對生活中的奈米技術的認識和心得範文3篇 "奈米技術的奇蹟：生活的微觀變革"

在現代科技的不斷髮展中，奈米技術作為一項重要的前沿領域，在我們的生活中扮演著愈來愈重要的角色。奈米技術的應用已滲透到各個領域，從醫療到能源，從材料到環境，無不展現著其巨大的潛力和前景。本文將探討生活中的奈米技術，分享我對其認識和心得的體會。

第1篇

摘要:採用奈米技術對化妝品進行處理,可使活性物質功效得到充分的發揮,從而大大提高化妝品的效能。然而就奈米技術安全性而言，仍處於爭議之中。因而，生產穩定、高效、安全的奈米化妝品將會是化妝品行業新的機遇和挑戰。文章從正反兩方面介紹了納米技術在化妝品中的應用現狀，多學科合作是解決問題的關鍵。

在日常生活中,一般把胭脂、口紅、潤膚霜、乳液等統稱為化妝品。化妝品種類繁多,如按產品用途來劃分,可分成清潔、護膚、營養、藥物、美容、美髮等六大類。化妝品可用於清潔、保養面板;對問題性面板起治療作用;遮蓋面板瑕疵,調和膚色;修飾面部的五官及輪廓。

化妝品的這些作用取決於化妝品中的活性物質,而這些活性全部必須通過面板來吸收。採用傳統工藝生產的化妝品,活性物質的功效往往難以充分發揮。奈米技術是上世紀末發展起來的一門高新技術,採用奈米技術對化妝品進行處理,可使活性物質功效得到充分的發揮,從而大大提高化妝品的效能。正因為如此,奈米技術迅速在化妝品工業中得到了廣泛的應用。

當物質被分解成奈米微粒（1nm相當於一根頭髮直徑的8萬分之一）時，這些奈米微粒通常會展現出全新的活躍特性。近年來!隨著科學技術的迅猛發展，化妝品的生產工藝也得到了長足的進步採用奈米技術對化妝品進行處理，可使活性物質功效得到充分的發揮，從而大大提高化妝品的效能。

目前,奈米技術在化妝品領域中的應用主要在於乳化技術、活性 物質傳輸技術、防晒劑等方面,並已開發出各種相 關產品,得到許多消費者的認同。

乳化技術是製備膏霜和乳液類化妝品的關鍵技術,傳統工藝乳化得到的化妝品膏體內部結構為膠團狀或膠束狀,其直徑為微米數量級,對面板的滲透能力較弱。面板一般只能通過表皮吸收和毛囊腺吸收這兩條途徑,面板最外層為疏水性角質層,因而水溶性物質和大分子量的物質通過這兩條途徑的吸收相當不易。因此,傳統工藝生產的化妝品膏體不易被表皮細胞吸收。將奈米技術應用到化妝品製造業中,可以對傳統工藝乳化得到的化妝品的缺陷進行很好的改進。採用奈米技術製備化妝品時,將化妝品中最具功效的成分進行特殊處理,得到的化妝品膏體微粒尺寸可以達到奈米數量級。這種奈米級膏體對面板的滲透性大大增加,面板選擇吸收功能物質的利用率隨之大大提高。歐萊雅公司的奈米乳化技術將非常細小的粒子乳化,液體形成時可以包囊更多水分,可用於多種噴霧類產品,細微的薄霧中將包含大量潮溼水分。此外,奈米乳液與普通乳液相比,由於粒徑小而對面板滲透性更強,可使活性物質直接而均勻地作用於角質層,如與抗衰老、美白等活性劑復配使用,效果更好。奈米乳液不含或少含表面活性劑,十分適用於敏感面板。韓國amorepacific公司從吸取大地能源的根莖植物那兒獲得肌膚活力物,通過肌膚細胞1/1000的奈米技術將它快速吸收到肌膚深層,充分兼顧女性的肌膚、生活習慣和個人性格。此外,還有一種由汽巴公司開發的超微載體系統nanotope,它對面板具有高覆蓋率和強滲透性。比普通脂質體更耐表面活性劑,並具有良好的ph值和離子強度的適應性。是一種穩定且粒徑分佈均勻的納膠體。這種nanotope的平均直徑僅為25nm,低於普通的脂質體。目前生產的兩種包覆了d-泛醇和維生素e的nanotope可廣泛應用在抗衰老及保溼型護膚液、潤膚霜、爽膚水、精華素、特殊眼部護理液、眼霜以及防晒及晒後產品等之中。

奈米化妝品的優勢在於以下幾點: 1.提高營養及藥物利用率,長迴圈奈米技術是藥物體結合研究熱點。研究藥物及化妝品在體內的吸收、分佈及作用強度,發現表面電荷、粒徑大小及表面親水親脂性,是影響藥物及化妝品成分的吸收和療效的主要因素。某些活性物質不能解決其存活時間及面板吸收問題,難以廣泛應用或功效不理想。但使用奈米微粒技術,其主要作用是獲得大量奈米級結構材料,將物質分子超微破碎、乳化、均質、分散成小分子。用該技術處理化妝品用的抗衰老劑sod、氨基酸等物質,可為面板全部吸收。以其技術加工中草藥,可達到常規草藥難以取得的功效。以奈米破壁的花粉,可為面板全部吸收,且保健功效大為提高。

這一技術為中草藥及營養素在化妝品中的應用提供了廣闊的前景,並可使新增的活性物質保持鮮活和穩定。2.提高抑菌抗菌作用,奈米微粒在抗菌滅菌材料上應用廣泛,可干擾細菌蛋白質的合成,從而有效抑制細菌繁殖。根據大部分細菌的細胞膜帶有負電荷的特性,將陽離子正電荷接到其表面,利用電荷正負相吸作用,使細菌窒息、死亡,達到殺菌目的。這為化妝品質量的控制提供了新的思路。奈米級材料自身有抑菌作用,研製出的細胞體調理霜,對面板有很好的免疫調節、抗茵消炎及防敏脫敏功效。3.增強防晒劑功能,在防晒劑中,二氧化鈦和氧化鋅是很好的紫外線反射劑,但其亮白特性限制使用功能。使用奈米技術可將原料粒度減小到毫微米數量級,這樣即從技術上解決了因其顏色特性難以用作化妝品原料成分的難題。現今,國外採用物理蒸汽合成法生產奈米二氧化鈦這種防晒原料,而奈米原料用在化妝品中,最大的優點是其屬於無機惰性原料,應用非常安全。此外,傳統配方中使用防晒劑原料,塗抹在面板上會產生白色殘留物,而使用奈米防晒原料殘留物是無色的,阻隔紫外線功能也很強。

然而就奈米技術安全性而言，仍處於爭議之中。因而，生產穩定、高效、安全的奈米化妝品將會是化妝品行業新的機遇和挑戰。

2.1奈米微粒進入肺部造成的影響. 杜邦公司(dupon)t和約翰遜航天控制中心(nasa汀hononsspaeccenter)的研究人員發現:就碳奈米管對老鼠肺的影響來說,比石英灰塵更有毒研究人員羅伯特·亨特博士(rthunet)r說:“訊息是清楚的,人們應該採取措施.碳奈米管可能非常有毒”.吸人單層碳奈米管能導致實驗動物肺部產生肉芽瘤,而肉芽瘤是肺結核病的典型特徵. 2.2奈米微粒自肺部移向腦部造成的影響。

美國南方衛理公會大學(乳uthemmeth記istunivesrityindallas)研究人員在美國化學學會的一個學術會議s[,“j上介紹說,他們在研究中將9條年幼的黑妒魚放人容量10l的魚缸內,讓其接觸水溶性c一60(巴克球).研究中黑妒所接觸的c一60濃度為0.巧ppm.48h後對這些魚腦組織樣本的分析發現,它們腦部所受損傷比處於不含c-60的清水中的黑妒要嚴重17倍.損傷主要表現為脂質的過氧化反應,它能導致脂質分解,削弱細胞膜正常功能.研究中還發現,接觸〔卜-60巴克球會改變黑妒肝臟部位一些基因的表達.2004年1月,岡特博士(t)r的研究報告也指出〔`2〕,奈米微粒很容易從鼻腔向大腦移動.。 2.3奈米微粒自肺部進入血液中造成的影響。

雷姆(ne)等人]曾讓自願受試者暴露吸人微量99mtc的得奈米碳球(99mtehcnetium),而後立刻測量受試者血液中的放射性,結果發現沉積在肺部的奈米碳球的確有微量會進入血液中.而雷姆另一份研究倉鼠(h~t。)產生血栓的關聯,結果發現倉鼠吸人聚苯乙烯粒的確可能導致血栓形成。 2.4由面板吸收造成的影響。

使用奈米化妝品、奈米防晒乳液及奈米藥物時,奈米微粒可能透過面板吸收而進人人體.歐盟所屬化妝品與非食品科學委員會(以犯nfp)在對奈米防晒乳液所使用之tiq作的說明是:要求工業界在使用奈米級的tiq時要從事額外的試驗以便規範它的安全問題

奈米技術應用於化妝品的研究是一個大課題。單靠某一學科的力量是很難勝任的。多學科研究將是解決這一問題的重要手段和途徑。總之，奈米科技的重大突破一定會到來。隨著奈米科技的不斷髮展，奈米技術對於化妝品領域一定會起到越來越重要的作用，我們共同期待一個全新的美容時代的來臨。

題 目 奈米技術在化妝品中的應用 專 業 高分子材料與工程 班 級 學生姓名 學 號 日 期

第2篇

摘要：現在全世界的環境問題已經嚴重影響到人們的日常生活和身體健康，以及地球上其他的生物。溫室效應使南北極冰川融化，海平面升高；森林被破壞使得大量動植物滅絕，水土流失；工業亂排導致大氣汙染、水汙染；環境被嚴重破壞導致氣候異常，災難多發等等這些都是人類在以自我為中心的價值觀下發展工業造成的。人類如果繼續這樣不顧環境的發展工業和科技，那麼我想，電影《1012》中的情景很快就會出現。為了我們的子孫，為了地球上的其他生物，我們必須開發清潔能源，利用綠色材料，利用技術來堅持可持續發展，而奈米技術和奈米材料就是其中一個不錯的選著。近幾年隨著奈米技術的崛起，那奈米技術和奈米材料被越來越多的用於防止大氣汙染、水汙染、噪音汙染等，本文就介紹了納米技術以及它在環境保護各方面的運用。奈米技術不僅可以克服很多傳統環保措施不足，我相信，隨著此技術的不斷髮展，他會給環境保護工程做出更多的貢獻。

眾所周知，在整個自然生態系統中，人類僅僅是其中一環。然而，隨著經濟和科技的發展，人類社會的不斷地進步，人類在整個自然生態系統中的影響範圍和程度越來越深遠。在理性主義和人類中心等價值觀和科技進步的雙重影響下，人類活動在征服自然的過程中對資源的使用和對生態環境的破壞也達到空前的程度，引發了一系列環境問題。例如當今威脅人類的十大生態環境問題有：人口膨脹、能源危機、大氣汙染、臭氧層的破壞、生物資源急劇減少、全球變暖、森林減少、土地荒漠化與水土流失、水汙染與水資源短缺、危險性廢物越境轉移。[1]

現在環境問題已經威脅到人類的生存和發展，因此，環境保護也應該成為全世界人必須共同關注的話題。為了人類社會的持續進步和人類後代的生存，人類必須要堅持可持續發展，而為了實現可持續發展我們可以利用充分開發清潔能源，節能減排，利用綠色材料，崇尚低碳生活等方法。其中，隨著奈米材料的悄然崛起，奈米技術在環境保護方面的應用也越來越多，人類利用資源和保護環境的能力也得到拓展。為徹底改善環境和控制新的汙染源產生, 奈米材料為其提供了技術支援。

奈米技術就是在1～100nm 尺度範圍內, 研究電子、原子和分子內在規律和特徵, 並用於製造各種物質的一門嶄新的綜合性科學技術；奈米材料是指在三維空間中至少有一維處於奈米尺度範圍或由它們作為基本單元構成的材料。[2]奈米材料通常以其表面原子數佔總原子數比例大，還有顯示量子尺寸效應這兩個重要特點而影響其各種物理和化學效能, 使奈米顆粒具有獨特的性質。奈米材料具有小尺寸效應(又稱體積效應)①、表面效應②等獨特性質，這使得奈米材料具有輻射、吸收、催化、吸附等奇特的效能，因而在許多方面有著廣闊的應用前景。由於奈米材料具有的特殊效能使得它在水處理和大氣處理中有著廣泛的應用。[3]

大氣汙染一直都是各國政府需要解決的難題，空氣中超標的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物是影響人類健康的有害氣體。在我國，“大氣汙染導致每年有30到70萬人因煙塵汙染提前死亡，2500萬兒童患慢性咽炎，400萬到700萬農村婦女兒童受害。”[4]酸雨是大氣汙染的一種重大表現。世界目前已有三大酸雨區，給人類環境帶來了多方面的不良影響，如土壤酸化與貧瘠化，作物減產，餘下減少或滅絕等。而奈米材料和奈米技術的應用為解決這些氣體的汙染問題提供了新的方法。 案例：作為一家長期致力於燃油處理技術開發和應用，並經政府主管部門認定的高新技術企業，中國北京遠通有限責任公司攜具有國際先進水平的eps奈米燃油裝置亮相2009中國（北京）國際城市交通、地鐵軌道交通及市政設施展覽會。

該項技術經中國科學院滲流流體力學研究所、中國原子能研究院核物理研究所中子實驗室、美國國家標準技術研究院中子研究中心反覆檢測對比研究確認：經過eps奈米燃油裝置處理後，燃油的成分均為奈米級，全部小於3奈米。這個結論權威地證實了，經eps奈米燃油裝置處理後的燃油全部成為奈米燃油，其物理效能發生了巨大變化，這是到目前為止世界上唯一產生奈米燃油的技術。[5]

經奈米燃油技術處理過的燃油可以稱為“改性奈米燃油”，其燃燒過程與未處理過的燃油有顯著不同，通過對車輛發動機的最佳優化匹配調整，達到顯著的節油和環保效果。普通汽車加裝該裝置：可以節省燃油10%至30%，淨化尾氣50%至90%，增加動力10%至30%，並能降低發動機噪音，抑制積碳生成，延長髮動機壽命。[6]

此案例充分說明奈米技術在節能減排方面的巨大貢獻，利用eps奈米燃油裝置，燃油可以得到充分的燃燒，不僅減少了燃油量，而且還減少了燃油燃燒不充分帶來的大量co、no、so2的排放，對大氣汙染的防治起到重要作用。其實，除此之外，奈米技術還通過其他途徑治理大氣汙染。

二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體，而這些有害氣體一般都是燃料不充分燃燒產生的。如果在燃料燃燒的同時加入奈米級催化劑不僅可以使煤充分燃燒，不產生一氧化硫氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉化成固體的硫化物，防止產生二氧化硫進入空氣中。經奈米材料催化的燃料中硫的含量小於0．01％，不僅節約了能源，提高能源的綜合利用率，也減少了因為能源消耗所帶來的環境汙染問題，而且使廢氣等有害物質再利用成為可能。

隨著經濟的發展，人們的生活水平提高了，越來越多的人買汽車。然而，汽車尾氣的排放會直接汙染人們的生活空間及呼吸層，對人體健康影響極大。開發替代燃料或研究用於控制汽車尾氣對大氣汙染材料，對淨化環境具有重要的意義。用奈米複合材料製備與組裝的汽車尾氣感測器，通過汽車尾氣排放的監控，可及時對超標排放進行報警，並通過調整合適的空燃比，減少富油燃燒，達到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。[7]奈米稀土鈦礦型複合氧化物對汽車尾氣所排放的no、co等具有良好的催化轉化作用，可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。

（三）室內空氣淨化 現在，裝修材料中往往加入大量的有害化學物質。所以，新裝修房間空氣中的有機物濃度大大高於室外，而光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等汙染物，奈米tio2的降解效果最佳。奈米tio2經光催化產生的空穴和形成於表面的活性氧化膜能與細菌細胞或細胞內組成成分進行生化反應③，使細菌頭單元失活而導致細胞死亡，並且使細菌死亡後產生的內毒素分解。即利用奈米tio2的光催化效能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒複合物。[8]而且，在醫院的病房、手術室及生活空間安放奈米tio2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。

案例：2006長江淡水豚中外聯合考察隊經歷了39天長江航行後遺憾宣佈，來回近3400公里考察未發現一頭白鰭豚，這個結果證明白鰭豚種群狀況極度瀕危，可能成為世界上第一個被人類消滅鯨類動物。白鰭豚是僅生存中國長江中下游珍稀水生哺乳動物，屬國家一級保護動物，被列為世界最瀕危12種動物之一。白鰭豚5歲～6歲性成熟，1年懷胎，一年哺乳，一胎一仔，習慣以小家庭形式生活。這一訊息讓人感到恐懼，如果再不好好地治理長江，好好地治理水汙染，會有更多的物種滅絕。

長江生態惡化，是沿江經濟佈局不合理惡果。據統計，全國兩萬多家化工企業，分佈長江沿岸就有9000多家，佔全國45%。三峽庫區大中型工礦企業3000多家，化工廠有2000多座。這些化工企業汙染嚴重，為發生重大汙染事件埋下嚴重隱患，一旦發生汙染事故，後果不堪設想。[9] 隨著人口的增加和工農業生產的增長，人類的用水量大大增加，排汙量也空前猛增，水汙染非常嚴重，加劇了水資源危機的程度。當前，全球80多個國家的15億人口面臨淡水不足，其中26個國家的3億人口完全生活在缺水狀態，所以保護水資源,節約用水勢在必行。汙水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵鏽、異味汙染物、細菌病毒等，汙水治理就是將這些物質從水中去除。由於傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次汙染等問題，汙水治理一直得不到很好解決。而，奈米技術在水汙染治理方面也有突出表現，奈米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。汙水中的貴金屬是對人體極其有害的物質，它們從汙水中流失，也是資源的浪費。新的一種奈米技術可以將汙水中的貴金屬完全提煉出來，變害為寶。一種新型的奈米級淨水劑具有很強的吸附能力，它的吸附能力和絮凝能力是普通淨水劑三氯化鋁的10~20倍。所以，奈米技術在汙水處理的很多領域都起到重要作用。

汙水中的重金屬對人體的危害很大，重金屬的流失也是資源的浪費。奈米粒子能對水中的重金屬離子通過光電子產生很強的還原能力。[10]如奈米tio2能將高氧化態汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附於表面，井將其還原為細小的金屬晶體，既消除了廢水的毒性，又回收了貴重金屬。

案例：中科院採用奈米tio2 粉末, 利用太陽光進行光催化降解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸鈉水溶液,在多雲和陰天的條件下光照12h, 濃度為0.5mmol/l 的苯酚已降解為零, 濃度為1mmol/l 的十二烷基苯磺酸鈉基本降解完全且無二次汙染[12] 大量研究表明奈米tio2等作為光催化劑，在陽光下催化氧化水中的有機汙染物，使其迅速降解。至今為止己知奈米tio2能處理80餘種有毒汙染物，它可以將水中的各種有機物很快完全催化氧化成水和co等無害物質。例如奈米ru／tio2作催化劑，對酸性或鹼性牛皮紙漂白廢水進行光催化降解，廢水中的有機總碳④的去除率可達到99．6％，並使廢水完全脫色。經光催化空氣氧化處理後的工廠廢水對弧菌的毒性的實驗表明，用該方法處理後的工廠漂白廢水完全可以進一步生物降解。此外，用奈米tio2催化降解技術來處理毛織染整廢水，具有省資、高校、節能的優勢，最終能使有機物完全礦化，不存在二次汙染等問題，顯示出良好的應用前景。[13]

新型奈米淨水劑的吸附能力和絮凝能力是普通淨水劑ai203的10～20倍，能將汙水中懸浮物完全吸附並沉澱，然後採用奈米磁性物質、纖維和活性炭淨化裝置，有效地除去水中的鐵鏽、泥沙以及異味等。再經過由帶有奈米孔徑的處理膜和帶有不同奈米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置後，可以100％除去水中的細菌、病毒。得到高質量的純淨水。這是因為細菌、病毒的直徑比奈米大，在通過奈米孔徑的膜和陶瓷小球時，會被過濾掉，水分子及水分子直徑以下的礦物質、元素則保留下來。[14]

飛機、車輛、船舶等發動機工作的噪聲可達上百分貝，容易對環境造成噪聲汙染。當機器裝置等被奈米技術微型化以後，其互相撞擊、磨擦產生的交變機械作用力將大為減少，噪聲汙染便可得到有效控制。運用奈米技術開發的潤滑劑，既能在物體表面形成永久性的固態膜，產生極好的潤滑作用，大大降低機器裝置運轉時的噪聲，又能延長裝置的使用壽命冊。[15]

現在，人類生活垃圾的排放量也大得驚人，而，奈米技術及奈米材料可以應用於城市固體垃圾處理。它的作用主要有兩個方面：一是可以將橡膠製品、塑料製品、廢印刷電路板等製成超微粉末，除去其中的異物，成為再生原料回收；二是利用奈米tio2催化技術可以使城市垃圾j決速降解，其速度可達到大顆粒tio2的10倍以上，從而緩解大量城市垃圾給城市環境帶來的壓力。[16]

近年來電磁場對人體健康的影響問題已經成為一個新的研究熱點。在強烈輻射區工作並需要電磁遮蔽時，通過在牆內加入奈米材料層或塗上奈米塗料，能大大提高遮擋電磁波輻射效能。此外，中科院理化所利用奈米技術研究出了新一代手機電磁遮蔽材料，不僅可以實現手機訊號抗干擾能力，同時還大大降低電磁波輻射。

人類夜晚照明需要大量的電力，通過照明節電可以帶來巨大的社會、經濟和生態效益。[17]而火力發電排放的co

2、煙塵懸浮物等會引起溫室效應、酸雨和環境汙染。在照明工程中，最理想的節電措施是充分利用太陽光來照明，利用一些奈米材料的光致發光特性是可行的辦法，白晝吸收自然光並貯存起來，晚上再直接把光射到需要的地方，這從多孔矽光致發光現象得到了驗證。

五、奈米技術在環境保護應用上的前景 隨著奈米科技和奈米材料的研究深入，特別是奈米科技與環境保護和環境治理的進一步有機結合，許多環保難題將會得到解決。現在有很多奈米技術的成功研究都沒有用到世紀中，我相信，在不久的將來，這些技術都會出現在我們的日常生活中，諸如大氣汙染、汙水處理、城市垃圾等問題都將會得到解決。我們將充分享受奈米技術給人類帶來的潔淨環境。有理由相信，奈米科技作為一門新興科學，必將對環境保護產生深遠的影響，利用奈米科技解決環境汙染問題將成為未來環境保護髮展的必然趨勢。總之，奈米技術正成為各國科技界所關注的焦點，正如錢學森院士所預言的那樣：“奈米左右和奈米以下的結構將是下一階段科技發展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產業革命。”

①小尺寸效應：隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的巨集觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生特殊的光學、熱學、磁學、力學、聲學、超導電性、介電效能以及化學效能等一系列新奇的性質。

②表面效應：超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。

③生化反應即生物化學反應，就是指在生物的細胞內進行的化學反應。 ④有機碳總量即溶解於水中的有機物總量摺合成碳計算的量。

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第3篇

提起“奈米”這個詞，可能很多人都聽說過，但什麼是奈米，什麼是奈米技術，可能很多人並不一定清楚。著名的諾貝爾獎獲得者 feyneman在 20世紀 60年代曾經預言：如果我們對物體微小規模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會看到材料的效能產生豐富的變化。他所說的材料就是現在的奈米材料。

奈米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，簡寫是nm，1奈米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭髮絲粗細。就象毫米、微米一樣，奈米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。奈米技術，是指在0.1~100奈米的尺度裡，研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中，發現在奈米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現出許多新的特性，而利用這些特性製造具有特定功能裝置的技術，就稱為奈米技術。

奈米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。奈米科技現在已經包括奈米生物學、奈米電子學、奈米材料學、奈米機械學、奈米化學等學科。從包括微電子等在內的微米科技到奈米科技，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出，奈米左右和奈米以下的結構是下一階段科技發展的一個重點，會是一次技術革命，從而將引起21世紀又一次產業革命。然而我們將就奈米技術在現實生活中的應用來看看奈米技術的應用前景。

關於奈米技術在顯示生活中的應用主要就是奈米材料的應用，關於奈米材料有很多種，其在生活中的存在和應用也很普遍。 奈米材料的蓮花效應。蓮花雖生長於池塘的淤泥中，但它露在水面上的蓮花荷葉卻出汙泥而不染，美麗而潔淨，它可說是運用自然的奈米科技來達成自我潔淨的最佳例項。照理說荷葉的基本化學成分?多醣類的碳水化合物，有許多的羥基（-oh）、（-nh）等極性原子團，在自然環境中很容易吸附水分或汙垢。但灑在荷葉葉面上的水卻會自動聚整合水珠，且水珠的滾動把落在葉面上的塵埃汙泥粘吸滾出葉面，使葉面始終保持乾淨。經過科學家的觀察研究，在1990年代初終於揭開了荷葉葉面的奧妙。原來在荷葉葉面上存在著非常複雜的多重奈米和微米級的超微結構。經過電子顯微鏡的分析，蓮花的葉面是由一層極細緻的表面所組成，並非想象中的光滑。而此細緻的表面的結構與粗糙度??微米至奈米尺寸的大小。葉面上佈滿細微的凸狀物再加上表面所存在的蠟質，這使得在尺寸上遠大於該結構的灰塵、雨水等降落在葉面上時，只能和葉面上凸狀物形成點的接觸。液滴在自身的表面張力作用下形成球狀，藉由液滴在滾動中吸附灰塵，並滾出葉面，這樣的能力勝過人類的任何清潔科技。這就是蓮花奈米表面「自我潔淨」的奧妙所在。利用了蓮花效應，中國是在世界上第一個做出仿荷葉結構的防水奈米布的國家，是中科院化學所做出來的。用顆粒大小為20奈米左右的聚丙烯水分散液，浸軋，光照。使顆粒粘結在纖維表面上，形成凸凹不平的表面結構，成為雙疏材料，即疏水又疏油。用油或水往這種布上倒，都不會浸溼，也不會玷汙。我們用這種材料做成衣服，就會防水。如果用這種材料處理玻璃，做成表面凸凹不平的結構，看起來沒有任何問題，但不會結霧，不會沾水。可以從荷葉超強的疏水性，我們可以製作類似荷葉上有奈米材料的雨傘，就像“荷葉面”雨傘，撐雨疏水，抖水即幹，不必擔心帶到室內會滴水了。

1、奈米阻燃劑。奈米阻燃劑可分為無機奈米微粒阻燃劑和奈米複合物阻燃劑兩種。無機阻燃劑是應用最早的阻燃劑,它具有無毒、低煙、不產生腐蝕性氣體、無二次汙染的優點。無機阻燃劑通常通過填充方式新增到高分子材料中,製備成高分子阻燃材料。傳統的無機阻燃劑的粒徑較大,而且不均勻,直接影響其阻燃性和其他效能,因此,為更好地發揮阻燃效果,無機阻燃劑的超細化將是今後的發展方向。採用奈米技術將無機阻燃劑微粒細化,使其粒徑在奈米級範圍,使微粒的大小和形態都更均勻,就能大大地減少阻燃劑的新增量,從而減輕對織物效能的影響,克服無機阻燃劑的最大缺點。超細化的氫氧化鎂、二氧化二銻以及氫氧化鋁、硼酸鋅等無機阻燃劑,均已廣泛應用於阻燃材料中。用其做窗簾，牆紙，遇上著火，既不會燃燒，也可以防患與未然。

2、奈米技術電池。所謂的奈米技術電池，就是在電池的製造過程中，採用奈米技術材料或者製造工藝，生產製造出具有特別高效能的電池產品。隨著電子技術的高速發展，人們對電池的需求量愈來愈多，人們總是希望得到一種容量大、功率高、效能優、價格廉的電池。但是，由於客觀實際的限制，在現實中的電池總是無法全面滿足人們的要求。電池界的專家學者在孜孜不倦的追求著電池效能的提高，經歷了一代又一代人的不懈努力。奈米級的物質被應用在電池的製造中，就會產生顯著的特性。強大的比表面活效能量和良好的導電效能，在參與電化學反應的時候，奈米顆粒物質在極板內部形成新的活性物基核，改善和增強電極結構，極大地提高電極的電化學反應表面，降低了電化學反應的能壘。因此，奈米技術材料的應用可以顯著的降低蓄電池的內阻，抑制蓄電池在充放電過程中，因為溫度和電極極化等原因而導致的極板飩化，從而有效的提高電池的效能，使得蓄電池電化學反應的可逆性更好、充放電效率更高、功率更大、電池更加容易均衡一致、低溫效能限制改善。因此，採用奈米技術材料的蓄電池，其容量比常規電池的容量高，壽命比常規電池壽命長，大電流工作能力比常規電池強，低溫效能比常規電池優。奈米技術電池的顯著優點更主要集中表現在電池使用的中後期。一般情況，奈米技術電池前期對容量及功率的改善效果只是常規電池的5%-15%，中期對容量及功率的改善效果比常規電池高出20%-30%，後期對容量及功率的改善效果比常規電池高出可以達到50%以上。新太奈米技術電池的種類有：奈米技術型免維護中低倍率鎘鎳蓄電池；奈米技術型免維護燒結式超高倍率鎘鎳蓄電池；奈米技術型免維護閥控式密封鉛酸電池；奈米技術型鋅鎳動力電池。

3、奈米塑料。通用塑料指聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚氯乙烯（pvc）、聚苯乙烯（ps）和丙烯酸類塑料等大塑料品種。對於這類塑料的改性，過去多是採用加入填充料的方式，首先是為了降低成本，後來是為了增加和增韌以得到工程塑料，並進一步向塑料功能化發展，通過新增料的方法得到具有導電、抗靜電、熱塑磁性和壓敏等功能的塑料。奈米材料的出現，為天加型塑料提供了廣闊的空間。通用塑料首當其衝，奈米技術最早就是用於通用塑料的改性。例如：奈米碳酸鈣對高密度聚乙烯的改性，在加入碳酸鈣的質量分數為20%以下時，其耐衝擊強度隨加入碳酸鈣的增加而增加，拉伸和彎曲強度也有所提高。在此，填料有一個最大加入百分比，即有一個加入最大值，而且，該值和碳酸鈣的表修飾型別有關。未經地表面修飾處理的奈米碳酸鈣填充體系的衝擊強度隨碳酸鈣用量呈逐漸增加趨勢，碳酸鈣用量越多，材料衝吉加度越大。經表面處理後，材料的衝擊強度隨碳酸鈣用量變化規律已完全改變。材料在低奈米碳酸鈣含量（約4%~6%）時即實現增韌目的，衝擊強度提高接近一倍，增韌效果顯著；當碳酸鈣用量進一步增加時，材料的衝擊強度呈緩慢下降。幾種表面處理劑對拉伸彎曲效能的影響基本相同；與處理體系相比，表面處理後材料的拉伸、彎曲效能並無明顯改善。由處理和未經處理的兩種試樣衝擊斷面和斷抽圖sem照片可知，經過處理體系的衝擊斷面上有較多牽伸結構，拉絲較多；基體上無明顯可見裂紋，基體發生明顯的塑性變形，吸收了大量能量。脆斷面的電鏡表明奈米粒子分佈均勻，附聚團粒小。未經處理體系的衝擊斷面上出現有許多斷裂裂紋，是導致衝擊強度較低的原因；且未經處理的試樣，粒子分佈不均，附聚顆粒較大。

4、可以抗紫外線的奈米材料。研究和開發防紫外線的功能性織物，是目前國際化纖紡織業的重點。目前，傳統的抗紫外線紡織品主要採用共混熔融紡絲法，該方法將抗紫外新增劑與成纖聚合物共混並一同進行熔融紡絲，抗紫外新增劑多為有機化合物，存在一定的毒性和刺激性，容易造成面板化學性過敏。近年來無機紫外線遮蔽劑的研究突飛猛進，奈米tio2是其中優秀代表。上海交大"奈米氧化鈦（tio2）抗紫外纖維"通過了上海市科委組織的專家鑑定，奈米tio2具有較高的化學穩定性、熱穩定性、無味、無毒、無刺激性，使用安全，尤其是吸收紫外線能力強，對uva區和uvb區紫外線都有遮蔽作用，可見光透過率大。 採用該專案具有自主智慧財產權的奈米氧化鈦與聚酯原位聚合方法，製備奈米聚酯複合材料，真正實現了納米顆粒在高聚物中的奈米級分散，不僅提高了紡絲效率，而且使材料的力學、熱學效能得到了較大提高，織物的紫外線遮蔽指數大於50,在280~400奈米波段紫外線遮蔽率大於95%，紫外線透過率小於3%。 據悉，該專案成果可廣泛應用於生產帳篷、遮陽傘、夏季女裝、野外工作服、訓練服、運動服、窗簾織物、廣告布等。採用本技術的抗紫外織物還具有防暑、隔熱、觸感涼爽的效能，特別適宜織造高檔t恤衫、運動服、訓練服等夏季涼爽面料。 據統計，世界功能性紡織品的需求量超過500億米，我國功能紡織品的需求量近50億米。奈米tio2抗紫外纖維技術市場前景將非常廣闊。

一、生物學中。奈米生物學用來研究在奈米尺度上的生物過程,從而根據生物學原理髮展分子應用工程。如在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5~20 nm的聚合物後,可以固定大量蛋白質,特別是酶,從而控制生化反應[8]。這在生化技術、酶工程中大有用處。使奈米技術和生物學相結合,研究分子生物器件,利用奈米感測器,可以獲取細胞內的生物資訊,從而瞭解機體狀態,深化人們對生理及病理的解釋。以奈米尺寸去認識生物大分子的精細結構及功能的聯絡,按人類的意願進一步裁剪和嫁接,製造出具有特殊功能的生物大分子。生物基因工程由於奈米技術的運用而變得更加可控,人類可以自己控制所需要的生物產品,農、林、牧、副等行業以及人類的食品結構也會隨之發生重要變革,用奈米生物工程、奈米化學工程合成的“食品”將極大豐富食品的數量和種類。

(2)醫學中。研究人員發現,生物體內的rna蛋白質複合體,其線度在15~20nm之間,並且生物體內的多種病毒也是奈米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小,因而可以在血管中自由流動。如果將超微粒子注入到血液中,輸送到人體的各個部位,將可以作為監測和診斷疾病的手段。科研人員已經成功利用奈米sio2微粒進行了細胞分離,用金的奈米粒子進行定位病變治療,以減少副作用等。另外,利用奈米顆粒作為載體的病毒誘導物已經取得了突破性進展,現在已用於臨床動物實驗,估計不久的將來即可服務於人類。

研究奈米技術在生命醫學上的應用,可以在奈米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關係,獲取生命資訊。科學家們設想利用奈米技術製造出分子機器人,在血液中迴圈,對身體各部位進行檢測、診斷,並實施特殊治療,疏通腦血管中的血栓,清除心臟動脈脂肪沉積物,甚至可以用其吞噬病毒,殺死癌細胞。這樣在不久的,將來被視為當今疑難病症的愛滋病、高血壓、癌症等都將迎刃而解,從而將使醫學研究發生一次革命。

奈米材料的控制汙染源方面可起到關健性的作用。主要體現在它降低能源消耗和有毒物質的使用;減少水資深消耗;減少廢物的產生;治理環境汙染物及大氣汙染。

(1)在汙水治理方面。汙水中通常含有有毒有害物質、異味汙染物、細菌、病毒等。傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次汙染等問題,奈米技術的發展和應用可以徹底解 決這一問題。奈米材料在環保中的應用主要與奈米粒子的化學催化和光催化特性有關。除已經提到的光催化降解廢水的奈米材料以外,另有許多奈米材料可以用來治理有害氣體和廢水,並已走出實驗室而進入實用階段。利用奈米tio2表面具有超親水性和超親油性的特點,在玻璃表面塗覆奈米tio2可以製成自清潔外牆玻璃,具有防汙、防霧、易洗、易幹、自清潔等功能。

(2) 在大氣汙染治理方面。大氣汙染一直是各國政府需要解決的難題。奈米技術及材料的應用將會為我們解決大氣汙染問題提供全新的途徑。工業生產和汽車使用的汽油、柴油等,在燃燒時會產生二氧化硫氣體,這是二氧化硫最大的汙染源。複合稀土化物的奈米級粉體具有極強的氧化還原效能,是其它任何汽車尾氣淨化催化劑所不能比擬的。它的應用可徹底解決汽車尾氣的汙染問題。新裝修房間的空氣中有機物濃度高於室外,甚至高於工業區,目前已從空氣中鑑定出幾百種有機物質,其中有些是致癌物。研究表明,奈米二氧化鈦可以很好地降解甲醛、甲苯等汙染物,降解效果幾乎可達到100%。

(3)城市固體垃圾處理方面。將奈米技術及材料應用與城市固體垃圾處理,主要表現在兩個方面：一方面可以將橡膠製品、塑料製品、廢印刷電路板等製成超微粉末,除去其中的異物,成為再生原料回收;另一方面,可以應用奈米二氧化鈦加速城市垃圾的降解,其降解速度是大顆粒二氧化鈦的10倍以上,從而可以緩解大量生活垃圾給城市環境帶來的壓力。

利用先進的奈米技術,在不久的將來,可製成含有奈米電腦的可人-機對話並具有自我複製能力的奈米裝臵,它能在幾秒鐘內完成數十億個操作動作。在軍事方面,利用昆蟲作平臺,把分子機器人植入昆蟲的神經系統中控制昆蟲飛向敵方收集情報,使目標喪失功能。

利用奈米技術還可製成各種分子感測器。和探測器利用奈米羥基磷酸鈣為原料,可製作人的牙齒、關節等仿生奈米材料。將藥物儲存在碳奈米管中,並通過一定的機制來激發藥劑的釋放,則可控藥劑有希望變為現實。另外,還可利用碳奈米管來製作儲氫材料,用作燃料汽車的燃料“儲備箱”。利用奈米顆粒膜的巨磁阻效應研製高靈敏度的磁感測器;利用具有強紅外吸收能力的奈米複合體系來製備紅外隱身材料,都是很具有應用前景的技術開發領域。

奈米材料的研究,它使人類在改造自然方面進入了一個新的層次,即進入到原子、分子的奈米層次。奈米技術的核心是按人們的意志直接操縱單個原子、分子或原子團、分子團,製造具有特定功能的產品。由於奈米顆粒的小尺寸效應、表面效應和量子尺寸效應都同時在起作用,它們對材料某一種效能的貢獻大小、強弱往往很難區分,是有利的作用,還是不利的作用 更難以判斷,這不但給某一現象的解釋帶來困難,同時也給設計新型奈米結構帶來很大的困難。如何控制這些效應對奈米材料效能的影響,如何控制一種效應的影響而引出另一種效應的影響,這都是控制工程研究亟待解決的問題。在奈米材料的研究中,目前主要的工作有:一是用奈米材料替代傳統材料改善產品品質與效能;另一方面是開發新材料。

奈米材料與奈米技術和我們的生活密切相關，奈米材料已成為當今世界各國研究者熱衷的領域。隨著研究的深入，奈米材料與奈米技術得到飛速的發展，可以想見，當我們可以自主的控制奈米材料時，我們的生活將發生極大的變化；激動人心的奈米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的奈米材料並不是很多中科院院士白春禮院士認為，“真正意義的奈米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接奈米時代的到來。” 白春禮說，“人類進入奈米科技時代的重要標誌是奈米器件的研製水平和應用程度。”奈米科技發展到今天，距離奈米時代的到來還有多遠呢，白春禮說，“奈米研究目前還有許多基礎研究在進行中，在奈米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，奈米科技現在的發展水平大概相當於計算機技術在20世紀50年代的發展水平，人類最終進入奈米時代還需要30到50年的時間，50年後奈米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。”