納米技術論文精選(九篇)

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第1篇：納米技術論文范文

用于傳遞藥物的磁性納米粒子直徑通常為5-20nm，這些晶體一般是鐵的，最常見的是磁鐵或磁赤鐵。有幾種方法合成這些晶體，最常用的是共沉淀Fe（III）和Fe（II）。磁性納米粒子與被傳遞的基因和藥物混合封裝以促進細胞吸收。用于磁性納米技術的有聚合物、病毒和非病毒，此外，還有形成這些復合物的輸水相互作用和靜電作用。由于要靶向體內，被處理的納米復合物通過靜脈注射、動脈注射或腹腔內注射，用一個外部磁場（通常用一個小的稀土磁體）附近的目標區(qū)域以創(chuàng)造一個局部磁場。隨著藥物在血液中流動，磁場對帶藥的磁性納米粒子產生作用，驅動它們分布到目標組織中。與其它傳遞方法相比，磁性納米粒子對藥物的傳遞有許多優(yōu)勢，它顯示出了外部磁場的反應，相對安全，用途更廣。磁性納米粒子被批準應用于臨床作為磁共振成像的造影劑已有十多年了，因此，是一種能根據(jù)病人安全性來被更好理解的納米技術。此外，磁性納米粒子與現(xiàn)有藥物具有廣泛的兼容性，能被用于有效傳遞各種各樣的治療藥物。

2使用磁性納米粒子的體內基因靶向傳遞

磁性靶向傳遞技術是1978年被首次提出來的,這種方法類似于藥物傳遞，對治療基因的傳遞有著巨大的潛力，盡管該技術的應用必須適應核酸分子的大小和電荷數(shù)。有趣的是，磁性傳遞為解決當前基因治療中的有效傳遞問題提供了很大的可能性。例如，將磁性納米粒子與基因載體混合，治療基因通過外部磁場被選擇性地輸送到腫瘤部位，增加了治療基因的濃度，同時也減少了治療基因在身體其它部位的停留。

2.1局部給藥系統(tǒng)臨床試驗中腫瘤靶向給藥一直是在腫瘤內或腫瘤附近注射給藥，磁轉染在腫瘤局部給藥中有兩個可能的優(yōu)勢：第一、它能增加注射部位細胞對藥物的吸收和滯留；Bhattarai等人通過直接在空腸和氣管內注射的方法向體內傳遞經過修飾的腺病毒載體表達結合了磁性納米粒子的LacZ基因，發(fā)現(xiàn)在磁性組中的肺部和空腸內β-半乳糖苷酶的活性明顯高于對照組。這表明在外部磁場下基因的滯留和表達都有所增強。雖然這種方法可能不適用于非侵入性腫瘤的治療，但也顯示了磁轉染有提高注射基因在腫瘤內的滯留效果的可能。在局部傳遞中磁轉染的另一個優(yōu)勢就是對腫瘤的穿透性。目前的傳遞方法不能有效的將治療基因傳遞到腫瘤塊的所有區(qū)域，尤其是低氧中心，部分是由于許多腫瘤內部有復雜的脈管系統(tǒng)。另外，這被認為是一個進步，考慮到耐藥性的問題。已證明磁轉染粒子的局部傳遞能增加靶組織內的基因積累和基因對腫瘤內較小動脈的穿透力。Krotz等人采用靶向提睪肌的股動脈注射帶有熒光標記的寡聚脫氧核苷酸后發(fā)現(xiàn)磁性組的熒光強度增加，此外，在較小動脈內有很強的熒光。較小動脈內的熒光增強顯示磁靶向能增加基因和藥物的組織滲透性，說明了這種方法可能會增加經血液傳遞給腫瘤組織的基因和藥物的滲透力。

2.2全身給藥系統(tǒng)全身給藥系統(tǒng)是研發(fā)新的傳遞技術的最終目標，因為它能被廣泛的應用于各種臨床適應癥，也方便治療。此外，小鼠的人類腫瘤移植模型提供了一種在活體內測試靶向給藥以及在外部控制磁轉染的簡單方法。盡管人類移植腫瘤能提供寶貴的信息，便于深入了解全身給藥系統(tǒng)的效果，但是這些模型可能大大低估了在病人體內靶向給藥的復雜性。迄今，已被驗證的磁轉染作為活體內癌癥治療最有前途的應用是在人類腫瘤移植的小鼠模型中。用磁性納米粒子-脂質體復合物傳遞熒光素酶質粒，Namiki等人發(fā)現(xiàn)外部有磁鐵并經過納米粒子處理的動物組有很強的熒光素酶活性，傳遞相同劑量基因的其他的對照組卻沒有明顯的表達。這個結果在腫瘤組織勻漿中的二次試驗得到證實，那個實驗是用siRNA干擾磁性組中的EGF受體，而在非磁性組中沒用siRNA。與有外部磁鐵靶向的控制組相比，對照組中腫瘤塊EGF受體的siRNA傳遞減少了50%。還有一項研究也顯示了不同的納米復合物組分與療效之間的差異。相比于之前使用的磁性復合物，新配方在非目標器官中siRNA的積累量減少10倍，提出增加配方的選擇性可以提高對器官的靶向性。這可能是由于新配方的尺寸較小的緣故。總之，這些結果都是磁轉染具有明確療效強有力的證據(jù)，除了用傳遞報告基因來證實外。單核細胞由于其具有與腫瘤細胞天然的親和力，也被用來作為癌癥治療的基因載體。一種方法是先將單核細胞在體外轉染，再經過血液注射將治療基因傳遞到腫瘤組織。這種方法雖然避免了非內源性載體引起的組織毒性，但問題一直是沒有靶向足夠數(shù)目的腫瘤細胞。Muthana等人最新的研究檢查了傳遞磁性納米粒子基因的單核細胞在腫瘤組織中的生長能力。作者發(fā)現(xiàn)磁性組中16.9±4.2%的腫瘤細胞表達GFP，而在非磁性組中腫瘤細胞GFP的表達大量增加，增量超過4.9±3.5%。沒有數(shù)據(jù)顯示這是否會導致單核細胞在肝臟中的減少，這項研究也沒有顯示任何治療效果，它傳遞的是一個標志基因，它證明了磁性納米粒子能被用于改善細胞作為基因載體的功能。

3小結與展望

第2篇：納米技術論文范文

1納米孔生物技術的改進

從嵌入溶血素蛋白通道對血脂的試驗研究開始，研究者們在過去10年中開發(fā)和探索了多種類型的納米孔。α-溶血素是一種能天然性地連接到細胞膜中繼而導致細胞溶解的蛋白質，它第一個被用來做成生物納米孔模型。模型中，一層生物膜將溶液分為2個區(qū)域，α-溶血素蛋白嵌入生物膜中形成納米孔。當DNA分子穿過納米孔時阻斷電流會發(fā)生變化，這時靈敏電子元件就能檢測電流的變化。但是，由于4種堿基的理化性質比較接近，所以讀取序列實際上比想象的困難得多。此外，有效減少電子噪聲仍舊是個挑戰(zhàn)，通過降低DNA的位移速率可以部分減少噪聲。最近出現(xiàn)了新形式的仿生納米孔，其中包括絲蛋白毛孔[1]和仿生核孔復合物[2]?？缈仔纬傻膫入姌O使通過納米孔轉運的生物分子的電子檢測成為可能[3]。采用等離子體減薄[4]和離子束雕刻技術[5]得到的超薄納米孔也被開發(fā)出來。通過耦合到納米孔上的掃描探針顯微鏡[6]和硅納米線晶體管[7]，證實了這種使用靜電效應和場效應的替代檢測方式的可行性。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，目前已經成為制作超薄納米孔膜材料[8]的首選。石墨烯的帶電特性、韌度、原子厚度以及其電子抗?jié)B性能，使得其成為納米孔DNA序列測序的熱點材料。石墨烯薄片膜[9]和自對準碳素電擊[10]形成方面的新進展，促進了碳納米結構與納米孔技術的整合。對進入納米孔分子的自動捕捉可實現(xiàn)分子結構和動力學的檢測分析。這項改進技術已經應用于對孔泡附近的擴散現(xiàn)象研究，這也是未來生物研究的基礎。對金屬孔上離子轉運的研究，例如金表面的納米孔[11]，可以作為一種方法用于創(chuàng)建種選擇性納米孔系統(tǒng)[12]，這一系統(tǒng)也是研究者感興趣的生物分子檢測系統(tǒng)。

2納米孔在生物技術上的應用

迄今為止，DNA是納米孔研究中最常見的聚合物，脂質嵌入式離子通道檢測DNA是這項研究開創(chuàng)性的示范。最近，固態(tài)納米孔已用于檢測核小體亞結構的不同[13]以及RNA聚合酶催化DNA轉錄的關鍵部分，為了解染色體的結構和轉錄研究創(chuàng)造了新機遇。生物納米孔在富含鳥嘌呤的G-四鏈體檢測方面的應用，對基因組學和表觀遺傳學的發(fā)展起著重要的推動作用[14]。脫堿基位點也可以用納米孔動態(tài)檢測，通過阻斷含離子載體的電解質溶液，高壓輔助下的蛋白質易位以及使用配體修飾納米孔蛋白的不同都得到了論證[15]。某些蛋白質在轉運時發(fā)生“解壓”，轉運過程便可用于成為測量解壓動力學。許多這種蛋白質的解壓行為已經得到了研究，納米孔可作為無需標記的高效力譜儀[16]動態(tài)使用。重要的神經傳導物也得到了動態(tài)實時區(qū)分，以期用于研究大腦對藥物的化學反應[17]。與其檢測技術相比，納米孔更具發(fā)展前景，其高效、快速且價格低廉，準確度和檢測性能良好。其他納米孔結構為生物領域提供了多種新研究和技術。大型固態(tài)納米孔可以用來動態(tài)地捕獲釋放的細菌，為動態(tài)捕獲單細胞提供了更快速低廉的方法。使用脂肽包被的固態(tài)納米孔，可以探測到DNA與鄰近孔膜的相互作用[18]。熱反應聚合物的提出推進了智能納米孔的發(fā)展，智能納米孔可以作為動態(tài)響應溫度的裝置，電解質刷組成的生物納米孔可控制孔附近的鹽電導。DNA測序納米孔的研究也取得了進展，一項最新的分子動力學研究顯示，運用DNA聚合酶作為棘輪，通過控制石墨烯納米孔上DNA單鏈的轉運，可獲得核苷酸序列的高精讀數(shù)。使用溶血素中的鏈霉親和素可選擇性固定DNA鏈，可高分辨率區(qū)分孔上不同幾何位置的核酸。P-n半導體結可放慢DNA易位的速度，移位過程中這種半導體結可以動態(tài)控制電壓。運用新型的基于CMSO的放大器，可實現(xiàn)亞微秒時間內的電流檢測。關于DNA測序的理論研究，為解決上述提到的離子電流測定速度的限制問題提出了可行性的建議和方法。模擬顯示，石墨烯碳納米帶上的納米孔可以利用孔隙邊緣的電流密度，從而產生較高的分辨率。垂直于納米通道放置的石墨烯碳納米帶上的電導變化，也被建議作為DNA堿基易位測序設備。

3結語

第3篇：納米技術論文范文

一、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術對國家未來經濟、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術的研發(fā)作為21世紀技術創(chuàng)新的主要驅動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發(fā)。

（1）發(fā)達國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發(fā)工作方面的協(xié)調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發(fā)法案》，這標志著納米技術已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設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視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環(huán)境技術和納米技術作為4大重點研發(fā)領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發(fā)展和加強國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優(yōu)先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰(zhàn)略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發(fā)展的5個關鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強研發(fā)基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術研發(fā)計劃。

（2）新興工業(yè)化經濟體瞄準先機

意識到納米技術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)化經濟體，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《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發(fā)實施規(guī)則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發(fā)要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前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劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業(yè)化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發(fā)展，建立產業(yè)競爭優(yōu)勢。

（3）發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達國家納米科技發(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協(xié)調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。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，以便在國家層面上進行指導與協(xié)調，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰(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研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發(fā)。

二、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、技術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。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發(fā)的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯(lián)邦政府的納米技術研發(fā)經費從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世紀納米技術研究開發(fā)法》，在2005～2008財年聯(lián)邦政府將對納米技術計劃投入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)的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，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)第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，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年內中央政府的納米技術研究支出達到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。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達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。按照計劃，美國2006年的納米技術研發(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)致力于納米技術行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業(yè)對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創(chuàng)新時代必將到來。

三、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強國比較而言，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行的納米論文統(tǒng)計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（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)勢領先于其他國家，3年累計論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產出的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，也是納米研究實力最強的國家。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個多百分點，到2002年已經超過德國，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)排位都可以進入前10名。這5個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）在申請納米技術發(fā)明專利方面美國獨占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標局，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)在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發(fā)展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫(yī)學領域。醫(yī)學納米技術已經被列為美國國家的優(yōu)先科研計劃。在納米醫(yī)學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫(yī)學相結合，實現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，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)學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，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是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發(fā)實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發(fā)上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時積極開發(fā)新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續(xù)燒結設備引起關注。它能以每小時數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發(fā)的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學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、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品?？茖W家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫(yī)學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

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

四、納米技術產業(yè)化步伐加快

目前，納米技術產業(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：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現(xiàn)納米技術的產業(yè)化，都在加緊采取措施，促進產業(yè)化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發(fā)應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發(fā)緊密結合在一起。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“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業(yè)界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎研究成果盡快實現(xiàn)產業(yè)化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業(yè)產品。一個由專業(yè)、商業(yè)和學術組織組成的網(wǎng)絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯(lián)系，加速納米技術應用。

日本企業(yè)界也加強了對納米技術的投入。關西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學及國立科研機構聯(lián)合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區(qū)納米技術的研發(fā)和產業(yè)化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業(yè)中。

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

第4篇：納米技術論文范文

納米技術被譽為21世紀的科學，現(xiàn)已成為世界各國研究的熱點領域。它的迅猛發(fā)展將在世界范圍內引發(fā)一場包括生命科學、信息技術、生態(tài)環(huán)境技術、能源技術在內的幾乎覆蓋所有工業(yè)領域的大革命。

從納米技術的發(fā)展來看，激光干涉納米光刻技術、納米加工、納米測量技術，以及納米制造等，都有著不可忽視的地位和作用。原子力顯微鏡（atomic force microscope，簡稱AFM）是納米技術研究中最常用也是最基礎的一個儀器。它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，從而達到檢測的目的，具有原子級的分辨率[1]。

隨著人們對納米技術的深入研究以及對AFM的不斷開發(fā)，使原子力顯微鏡不僅僅具有檢測的功能，還可以實現(xiàn)對樣品的“推”、“拉”、“刻劃”、“切割”、“搬運”等功能，增大了AFM的使用范圍。其優(yōu)勢在于操作過程不受環(huán)境影響，既可以在大氣環(huán)境下工作，也可以在液相下工作。這對人們在生物醫(yī)學等方面的研究工作，帶來了便利。

對于納米技術的基礎教學而言， AFM是學生們感知納米量級，實現(xiàn)簡單操作的最直接的方式之一。因此，本論文針對AFM的特點及納米技術相關教學的知識點，將AFM工作原理及實際掃描、操作后得到的圖片引入到課堂中進行輔助教學，取得了一定的效果，提升了學生們的學習興趣。

一、AFM原理

AFM是將一個對微弱力極敏感的微懸臂的一端固定住，另一端裝有一微小的納米級針尖。當針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息[2]。也就是說，微懸臂的形變是對樣品-針尖相互作用的直接反映。

AFM研究對象可以是有機固體、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行成像或操作，分辨率很高。因此，AFM被廣泛應用于納米測量及納米加工等技術中。

二、AFM教學實例

針對納米測量所涉及的兩個重要領域：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。

觀測者不但可以直接看到被測樣品的表面形貌，還可以通過AFM二維圖像形成相應的三維像，從而獲得樣品表面結構的深度，大小以及長度等重要信息參數(shù)，如圖2所示。

針對納米操作技術所涉及到的對樣品的“推”、“拉”及“刻劃”等操作，列舉了相關原理圖及AFM的掃描圖像。

通過AFM對原子的操作及樣品形貌的掃描，可以讓學生更為直觀地了解AFM以及納米技術的相關概念及原理。同時，清晰的掃描圖像可以進一步促進學生對納米技術相關教學課程內容的理解和認識。

第5篇：納米技術論文范文

全世界的首篇納米硒的論文就是中國科學家撰寫的。1997年納米硒問世之后，1998年經鑒定申請了國家專利，1999年第二次鑒定后由四通納米港迅速產業(yè)化，逐步被人們所認識和接受。我去香港講學，就有人問我要這個產品，他們反映臺灣也在搞這個項目推廣，而這個項目是推向實用化進程最快的一個項目，也是將源頭創(chuàng)新和市場接軌最好的事物。所以說，這樣一個產品理應受到政府的重視和支持。

Chinese scientists first reported the properties of nano selenium after obtaining its patent right. Stone Nano Technology Port Ltd. rapidly invested for this novel technology and the product in the form of health food has gained good reputation it warrants. While I was in Hong Kong for academic activity, many people there told me they enjoyed this product, they also said it was popular in Taiwan. The project is innovative, moveing-fast, highly integrated into market. Thus, such a product ought to be paid attention and be supported by government.

納米科技發(fā)展速度之快出乎了大家的預期，尤其是實用化技術的進程大大加快。比如，美國的目標是到2010年納米科技的GDP達到10000億美元，并培養(yǎng)80萬人真正懂納米科技。并且納米生物學會比美國上一屆總統(tǒng)克林頓估計r 20年發(fā)展歷程縮短5年左右。目前美國有大量實驗室和風險投資正式對源頭創(chuàng)新進行投入，生產方式在納米組合空間得以體現(xiàn)，其中美國硅谷由政府支持建立全球第一條芯片生產線，這條生產線生產的芯片是人的肉眼看不見的、尺度只有100納米、而且計算速度提高1000倍。此外，在新材料領域及醫(yī)藥領域的納米技術的應用也有很大突破。

現(xiàn)在各國都致力于納米技術和納米產業(yè)發(fā)展，美國的發(fā)展是全面的，而日本主要致力于納米機器人的發(fā)展，德國則定位于環(huán)境和能源，英國定位于醫(yī)藥領域的應用，法國重新建立國家納米中心。總之納米實用進程加快了，并將成為各國競爭的焦點。

客觀來說，中國的納米科技起步早，在納米科技基礎研究方面與國際水平相差不大。但我國要真正將納米技術轉為財富、使納米為我國GDP做貢獻，還面臨三大問題：其一，我國的納米技術缺乏實用化進程、缺乏市場目標做牽引、缺乏進入市場具體規(guī)劃，沒有適合本國納米發(fā)展的領域；其二，納米技術應是多學科交叉的，科學家應該能組織在一起進行納米技術的應用，這樣才能迅速集成技術進入市場，而我國是各干各的；其三，我國前一段時期市場上出現(xiàn)炒做概念、亂用概念，錯誤地低估納米技術，其實我們要認識到，納米不使性能提高便一錢不值，不能將性能提高和納米科技內涵脫離開來。

那么我國納米技術有沒有領先呢？有。譬如納米硒，是世界上為數(shù)不多的納米技術的領先產品，在硒的研究方面中國本身就具有領先水平，全球硒的膳食標準就是中國參與制訂的，而且硒又是普遍看好的一個事物，它對免疫力的提高、維持新陳代謝的平衡及防止癌癥起到了別的元素不可替代的作用。缺碘會導致大脖子病，缺鈣會導致骨質疏松，缺鐵導致貧血，那么缺硒導致多種疾病的高發(fā)。當然微量元素過量補充也會有反作用。過去人們對硒的副作用看得過高，其實這是過量補充造成的后果。

客觀認識硒的作用，那么目前對硒的更高要求是什么呢？我認為主要納米集成技術加工后使硒變成人體易于吸收的營養(yǎng)，避免硒帶來的副作用。傳統(tǒng)補硒醫(yī)學上是非常慎重的，因為有益含量和有害的差得太近了，所以，在醫(yī)院一般是非吃不可、如癌癥放化療患者才能補硒。而納米硒具有低毒、高效的功能。這也是對納米生物學一個相當高的要求。

第6篇：納米技術論文范文

論文摘要：納米尺寸開辟科學新領域，介紹納米材料的神奇特性及在生活中的應用。

人類對物質世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無限小和無限大兩個物質尺寸去認識物質，使人們了解到世界是物質的。物質是由原子或分子構成的，原子、分子是保持物質化學、物理理特性的最小微粒。這為人類認識世界、改造世界推進科學的向前發(fā)展提供了堅實的理論基礎，也產生了一個個的科學原理和定理，推動了人類生產和生活的不斷向前發(fā)展。

隨著科學研究的進一步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)當物質達到納米尺度以后，大約在1～100納米這個范圍空間。物質的性能就會發(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，也不同于宏觀物質的特殊性能的物質構成的材料，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域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發(fā)現(xiàn)：一個導電，導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現(xiàn)出既不導電，也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度，大約是在1～100納米這個范圍空間，就會產生特殊的表面效應，體積效應，量子尺寸效應，量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。

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

1醫(yī)學方面的應用：

目前，國際醫(yī)學行業(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)學就是從動植物中提取必要的物質，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。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，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，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在涂料方面的應用；

納米材料由于其表面和結構的特殊性，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，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現(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，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應用可起到殺菌保結作用。在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，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。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，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，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，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。最近又開發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，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，在環(huán)保水處理中有著很好的應用前景。新晨

4其他生活方面的應用：

納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域?；w布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。

總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優(yōu)越。

參考文獻

[1]趙清榮：雷達與對抗[J]，2001，（3）：20-23。

[2]秦嶸等。宇航材料工藝[J]，1997，（4）：17-20。

第7篇：納米技術論文范文

關鍵詞：陶瓷刀具 發(fā)展

中圖分類號：TG711 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)09(a)-0246-01

幾十年來，雖然由于新型刀具材料的出現(xiàn)，使切削速度和切削加工生產率成倍增加，然而，隨著航空航天工業(yè)、動力工業(yè)、超高溫、超高壓技術等的發(fā)展，黑色金屬及難加工材料(包括鐵基、鎳基、鉆基、欽基高溫合金、高硬度鋼、鑄鐵及其合金、模具鋼、耐熱合金、欽合金等)的高速切削加工技術和刀具材料研究越來越迫切，同時，制造技術向高精度、高柔性和強化環(huán)境意識的方向發(fā)展，在這種情況下，高速切削已成為切削加工的主流，一般高于常規(guī)切削速度5一10倍。而高速切削的發(fā)展主要取決于高速切削刀具和高速切削機床的發(fā)展，其中，高速切削刀具材料起決定性作用[5]。

由于陶瓷刀具在1200一1450℃高溫下尚能進行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下進行工作，陶瓷刀具的研制成為刀具材料研究的熱點。并且隨著燒結理論的深入研究，各種氧化物、碳化物及氮化物等粉末制備技術的不斷改進，多種陶瓷燒結及加工設備和工藝的不斷開發(fā)研制，使得陶瓷材料成為高速切削、干切削刀具的理想材料，幾乎可以加工包括多種難加工材料在內的所有黑色和有色金屬[5]。

陶瓷材料作為三大材料之一，隨著社會的發(fā)展被分成了兩大類：普通陶瓷和特種陶瓷。普通陶瓷按其用途分為日用瓷、建筑瓷、電瓷和化工瓷；特種陶瓷又可分為結構陶瓷和功能陶瓷兩大類。結構陶瓷強調材料的力學性能或機械性能；而將具有電、磁、聲、光、熱、化學及生物體特性，且具有相互轉化功能的陶瓷定義為功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是現(xiàn)代結構陶瓷在加工材料中的一個重要應用領域。陶瓷刀具是含有金屬氧化物的無機非金屬材料,具有高硬度、高強度、摩擦因數(shù)低、優(yōu)異的耐熱性、耐磨性（耐磨性為硬質合金的3~5倍）和化學穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，能夠在其他材料無法承受的惡劣環(huán)境條件下正常工作，它已成為高速切削刀具材料的首選[4]。

陶瓷刀具材料的出現(xiàn)也有半個多世紀歷史,從1913年陶瓷材料最早試作切削刀具開始，陶瓷刀具材料的發(fā)展，在20世紀經歷了以下幾個階段：50年代后期以氧化鋁陶瓷為主，現(xiàn)氧化鋁系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中應用最廣泛，年消耗量最大的陶瓷刀具材料[5]。由于Al2O3系陶瓷刀具化學穩(wěn)定性好、耐熱、耐磨性能優(yōu)異且價格低廉，所以目前所占比例很大；60一70年代以Al2O3/TiC陶瓷為主，70年代后期至80年代初期發(fā)展了Si3N4系陶瓷刀具及相變增韌陶瓷刀具材料，80年代后期至90年代在晶須增韌陶瓷刀具材料得到長足發(fā)展的同時，各種復相陶瓷刀具材料的研究也倍受重視。目前國內外應用最為廣泛的是氧化鋁系和氮化硅系陶瓷刀具材料。20世紀70年入使用的Al2O3/TiC熱壓陶瓷材料,強度、硬度和韌性均較高,仍是國內外使用最多的陶瓷刀具材料之一。此后在Al2O3中添加TiB2、Ti(C,N)、SiCW、ZrO2等陶瓷刀具也相繼研制成功,其力學性能進一步提高,廣泛應用于碳鋼、合金鋼或鑄鐵的精加工或半精加工[6]。

目前陶瓷刀具的研制己建立起融合切削學和陶瓷學為一體的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料設計研究理論體系[5]?，F(xiàn)代陶瓷刀具材料多為復相陶瓷，根據(jù)材料不同的使用環(huán)境，以一定的設計理論為基礎，采用各種超細的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等為基本組分，并依據(jù)不同的增韌補強機理進行微觀結構設計，可以制備出具有良好綜合性能的復相陶瓷。

陶瓷材料本征脆性，大多抗拉強度低、韌性差，因此陶瓷材料的強韌化是拓展其應用的關鍵。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial簡稱FGM)、表面改性陶瓷、納米復合陶瓷刀具材料將在今后得到較大的發(fā)展[3]。

其中，納米技術（Nano一ST)是于上世紀80年代迅速形成和發(fā)展起來的一門基礎研究和應用開發(fā)緊密聯(lián)系的高新技術，它在納米尺度上研究物質(包括分子、原子)的內在相互作用和特性，它所涉及的領域是人類過去很少涉及的非宏觀、非微觀的中間領域，英國著名材料專家.RW.Cahn在《自然》雜志上撰文說：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑”[5]。經過納米改性的材料可提高強度、增加韌性、降低燒結溫度。目前使用納米技術制備的陶瓷刀具材料主要有兩種：納米復合陶瓷刀具材料和納米涂層陶瓷刀具材料。

納米復合結構陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是對復構陶瓷微觀結構設計的應用。納米復合材料是納米材料的重要應用，它由兩相或多相構成，其中至少有一相為納米級尺寸。將納米顆粒、晶須及纖維彌散到陶瓷基體中，制備成的納米復合材料具有優(yōu)異的性能。切削性能實驗表明，納米復合陶瓷刀具的耐磨性能遠高于同組分的微米級的陶瓷刀具，且斷續(xù)切削的能力也有了明顯增強[2]。

納米技術的出現(xiàn)為陶瓷材料的改性和增強提供了條件，納米技術在現(xiàn)代陶瓷的應用方面將帶來革命性的變化。將納米顆粒增韌、纖維(纖維)增韌、相變增韌等手段相結合，在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的基礎上,研制出高強度、高韌性、智能化、經濟環(huán)保、具有更好的耐高溫性能、耐磨損性能和抗崩刃性能,滿足高速精密切削加工的要求的高性能復合陶瓷材料，將是廿一世紀陶瓷材料學的發(fā)展方向[1]。

通過對近幾年發(fā)表的關于陶瓷刀具切削性能研究的文獻，了解了刀具材料的發(fā)展歷程、陶瓷刀具材料的主要種類和特點，筆者認為陶瓷刀具類型的開發(fā)必將是高精度、高柔性和強化環(huán)境意識的現(xiàn)代制造技術的不二選擇。

參考文獻

[1] 徐立強.新型Ti_C_N_基金屬陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究.山東大學碩士學位論文.2005.

[2] 丁代存.Si_3N_4_TiC納米復合陶瓷刀具材料的研制與性能研究.山東大學碩士學位論文.2005.

[3] Krestic V D.Fracture of brittle solids in the presence of ther-moelastic stresses.J Am Ceram Soc.1984,67(9):589~593.

[4] 宋新玉，趙軍，姜俊玲.加工Inconel718時陶瓷刀具的磨損機理.中國機械工程.2009,4:763-768.

第8篇：納米技術論文范文

隨著納米技術在醫(yī)學領域中的深入研究，臨床診斷技術及治療水平也得以提高。本文就納米技術、納米技術在腫瘤治療中的應用、用于腫瘤治療的納米粒子作一簡要闡述，并提出相關建議和期望。

關鍵詞：

納米技術；腫瘤診斷；腫瘤治療

目前，腫瘤已經嚴重地威脅著人類的健康，如何提高腫瘤診斷的準確性和治療的靶向性一直都是臨床研究的重點，納米技術是指在納米尺寸（1~100nm）內，研究電子、原子和分子的運動規(guī)律和特性的一種高新技術，該技術在醫(yī)學領域有著廣闊的應用和發(fā)展前景，本文就納米技術在腫瘤的診斷和治療中的應用做一簡要闡述。

1納米診斷技術在腫瘤中的應用

當前，臨床上針對腫瘤的多種診斷手段都存在準確性和靈敏度低的問題，納米技術的出現(xiàn)可大大改善這一局面。

1.1細胞分離技術

一直以來，從大量外周血中篩選出極少量的腫瘤細胞是一項難題，納米細胞分離技術尤其是免疫磁性分離技術的出現(xiàn)有助于快速獲取細胞標本，使其成為可能。目前，Wang等[1]發(fā)現(xiàn)基于該技術產生的循環(huán)腫瘤細胞（circulatingtumorcells，CTCs）檢測表明，在乳腺癌等領域，腫瘤患者的預后與其外周血中的CTCs計數(shù)有著明顯的相關性，甚至在化療過程中，可以反映患者對當前化療方案是否敏感，有一定的輔助治療作用。

1.2納米造影劑

將無機納米粒子用作新型的生物造影材料，不僅可以提供較好的檢測信號對比度和生物分布度，并有望將現(xiàn)有解剖學層面的造影技術推向分子水平從而提高診斷效率。Chen等[2]研究表明包裹金納米棒－液態(tài)氟碳的納米級造影劑，實現(xiàn)了體外超聲／光聲雙模態(tài)增強顯影。另有研究表明多功能納米造影劑Fa-PEI-SPIO可高效負載MRI和熒光造影劑實現(xiàn)對肝癌細胞的高效率敏感顯像，并同時實現(xiàn)目的基因的傳輸[3,4]。

1.3納米傳感器

納米傳感器可獲取活細胞內多種電、化學反應的動態(tài)信息，用于監(jiān)測腫瘤細胞中的異常情況，對認識腫瘤的發(fā)生及指導腫瘤的診斷與治療都有著深遠的意義。Wang等[5]已開發(fā)出一種含有嵌入金納米顆粒的碳基傳感器的裝置Nano-nose，分析了呼吸氣體成分，確定肺癌患者存在的氣體成分。

2納米技術在腫瘤治療中的應用

化療作為腫瘤治療的重要手段，存在毒副作用大的問題，納米技術的引入能夠提高化療的靶向性，為腫瘤的治療提供了新的思路。

2.1納米靶向載體系統(tǒng)在腫瘤治療中的應用

納米藥物載體即溶解或分散有藥物的各種納米顆粒，如納米囊、納米球、納米脂質體等。納米靶向載體因其表面經過生物或理化修飾后具有靶向作用，可以作為良好的腫瘤藥物與基因載體，具有比表面積大、無免疫原性、在血液中有較長的循環(huán)時間等特點，大大降低了藥物對機體的毒副作用。Yao等[6]以PVP-β環(huán)糊精作為親水嵌段，金剛烷—聚天冬氨酸為疏水嵌段構建了嵌段聚合物，其自組裝形成的納米粒尾靜脈注1h后就能到達腫瘤部位，表現(xiàn)出明顯的腫瘤靶向性。Gao等[7]將細菌膜包覆到30nm左右的金納米粒表面（BM-AuNP）用于淋巴結靶向。

2.2納米中藥在腫瘤治療中的應用

納米中藥是運用納米技術制造的粒徑小于100nm的中藥有效成分、原藥及其復方制劑。同傳統(tǒng)中藥相比，納米中藥對一些腫瘤細胞株和動物腫瘤甚至人體晚期癌腫均顯示了良好的抑制效應。Huang等[8]成功制備了粒徑為97.5nm的冬凌草三嵌段共聚物納米膠束，并與冬凌草甲素進行了對比研究，結果表明冬凌草三嵌段共聚物納米膠束對小鼠H22瘤體的抑制率明顯高于傳統(tǒng)的冬凌草甲素。

2.3磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤治療中的應用

多項研究表明磁控納米載藥系統(tǒng)在腫瘤的治療中能夠達到很好的靶向效果，具有很大的應用前景。

2.3.1磁控納米載藥系統(tǒng)

磁控納米載藥系統(tǒng)具有磁特性，在外加磁場的作用下，抗腫瘤藥物能及時、定點、定向地聚集到病灶處，既能最大程度的濃集效應分子，又能使體內磁性微粒在治療結束后得以徹底有效的清除，以減少其在體內慢性蓄積的毒性作用。Assa等[9]的研究表明，磁性納米藥物運載系統(tǒng)在腫瘤的治療中具有極大的應用潛力。

2.3.2磁性納米材料對腫瘤的熱療作用

磁熱療即應用直接或靜脈注射的方法將產熱材料定向匯聚于腫瘤部位，在交變磁場的作用下產生磁熱效應，將腫瘤組織加熱至42~48℃高溫，以使腫瘤細胞死亡的新技術。Beik等[10]將磁性陽離子脂質體注射到MM46小鼠乳腺癌中，利用交變磁場使腫瘤表面溫度達到45℃，經過幾次重復磁熱療，所有小鼠的腫瘤均完全退化。該技術如可同時利用受體—配體特異性結合的特性，將磁粒子準確輸送到腫瘤組織，將能達到靶向熱療的目的。

2.3.3磁性納米微球對腫瘤血管的磁控栓塞作用

磁性納米微球因具有體積微小、磁控導向等特點，能夠在外加磁場的作用下進入并滯留在腫瘤組織的末梢血管床，部分或完全地阻斷血管內的血流?；菪褫x等[11]用自制的聚甲基丙烯酸甲醋磁性微球對血管內栓塞進行了探討實驗表明，PMMA磁性微球具有磁響應能力強、磁控栓塞效果好，在高血流速情況下仍能實現(xiàn)靶位栓塞等優(yōu)點。

2.4納米控釋系統(tǒng)在腫瘤治療中的應用

納米控釋系統(tǒng)在腫瘤藥物輸送方面的優(yōu)越性得益于其可緩釋藥物、減少給藥劑量、提高藥物的穩(wěn)定性等特性。Zhang等[12]利用對酸性敏感的腙鍵將抗癌藥物阿霉素共價鍵連在介孔二氧化硅的表面，同樣可以實現(xiàn)pH敏感的抗癌藥物阿霉素的釋放，從而有效地抑制人宮頸癌細胞的增殖。

3用于腫瘤治療的納米粒子

為提高腫瘤的療效，在傳統(tǒng)材料的基礎上開發(fā)出生物相容性及可降解性好、緩控釋速度適中、靶向性強的納米制劑成為研究的重中之重。

3.1可生物降解的天然高分子聚合物

3.1.1多糖類

3.1.1.1殼聚糖

殼聚糖是一類無毒且具有良好生物相容性、可塑性和成膜性的聚多糖，被用作靶向給藥載體而降低藥物的毒副作用。Abouelmagd等[13]將低相對分子質量（低于6500）的殼聚糖通過多巴胺聚合的方法連接到聚乳酸—羥基乙酸共聚物（PLGA）上，減少了巨噬細胞的吞噬，增加了酸性環(huán)境下細胞對藥物的攝取。

3.1.1.2海藻酸鈉

海藻酸鈉具有無毒及可生物降解等優(yōu)點。Guo等[14]制備了一種以甘草次酸為肝靶向因子的海藻酸鈉pH響應型靶向納米給藥系統(tǒng)，研究表明，該納米粒的生物利用度和半衰期及其對腫瘤細胞的抑制率均有顯著提高。

3.1.1.3透明質酸

透明質酸（Hyaluronicacid，HA）又名玻尿酸，除具有良好的生物相容性、可降解性及非免疫原性等特點外還具有主動靶向到CD44受體的作用，因此可作為靶向因子用于修飾其它載體材料，促進其對腫瘤組織的靶向性[15]。

3.1.2蛋白類

3.1.2.1白蛋白

白蛋白受體（gp60、gp30、gp18等）廣泛存在于腫瘤組織內新生血管內皮的細胞膜上，故白蛋白可作為構建藥物載體的優(yōu)良材料。Ru-go等[16]將454例乳腺癌患者隨機分為白蛋白結合型紫杉醇（nab-PTX）組和紫杉醇注射劑（CrE-PTX）組，結果顯示，nab-PTX組緩解率顯著高于CrE-PTX組（33%vs.19%），并且nab-PTX治療組無過敏反應出現(xiàn)，提示nab-PTX治療乳腺癌的安全性和有效性優(yōu)于CrE-PTX。

3.1.2.2酪蛋白

酪蛋白毒性較低且有較高的生物相容性，是理想的藥物載體。有研究人員在合成的酪蛋白納米粒子中負載了順鉑，通過近紫外活體成像技術觀察到該粒子能夠在腫瘤部位有效地富集，顯示出了較好的腫瘤靶向作用[17]。

3.1.2.3脂蛋白

脂蛋白是一種大量存在于人體的天然脂質運輸載體，作為載體材料能夠延長藥物在體內的循環(huán)時間。Ding等[18]將載脂蛋白apoA-I和穿膜肽（CPP）插入到脂質納米粒表面構建了一個雙功能的仿生HDL用于藤黃酸的遞送，提高了對腫瘤組織的靶向性。然而由于脂蛋白均來源于血漿，既難以大規(guī)模生產，又在生物安全性方面也受到質疑，因此Simonsen等[19]開發(fā)出了新型的仿HDL納米載體顆粒（HPPS）。

3.1.2.4乳鐵蛋白

Zhang等[20]制備了藤黃酸—乳鐵蛋白納米粒，用于提高藥物的口服吸收和抗腫瘤活性，同時降低藥物的毒副作用。此外，利用乳鐵蛋白受體存在于腦毛細血管內皮細胞上的依據(jù)，可對腦部腫瘤發(fā)揮治療作用。

3.2可生物降解的合成高分子聚合物材料

聚乳酸（PLA）、聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）、聚羥基乙酸（PGA）是乳聚酯類高分子材料，現(xiàn)已成為藥劑學領域研究最多的載體材料之一。Kwak等[21]將紫衫醇負載在PEG-PLA納米粒上，同時采用MT1-AF7p修飾納米粒，實現(xiàn)了對膠質瘤細胞的靶向治療作用。當前對共聚物的研究也較為常見，如聚乳酸/聚乙醇酸-聚乙二醇共聚物（PLA/PLGA-b-PEG）等[22]。

3.3不可生物降解的靶向納米材料

3.3.1碳納米管

碳納米管是由層狀結構的石墨片卷曲而成，因其獨特的中空結構和納米管徑可作為遞藥載體。Sajid等[23]用生物大分子對碳納米管進行了非共價修飾，除提高其對腫瘤的親和力外還避免了網(wǎng)狀內皮系統(tǒng)對它的迅速清除，降低對正常細胞的毒副作用。

3.3.2納米石墨烯及其衍生物

近幾年在生物醫(yī)學領域的應用研究方面石墨烯及其衍生物——氧化石墨烯（grapheneoxide，GO）發(fā)展迅速。GO含有大量的羧基、羥基和環(huán)氧基團，這些含氧活性基團的引入不僅使其擁有較好的穩(wěn)定性和水溶性，而且可使其更易于被修飾而具有了功能化作用，其中，作為藥物載體就是其重要的功能之一。Chen等[24]報道了一種新穎的藥物靶向遞送系統(tǒng)，即通過原位還原法將銀納米粒負載于GO上，再載藥，制得的遞藥系統(tǒng)可通過表面增強拉曼散射（SERS）—熒光結合光譜檢測，觀察到其中藥物的胞內釋放行為，故能用于癌細胞內的藥物輸送和成像。

3.3.3金納米粒

金納米粒（goldnanoparticles，GNPs）是一種新型的載體材料，鑒于其表面單層被修飾后可與多種藥物結合的特點而受到了廣泛的關注。Favi等[25]通過巰基聚乙二醇與紫杉醇共價連接之后再與金納米粒子偶聯(lián)，制備了PTX-PEG-GNP共聚物，該共聚物不僅提高了藥物的穩(wěn)定性，也增加了藥物在腫瘤細胞內的聚集和腫瘤殺傷效果。

3.3.4介孔二氧化硅

介孔二氧化硅因其不同的孔徑可以直接包埋藥物，還可與其他載體材料合用，連接適當?shù)陌邢蛞蜃又瞥砂邢蚣{米載體以發(fā)揮快速殺傷這些腫瘤細胞的作用。Wang等［26］首先制備了Fe3O4@SiO2核—殼納米粒，并進一步合成Fe3O4@MgSiO3磁性介孔納米復合材料，并將之用于在體靶向研究和抗腫瘤體外體內研究，結果顯示，人肝母細胞瘤耐藥細胞Hep-G2/MDR細胞對復合材料多柔比星攝取較游離多柔比星溶液有5倍的增幅。

3.3.5磁性納米靶向載體材料

磁小體作為載體材料，其膜上存在大量的活基團，可通過氨基、羧基、巰基以及分子架橋的方式偶聯(lián)藥物。Deng等[27]將抗腫瘤藥物阿糖胞苷成功負載于磁小體表面，所得的納米粒徑在（72.7±6.0）nm，其不僅具有長循環(huán)作用，還能改善阿糖胞苷的釋藥行為，解決了藥物的突釋現(xiàn)象。

4存在的問題及展望

綜上所述，納米技術在腫瘤的治療方面展現(xiàn)出了巨大的潛力，納米顆粒的發(fā)展為現(xiàn)代醫(yī)學進步帶來了許多可能性。但是，本研究認為關于納米技術的研究尚存在一些問題：①研究內容多聚焦在體外研究；②趨向于評價急性毒性和死亡率，評價慢性毒副作用及致病率的研究很少［28］。此外，對于納米技術應用于腫瘤的治療，本研究有以下設想：①采取多學科聯(lián)合攻關，將更多效果更好的納米中藥應用于腫瘤的治療。②有針對性地將不同類型的高分子材料組合起來，取長補短，使所得的復合材料具有更多功能將會是研究靶向給藥制劑的重點。③納米粒子在腫瘤個體化治療上應具有廣闊的發(fā)展前景。

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第9篇：納米技術論文范文

關健詞：耐火材料；鎂碳材料；含碳量；納米技術；分散性

1 耐火材料的工程應用

耐火材料具有一定的高溫力學性能、良好的體積穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性，是各種高溫設備必需的材料，其耐火溫度一般在1580℃以上，包含天然礦石及各種人工制品。耐火材料按其化學成分可分為酸性、堿性和中性；按耐火度可分為普通耐火材料（1580 ～ 1770℃）、高級耐火材料（1770 ～ 2000℃）、特級耐火材料（2000℃以上）和超級耐火材料（大于3000℃）四大類；按礦物組成可分為硅酸鋁質（粘土磚、高X磚、半硅磚）、硅質（硅磚、熔融石英燒制品）、鎂質（鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚）、碳質（碳磚、石墨磚）、白云石質、鋯英石質等。隨著當今高溫工業(yè)的飛速進步，耐火材料正日益成為其不可或缺的支撐材料，并廣泛應用于建材、電力、水泥、鋼鐵及軍工等國民經濟的各個領域。

上世紀70年代初，隨著鋼鐵鑄造技術的發(fā)展，傳統(tǒng)氧化物基耐火材料逐步顯示出其落后性，研究者們開始嘗試將石墨引入到傳統(tǒng)氧化物基耐火材料中，形成了氧化物-碳復合耐火材料，鎂碳耐火材料即是其中的一種，它曾經在鋼鐵鑄造工業(yè)的發(fā)展中作出了重要貢獻[1-3]。鎂碳耐火材料在我國也經歷了四十多年的研究和發(fā)展，并取得了顯著的成績。但隨著目前潔凈鋼技術、爐外精煉技術、鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排技術及資源循環(huán)利用等技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鎂碳耐火材料由于較高的石墨含量（12 ～ 20wt%），也逐步開始無法滿足生產要求。主要原因包括：（1）碳的導熱系數(shù)高，造成含碳耐火材料熱損耗大，從而使煉鋼能耗增加；（2）高碳含量引發(fā)的鋼水增碳效應降低了鋼材的理化性能；（3）石墨氧化導致材料結構疏松，其高溫強度、抗侵蝕性等快速衰減，降低了耐火材料的使用壽命。

這些問題急需進一步優(yōu)化其工藝，尤其是降低其含碳量來加以解決。在這種技術背景下，國內外大量學者都開展了低含碳量、高性能的鎂碳耐火材料的研究，這主要包括：（1）將碳源從微米尺度向納米尺度發(fā)展，優(yōu)化基質結構；（2）改善結合劑的碳結構，提高其抗氧化性進而提高材料的強度和韌性；（3）抗氧化劑的復合使用及對碳素原料進行保護處理，提高碳的抗氧化性。這些研究都力求使鎂碳耐火材料中的碳含量低于8 wt%，有的甚至低于3 wt%，從而最大限度降低對鋼水的增碳，同時，還能改善煉鋼能耗，提升耐火材料的使用壽命[4，5]。

2 國內外采用納米技術改善鎂碳材料的研究現(xiàn)狀

隨著鎂碳耐火材料的低碳化（碳含量低于8wt%）的研究，人們發(fā)現(xiàn)，鎂碳耐火材料降碳后，其抗熱震性和抗侵蝕性也都大幅下降，這很難滿足實用要求。因此，高性能低碳鎂碳耐火材料的研究格外引人注目。近期，研究者們發(fā)現(xiàn)在鎂碳耐火材料中引入納米技術來降低碳含量是制備高性能、低碳化耐火材料的一種重要方法。

Tamura等2003年首次開展了將納米炭黑引入到鎂碳耐火材料中的研究[6]。隨后九州耐火材料公司采用該技術開發(fā)了低碳鎂碳耐火材料，在碳含量僅為1 ～ 3 wt%的情況下，鎂碳耐火材料的抗熱震性、抗侵蝕性和抗氧化性都得到提高，而且其隔熱性能也有所改善[7]。同時，他們還研究了含2 wt%的單球形炭黑的鎂碳耐火材料，發(fā)現(xiàn)其具有高的耐壓強度及優(yōu)良的抗熱震性。兩年后，他們的研究又揭示了低碳鎂碳材料的抗熱震性和抗侵蝕性提高的微觀原因[8-9]。含納米炭黑和雜化樹脂的低碳鎂碳材料經高溫熱處理后，內部會生成大量的柱狀、纖維狀或晶須狀的碳化物，它們形成的相互交錯的網(wǎng)絡結構提高了低碳鎂碳耐火材料的抗熱震性和抗侵蝕性。Yasumitsu等人[10]也利用單球形炭黑，開發(fā)了低碳鎂碳材料（碳含量為4 wt%），與傳統(tǒng)鎂碳材料相比，它具有相同的抗熱震性和更優(yōu)異的抗侵蝕性。黑崎公司與新日鐵公司[11]也利用納米技術制備了低碳鎂碳材料（碳含量為10 wt%或8 wt%），結果表明：與傳統(tǒng)鎂碳材料相比，它的保溫性能和高溫服役壽命更好。針對納米炭黑在鎂碳材料中表現(xiàn)出誘人的性能，Tamura等人[12]進一步深入研究了納米技術在耐火材料中的應用技術理念，并指出未來納米技術的重點在于提升納米顆粒在耐火材料中的分散性和形貌可控性。印度人Bag等[13-14]也制備得到了納米石墨和炭黑為復合炭源的低碳鎂碳材料，其納米石墨和炭黑的含量分別為3 wt%和0.9 wt%，發(fā)現(xiàn)其性能優(yōu)于石墨含量為10 wt%的傳統(tǒng)鎂碳材料。此外，還有國外研究者[15-16]將SiC、TiC等復合的納米炭黑以及碳納米纖維等引入鎂碳耐火材料中，成功將其碳含量降至3wt%左右，且材料的抗熱震性和抗侵蝕性優(yōu)良，抗氧化性明顯改善。這是由于在鎂碳材料中添加的復合結合劑在高溫還原條件下熱處理后可原位生成碳納米纖維，它們在空間相互交織成三維網(wǎng)絡，使得低碳鎂碳材料不但具有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性和抗侵蝕性，還具有較高的高溫強度及較低的熱導率，可明顯降低爐襯的熱損失，提高其服役壽命。

國內諸多學者也開展了含納米碳的低碳鎂碳耐火材料的研究。朱伯銓等[17]采用納米炭黑制備了碳含量小于6 wt%的低碳鎂碳材料，發(fā)現(xiàn)其高溫服役壽命與國外進口鎂鈣材料相當。李林等[18]將納米炭黑-酚醛樹脂引入鎂碳磚中，發(fā)現(xiàn)其氣孔尺寸減小，高溫性能提高。孫加林等[19]研究了3 wt%低碳鎂碳材料的性能，發(fā)現(xiàn)其力學性能、抗氧化性和抗熱震性隨炭黑顆粒尺寸的減小而提高，當炭黑達到納米量級時，試樣的抗熱震性能比傳統(tǒng)16 wt%高碳鎂碳材料更為優(yōu)異。顏正國等[20]以硼酸和炭黑為原料，采用碳熱還原法合成部分石墨化B4C-C復合納米粉體，并利用其對鎂碳磚進行了低碳化改性。發(fā)現(xiàn)它作為碳源和抗氧化劑用于低碳鎂碳磚時，不僅可以使其常規(guī)物理性能滿足實際工程的需求，而且還能讓耐火材料具有良好的抗氧化性及熱震穩(wěn)定性。華旭軍等[21]以金屬鈦、氧化鈦及炭黑為原料在真空感應爐內合成了炭黑和TiC復合納米粉體，開發(fā)出碳含量為4 ～ 6wt%的低碳鎂碳磚。謝朝暉等[22]將二茂鐵引入到低碳鎂碳磚中提高了材料的抗侵蝕性和抗熱震性，這源于二茂鐵熱解產生的納米 Fe 粒子催化基質原位反應生成大量的尖晶石晶須。

3 納米技術在鎂碳耐火材料中的應用前景

在低碳耐火材料中引入納米物相可提高其高溫強度、抗熱震性和抗侵蝕性。這是因為納米物相可改善鎂碳材料的顯微結構，使材料結構致密化、微細化，起到提高物理強度的作用。同時，納米相彌散在材料中有助于緩解熱應力，使裂紋偏轉或裂紋被釘扎，從而耗散大量的能量，充分提高材料的韌性。納米粒子包裹石墨可提高含碳材料的抗氧化性，以及防止鋼渣的侵蝕和滲透等[23]?？傊?，將納米技術應用到鎂碳耐火材料中，可為開發(fā)高性能、低碳化鎂碳耐火材料提供新方法。

但納米技術在鎂碳耐火材料中的應用研究尚處起步階段，仍有很多工程問題需要解決，其中最顯著的就是納米材料的團聚問題。納米材料，包括納米顆粒、納米纖維及納米管等，由于其巨大的比表面積和表面能的存在，以及由于其納米顆粒間的范德華力大于其自身重量的原因，導致其在實際工程中往往存在團聚現(xiàn)象。團聚后的顆粒尺寸將不再在納米范圍內，從而失去納米材料的小尺寸效應帶來的活性。此外，團聚現(xiàn)象使納米材料在鎂碳材料中分布均勻變得十分困難，極易由于團聚而在材料局部富集，這不僅不能改善鎂碳材料的耐火性能，反而還會降低其理化性能。

因此，發(fā)展納米材料在鎂碳耐火材料中的均勻分散技術至關重要。這可采用超聲分散、納米表面化學修飾等方法。例如，我們可以采用超聲分散來改善納米炭黑在鎂碳材料中分布的均勻性。在超聲波的劇烈震蕩下，處在液態(tài)環(huán)境下的納米碳會有微泡形成和破裂的交互過程，伴隨著這一交互過程，耐火材料中將激起由于能量瞬間釋放而產生的高強振動波。這些短暫的高能微環(huán)境，將在材料中產生局部高溫、高壓或強沖擊波和微射流等效應，能很好地地弱化納米粒子間的范德華力，從而有效地制止納米粒子間的團聚現(xiàn)象[24-25]。但這些分散技術目前還停留在實驗室階段，將它們應用在工業(yè)化大規(guī)模生產中還需要解決好設備及工藝參數(shù)等諸多實際問題，包括對超聲功率和超聲時間等重要工藝參數(shù)的反復摸索。因為納米相在耐火材料中的超聲分散時間并非越長越好，而是存在一個最佳的值。當超聲時間超過某一臨界值時，超聲激勵時產生的局部高溫增加，使體系溫度升高，熱能和機械能都不斷增加，反而會使得納米顆粒碰撞的幾率增加，導致其進一步團聚。

此外，納米技術在實際工程應用中另一關鍵問題是工藝成本較高。眾所周知，由于納米纖維等納米材料制備工藝復雜，設備要求高，導致其價格昂貴。這就使得采用納米技術來改善鎂碳材料性能時，性能改善與成本降低間存在一定的矛盾。例如，將納米粉引入到氧化物制品中以降低其燒結溫度，但降低燒結溫度所節(jié)省的成本往往還不能抵消由于引入納米材料后原料成本的上升。那么，最終使用納米相復合后的耐火材料由于其經濟效益的降低往往會阻礙它們在實際工程領域中的應用。這就需要我們深入探討在耐火材料中引入納米材料和微米材料的性價比問題。如果引入納米尺度的原料與微米尺度的原料對耐火材料性能改善的差異性較小，而且，引入微米尺度的原料同樣能達到耐火工程的要求，則引入納米技術并不具有實用的性價比。

因此，在納米原材料的選用上，除了要考慮其對耐火材料性能和顯微結構的提升，對其工程性價比也要進行優(yōu)化。實際使用中，后者往往還是決定耐火材料是否能在工程應用中推廣的關鍵因素。目前，在納米技術領域中，將納米原材料以溶膠、凝膠的形式引入比直接引入其相應的固態(tài)納米顆粒往往更利于其在耐火材料中的分散，并且溶膠、凝膠的價格相對低廉，對于提高耐火材料的理化性能及其服役壽命具有更現(xiàn)實的意義。此外，采用納米前驅體技術，并使其在加熱過程中產生原位分解形成納米結構，也能在耐火材料中產生極佳的分散效果。而且，這種原位分解產生的納米結構可與耐火材料基體進一步化學反應形成新的納米物相，從而還能進一步優(yōu)化材料的顯微結構和理化性能。這種納米前驅體技術不僅價格低廉，關鍵是它能使納米原料分散性得到極大改善，充分發(fā)揮納米材料的小尺寸效應和化學活性。因此可以預計，在未來的耐火材料工業(yè)中采用化學凝膠或納米前驅體技術將展現(xiàn)出美好前景。

4 結 語

低碳鎂碳耐火材料在潔凈鋼生產和煉鋼節(jié)能減排技術中具有廣泛的應用前景。研究表明，采用納米技術可獲得與傳統(tǒng)高碳鎂碳耐火材料性能相當?shù)牡吞兼V碳材料，是制備優(yōu)質高性能鎂碳耐火材料的新途徑，極具工程實用化前景。但目前納米技術在鎂碳耐火材料中的應用研究還處在實驗室階段，真正將其應用到耐火工程中還存在許多挑戰(zhàn)。尤其是，解決好耐火材料納米物相的分散性問題和性價比問題至關重要。采用化學凝膠技術或納米前驅體技術不僅工藝可行、性價比高，更重要的是，還能利用其原位分解效應實現(xiàn)良好的納米物相分散，是目前最適合工業(yè)化應用的技術手段，將在未來的耐火材料工業(yè)中展現(xiàn)出美好前景。

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