少量Na2S或NaHS加到比較常用的乙二醇法制備納米銀的溶液中,反應時間控制為3~8 min,使得單晶銀的動力學生長成為控制因素有效抑制了孿晶的生成,最終制得了邊長為25~45 nm單分散的納米銀立方體。在60~70 ℃,在聚乙烯醇存在下,可以用水熱合成法合成了分散性好的長為10~30 nm的銀立方體[2]。

1.5 樹枝狀納米銀

樹枝狀的納米銀主要是用模板法制備,一般以PVP為絡合劑,用溶劑熱法自組織合成了直徑在100~150 nm的樹枝狀納米銀結構。

2 納米銀形態研究的展望

納米銀的制備方法主要有液相法、電化學還原法、光化學還原法、納米金屬粉體連續制備法。納米材料的性能和應用取決于其形狀,因此精確控制顆粒尺寸和形貌是制備高性能納米金屬銀的關鍵。由于納米銀材料具有特殊的微觀結構,并且具有很強的導電性和化學活性,因此實際應用范圍很廣。

參考文獻

納米技術的性質范文2

[關鍵詞] 載銀納米二氧化鈦樹脂基托; 抗菌性能; 菌斑

[中圖分類號] R 783.6 [文獻標志碼] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.02.022

Study of antibacterial effect of polymethyl methacrylate resin base containing Ag-TiO2 against Streptococcus mutans and Saccharomyces albicans in vitro Liu Jie1, Ge Yali1, Xu Lianli2. (1. Dept. of Prosthodontics, School of Stomatology, Jiamusi University, Jiamusi 154002, China; 2. Dept. of Denture Production, School of Stomatology, Jiamusi University, Jiamusi 154002, China)

[Abstract] Objective To study the antibacterial effect of polymethyl methyacrylate(PMMA) resin base containing

Ag-TiO2 antibacterial agent against common conditioned pathogen and their bacterial plaque in vitro. Methods Diffe-rent qualities of Ag-TiO2 antibacterial agent were added into PMMA resin base in order to prepare antibacterial PMMA resin base. Then, in vitro analysis of antibacterial effect of the resin base against Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Saccharomyces albicans were assayed with the pellicle-sticking method. Furthermore, the growth of Streptococ-cus mutans and Saccharomyces albicans bacterial plaque on the antibacterial PMMA resin base were examined by scanning electron microscope. Results The inhibition percent for Staphylococcus aureus was 93.3% by antibacterial PMMA resin base with 0.7% Ag-TiO2; for Streptococcus mutans 90.2% with 1.5% Ag-TiO2; for Saccharomyces albi-cans 91.2% with 2.5% Ag-TiO2. Bacterial plaque of Streptococcus mutans and Saccharomyces albicans on antibacterial resin base were inhibited effectively. Conclusion The antibacterial property of the PMMA resin base is effectively enhanced with Ag-TiO2 antibacterial agent.

[Key words] polymethyl methacrylate resin base containing Ag-TiO2; antibacterial effect; bacterial plaque

納米技術的性質范文3

【關鍵詞】納米材料;納米技術;應用

有人曾經預測在21世紀納米技術將成為超過網絡技術和基因技術的“決定性技術”,由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國相繼投入巨資進行研究,美國從2000年啟動了國家納米計劃,國際納米結構材料會議自1992年以來每兩年召開一次,與納米技術有關的國際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴散途徑,導致了高擴散率,它對蠕變,超塑性有顯著影響,并使有限固溶體的固溶性增強、燒結溫度降低、化學活性增大、耐腐蝕性增強。因此納米材料所表現的力、熱、聲、光、電磁等性質,往往不同于該物質在粗晶狀態時表現出的性質。與傳統晶體材料相比,納米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數、低熱導率、強軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學性能環境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、劑等領域。

(一)力學性質

高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有納米結構的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低,位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大,增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大,所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發生,這就是納米晶強化效應。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史,由于金屬陶瓷的混合燒結和晶粒粗大的原因其力學強度一直難以有大的提高。應用納米技術制成超細或納米晶粒材料時,其韌性、強度、硬度大幅提高,使其在難以加工材料刀具等領域占據了主導地位。使用納米技術制成的陶瓷、纖維廣泛地應用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環境下使用。

(二)磁學性質

當代計算機硬盤系統的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2,在這情況下,感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%,已不能滿足需要,而納米多層膜系統的巨磁電阻效應高達50%,可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭,具有相當高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關系,所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復合納米材料對可見光具有良好的透射率,對可見光的吸收系數比傳統粗晶材料低得多,而且對紅外波段的吸收系數至少比傳統粗晶材料低3個數量級,磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數量級,從而在光磁系統、光磁材料中有著廣泛的應用。

(三)電學性質

由于晶界面上原子體積分數增大,納米材料的電阻高于同類粗晶材料,甚至發生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變(SIMIT)。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點,有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管,表現出很好的晶體三極管放大特性。并根據低溫下碳納米管的三極管放大特性,成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進展,已經成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

(四)熱學性質

納米材料的比熱和熱膨脹系數都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值,這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用,從而有效地將太陽光能轉換為熱能。

(五)光學性質

納米粒子的粒徑遠小于光波波長。與入射光有交互作用,光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制,在光感應和光過濾中應用廣泛。由于量子尺寸效應,納米半導體微粒的吸收光譜一般存在藍移現象,其光吸收率很大,所以可應用于紅外線感測器材料。

(六)生物醫藥材料應用

納米粒子比紅血細胞(6~9nm)小得多,可以在血液中自由運動,如果利用納米粒子研制成機器人,注入人體血管內,就可以對人體進行全身健康檢查和治療,疏通腦血管中的血栓,清除心臟動脈脂肪沉積物等,還可吞噬病毒,殺死癌細胞。在醫藥方面,可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內的輸運更加方便。

二、納米技術現狀

目前在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產業化,我國也在國際環境影響下創立了一(下轉第37頁)(上接第26頁)些影響不大的納米材料開發公司。美國2001年通過了“國家納米技術啟動計劃(National Technology Initiative)”,年度撥款已達到5億美圓以上。美國科技戰略的重點已由過去的國家通信基礎構想轉向國家納米技術計劃。布什總統上臺后,制定了新的發展納米技術的戰略規劃目標:到2010年在全國培養80萬名納米技術人才,納米技術創造的GDP要達到萬億美圓以上,并由此提供200萬個就業崗位。2003年,在美國政府支持下,英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立研究中心,在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產線。許多大學也相繼建立了一系列納米技術研究中心。在商業上,納米技術已經被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結構合金、著色劑與化妝品、電子元件等的制備。

目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術、納米基礎理論等多方面處于世界領先地位。歐洲在涂層和新儀器應用方面處于世界領先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術研究納入其中,現在又將納米技術列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設備和強化納米結構領域處于世界先進地位。日本政府把納米技術列入國家科技發展戰略4大重點領域,加大預算投入,制定了宏偉而嚴密的“納米技術發展計劃”。日本的各個大學、研究機構和企業界也紛紛以各種方式投入到納米技術開發大潮中來。

中國在上世紀80年代,將納米材料科學列入國家“863計劃”、和國家自然基金項目,投資上億元用于有關納米材料和技術的研究項目。但我國的納米技術水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50 多個大學20多家研究機構和300多所企業從事納米研究,已經建立了10多條納米技術生產線,以納米技術注冊的公司100多個,主要生產超細納米粉末、生物化學納米粉末等初級產品。

三、前景展望

經過幾十年對納米技術的研究探索,現在科學家已經能夠在實驗室操縱單個原子,納米技術有了飛躍式的發展。納米技術的應用研究正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域高速發展。可以預測:不久的將來納米金屬氧化物半導體場效應管、平面顯示用發光納米粒子與納米復合物、納米光子晶體將應運而生;用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學組裝計算機將投入應用;分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學傳感器等將被研究制造出來。

納米技術目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規模生產階段,但從歷史的角度看:上世紀70年代重視微米科技的國家如今都已成為發達國家。當今重視發展納米技術的國家很可能在21世紀成為先進國家。納米技術對我們既是嚴峻的挑戰,又是難得的機遇。必須加倍重視納米技術和納米基礎理論的研究,為我國在21世紀實現經濟騰飛奠定堅實的基礎。整個人類社會將因納米技術的發展和商業化而產生根本性的變革。

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【關鍵詞】納米技術;建筑裝飾;新型材料

1 前言

納米技術,又稱毫微技術,在科學界被定義為研究結構尺寸在0.1至100納米范圍內材料的性質和應用的一種技術。隨著科學技術的進步,納米技術發展的正日益成熟,并逐漸成為具有深刻理論研究價值與廣泛實物應用前景的一門高端綜合性技術。從20世紀80年代以來,納米技術的發展受到越來越多的關注,世界各國對其的研發投入也呈跨越式發展趨勢,目前該項技術的初期產出已經可以應用到建筑裝飾材料的制作和改良之中,而且在染料、涂料、食品、紡織等其他行業都呈現出較大的發展空間。把高新技術下的納米材料引入建筑行業,可以說是對納米先期技術實物化應用的一大創新,納米技術在開創新型環保型科技建筑材料領域已經帶來了意想不到的效果。

2 納米技術的產生與發展

2.1 納米技術的產生

作為以納米級的材料運用到產品設計、制造,測量和控制等技術終端的技術,納米技術最早來源于物理學家理查德?費曼在1959年做的著名演講,此后十年,諸多科學家投入到這一科技事業的研究當中,直到70年代,科學家才從不同角度切實提出有關納米科技的構想,尤其以科學家唐尼古奇的學說最為典型,他最先使用納米技術一詞描述精密機械加工。但是納米技術的正式誕生卻要比這時候還晚20年左右,直到90年代,第一屆國際納米科學技術會議在美國盛大召開,才標志著納米技術正式面向世界,成為各國追逐的熱議話題。納米技術自從一開始產生,便注定了與工業化生產具有密切的聯系,由此也決定了其主要包括:納米級測量技術、納米級表層物理力學性能的檢測技術、納米級加工技術、納米粒子的制備技術、納米材料、納米生物學技術、納米組裝技術等。

2.2 納米技術的發展

納米技術的發展,主要是在納米技術逐步成熟和被廣泛接受之后,納米技術的成熟是以其研究結構的穩定和普及為標注的。此時,納米技術主要包括納米材料,納米動力學,納米生物學和納米電力學。其中,納米材料微小的細致特性,起初適合于制造微特電機,甚至是磁懸浮列車,后來逐步發展到建筑新型材料的設計與制作之中,不僅可以節省現有建筑材料,而且更加環保和節能;納米動力學更多還處于理論階段,可以使微電機和檢測技術達到納米數量級;納米生物學可以制成具有識別能力的納米微細胞進行藥物療效觀察和治理;納米電力學也主要集中在對電子硬件的重新設置和改善,目前仍處于理論開創階段,與實物的對接相對較慢。

3 納米技術在新型建筑裝飾材料中的應用

3.1 納米技術在抗菌材料的應用方面大有可為

現代建筑設計中,對材料的運用范圍更加廣泛,除去傳統下的石制材料、金屬制品材料、木制材料,越來越多的裝潢設計離不開玻璃制品、陶瓷制品、塑料制品的配合與設計,而且這樣設計占據室內材料部分的比例呈明顯遞增趨勢。相比之下,可以發現玻璃、陶瓷、塑料都屬于后代科技下的產物,包含了更多的是社會物質的影響而非自然的常態構造,這些材料的純凈度受到很大的挑戰,建筑設計中越來越多的這些材料設計加入,勢必會增加整個建筑材料的污染度,加大材料細菌的存活空間。因此,納米技術在抗菌材料方面的應用便因此開始,抗菌自潔玻璃是最好的例證,通過在建筑用玻璃材料表面涂上一層納米TiO2薄膜,納米TiO2薄膜在紫外線的照射下能自行分解出自由移動的電子,能將空氣中的氫氧化物激活成為活性OH基因,將許多有害物質和油漬物質分解成氫氣和二氧化碳,從而實現對空氣的消毒和對玻璃表面的清潔。同樣的,對于陶瓷材料、塑料材料都可以以類似的方式達到環保、清新空氣、凈化污染的目的。現在,新型的納米染料也已經取得重大突破,這使得對整個建筑污染最大的材料也得到了最好的控制,因此,隨著建筑材料范圍的更加擴展,納米技術在控制建筑材料污染方面的作用還會越來越大。

3.2 納米技術可以顯著增強建筑材料強度與韌度

現有建筑材料對材質剛性度的要求越來越高,使用復合材料構筑建筑材料已成為當今建筑業和家居裝飾業得一大特色和趨勢。傳統的建筑裝飾材料,秉承了質地脆、形象柔的加工工藝特點,深受人們的歡迎,但這也不能掩蓋其易損壞、易變形的一大事實,最終使其使用受到了較大的限制,只具有觀賞性不具有實用性。采用納米技術對建筑材料進行加工之后,情況完全不同,納米技術材料有助于裝飾材料內晶體顆粒的滑移,使材料具有超塑,通過納米技術是得SiC、Si3C4、ZnO、SiO2制成的裝飾材料具有高強度、高密度、高韌度的特性,在同類品中更具有易磨性和支撐性,最終達到建筑裝飾材料防腐、耐磨與美觀的統一。

3.3 納米技術開創性能特殊的光學建筑材料

納米技術在建筑裝飾材料中的運用,最有特色的一點體現在對光學材料的改觀上,納米材料具有特殊的抗紫外線、吸收和反射紅外線能力,當這種材料運用在建筑裝飾材料中,可以使得建筑材料具有抗光擾性和減少輻射。最新科學研究表明,TiO2、ZnO、SiO2在對波長為300-400nm波段具有很強的紫外線吸收能力,大大降低了紫外線對建筑材料的輻射和反射,進而保護人體免受紫外線的強輻射照射。除此之外,還有很多納米制材料對不同波段的紫外線強光具有抗輻射作用,對保護人體和家居起著重要的作用。

參考文獻

[1] 張志琨. 崔作林. 納米技術與納米材料[M].北京:國防工業出版社, 2000

[2] 汪一佛. 納米技術在建筑材料領域中應用[J]. 建材技術與應用, 2001,(4):9-12.

[3] 肖力光. 周建成. 馬振海. 納米技術及其在建筑材料中的應用[J]. 吉林建筑工程學院學, 2003, (1):27-32.

納米技術的性質范文5

納米技術分為三種概念:

1、是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念,可以使組合分子的機器實用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以制造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術還未取得重大進展。

2、把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術,也使半導體微型化即將達到極限。

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關鍵詞:食品科學,納米技術,納米材料,應用

一、引言

二十世紀末納米技術開始興起,隨著人們的重視程度不斷提高和研究的進一步深入,納米技術在醫藥上的許多研究成果正逐步地應用于食品行業,并且開發、生產了許多新型的食品和一些具有良好功效和特殊功能的保健食品,納米技術在食品方面的取得了卓越的成績。

二、納米技術概述

所謂納米,它是一種幾何尺寸的度量單位,l納米為百萬分之一毫米,也就是十億分之一米的長度。由于納米材料的微觀粒子非常的小,進而表現出特殊的力學、熱學、物理和化學特性,并且具備特殊的功能。[1]總體而言,納米材料具有優異的晶粒尺寸小、表面效應、量子尺寸效應、體積效應等,這些特性使得納米技術廣泛應用于食品工藝。[2]從二十世紀九十年代初開始,納米電子學、納米材料學、納米生物學、納米化學、納米藥物學以及納米生物技術的到了快速發展,同時有關的新名詞、新概念也不斷涌現。人們對納米技術的理解較為模糊,一直以來人民對其研究也處于起步階段,還有待于我們進一步深入研究。納米技術的主要目標是,根據納米結構所具有的特性和功能,結合人們的需求,對材料進行加工,并制造具有特定功能的產品,給人們帶來全新的技術革命。此外,在設計過程中在原子、分子的水平上運用納米技術進行材料設計,進而制造出具有全新性質和各種功能的材料,從而滿足人們日益增長的生活需求。

三、食品科學中納米技術的應用

隨著納米技術的快速發展,納米食品生產取得了可喜的成績。到目前為止,納米食品產品已經超過三百種,一大部分食品已經實現了商業化。據相關統計預測,到2013年我國納米食品市場將達到250億美元。[3]由此可見,納米技術在食品上的應用有較為廣闊的前景。納米技術在食品上的應用和研究主要包括:納米包裝材料、納米食品加工以及納米檢測技術等諸多方面,具體應用如下:

(一)微乳化技術和納米膠囊制備技術

微乳液其實就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩定,各向同性、粒徑大小為l-100納米、外觀透明或半透明的分散體系,而制備該微乳液的技術也稱為微乳化技術。自從上個世紀末以來,人們加大對微乳理論和應用的研究,并將微乳化技術已應用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術,將微膠囊制備成具有粒徑大小在10-1000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小,形成膠體溶液,易于分散和懸浮在水中,并形成清澈透明的液體,從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態而濃集于特定的靶組織,進而有利于提高療效的目的,增加藥品生產效率。[4]此外,由于分子自組裝技術特殊的界面分子識別功能,納米膠囊的制備技術已應用到香料阻燃劑、醫藥、石油產品以及食品調味品等領域,并且其應用范圍將會進一步擴大。調查顯示,目前制備納米膠囊的方法主要有微乳聚合法、乳液中的界面沉積法、乳液中的界面聚合法、復相乳液溶劑揮發法等。

(二)納米技術在食品包裝與保險技術中的應用

在食品包裝行業,納米技術的應用最為普遍,并且該技術能給人們帶來極大的利益。因為,在包裝材料過程中,只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果,從而更好地為食品包裝提高質量安全保障。同時,在冰箱制造行業也能看到納米技術的應用情況,通過納米技術能夠有效地生產出一些抗菌性的冰箱,從而滿足人們日常生活需求。[5]此外,由于納米材料的尺寸微?。{米級別),并體現出特殊的功能,在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現有包裝材料的性能,從而進一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術在玻璃和陶瓷容器等領域的應用,通過加入納米顆粒,可以有效地增加了脆性材料的韌性與強度,還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時間過長而出現老化、變質等現象,進而增加食品包裝的使用壽命,促進食品包裝行業的發展。

(三)納米技術在超細微粒和納米粒子制備中的應用

在當今的高新技術研究領域中,超細微粒尤其是納米粒子已經成為人們研究的熱門方向,并是當今急需加大研究投入的領域。經過超細化處理后的物質,粒子之間的接觸面積增大,比表面積也大大增加,界面能顯著提高,表面能會發生巨大變化,從而顯現出獨特的物理與化學性能。通常情況下,制備超細粒子的方法為超細碾磨法,例如市場上比較普遍的具有強抗氧化性的超細綠茶粉與具有強結合水能力的超細面粉等。研究表明,粒子越小越有助于人體的吸收消化,約1000納米的超細綠茶粉呈現出較好的營養消化和吸收率,其營養價值大大超出普通的綠茶粉。[6]再比如近年來迅速發展起來的新技術--超臨界流體制備超細微粒技術,也屬于納米技術制備超細粒子的范疇,該技術可以較準確地控制結晶過程,對粒子尺寸進行精確的控制,從而生產出的超細微粒粒徑小且粒度分布均勻,該技術在醫療藥物制造行業較為普遍,具有非常廣闊的應用前景。

(四)納米技術在食品檢測中的應用

由于計算機技術的飛速發展,使得納米傳感器技術發展也較為迅猛,并且已經成功在食品安全監測廣泛應用。[6]納米生物傳感器技術,是采用選擇性結合靶分子的生物探針,對食品進行安全監測的技術。這是因為納米材料本身就是非常敏感,對于不均勻的化學和生物物質反應非常的靈敏,將納米技術與計算機技術、生物學、電子材料等相結合起來,可以制備新型的傳感器件,從而達到提高食品安全檢測的可靠性和準確性。此外人們還通過納米生物傳感器技術,實現了對食品安全的靈敏、有效、快速檢測。比如在傳統的檢測領域,特別是在監測微量細菌時,需要擴增或富集樣本中的目標菌。我們就可以利用納米技術與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器,這種方法不僅能夠大大減少檢測所需的時間,而且還可以提高檢測的準確度,提高了食品安全檢測的效率。

四、結語

由于我國納米技術研究起步較晚,在許多方面還存在不足之處,但是近年來隨著國內專家學著對納米技術的研究力度不斷加大,同時國家在政策等方面給予了大力支持,納米技術已經取得了一定的成績,特別是納米技術在食品工業中的廣泛應用。我相信在不久的將來,納米技術將會引發一場新的食品科學的革命,為我國食品工業帶來巨大的經濟社會效益和廣闊的發展空間,同時也會在一定程度上加速人們生活方式和飲食結構的變化,引領人們進入全新的食品行業,保障食品安全,提高人民生活水平。

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