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納米技術的缺點范文1
關鍵詞：納米材料；納米尺度；阻燃材料
中圖分類號：TB383.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）02-0179-02
當前，塑料、橡膠和纖維等聚合物應用十分廣泛，但其易燃性給其使用和推廣造成了一定的影響。阻燃材料盡管在一定程度上起到了阻滯燃燒、延緩火災蔓延、爭取逃生和救援時間等積極的作用，但也在力學性能、性價比、環境污染等方面存在不足。隨著納米材料在力學、電磁學、熱學、光學等多個領域的應用，納米技術和納米材料顯現出廣闊的發展前景。納米阻燃材料的研制和發展有利于克服和改進傳統材料的缺點，蘊含著巨大的社會效應和經濟效益。
1 納米材料簡介
納米材料是指在結構上具有納米尺度及其相應功能特征的材料，1納米為十億分之一米，納米尺度一般是指1～100 nm。材料的結構和粒徑進入納米尺度范圍時，就表現出表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等多種特殊效應，從而使材料表現出多種奇特的功能。納米材料按照材質分類，可以分為納米金屬材料、納米非金屬材料、納米高分子材料和納米材料。納米技術和多種材料的結合，大大改變了材料的綜合特性，為進一步優化材料的功能提供了有力的技術支持。
2 阻燃材料的分類和要求
阻燃材料可分為無機和有機、含鹵和無鹵等多種類型。無機主要指氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅系、三氧化二銻等阻燃材料體系，有機主要以鹵系、氮系和磷系為主，它們通過復配或者反應得到形成添加型或者反應型復合材料，進而起到阻燃作用。相比較而言，無機阻燃材料具有低成本，熱學性能好，燃燒時有毒氣體少等優點，但是它們也具有機械性能差、填充量大且與基材相容性差等缺陷。有機型阻燃材料具有阻燃性能好，與基材相容性好，填充量小等優點，但是具有燃燒時發煙量大且產生有毒氣體等缺陷。因此發展低煙、低毒、無鹵、物理機械性能優越等環保型阻燃材料成為一直以來重要的研究課題，納米技術的出現和發展為解決上述阻燃材料的現有缺陷提供了可能。研究表明，納米阻燃材料應滿足下列要求：第一，材料應符合環保要求，燃燒時產生的毒性氣體少。第二，材料應具有功能性強、阻燃效率高等特點，同時應克服傳統阻燃材料機械物理性能方面的現有缺陷，拓展材料應用范圍。第三，降低綜合成本，增強材料的性價比。
3 納米阻燃材料的類型
將傳統的阻燃劑顆粒細化到納米級應用到相關材料中即可獲得納米阻燃材料。納米技術的應用、納米級顆粒的獲得以及納米尺度所表現出來的特有的多種效應大大增強了阻燃劑和材料間的相容性，一定程度上減少了阻燃劑的應用量，同時也提高了阻燃性能，提升了阻燃材料的性價比。目前，已研制的常用納米阻燃復合材料大致有以下幾種。
3.1 聚合物粘土納米材料
粘土納米阻燃材料涉及陽離子粘土礦物蒙脫石、陰離子粘土礦物層狀雙金屬氫氧化物、非離子型粘土礦物高嶺石等原料，借助插層方法修飾，獲得對聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯（PP）等有效的復合阻燃材料。粘土類阻燃劑的層狀硅酸鹽中含有炭化層，在高溫下能夠俘獲一些自由基，在改變了材料力學性能的同時，也提高了材料的阻燃性能，還避免了添加鹵系阻燃劑后燃燒時發煙量大、產生腐蝕性和毒性氣體等缺陷?；馂臅r，硅酸鹽碳化層減緩了材料燃燒時揮發物逸出的速度從而使得粘土類納米材料在凝聚相分解過程中揮發物的溢出率低。
3.2 納米氫氧化鎂阻燃材料
納米級氫氧化鎂阻燃材料的阻燃性、發煙量與基材的相容性等性能要優于微米級的氫氧化鎂阻燃材料的相應性能。在一定劑量下，納米級氫氧化鎂阻燃體可以達到UL94標準的V-0級。金屬氫氧化物本身優勢明顯，關鍵是添加量要比較大，通常在60%以上，而高填充量對阻燃材料的物理機械性能影響較大，而納米技術正好能很好地解決阻燃劑和基體間的分散性和相容性的問題，兩種技術的結合大大提升了氫氧化鎂阻燃劑的應用和阻燃后材料的阻燃性能。納米氫氧化鎂阻燃材料具有無鹵、低煙、無毒、無滴落、耐酸、穩定性好、分解溫度高、不腐蝕設備等多種優異性能，具有廣闊的應用前景。
3.3 納米碳酸鈣類復合材料
用錫酸鋅包覆納米碳酸鈣粉體并應用到聚氯乙烯（PVC）中，得到40～60 nm的產品粒徑，減少了增塑劑在PVC中的用量，提高了產品的加工性能，再加上硬質PVC本身的高含氯量和高阻燃性，極限氧指數（LOI）可以達到45%，獲得了優良的阻燃復合材料。經過甲基丙烯酸處理的納米碳酸鈣/聚苯乙烯（PS）原位復合材料粒徑也在
100 nm以內，也具有較好的阻燃性能。此外也可以應用脂肪酸、鈦酸酯偶聯劑以及納米碳酸鈣經過表面處理得到聚丙烯/納米碳酸鈣復合材料，經過實驗和應用，都在保持較好阻燃性能的基礎上，材料的力學性能方面得到了很大的改善，材料的抗沖擊強度也有所提高。
3.4 納米級氧化銻阻燃材料
納米級氧化銻阻燃PVC材料的阻燃性能高，發煙量低，其性能優于傳統的PVC材料的相應性能，而且適合用于紡織品中。納米級氧化銻顆用量少， 而且不會阻塞機器的噴絲孔， 使得紡織品能夠阻燃。另外，納米級的氧化銻材料的比表面積很大，對一些紡織品的滲透性能好，具有很強的粘附力，由此形成的紡織材料還具有很好的耐洗牢度，不易褪色。納米氧化銻具有成本低，平均粒度小，在聚酯材料中分散均勻，相容性好等優點。
3.5 EVA/二氧化硅納米復合材料
納米二氧化硅改性的聚合物已經獲得了廣泛的應用，原因是經過納米化和改性，所獲得的納米復合材料具有質輕、高強度、高韌性等多種優點。EVA類納米復合材料中納米填充層在內層聚合物外面形成一層隔離層，從而強化了炭化過程，材料降解過程延長，用錐形量熱計測量出的熱釋放速率峰值極低，阻燃性能較傳統阻燃材料有大幅提高。在力學性能方面，研究表明，EVA/二氧化硅復合材料中的體積填充分數為4%時，復合材料的拉伸強度最高，約為基體的兩倍，這也充分顯現出了納米技術在提升復合材料的物理機械性能方面的重要作用。
4 納米阻燃材料制備工藝進展
納米材料的制備方法主要有以下幾種。
①溶膠―凝膠法。溶膠―凝膠法是制備納米材料比較普遍的制備方法。其流程是：將金屬氧化物或金屬鹽溶于水中，通過水解反應后，形成溶膠狀納米級微粒，再將溶劑蒸發，之后形成凝膠物體。這樣就形成了有機聚合物與無機分子相互滲透，具有多層有序結構的阻燃材料。該方法化學反應溫和，無機成分和有機成分相互摻混，結構緊密，但也存在凝膠干燥時易出現材料收縮脆裂等缺點。
②共沉淀法。共沉淀法是指先期形成的無機納米粒子與有機聚合物混合沉淀形成阻燃材料的方法。這種方法中，納米粒子與材料合成分開制作，納米粒子的尺寸與結構可以很好的控制，同時納米粒子在聚合物中均勻分布，綜合性能好。但該方法中納米粒子易團聚，均勻分散納米微粒是最大難題。共沉淀法可分為溶液共沉淀法、乳液共沉淀法與熔融共沉淀法等多種方式。
③插層法。插層法的流程是將納米微粒制成層狀，再將其插入有機聚合物層之間，導致二者達到納米級復合。這類方法有聚合插層法、熔融插層法及溶液插層法等類型。
④原位共聚法。原位共聚法是指將納米粒子均勻分散在溶液中，再借助加熱、輻射等手段，使聚合物與納米粒子之間發生聚合等一系列反應，最后得到納米級分散的阻燃材料。該方法得到的阻燃材料具有粒子納米特性好，層間焓熵勢壘低等優點。
⑤原位自組裝法。原位自組裝法是指利用聚合物分子與納米粒子間的分子間力、層間靜電力等作用，在原位進行自組裝，生成無機主晶核，最后聚合物再將生成的晶體包圍在內。這種方法合成雙羥基納米復合物比較有利，納米相能有序分布。
5 納米阻燃材料的展望
在阻燃劑領域中，無機添加型阻燃劑應用最早，用量最大。如銻系、鋁系、磷系、硼系阻燃劑等等。但目前主要存在阻燃劑和基材相容性差和對物理機械性能影響較大等問題。研究表明納米技術的利用可以提高塑料制品的阻燃性以及機械性能，加強纖維制品的阻燃性以及抗靜電能力，加強橡膠制品的阻燃性以及減少其燃燒時的有毒氣體的釋放和發煙量。納米阻燃材料可以在發揮無機類阻燃材料低鹵或無鹵、低煙、低腐蝕等優勢的基礎上，借助納米技術大大提高無機類阻燃材料的綜合性能。
此外納米阻燃材料也將在提高材料的熱穩定性、減少材料在使用中的團聚、增強阻燃劑和材料間的用量、粒徑、層狀結構的優化和復配、優化材料的儲運和添加過程、提升材料的阻燃效果、促進材料的多功能化等方面得到進一步發展。在納米阻燃復合材料的微結構及形成機理、材料的阻燃機理細節等基礎理論方面加強研究，不斷加速發展朝陽的納米阻燃材料事業，有利于相關產品產業化的順利實現和拓展。
綜上所述，納米阻燃材料具有阻燃性能好，環保效果好，并且燃燒時放出的有毒氣體少，填充用量少，產品趨于多功能化發展的特點，可廣泛應用于汽車、航空、電子家電等多個行業，具有很大的發展空間。但是納米阻燃材料的發展，仍有很多亟待解決的實際問題，如納米粒子形態的控制、納米粒子分布工藝以及多功能化的統一等。相信隨著高分子材料科學與工程技術的不斷進步，隨著納米技術的出現、應用和快速發展，納米阻燃材料研究必將會取得長足的進步，為更好地保護人民生命財產安全提供堅實的物質技術保障。
參考文獻：
[1] 歐育湘，陳宇，王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京：國防工業出版社，2001.
納米技術的缺點范文2
關鍵詞：納米；磁性材料
中圖分類號：TM273文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2007）10-0284-02
1引言
磁性材料一直是國民經濟、國防工業的重要支柱與基礎，廣泛地應用于電信、自動控制、通訊、家用電器等領域，在微機、大型計算機中的應用具有重要地位。信息化發展的總趨勢是向小、輕、薄以及多功能方向進展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向發展。納米磁性材料是指材料尺寸限度在納米級，通常在1～100nm的準零維超細微粉，一維超薄膜或二維超細纖維（絲）或由它們組成的固態或液態磁性材料。當傳統固體材料經過科技手段被細化到納米級時，其表面和量子隧道等效應引發的結構和能態的變化，產生了許多獨特的光、電、磁、力學等物理化學特能，有著極高的活性，潛在極大的原能能量，這就是“量變到質變”。納米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效應、超順磁性、宏觀量子隧道效應、磁有序顆粒的小尺寸效應、特異的表觀磁性等。
2納米磁性材料的研究概況
納米磁性材料根據其結構特征可以分為納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結構材料三大類。
2.1納米顆粒型
磁存儲介質材料：近年來隨著信息量飛速增加，要求記錄介質材料高性能化，特別是記錄高密度化。高記錄密度的記錄介質材料與超微粒有密切的關系。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，具有單磁疇結構，矯頑力很高的特性，用它制作磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖像質量。
納米磁記錄介質：如合金磁粉的尺寸在80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸在40nm，今后進一步提高密度向“量子磁盤”化發展，利用磁納米線的存儲特性，記錄密度達400Gbit/in2，相當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成。利用磁性液體可以被磁場控制的特性，用環狀永磁體在旋轉軸密封部件產生一環狀的磁場分布，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，且沒有磨損，可以做到長壽命的動態密封。這也是磁性液體較早、較廣泛的應用之一。此外，在電子計算機中為防止塵埃進入硬盤中損壞磁頭與磁盤，在轉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、磁性液體發電機、醫療中的造影劑等等。
納米磁性藥物：磁性治療技術在國內外的研究領域在拓寬，如治療癌癥，用納米的金屬性磁粉液體注射進人體病變的部位，并用磁體固定在病灶的細胞附近，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小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規粗粉大3-4個數量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發現被探測目標，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展突飛猛進，磁體磁性能也在不斷提高，目前燒結釹鐵硼磁體的磁能積達到50MGOe，接近理論值64MGOe，并已進入規模生產。為進一步改善磁性能，目前已經用速凝薄片合金的生產工藝，一般的快淬磁粉晶粒尺寸為20-50nm，如作為粘結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格等缺點，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，開發研制復合稀土永磁材料，將軟磁相與永磁相在納米尺寸內進行復合，就可獲得高飽和磁化強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，首先發現在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經適當溫度晶化退火后，獲得一種性能優異的具有超細晶粒（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成各種各樣的磁性器，應用于電力電子技術領域，用作電流互感器、開關電源變壓器、濾波器、漏電保護器、互感器及傳感器等，可取得令人滿意的經濟效益。
2.3磁微電子結構材料
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，構成兩相組織的納米顆粒薄膜，這種薄膜最大特點是電阻率高，稱為巨磁電阻效應材料，在100MHz以上的超高頻段顯示出優良的軟磁特性。由于巨磁電阻效應大，可便器件小型化、廉價，可作成各種傳感器件，例如，測量位移、角度，數控機床、汽車測速，旋轉編碼器，微弱磁場探測器（SQUIDS）等
磁性薄膜變壓器：個人電腦和手機的小型化，必須采用高頻開關電源，并且工作頻率越來越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高頻開關電源進一步向輕薄小方向發展，立體的三維結構鐵芯已經不能滿足要求，只有向低維的平面結構發展，才能使高度更薄、長度更短、體積更小。對于10～25W小功率開關電源，將采用印刷鐵芯和磁性薄膜鐵芯。幾個微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三維立體結構，而是二維平面結構，其物理特性也與原來的立體結構不同，可以獲得前所未有的高性能和綜合性能。
磁光存儲器：當前只讀和一次刻錄式的光盤已經廣泛應用，但是可重復寫、擦的光盤還沒有產業化生產。最具有發展前途的是磁性材料介質的磁光存儲器，其可以像磁盤一樣反復多次地重復記錄。目前大量使用的軟磁盤，由于材料介質和記錄磁頭的局限性，其存儲密度已經達到極限；另外其已經不能滿足信息技術的發展要求，無法在一張盤上存儲更多的圖象和數據。采用磁光盤存儲，就能在一張盤上記錄數千兆字節到數十千兆字節的容量，并且能反復地擦寫使用。
3展望
納米技術是本世紀前20年的主導技術,納米材料是納米技術的核心,是21世紀最有前途的材料,也是納米技術的應用基礎之一。納米科技的發展給傳統磁性產業帶來了跨越式發展的重大機遇和挑戰,納米級磁性材料的開發和研究是磁性材料發展的一個必然方向,但同時也應重視用納米技術改造傳統產業和對現有材料進行納米改性方面的研究,以全面提高企業的技術水平和競爭能力,在世界民族之林樹立中華民族的大旗。
參考文獻
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［2］許改霞，王平，李蓉等.納米傳感技術及其在生物醫學中的應用［J］.國外醫學生物工程分冊，2002，25（2）：49-54.
納米技術的缺點范文3
首先，由于介孔二氧化鈦具有高比表面積，發達有序的孔道結構，而且，孔徑尺寸在一定條件下是可以協調的，主要是它的表面易于改性等特點，可以有效的促進二氧化鈦的光催化，以及光電轉換等功能得以實現，研究這一材料可以有效的提高我國的航天和生物材料、空氣凈化等領域的技術，使我國在這些領域取得巨大的突破，這一材料的研究成果可以應用到生活的方方面面，從而一定程度上提高了人們生活的品質，使得人們的生活更加便利［3］。其次，國內專家對介孔二氧化鈦功能納米材料的研究可以進一步提升在世界該類研究領域的地位，為以后的技術發展奠定良好的基礎，彌補世界研究領域的缺憾。另外，應該注意總結和解決制備材料中的科學問題，例如如何控制納米材料顆粒尺寸、顆粒尺寸分布、團聚和解團聚等問題的解決和控制，這對于獲得高質量的納米材料和納米固體有一定的指導意義。
2方法研究
2．1介孔二氧化鈦方法研究因為二氧化鈦在材料科學領域具有重要的應用價值，目前最主要的研究方法是水熱法、溶劑熱法、模板法、溶膠凝膠法等合成方法實現了對二氧化鈦結構與形態的控制［4］。
2．1．1水熱分解法主要是采用兩步水熱法合成二氧化鈦介孔球，首先是反應過程中將乙酸鈦與乙二醇混合均勻，將此混合液加到丙酮與水的混合液中得到前驅體，最后將前驅體在加熱條件下回流，即可得到二氧化鈦介孔球。在利用水熱法分解二氧化鈦介孔材料的過程中，由于含鈦的前驅體對反應體系中的水較為敏感，從而導致水解速度過快，所以得到的反應物往往是不規則的形態，從而由于顆粒的嚴重聚集，得不到分散較優的結構，在此基礎上，模板法和溶劑熱法便在這種情況下出現。
2．1．2模板法模板法一般分為軟模板法和硬模板法。主要以軟模板法為例研究，采用軟模板法可以得到二氧化鈦介孔球其具體步驟是以有序的二氧化硒小球為模板，將模板侵濕在甲基丙烯酸甲酯溶液中，利用HF溶液將內部將二氧化硒小球刻蝕，剩下的聚甲基丙烯酸甲酯的網眼，再將聚甲基丙烯酸甲酯的網眼侵濕在含鈦前驅體中，最后將所得的產物在400攝氏度的空氣中煅燒就可以得到二氧化鈦介孔小球［5］。利用模板法合成二氧化鈦材料，最后一步都是對模板劑的除去，利用煅燒法除去模板劑，有利于結晶性的提高，但是不利于最后的材料成型，而利用化學溶劑進行除劑，會造成材料結構發生變化，從而使樣品受到污染。
2．1．3溶劑熱法溶劑熱法既能克服水熱法水解過快的缺點，也能克服模板法除去模板劑的復雜等缺陷，一般使用的溶劑主要有單一溶劑和混合溶劑兩種，在利用溶劑熱法的時候，一般是將一種或幾種的前驅體溶解在有機溶劑中，雖然這種方法相對簡單易于控制，但是前驅體在有機溶劑中的形式卻不是很樂觀。
2．2納米二氧化鈦摻雜方法分析二氧化鈦是紫外線光響應的光催化劑，所以二氧化鈦對可見光的吸收相對較弱，因此制造光催化劑就變得尤為重要。目前使用較多的是對二氧化鈦材料進行摻雜，包括金屬摻雜和非金屬摻雜、共摻雜以及貴金屬負載等，利用這種方法可以得到結晶性好、電子－空穴復合率低和具有可見光響應的二氧化鈦。因此利用不同的合成方法，可以得到不同形貌的二氧化鈦的材料，如納米球、納米管、納米線以及三維的微球結構等新材料。這些新的材料被應用到了太陽能電池和鋰離子電池、生物技術、污水處理等方面，并且取得了良好的經濟和社會效益［6］。
2．2．1金屬摻雜對二氧化鈦進行金屬摻雜，同樣可以達到減小帶隙寬度的目的。在金屬摻雜的試驗中，摻雜后可以改進納米晶體在非極性溶劑中的溶解度和分散性，使得二氧化鈦的材料的精密度進一步提高，使得分解出的納米材料更好的被應用到航空和航天類高精密度的行業中。
2．2．2非金屬摻雜因為二氧化鈦具有較大的帶隙能，對可見光的反應較差，因此可以通過二氧化鈦的非金屬摻雜，讓非金屬元素參與到二氧化鈦的導帶的雜化中，從而可以有效的解決導帶和價帶之間的能量差，最終研制出可見光感應的催化劑。
2．2．3共摻雜對二氧化鈦進行單一元素的摻雜，只能在一定程度上增大二氧化鈦的價帶能或者減小其導帶能，從而減小二氧化鈦的帶隙寬度，最后將其改性為可見光感應的催化劑，然后，可以同時對二氧化鈦價帶和導帶能進行處理，使二氧化鈦價帶能級頂部增大，同時使其導帶能級底部降低，所以，對二氧化鈦進行多種元素共摻雜的研究和探索就出現了。對二氧化鈦材料進行共摻雜的研究在不斷更新，可以進一步歸納為:金屬－金屬共摻雜，金屬－非金屬共摻雜以及非金屬－非金屬摻雜［7］。
3介孔二氧化鈦的應用方向
近幾年來，我國加大了對二氧化鈦技術的研究力度，介孔二氧化鈦納米材料得到了廣泛的應用和普及，漸漸影響了人們的日常生活和工作，強力推動了相關產業的發展步伐，其中面積體積大，孔分布廣且均勻是二氧化硅納米材料最為突出的特性，在這種研究背景下，相關的工作人員進行了大范圍的研究活動，并生產出了依附離子、鋰離子及太陽能電池，光催化劑等專業應用技術。
3．1光催化劑光催化劑主要的應用原理是電子空穴對，良好的量子運作效率和完全無毒無害是它的主要特點，由于二氧化鈦具有比較高的穩定性，針對這種物理化學特性，利用相關光子的激發，成為電子，在這個過程中當催化劑被來自光子的能量進行大幅度吸收時，充分利用這一部分的能量大于間隙的空間，用強光照射半導體，從而刺激其產生電子空穴對現象。這種過程的主要目的是可以自主自發的與表面吸附的物體發生還原氧化反應，這種技術經常被應用在殺菌或者是殺毒方面。經過現代專業的專家學者相關研究發現，二氧化鈦材料經過相關的金屬摻雜技術的應用和實踐，將大幅度影響可見光性的二氧化硅化學反應。
3．2太陽能電池技術現階段，很多的介口二氧化硅納米材料在光敏性的太陽能電池方向得到了廣泛地應用，這一部分得到了很多專家學者的關注，首先在光敏性太陽能材料的選擇上，更大的體表面積和節能上面具有有序性是其考慮選擇的前提條件，它的主要發展技術最大程度上將太陽的光能轉為電能，二氧化硅材料的好壞將直接影響其轉化率的高低，也決定了太陽能電池技術的整體水平，目前在這種應用中，具有相互性和連通性的介孔二氧化硅薄膜最為人們普遍使用。在我國青海和寧夏等地區，利用太陽能光進行發電，全面服務于人們的生活和工作中，保證了發電的質量和效率，太陽能電池技術不僅僅反映了中國科學的進步，還推動了整體二氧化鈦納米技術的發展步伐，為實現中國能源的可持續發展提高根本動力［8］。
3．3鋰離子電池技術由于介口二氧化硅納米材料的自身特色，鋰離子電池技術應運而生，首先這種技術具有體積小，容量大的特點，具有比較低的毒性，因此被廣泛的應用和普及，這種鋰離子電池技術成本小，效率高，在生產過程中簡單安全，經過大量的用戶使用，獲得了普遍的好評，在制作過程中可以根據自身要求來進行電壓設計，制成各種容器。
3．4離子吸附介口二氧化硅材料近幾年被專注于我國的臟污水處理方面，主要是將介口二氧化硅的化學物質與其他化合物發生反應，將水中的化合物進行吸附交換，從而將臟水中的砷化合物進行處理，最終達到離子吸附清潔的目的。
4介孔二氧化鈦應用研究展望
通過以上具體的研究我們可以看出，介孔二氧化鈦納米材料在我國得到了快速的發展和廣泛的應用，介孔二氧化鈦納米材料通過相關過程的摻雜，以及合成得到了深度的研究，從傳統意義上來說，模板法、凝膠溶膠、溶劑、水熱法等等，是其主要采用的合成方法，采用的合成方法不同導致二氧化鈦最終表現的面貌不同。通過二氧化鈦材料自身的性能因素，我們可以看出，國內的研究產物主要應用為鋰離子電池，有無有害物質處理，太陽能電池，和光催化劑等等，在人們的生活和工作的方方面面都有不同程度的影響，將這些技術得以深度的研究和開發，最終對社會經濟和科學文化的進步有積極的促進作用。其次，二氧化鈦納米技術在人們的醫學和建筑方面都有一定的造詣。例如，先進的介孔二氧化鈦納米技術對人類移植血管，支架血管，和人造器官方面具有良好的應用，可以在一定程度上阻礙增殖細胞的發生，最后介孔二氧化鈦可以應用于光催化和消滅細菌的技術之中，在一定程度上減少了室內材料危險的發生，保證了安全性，其次，介口二氧化鈦納米技術在生物和保護生態方面發揮著積極的作用。國內相關納米技術研究者認為，對納米材料展開研究，就一定要將納米材料的表征研究和納米材料的制備科學放在首先考慮的前提。作為物理問題，對制備科學本身的概念以及流程應該進行深入的研究，對于制備材料中出現的科學問題應注意及時的進行解決和總結。
5結論
納米技術的缺點范文4
【關鍵詞】 DNA 提取 硅珠 磁珠
自從20世紀80年代DNA技術問世以來，改變了過去對生物物證的檢驗只能“否定”不能“認定”的歷史。利用DNA鑒定技術，可以直接“認定”犯罪現場的血跡、精斑、毛發、唾液斑等生物檢材是否為犯罪嫌疑人所留，從而為案件的偵破、訴訟提供有力的證據。目前，DNA鑒定技術在生物物證檢驗中的應用非常廣泛，在傷害、、交通肇事、親子鑒定等刑事或民事案件中，現場遺留的血跡、精斑、骨骼、肌肉、毛發、唾液斑、尿斑、指(趾)甲、汗液指紋等生物物證都是DNA鑒定的常見檢材，DNA鑒定結論是許多刑事案件的重要證據之一。
眾所周知，要想對DNA進行鑒定，必須得到足量且純凈的DNA樣本， DNA提取純化技術是法醫DNA檢驗的第一個步驟，也是最關鍵的步驟。從犯罪現場提取的血痕或精斑，或者是從嫌疑人或親緣鑒定中提取的血液樣本，這些生物檢材中除了DNA外還包括許多物質，在分析DNA之前，必須將DNA同其他物質分離開來?？梢哉f，能否成功進行DNA檢驗取決于能否從生物檢材中獲得高質量DNA。尤其對于腐敗、變質、污染等各種條件下的現場生物檢材，DNA的提取質量將直接關系到DNA檢驗的成敗。
目前法醫DNA實驗室最常見的2種DNA提取方法是：酚-氯仿提取法、CHELEX提取法。雖然這些方法是被廣泛應用于法醫學檢材，但是不得不承認，他們各自都有著不可避免的缺點。
酚-氯仿提取法：在DNA提取過程中，涉及到一些危險的化學物質，耗時。而且有些色素和泥土中能被醇沉的雜質不易被去除。同時，由于操作中涉及到多次轉移樣本，這樣很容易造成DNA丟失，DNA提取率低，增加錯誤或污染的幾率。[2]
CHELEX提取法：該方法雖然提取DNA量較多，但對微量、污染的檢材效果欠佳。而且該方法提取的DNA中常存在PCR擴增抑制物，且不宜長期保存，這些都可能使擴增效率下降或擴增失敗。[1-3]
由此看到，雖然這些方法可以提取出較多的DNA樣本，但是由于提取純度較低，含有較多PCR抑制物，影響了接下來的擴增過程，這樣也就影響了DNA的檢驗。所以如何能提取出較純凈的DNA顯得十分的必要。在此，我想介紹兩種更為有效的DNA提取純化技術。
1 以二氧化硅為基礎的提取純化法
這種方法是近幾年才發展起來的高通量DNA提取純化方法。其中最多見的就是以硅珠或硅膜為基礎的提取方法。其基本原理是[4-6]，核酸在高濃度高離液鹽例如氫氯酸胍、硫氰酸胍、碘化鈉和高氯酸鈉環境中，通常用的是硫氰酸胍，選擇性地吸附在類似玻璃珠的硅支持物上。這些高離液鹽可破壞液態水中的氫鍵網格，使變性的蛋白質和核酸比其在折疊或配對結構的情況下更具有熱力學穩定性[7]。由于硫氰酸胍是高性能的蛋白質變性劑，可以使蛋白質與DNA分離，在硅支持物吸附前高速離心可以將變性的蛋白質、雜質等不容物除去，吸附后漂洗可以將溶液中的PCR抑制物除去，因此提取的DNA比較純，速度快，且不會受檢材條件影響。
實驗表明[8]，0.5-1μL新鮮血液就可以提取出足以成功擴增的DNA。在不同的檢材，如新鮮腦組織、皮膚、泥土上血跡、深色布血跡、火場尸體骨松質、深色布混合斑中提取的DNA均可成功擴增，不受檢材種類的影響。同時，通過對CHELEX法，酚-氯仿法和二氧化硅膜法3種DNA提取法在污染嚴重混合斑分型中的應用效果的比較[2]，發現二氧化硅膜純化技術可以有效去除PCR抑制物，提取的DNA擴增效果明顯優于CHELEX法和酚-氯仿法，具有較高的應用價值。
2 納米磁珠法
納米科技是近年來國際上最為活躍的研究領域之一，取得了諸多舉世矚目的成就，尤其是在解決生物學、醫學難題上展示了廣闊的應用前景。磁性納米技術是納米技術的一個分支，對于DNA提取技術而言，磁性納米技術將具有常規提取方法所無法比擬的獨特優勢，因此將磁性納米技術應用在法醫學界將有著廣泛的前景。而磁珠提取法就是其中最常見的方法。磁珠的主要制作步驟是這樣的[9]：首先制備5-8nm的磁性納米粒子，使其具有很高的磁場響應能力和超順磁特性，能夠通過改變外磁場實現納米調控；然后利用包覆技術，對磁性納米粒子進行包覆，為進一步修飾功能團提供載體，減少與生物組織的非特異性作用，對內部的磁性納米粒子起到保護作用；接著利用表面化學修飾技術，連接可特異地與DNA發生作用的功能團[10]，修飾的功能團必須具有對DNA可逆吸附的特性，從而實現控制DNA吸附、解離和減少與其它雜質非特異性吸附的目的；最后通過表面修飾和溶液中離子強度、pH等條件的控制，使每次操作均能獲得準確數量DNA，保證后續檢測分析的高成功率。
磁珠法提取純化DNA的原理與硅珠相近[11，13]，先利用硫氰酸胍等強烈蛋白變性劑，破壞細胞膜及核膜蛋白，釋放DNA，并使核酸酶失活；然后加入磁珠通過表面的化學集團與DNA特異性吸附，而蛋白質等雜質不被吸附而留在容夜里；接著在磁場的作用下，磁性顆粒與液體分開，回收顆粒；最后再用純水或TE洗脫吸附的DNA，在溶解液中進行DNA與磁珠的解離，將DNA重新溶出。
與其他常見提取方法比較，磁珠法有著顯著的優勢[9，12]:1納米材料具有小尺寸效應和表面效應，能夠用于高效DNA提取，滿足微量生物樣本DNA提取的要求，實驗表明，即使是0.5μL血仍能得到DNA分型，而同樣的血量用CHELEX提取DNA優勢不能得到分型，甚至當溶液中DNA含量僅為100pg時，DNA回收率仍然達到90%以上[13]；2納米材料表面能夠進行化學修飾，從而與DNA進行特異性吸附，去除樣品DNA溶液中的PCR抑制物質，如有機溶劑、去污劑、金屬離子、染料等；3納米粒子表面功能團數量可以控制，獲得所提取DNA溶液的濃度信息，實現定量的要求；4磁性納米材料可以通過特殊的合成工藝，使其具有超順磁特性，因此能夠通過儀器進行自動化操作，滿足數據庫建設大批量樣本提取的需要，減少人為因素影響[14]；5用時少，操作簡單，適用于大多數生物檢材。對于經驗較少的初學者而言，按照簡單的程序化操作，也能夠獲得滿意的DNA提取結果；6價格低廉，便于廣泛應用。由于納米材料合成采用的都是低價無機和有機原料，無須特殊的儀器設備，使得最終的合成和研發成本都很便宜。
DNA鑒定技術作為法醫鑒定的重要手段，它的科學性和實用性已得到廣大司法部門和社會各界的一致認可和高度重視。目前運用DNA技術在刑事案件以及各種案件中進行檢驗已經是常用手段之一。而以上介紹的技術也只是整個鑒定技術的一環，樣本的收集、STR分型等一系列步驟的每個因素都可能影響DNA分析結果。不過相信在科學技術迅猛發展的今天，國內外學者會研究出更多更靈敏，更簡便，更經濟的方法，來未法醫學界或者更大的領域服務。
參 考 文 獻
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納米技術的缺點范文5
關鍵詞：現代機械；制造工藝；精密加工
0引言
隨著經濟的快速發展，社會對現代機械制造業的需求也在日益的變化中，對現代機械制造業的技術水平、特點及精密加上技術水平也在不斷的提高。目前，我國現代機械精密加工技術還處在初步的發展階段，還存在諸多的問題，故研究現代機械制造工藝及精密加工技術具有重要的意義。
1機械制造工藝與精密加工技術特點
現代機械制造工藝與精密加工技術主要有以下三個特點：首先，現代機械制造工藝與精密加工技術擁有很強的關聯性，而且這種關聯性存在于很多方面之中，包括產品的銷售過程、加工制造、工藝設計與開發、產品的調研以及制造工程等，其中，各個方面的具體環節之間都互相緊密相關，所有環節在產品的整個制造過程中都其著不可替代的作用，任意一環沒有達到標準，都會造成嚴重損失；因此，我們應當重視理解現代機械制造工藝與精密加工技術的關聯性，從技術方面出發，提高工業的產品效益。其次，現代機械制造工藝與精密加工技術擁有嚴格的系統性，在其產品設計、生產制造以及銷售等方面，我們能夠看到明顯的現代科技的身影，計算機技術、自動化技術、系統管理技術、現代傳感技術等實用科學技術的廣泛應用增強了現代機械制造工藝與精密加工技術的系統性，大大提高其應用于工業生產中的工作效率。最后，現代機械制造工藝與精密加工技術具備全球化的特點。經濟全球化的趨勢，同時帶來了技術的全球性競爭，機械制造技術作為人類社會生產所必需的科學技術，也在全球性的科技舞臺上占據重要的一席，各國和企業必須不斷提高自身的機械制造技術，才能在全球性的激烈競爭中不落人后。
2現代機械制造工藝與精密加工技術
2.1現代機械制造工藝
現代機械制造工藝主要是指，從現代機械的產品設計，到應用服務的全部過程中，使用信息、制造機現代技術的方式，以降低能源及材料的消耗，同時又達到靈活清潔的生產目標。機械制造技術具有動態多變的市場競爭力，而現代機械制造工藝剛好能滿足其需求，不斷的提高其市場競爭力和適應力。現代機械制造工藝的范圍比較廣泛，種類又具有多樣性的特色。
（1）電阻焊工藝。
該工藝主要是指在兩個電極間，將被焊工件緊緊的壓實，形成在形成在焊接電流通過的接觸表面及附近區域的電阻熱升溫至塑性或熔化狀態，金屬鍵一般都是由分離兩表面的金屬原子構成，在結合面形成共同晶粒的量比較充足。電阻焊工藝具有操作簡便、焊接成本低、加熱時間短、效率高及自動化機械化的實現比較容易等優勢，但也存在一些缺點，如：設備維修困難等。
（2）氣體保護焊接工藝。
該工藝主要是指能充分的利用電弧介質的應用氣體為焊接區和電弧提供必要保護的電弧焊。在實際的操作過程中，二氧化碳是最為常用的氣體介質，這主要是由于該介質能有效的降低生產成本。氣體保護焊接工藝的優勢是：操作簡便迅速、幾乎不產生熔渣和光輻射較低等。但其在使用的過程中，需要投入較大的資本，對設備的要求也比較高。
（3）埋弧焊工藝。
該工藝主要是在焊劑層下，利用電弧燃燒進而實現的焊接技術。但由于該工藝需要一定的手動方法，故在生產中一般很少進行采用。該工藝的在使用的過程中具有很少產生煙塵、生產率也比較高等優點。
2.2精密加工技術
精密加工技術主要是指0.1μm~1μm加工精度，0.01μm~0.1μm表面粗糙度的一種先進機械加工技術。今年來納米技術是一種最新的精密加工技術。
（1）精密研磨技術。
在現代機械制造中，對于電路板硅片來講，精密研磨技術具有重要的意義。隨著科學技術的發展，目前我國的超精密研磨技術的發展已逐步的趨于成熟，并表現出了良好的發展空間。
（2）精密切削技術。
在精密加工技術中精密切削技術是一種典型的技術，在應用的過程中，應減少機床及刀具的使用量，提高機床運轉的速度。
（3）納米技術。
納米技術是不同學科綜合交叉的結果，主要是結合物理理論和現代先進的加工技術，然后經過不斷的發展，解決硅片上刻字等難題，故在機械制造領域具有較高的應用價值。
2.3現代機械制造工藝與精密加工技術的應用
現代機械制造工藝與精密加工技術不只是應用于機械制造領域，也逐漸拓展到冶金、電子等領域，但隨著技術逐漸發展并呈現更新換代的形勢，現代機械制造工藝與精密加工技術也將發展的更快更好，而社會也逐漸增加對機械產品的需求并提出更高的質量要求，在某種程度上也將推動現代機械制造工藝與精密加工技術的發展日漸成熟。我國工業化進程不斷加快，現代機械制造工藝與精密加工技術也不斷擴大應用需求，深入開展相關技術的研究工作，促進技術快速發展，對于加快工業化進程和促進社會進步發揮了十分積極地作用。
3結語
現代機械制造工藝與精密加工技術在機械制造行業具有重要的地位，但其重點是如何深入現代機械制造工藝，并在深入的過程中進一步的擴大其應用的范圍。故應不斷的提高現代機械制造工藝與精密加工技術，同時創新該技術，使其更好的服務于現代機械制造與加工行業。
參考文獻：
[1]田慧.芻議現代機械制造工藝與精密加工技術要點[J].中國機械,2015(01):23-24.
[2]劉旭勤,王冬明,趙小英.關于常見機械制造工藝和精密加工技術的相關分析[J].中小企業管理與科技,2015(13):45-46.
納米技術的缺點范文6
關鍵詞：單壁碳納米管；多壁碳納米管；差異
中圖分類號：TQ342.7 文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）09－0014－02
碳納米管是一維納米材料，可稱為納米材料之王，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。碳納米材料在納米材料技術開發中舉足輕重，它將影響到國民經濟的各個領域，是國際上研究的熱點及難點。
碳納米管按照石墨烯片的層數簡單分類為：單壁碳納米管和多壁碳納米管。此外二者還有其他差異，現綜述如下：
1發現時間
單壁碳納米管：1993年S.Iijima［1］等和DS.Bethune等同時報道了采用電弧法，在石墨電極中添加一定的催化劑，可以得到僅僅具有一層管壁的碳納米管，即單壁碳納米管產物。
多壁碳納米管：1991年日本NEC公司基礎研究實驗室的電子顯微鏡專家Iijima［2］在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備中產生的球狀碳分子時，意外發現了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，現在被稱做的“Carbon nanotube”，即碳納米管，又名巴基管。Iijima發現的碳納米管最小層數為2，含有一層以上石墨片層的則稱為多壁碳納米管。
2結構
單壁碳納米管：由單層圓柱型石墨層構成，其直徑大小的分布范圍小、缺陷少，具有較高的均勻一致性。SWCNTs的直徑一般在1～6 nm，目前觀察到的SWCNT的最小直徑約為0.33 nm，并已能合成直徑0.4 nm的SWCNTs陣列，直徑達6 nm的SWCNTs也已有報道。一般認為，SWCNT的直徑大于6 nm以后特別不穩定，容易發生SWCNT管的塌陷。而單壁碳納米管的長度則可達幾百納米到幾十微米。單壁碳納米管的單層結構顯示出螺旋特征，根據構成碳納米管的石墨層片的螺旋性，可以將單壁碳納米管分為非手性（對稱）和手性（不對稱）。
多壁碳納米管：多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。多壁碳納米管的層間距約為0.34 nm，外徑在幾個納米到幾百納米，而已發現的最小內徑為0.4 nm。其長度一般在微米量級，最長者可達數毫米。
3工藝制備
單壁碳納米管：激光蒸發法是制備單壁碳納米管的一種有效方法。用高能CO2激光或Nd/YAG激光蒸發摻有Fe、Co、Ni或其合金的碳靶制備單壁碳納米管和單壁碳納米管束，管徑可由激光脈沖來控制。Iijima等發現激光脈沖間隔時間越短，得到的單壁碳納米管產率越高，而單壁碳納米管的結構并不受脈沖間隔時間的影響。用CO2激光蒸發法，在室溫下可獲得單壁碳納米管，若采用快速成像技術和發射光譜可觀察到氬氣中蒸發煙流和含碳碎片的形貌，這一技術使得跟蹤研究單壁碳納米管的生長過程成為可能。激光蒸發（燒蝕）法的主要缺點是單壁碳納米管的純度較低，易纏結。
多壁碳納米管：化學氣相沉積法主要用于多壁碳納米管的合成。其基本原理為含有碳源的氣體（或蒸氣）流經催化劑表面時分解，生成碳納米管。常用的碳源氣體有C6H6、C2H2、C2H4等。Yacaman等最早采用25%鐵/石墨顆粒作為催化劑，常壓下700 ℃時分解9%乙炔/氮氣制得碳納米管。Amelincks等采用Co為催化劑，乙烯為碳源得到螺旋狀的碳納米管，中國科學院物理所用化學氣相沉積法大批量合成了排列整齊的碳納米管，而且端口是打開的。
4應用及性能（電容）
單壁碳納米管：能夠嚴重破壞大腸桿菌等細菌的細胞壁，從而將它殺滅，將有助于解決細菌抗藥性這一日益突顯的問題。單壁碳納米管其電容量一般為180 F/g，比多壁碳納米管更高。其電容器功率密度可達20 kW/kg，能量密度可達7 W?h/kg。
多壁碳納米管：沒有相關的報道指明可以殺滅細菌。多壁碳納米管其電容量一般為102 F/g。
以上是關于單壁碳納米管和多壁碳納米管一些差異性的概括，然而二者均具有優異的力學性能、導電性能、熱學性能、儲氫性能等。
碳納米管作為最重要的納米材料之一，其研究越來越得到人們的高度重視，人們相信，碳納米管在工業領域里大規模應用將在未來幾年中出現，碳納米管的研究也將對納米技術的未來產生重大影響。
參考文獻：
［1］Single－shell carbon nanotubes of 1－nm diameter. Iijima S, Nature, 1992, 363: 603～605.
［2］Helical microtubules of graphite carbon. Iijima S, Nature, 1991, 354: 56～58.
