納米技術的性質精選(九篇)

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第1篇：納米技術的性質范文

【關鍵詞】五氧化二釩 納米材料 金屬氧化物

1 引言

過渡金屬氧化物V2O5為層狀結構，且存在V+2、V+3、V+4和V+5等價態(tài)，使得V2O5廣泛應用于催化、電致變色、電化學等領域，而納米結構的V205更可用于場效應晶體管、傳感器自旋電子器件和納米光刻模板等。V2O5具有層狀結構層內強的O-V-O-V鍵結合，案V原子與五個O原子形成5個V-O鍵，V原子處于畸變的[V05]四方錐的中間，O原子位于頂點處，[VO5]四方錐以共頂點和共邊的方式相互連接，形成平面結構。其特殊的晶體和電子結構，賦予了不同的應用。

（1）電學性能及其應用；扶手椅型之字型結構的V2O5納米管最大能隙分別為2.67eV/2.95eV，且管徑縮小，能隙降低，趨于消失，對材料進行表面涂覆貴金屬、氧化物納米粒子或者半導體量子點等處理，還可提高其靈敏度和穩(wěn)定性。V2O5的層狀結構，非常適合于Li+的嵌入和脫出，Wu等利用碳球模板制備了Rattle-type構型的V2O5納米結構，在鋰離子電池方面展現出良好的性能。Dimitra Vernardou采用電化學沉積的方法，在氧化鋁表面進行氧化釩電鍍，測試了不同種基底材料包括FTO和Ag/AgCl等離子復合，進行了循環(huán)次數和電能儲量等測試，研究發(fā)現釩系材料在多次循環(huán)后CV曲線幾乎保持不變，同時在持久性也有良好的表現。如圖（1-3）所示。

圖1 圖2

圖 3

（2）光學及其應用；對V2O5納米管進行電致變色、光學吸收、紅外和剩曼光譜、光限幅特性等方面的研究，發(fā)現其在2.5eV以下有一個寬吸收帶，其中心位于1.25eV處，還包含了三個單獨的特征吸收峰，分別為0.87、1.25和1.76 eV，光譜吸收閾值為0.55 eV，這是V2O5納米管的光學帶隙隨著層間距的增加，光學帶隙發(fā)生紅移，利用V2O5納米線作為刻他模板制備的AuPd納米金屬線，電阻在lOIdl量級，I-V呈現線性關系，而且能制備納來空隙，得到與金屬納來線相同的橫截面。對V2O5納米棒陣列進行電致變色研究，發(fā)現隨著時間延長，波長在700nm左右的光的透過率降低，在3 V電壓下，其響應速率要比薄膜快很多。而對V2O5納米線的電致變色測試表明，波長為415 nm光的透過率改變達到37.4%，1000次循環(huán)后仍保持良好的變色特性，且變色時間只有6s，到了電致變色顯示器件的要求。

（3）敏感性能應用；V2O5獨特的層狀通道結構，有利于氣體分子的吸附和導通，進入活性位點，且釩價態(tài)較多，由此產生的電子傳導變化大，作為一種n型半導體，可以在多種氣體及可揮發(fā)性液體中發(fā)揮作用，敏感性能明顯，是很好的氣敏材料。

（4）催化劑應用；五氧化二釩主要用作接觸法制硫酸的催化劑，也可做多種有機化合物氧化反應的催化劑，如蒽氧化為蒽醌等。還用于制造彩色玻璃和陶瓷，同時也可以用作對污染物的降解。因為其帶隙在合適的范圍，可期在光催化等領域發(fā)揮作用。

3 制備方法

3.1 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法用含高化學活性組分的金屬醇鹽或無機鹽等作前驅體，將其溶于水或有機溶劑制成均質溶液，溶質在溶液中發(fā)生水解反應，生成納米級的粒子并形成溶膠，溶膠又發(fā)生聚合形成凝膠，凝膠再經干燥和熱處理，制備得到納米粒子和所需材料。以聚破酸醋多孔過濾膜為模板，采用溶膠-凝膠法就制備得到了納來級的菱形V2O5，其形狀類似刷子上的棕。而將晶體V2O5溶于過氧化復的水溶液，也可形成凝膠，凝膠再經干燥就得到V2O5納米粉。溶膠一凝膠過程所需的時間較長，通常需要幾天或幾周，最后凝膠在干燥過程中由于水或有機物的分解會逸出許多氣體，導致凝膠收縮，對結構的穩(wěn)定性產生不利影響。

3.2 水熱與溶劑熱法

通過加熱創(chuàng)造一個高溫高壓的特殊物理化學環(huán)境，使前驅物在其中充分溶解，形成原子或分子生長基元，原子或分子經重新成核、生長，最終形成具有一定結晶形態(tài)的晶粒。而溶劑熱法采用有機溶劑代替水作介質，過程與水熱法類似。水熱法制備V2O5納米粉體，通常以水或水和有機溶劑的混合溶劑作為反應介質，以V2O5粉體、機酸鹽或氧化祝凝膠作為前驅體，通過向體系中加入表面活性刻、控制溶液pH、水熱溫度、水熱時間等方法來制備形貌各異的V2O5納米材料。Fei等以偏釩酸銨和草酸為原料、二甲基亞諷和水作溶質，將裝有混合溶液的反應釜180℃下保溫24h，合成了由單晶納米粒子組成的玫瑰狀V2O5層狀結構。Yu Wang等以偏釩酸銨為原料，用銷酸調節(jié)溶液pH2-2.5，并在反應荃中置一傾斜放置的鐵箱，反應簽再在180℃下保溫24小時，即得V2O5納米帶陣列。

3.3 氣相沉積法

氣相沉積法是一種或數種反應氣體在加熱、激光、等離子體等作用下發(fā)生物理或化學反應，最后經冷卻、凝聚、長大形成納米微粒的方法。氣相沉積法可以分為物理氣相沉積法和化學氣相沉積法，物理氣相沉積法又可分為熱蒸發(fā)法、等離子體蒸發(fā)沉積、激光蒸發(fā)沉積、粒子濺射等，而制備V2O5納米材料主要采用其中的熱蒸發(fā)法。Candace K.Chan等將V2O5粉末放置于瓷坩堝中加熱到690℃（超過熔點），蒸氣由氧氣運輸至基板位置發(fā)生沉積，得到了單晶V2O5納米帶。Yan等通過將覆蓋有Si圓片、不加催化劑的釩溶在環(huán)境條件下加熱到660℃，保溫6小時制備得到了細長的V2O5納米帶。Yan等將乙酰丙酮氧釩加熱到600℃并在氧氣流中保溫20min（系統(tǒng)壓力大約為0.1毫巴），得到了沉積在SnO2納米線上的V2O5納米纖維。

3.4 模板法

材料的多維結構和可控化制備已成為納米科學的一個熱門研究方向，不同形貌的材料展現出來不同的性能，納米線納米帶以及多級結構正被日益廣泛地研究。常用的模板主要有含有有序孔洞陣列的氧化鋁模板和含有無序分布孔洞的高分子模板，此外還有金屬模板等。Wang等電化學沉積的的聚碳酸酯多孔膜模板替換為ITO基板（ITO化物，涂有銀膏），制備得到了管長約10 um，外直徑約200 nm，內直徑約100nm的V205納米管陣列。下圖（4-5）為Hao Bin Wu等利用碳球為模板獲得的氧化釩納米結構。

圖4 圖5

4 結論與展望

第2篇：納米技術的性質范文

[關鍵詞] 冠心?。?線粒體； microRNA； 脂質代謝

[Abstract] A large number of basic and clinical studies have shown that the Chinese herbs with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could prevent and treat myocardial ischemia-reperfusion injury（MIRI） by regulating lipid metabolism. But its mechanism is not yet clear. The studies show that mitochondrial DNA （mtDNA）， microRNAs and lipid metabolism participate in the whole process of MIRI and affect the prognosis. mtDNA mutation is the primary factor to cause myocardial ischemia and reperfusion myocardial cell damage. microRNAs aggravate or reduce MIRI injury by down-regulating or up-regulating related genes expression， while miR-33， as a key regulator of cholesterol transport， regulates lipid metabolism through CROT， PGC-1α， AMPK and other genes located in the mitochondria. There are less studies on correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs. Therefore， further studies on the correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs， as well as the discussions on whether the traditional Chinese medicine （TCM） with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could target miR-33 to regulate lipid metabolism and inducemt DNA mutations or deletions， would have important significance for the prevention and treatment of MIRI.

[Key words] coronary heart disease； mitochondria； microRNA； lipid metabolism

心肌缺血再灌注p傷（myocardial ischemia reperfution injury，MIRI）是引起靜脈溶栓、經皮冠狀動脈介入術、冠狀動脈旁路移植術后心律失常、心肌舒縮功能降低、能量代謝障礙、細胞凋亡的首要病理因素之一[1]。近些年，中藥以其獨特多途徑多靶點的協(xié)同療效廣泛應用于MIRI的防治，大量研究表明中藥通過減少氧化應激、改善能量代謝、防止細胞凋亡、抑制鈣超載、調節(jié)炎性介質、抑制線粒體膜通透孔、增加線粒體DNA拷貝數[2-8]等多個途徑防御心肌缺血再灌注損傷，然迄今為止，其保護機制尚未完全清晰。經研究線粒體DNA，microDNA以及脂質代謝的異常是決定MIRI的重要因素之一，中藥是否通過上述作用防御MIRI，則是本研究主要內容。

1 線粒體DNA突變對MIRI造成雙重損傷

心肌缺血-再灌注損傷包括缺血和含氧血流恢復后的再灌注損傷，二者疊加對心肌細胞造成雙重的損傷，在這雙重損傷之中mtDNA突變扮演了重要的角色。mtDNA存在線粒體內是機體唯一的核外遺傳物質，同電子呼吸鏈毗鄰，為的環(huán)狀單螺旋結構，缺乏蛋白質保護，容易受到線粒體本身氧化磷酸化過程中的氧自由基以及疾病、遺傳和環(huán)境等因素影響而發(fā)生突變，突變率比核DNA高，具有母系遺傳、半自主復制、異質性、隨機分配、高突變率、高利用率、閾值效應和協(xié)同效應等特性[9-10]。

1.1 缺血損傷 心肌缺血與mtDNA突變互為因果是造成冠心病發(fā)生發(fā)展的主要因素。心肌缺血引起mtDNA損傷，當冠脈狹窄、心肌細胞缺血和反復出現低血氧時導致線粒體ATP合成和氧化磷酸化抑制，細胞難以維持正常的ATP含量，造成能量生成障礙、細胞內外離子穩(wěn)態(tài)失衡、乳酸酸中毒、心肌舒縮功能障礙嚴重影響心臟功能，此外缺血的心肌細胞產生大量的氧自由基能則增加mtDNA損傷和氧化磷酸化不足，大范圍mtDNA突變或缺失涉及多個mtDNA的基因編碼區(qū)域，造成氧化磷酸化基因轉錄水平異常，可導致氧化磷酸化障礙，ATP產生不足，引起組織器官損傷。心肌缺血的程度與心肌細胞mtDNA缺失突變率相關，mtDNA突變是加重心肌缺血，導致線粒體功能障礙，促進炎癥反應，細胞凋亡和細胞衰老[11]的重要因子，影響氧化磷酸化，使線粒體功能紊亂，加速細胞凋亡?，F代研究顯示mtDNA損傷存在于動脈粥樣硬化病變的各個時期，即在動脈粥樣發(fā)展早期即有mtDNA損害的發(fā)生并促進易損斑塊的發(fā)生發(fā)展，如在動脈粥樣硬化早期即發(fā)現mtDNA 4 977 bp顯著突變，而在冠心病患者中發(fā)現mtDNA 4 977，7 436，10 422 bp[9]，tRNAThr15927G>A[12]均不同程度升高。

1.2 再灌注損傷 缺血對心肌細胞mtDNA造成的損傷是一個漫長的量變到質變的積累過程，受到疾病、遺傳、地理以及環(huán)境等多因素的影響，而再灌注引起的大量氧自由基、鈣超載、炎癥反應使原本突變的mtDNA更是雪上加霜不堪一擊。研究報道突變的mtDNA在MIRI時，導致線粒體內酶失活、呼吸鏈傳遞或氧化磷酸化功能缺陷，從而出現ATP合成障礙，產生過多氧自由基加重mtDNA損傷減少或mtDNA拷貝數，引起mtDNA數量轉錄水平下降、mtDN段缺失和線粒體結構損傷和線粒體功能下降[9，13-19]，如MIRI放的大量ROS可迅速引起呼吸鏈酶活性下降和mtDNA 4 834 bp片段缺失，導致該線粒體電子呼吸鏈不可逆的氧化磷酸化障礙[20]，造成缺血組織在恢復血液灌注后，缺血和再灌注二者疊加引起線粒體的損傷，啟動心肌細胞凋亡或壞死[21]，使得心肌損傷反而加重，造成可逆性缺血損傷加重，亦可能促進可逆性缺血損傷轉化為不可逆損傷。

2 microRNAs參與調控MIRI

高等真核生物基因組編碼microRNAs（miRNAs），miRNA廣泛參與心臟發(fā)育和心血管疾病的發(fā)生發(fā)展[22]，參與并調控MIRI整個過程[23]，miRNAs是一種大小約21～23個堿基的單鏈小分子RNA，由核基因組編碼，miRNAs作為基因組的調控開關通過和靶基因miRNAs堿基配對構成基因沉默復合體降解miRNAs或阻礙其靶基因的翻譯。

2.1 miRNAs與MIRI miRNAs調控線粒體形態(tài)、參與線粒體自嗜、影響線粒體代謝、參與線粒體介導的細胞凋亡而調控線粒體的功能、結構和代謝，在心肌MIRI中miRNAs通過影響能量代謝、細胞凋亡、ROS生成、鈣超載、離子通道等因素調控線粒體[24-25]。研究顯示諸多[23]miRNAs參與MIRI，如保護性miRNAs有miR-2，miR-125b，miR-133a，miR-146a，miR-494，在MIRI之后具有過表達的miR-2促進心臟纖維化、加重心功能障礙；miR-125b減弱促凋亡因子p53，Bak-1和Bax表達；miR-146a引起NF-κB的活性和炎癥因子產物；miR-494調節(jié)凋亡蛋白。損傷性miRNA有miR-1，miR-15a/15b，miR-29a/29c，miR-320，作用機制分別為miR-1抑制蛋白激酶和熱休克蛋白加重心肌缺血再灌注損傷；miR-15a/15b，miR-29a/29c，miR-320作用不同的靶基因促進細胞凋亡[23]。此外，miRNAs也通過影響B(tài)cl-10，ATG9，Cx43蛋白，beclin-1進而影響自噬小體的形成，對自噬起到抑制或激活，從而影響心肌I/R損傷的結局[26]。同時在MIRI中miR-92a和miR-126的表達與氧自由基和心肌細胞凋亡有關聯，可能為早期診斷和預測無復流現象提前干預提供思路，并且他汀類藥物的干預可以改變miR-92a和miR-126的表達[27]。

2.2 microRNA與動脈粥樣硬化 現代研究提示miRNAs可能預測急性心血管事件的發(fā)生，實現疾病的診斷、鑒別診斷、危險分層及預后的判斷成為動脈粥樣硬化疾病生物標志物[28-30]，其原因主要是血液循環(huán)中miRNAs具有穩(wěn)定性、細胞間具有交流功能、序列進化保守，調控靶基因，組織和疾病特異性，且檢測高度敏感性和特異性。miRNAs參與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展整個過程的多個途徑調節(jié)多個基因，基礎研究顯示涉及miR-1，miR-74，miR-126，miR-145，miR-155，miR-146a/b，miR-135b-5b，miR-499a-3p[31-37]等多個miRNAs，其中miR-1可能通過介導靶基因TGF-β2調控巨噬細胞凋亡參與動脈粥樣硬化，miR-74可能在DNA轉錄、心臟發(fā)育、投射神經元發(fā)育、B細胞活化、血管生成等生物過程發(fā)揮重要作用[32]。臨床研究顯示冠心病患者外周循環(huán)血中miR-19b，miR-21，miR-133a，miR-208a，miR-499a等miRNAs參與冠心病的形成發(fā)生發(fā)展，其中miR-19b抑制內皮增殖miR-21通過調控炎性遞質sCD40L而穩(wěn)定斑塊，miR-133a，miR-208a和miR-499a則與冠狀動脈狹窄程度成正比[38-40]。再者，學者研究MicroRNAs對冠心病的證候有著一定的影響，如冠心病血瘀證的miR-146b-5p，miR-199a-5p，CALR和TP53，痰濁證miR-363-5p，miR-668，RIPK2和STK4，不穩(wěn)定心絞痛中miR-146b-5p，miR-199a-3p，IL2RB和FASLG均有不同程度上調下調[41]。

3 miRNAs與mtDNA[42-46]

作為生命過程重要參與者的miRNAs由核基因和線粒體基因編碼與mtDNA一起對生命體有著重要的影響，二者相互作用具有緊密的聯系，核基因編碼的miRNAs通過調控核基因編碼或線粒體編碼的相關蛋白的表達影響線粒體結構和功能，線粒體基因編碼miRNA直接調控線粒體基因表達或轉運至胞質調控核基因的表達影響疾病的發(fā)生發(fā)展。

3.1 miRNAs直接或間接影響mtDNA miRNAs涉及線粒體代謝、線粒體氧化磷酸化、電子傳遞鏈組件、脂質代謝等多個代謝過程[47]，通過多種途徑調節(jié)線粒體代謝、形態(tài)和生物合成從而影響線粒體功能，進一步影響mtDNA，如癌癥、代謝綜合征、肌病、心血管等疾病中均提示miRNAs參與調節(jié)[48]。2011年，Barrey等對miRBase 中742 miRNAs進行研究，結果顯示在人類肌小管的線粒體 RN段中有243 miRNAs顯著表達，在人線粒體基因組中發(fā)現25種pre-miRNA和33種miRNA的潛在編碼序列，并首次證實人類肌細胞線粒體中存在miRNA前體（pre-mir-302a，prelet-7b）和成熟miRNA（mir-365）[49]。

學者研究在心血管疾病伴糖尿病患者中加重MIRI的原因可能是同miRNA-200c與miRNA-141的過表達引起線粒體超氧化物歧化酶降低導致ROS升高所致[50]。低氧下表達變化最顯著的miR-210通過靶標三羧酸循環(huán)和抑制呼吸鏈活力抑制線粒體代謝，或直接作用于COX10影響線粒體呼吸鏈[48]。在MIRI中，缺氧通過激活p53抑制miR-499的轉錄，促進發(fā)動蛋白相關蛋白1（dynamin-related protein 1，Drp1）去磷酸化，導致Drp1在線粒體中積累并激活Drp1介導的粒體裂解，最終促進心肌細胞凋亡[51]，而心肌細胞凋亡時與氧化應激密切相關，最終影響線粒體結構、功能以及mtDNA。據報道影響ROS的miRNAs主要有充當抗氧化作用的miR-145，miR-23b，miR-210，充當促氧化作用的miR-335，miR-34a，miR-338，miR-210，miR-181[48]，而氧化應激則是冠心病患者mtDNA損傷的首要原因，其機制主要是細胞色素c氧化酶是線粒體呼吸鏈的關鍵酶，細胞色素c氧化酶亞基Ⅱ是其活性中心，其活性的改變導致線粒體呼吸鏈的電子傳遞受阻，并直接將電子泄露于線粒體基質內，使超氧陰離子產生增多，使線粒體內的氧化應激水平增高，導致mtDNA損傷[ 9]。

3.2 線粒體基因編碼miRNAs調控mtDNA 線粒體基因可能編碼miRNA，直接或間接調控mtDNA或核基因的表達。mtDNA僅有37個基因，編碼13種線粒體氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）復合體亞基，22種tRNA和2種rRNA[9]，線粒體有自身的轉錄和翻譯體系，線粒體DNA的復制、轉錄以及線粒體mRNA翻譯都是在線粒體內膜內進行的。線粒體基因編碼miRNA稱為mitomiRs，“mitomiRs”可以作為“載體”，核基因組和線粒體基因組均存在mitomiR靶基因位點，并在細胞水平感知和響應動態(tài)變化的線粒體微環(huán)境[48]，如線粒體lncRNA ASncmtRNA-2i 可能通過hsa-miR-4485和hsa-miR-1973影響內皮細胞衰老和老化[52]，mitomiRs作用方式可能有以下幾個方面[42，48，53-54]：①Mitomirs 可能具有線粒體調控分子的效力；②Mitomirs可能靶標線粒體表面的核編碼基因；③線粒體可以被看作是涉及到Ago2和miRNA的細胞信號傳導的平臺；④mtDNA的轉錄、復制可能受mitomiRS的調控。如mitomiRs （mir-146a，-133b，-106a，-19b，-20a，-34a，-181a，-221） 也在miRs中主要涉及到細胞衰老以及炎癥衰老，甚至具有轉錄后調節(jié)或線粒體基因組精細調節(jié)的作用[53-54]。上述機制可能同多核苷酸磷酸化酶（polynucleotide phosphorylase，PNPase）介導細胞核編碼的miRNAs輸入線粒體相關，PNPase存在于線粒體膜間隙，PNPase可能通過調控線粒體mitomiRS參與線粒體DNA氧化損傷的調節(jié)，線粒體PNPase的表達減少會引起mitomiRS表達譜的改變，MitomiRS表達變化可能導致線粒體結構及功能的改變。

4 miR-33參與調節(jié)脂質代謝

線粒體功能的正常發(fā)揮離不開核基因組和線粒體基因組的相互作用，miRNAs可能參與細胞核和線粒體間的信息交流，參與能量代謝，脂質代謝、細胞凋亡和線粒體動力學多個過程，介導基因轉錄后調控，調節(jié)生理病理條件下線粒體結構和功能[43，47-48]。

4.1 miR-33 miRNAs被認為是膽固醇逆向轉運、HDL生物合成、細胞內膽固醇流出、膽汁分泌的關鍵調節(jié)器，且與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展密切相關，并可診斷疾病，判斷預后[55]，其中沉默miR-33能夠影響脂質代謝，促使膽固醇逆向轉運，降低線粒體氧化損傷，修復mtDNA突變，保護線粒體的結構和功能，防御缺血性冠心病的發(fā)生發(fā)展。其中miR-33修復mtDNA的機制主要是能夠直接抑制人類8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶（OGG1）的表達或者通過AMPK間接抑制大鼠或者人類OGG1的表達，在人類冠狀動脈和頸動脈斑塊中OGG1呈顯著減少，OGG1的減少引起mtDNA的損害勝于對核DNA的損害，進而增加巨噬細胞NLRP3炎性體的活化，增加IL-1β，導致動脈斑塊中更多的凋亡加速動脈斑塊的形成，此外，mtDNA的關鍵調節(jié)因子核因子2和核轉錄Y亞基α也調節(jié)OGG1的表達，同時OGG1的過表達則改善線粒體功能，可能在動脈粥樣硬化中起著保護作用[56]。其中Karunakaran D和Price N L的報道[57-58]指出miR-33通過靶基因（CROT，HADHB，CPT1，PGC-1α，AMPK，NRF1/2 PDK4，SLC25A25）導致線粒體呼吸鏈和ATP的生成和維持正常線粒體生物合成，同時提出沈默miR-33在線粒體功能紊亂疾?。ü谛牟。┑陌l(fā)生發(fā)展中可能扮演著重要的角色。因此，miR-33作為防御缺血性心臟病的靶基因，其重要作用可能是通過調節(jié)位于線粒體上相關基因而執(zhí)行。

4.2 miR-33相關靶基因及通路 在miR-33的調節(jié)基因中，與線粒體有著密切的聯系，涉及到下述相關基因及通路，見表1。

首先，CPT1a位于線粒體外膜，CROT耦合短鏈脂肪酸將其轉運到線粒體內，CPT1a將長鏈脂肪酸轉運到線粒體內，HADHB是在線粒體內進行β氧化的關鍵酶，miR-33可以下調CPT1a，CROT，HADHB，抑制SREBP1抑制脂肪酸氧化使極低密度脂蛋白急劇上升。其次miR-33促進PDK4，PGC-1α，PPARs上調增加線粒體生物合成，前期研究證實活血化痰方促進PGC-1α，PPARs的表達，再者miR-33沉默腺苷酸活化蛋白激酶[adenosine 5′-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK]影響能量代謝，也有學者認為miR-33能夠調節(jié)吞噬細胞炎癥反應和抗動脈粥樣硬化[61]。此外，高脂飲食能夠使肥胖miR-33處于上調狀態(tài)，通過沉默miR-33能夠調節(jié)整個身體的氧化代謝但不影響代謝紊亂[62]，還能靶向參與脂肪酸β氧化相關基因CPT1A，CROT和HADHB，從而減少脂肪酸的降解。此外，除miR-33外，miR-122，miR-370，miR-378/378，miR-302a，miR-106b等也被報道參與調控膽固醇穩(wěn)態(tài)和脂肪酸代謝[63]。

5 展望

mtDNA和miRNAs均參與心肌缺血再灌注的整個過程，線粒體作為脂質代謝的場所，在調節(jié)脂質代謝防御MIRI尤為重要。學者研究miR-144-3p的上調增加維持線粒體功能的關鍵基因PGC-1α，mtTFA的表達，同樣也增加細胞ATP、細胞活力以及mtDNA的拷貝數[64]，前期研究結果顯示活血化痰中藥通過影響脂質代謝，影響脂肪酸β氧化PGC-1α-PPARα通路，進而影響能量代謝；通過抗氧化應激，促進線粒體生物合成通路PGC-1α-NRF1-mtTFA，增加mtDNA合成，2l通路以PGC-1α為交點共同防御心肌I/R損傷，促進心功能的恢復[8]，此外番茄紅素可通過保護線粒體DNA減輕大鼠MIRI，其保護線粒體DNA的作用可能與其減輕線粒體氧化應激以及穩(wěn)定線粒體中的Tfam有關[65]。在針灸防治MIRI的研究中，“標本配穴”法電針通過激活抗氧化酶，抑制氧自由基，減輕心肌mtDNA氧化損傷，同時通過上調內源性SIRT1途徑，激活其下游PGC-1α/NRF-1/mt TFA信號通路，保護心肌mt DNA而抗心肌缺血損傷[66]。

然而，盡管miR-33作為調節(jié)脂質代謝的靶基因對線粒體有著重要的影響，但是機制尚不清晰，面對我國日益增多的冠心病人群，且僅是在我國2015年僅冠心病介入治療術共計567 583例[67]，挽救了數千萬患者的生命，但是治療后的溶栓失敗、心力衰竭、冠脈再狹窄、無復流、心律失常、支架內血栓等問題一直以來影響臨床救治。并且學者研究活血藥植物多酚、阿魏酸均能夠干預異常脂質代謝，其中阿魏酸可能通過增加巨噬細胞源性泡沫細胞表面ABCA1和ABCG1的表達水平，促進膽固醇流出，從而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用[68-69]，并且上文已述ABCA1和ABCG1則同miR-33密切相關。因此深入研究活血化痰中藥是否通過靶標基因miR-33調節(jié)脂質代謝，調控線粒體的功能、結構，維護線粒體DNA正常復制轉錄，保護心肌組織對于闡明活血化痰中藥防治冠心病的機制有著重要的意義。

[參考文獻]

[1] 吳立玲，張幼儀.心血管病理生理學[M].北京：北京大學醫(yī)學出版社，2009：19.

[2] 唐昱，黃清，劉燕鋒，等.參附注射液對老年大鼠心肌缺血再灌注損傷的保護作用[J].中華老年心腦血管病雜志，2016，18（8）：852.

[3] 占海思，潘濤.紅景天在心肌缺血再灌注損傷中保護機制的研究進展[J].中國實驗方劑學雜志， 2016，22（8）：231.

[4] 章春艷，曹政，凡孝琴，等.丹參多酚酸鹽保護家兔心肌缺血再灌注損傷的機制研究[J].中國中醫(yī)急癥，2016，25（5）：804.

[5] 李俊平，郭麗麗，陳中，等.鈣超載與心肌缺血再灌注損傷及中藥干預策略[J].中國中藥雜志，2016，41（11）：2168.

[6] 鄭顯杰，龐力智，韓玉瀟，等.注射用益氣復脈（凍干）改善小鼠心肌缺血再灌注損傷的作用[J].中成藥，2016，38（3）：473.

[7] 李玉紅，李妍妍，樊官偉，等.益氣養(yǎng)陰活血中藥減輕大鼠離體心臟缺血再灌注損傷作用研究[J].中草藥，2016，47（2）：281.

[8] 林飛.基于《傷寒論》調和氣血法研究活血化痰方對高脂血癥大鼠心肌I/R損傷的作用及機制[D].武漢：湖北中醫(yī)藥大學，2015.

[9] 劉建康，王學敏.線粒體醫(yī)學與健康[M].北京：科學出版社，2012：25，103.

[10] 李志強，鄭興.線粒體DNA損傷在冠心病診斷中的意義[J].中國心血管病研究，2006，4（10）：787.

[11] Yu E， Calvert P A， Mercer J R， et al. Mitochondrial DNA damage can promote atherosclerosis independently of reactive oxygen species and correlates with higher risk plaques in humans[J]. Atherosclerosis， 2014， 232（2）： 702.

[12] 賈子冬.冠心病相關線粒體tRNA～（Thr）15927G>A突變致病機制的研究[D].杭州：浙江大學，2015.

[13] 鐘寧，張翼，朱海峰，等.間歇性低氧防止缺血再灌注損傷引起的線粒體結構損傷和mtDN段缺失[J].生理學報，2000，52（5）：375.

[14] Qiao S， Olson J M， Paterson M， et al. MicroRNA-21 mediates isoflurane-induced cardioprotection against ischemia-reperfusion injury via Akt/Nitric oxide synthase/mitochondrial permeability transition pore pathway[J]. J Am Soc Anesthesiol， 2015， 123（4）： 786.

[15] Corral-Debrinski M， Shoffner J M， Lott M T， et al. Association of mitochondrial DNA damage with aging and coronary atherosclerotic heart disease[J]. Mut Res/DNAging， 1992， 275（3）： 169.

[16] Ballinger S W. Mitochondrial dysfunction in cardiovascular disease[J]. Free Rad Biol Med， 2005， 38（10）： 1278.

[17] Botto N， Berti S， Manfredi S， et al. Detection of mtDNA with 4977 bp deletion in blood cells and atherosclerotic lesions of patients with coronary artery disease[J]. Mutat Res， 2005， 570（1）： 81.

[18] Ashar F N， Zhang Y， Moes A， et al. Mitochondrial DNA copy number as a predictor of cardiovascular disease[J]. Circulation， 2014， 130（Suppl 2）： A19318.

[19] Yue R， Xia X， Jiang J， et al. Mitochondrial DNA oxidative damage contributes to cardiomyocyte ischemia/reperfusion-injury in rats： cardioprotective role of lycopene[J]. J Cell Physiol， 2015， 230（9）： 2128.

[20] Chen Y R， Zweier J L. Cardiac mitochondria and reactive oxygen species generation[J]. Circul Res， 2014，114（3）： 524.

[21] Muravyeva M， Baotic I， Bienengraeber M， et al. Cardioprotection during diabetes[J]. Anesthesiology， 2014，120（4）： 870.

[22] 楊麗，胡慧媛，郝麗英. MicroRNA與心血管疾病關系的研究[J].生理科學進展，2015，46（5）：365.

[23] 單冬凱，宋曉偉，安麗娜，等. MicroRNA：心肌缺血-再灌注損傷的調控者[J].國際心血管病雜志， 2013， 40（5）： 269.

[24] 汪麗娜，葉華山. microRNA在心肌缺血再灌注損傷機制中的研究進展[J].湖北科技學院學報：醫(yī)學版，2016，30（2）：180.

[25] 王國芹，萬征.微小RNA在心肌缺血再灌注損傷中的作用及機制[J].中國心血管雜志，2013，18（5）：387.

[26] 胡麗華，王路喬，程曉曙. microRNA調控自噬在心肌缺血再灌注中作用的研究[J].生命的化學，2015，35（2）：230.

[27] 方石虎.微小RNA在心肌缺血再灌注中的臨床和基礎研究[D].廣州：南方醫(yī)科大學，2013.

[28] 孫啟玉.冠狀動脈粥樣硬化血液生化指標及新microRNA的挖掘[D].北京：中國人民醫(yī)學院，2015.

[29] 陳和明， 周新民. MicroRNA對動脈粥樣硬化相關因素的調節(jié)作用[J].微循環(huán)學雜志，2016， 26（3）：58.

[30] 譚明，顏紅兵.血液中微小RNA：冠狀動脈粥樣硬化疾病的新型生物標志物[J].中國分子心臟病學雜志，2015，15（3）：1365.

[31] 鄭華峰，陶晶，張斌，等. MicroRNA-1在小鼠動脈粥樣硬化斑塊中的表達及通過TGF-β2調控巨噬細胞凋亡功能的研究[J].中國臨床研究，2015，28（11）：1409.

[32] 楊彩娥.動脈粥樣硬化和急性冠脈綜合征的血清標志物的篩選與臨床應用[D].北京：中國人民總醫(yī)院，醫(yī)學院，2015.

[33] 王婷，潘旭東，馬愛軍，等. miR-126在ApoE-/-小鼠頸動脈粥樣硬化斑塊中的表達[J].中風與神經疾病雜志，2016，33（4）：296.

[34] 唐x信，孫權，朱靈萍，等.冠心病患者血漿中 microRNA-145表達與冠狀動脈側支循環(huán)形成的相關性研究[J].中國心血管雜志， 2015，20（4）：262.

[35] 楊洋. MicroRNA-155對動脈粥樣硬化炎癥的調控作用及機制研究[D]. 重慶：第三軍醫(yī)大學，2015.

[36] 王文俏，劉露，許馨，等. miR-146a/b在動脈粥樣硬化疾病中的研究進展[J].生命科學，2015，27（4）：471.

[37] Xu Z， Han Y， Liu J， et al. MiR-135b-5p and MiR-499a-3p promote cell proliferation and migration in atherosclerosis by directly targeting MEF2C[J]. Scientific Rep，2015，5：12276.

[38] 李素芳，陳紅，任景怡，等.不穩(wěn)定冠心病循環(huán)microRNA表達譜特點及功能分析[J].中華老年多器官疾病雜志，2015，14（3）：196.

[39] 寧明安，劉立鵬，陳書影，等.外周循環(huán)血微小RNA表達水平與冠心病發(fā)病風險的關聯分析[J].中國心血管雜志， 2016， 21（2）：108.

[40] 李韶南，劉震，陳平安，等.循環(huán)microRNA-21及可溶性CD40L與不穩(wěn)定斑塊的關系[J].臨床心血管病雜志， 2015，31（12）：1283.

[41] 虞桂.冠心病不穩(wěn)定性心絞痛血瘀證的 microRNA生物標志物研究[D].北京：中國中醫(yī)科學院，2013.

[42] 李力力，游揚，周源，等. PNPase調控線粒體microRNA對線粒體DNA的保護作用[J].第三軍醫(yī)大學學報， 2014， 36（8）：780.

[43] 王學翔，宋艷瑞，李施施，等. MicroRNA：線粒體功能調控的新機制[J].中國細胞生物學學報， 2013（1）：92.

[44] 李力力，顏婧，陳代興，等. miRNAs對線粒體功能的調控作用[J].生命科學，2013（6）：609.

[45] Das S K， Bhutia S K， Sokhi U K， et al. Human polynucleotide phosphorylase（hPNPase（old-35））： an evolutionary conserved gene withan expanding repertoire of RNA degradation functions[J].Oncogene，2011，30（15）： 1733.

[46] 李力力. PNPase調控MitomiRs對線粒體DNA氧化損傷的影響[D]. 重慶：第三軍醫(yī)大學， 2014.

[47] Duarte F V， Palmeira C M， Rolo A P. The emerging role of MitomiRs in the pathophysiology of human disease[J]. Adv Exp Med Biol， 2015， 888：123.

[48] Bandiera S， Matégot R， Girard M， et al. MitomiRs delineating the intracellular localization of microRNAs at mitochondria.[J]. Free Rad Biol Med， 2013， 64（5）：12.

[49] Barrey E， Saint-Auret G， Bonnamy B， et al. Pre-microRNA and mature microRNA in human mitochondria[J]. PLoS ONE， 2011， 6（5）： e20220.

[50] Saito S， Thuc L C， Teshima Y， et al. Glucose fluctuations aggravate cardiac susceptibility to ischemia/reperfusion injury by modulating microRNAs expression.[J]. Circ J Off J Jap Circul Soc， 2016，80（1）：186.

[51] Wang J X， Jiao J Q， Li Q， et al. miR-499 regulates mitochondrial dynamics by targeting calcineurin and dynamin-related protein-1[J]. Nat Med， 2011， 17（1）： 71.

[52] Bianchessi V， Badi I， Bertolotti M， et al. The mitochondrial lncRNA ASncmtRNA-2 is induced in aging and replicative senescence in Endothelial cells[J]. J Mol Cell Cardiol， 2015， 81： 62.

[53] Rippo M R， Olivieri F， Monsurrò V， et al. MitomiRs in human inflamm-aging： a hypothesis involving miR-181a， miR-34a and miR-146a.[J]. Exp Gerontol， 2014， 56（4）：154.

[54] Borralho P M， Rodrigues C M P， Steer C J. Mitochondrial microRNAs and their potential role in cell function[J]. Curr Pathobiol Rep， 2014， 2（3）： 123.

[55] 白瑞娜，史大卓，李立志，等. 非碼RNA在動脈粥樣硬化性心臟病中的研究進展[J]. 醫(yī)學研究雜志， 2015， 44（9）：159.

[56] Tumurkhuu G， Shimada K， Dagvadorj J， et al. Ogg1-dependent DNA repair regulates NLRP3 inflammasome and prevents atherosclerosis.[J]. Circul Res， 2016，doi： 10.1161/CIRCRESAHA.116.3083622.

[57] Karunakaran D， Thrush A B， Nguyen M A， et al. Macrophage mitochondrial energy status regulates cholesterol efflux and is enhanced by anti-miR33 in atherosclerosis[J]. Circul Res， 2015， 117（3）： 266.

[58] Price N L， Fernández-Hernando C. Novel role of miR-33 in regulating of mitochondrial function： figure[J]. Circul Res， 2015， 117（3）： 225.

[59] Rotllan N， Price N， Pati P， et al. microRNAs in lipoprotein metabolism and cardiometabolic disorders[J]. Atherosclerosis， 246（2016）：352.

[60] 陳五軍，尹凱，趙國軍，等. microRNAs―脂質代謝調控新機制[J].生物化學與生物物理進展， 2011，38（9）：781.

[61] Ouimet M， Ediriweera H N， Gundra U M， et al. MicroRNA-33-dependent regulation of macrophage metabolism directs immune cell polarization in atherosclerosis[J]. J Clin Invest， 2015， 125（12）： 4334.

[62] Karunakaran D， Richards L， Geoffrion M， et al. Therapeutic inhibition of miR-33 promotes fatty acid oxidation but does not ameliorate metabolic dysfunction in diet-induced obesity[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2015， 35（12）： 2536.

[63] 邵芳，朱斌，顧志良.microRNA在脂類代謝中的功能研究進展[J].生命科學， 2013，25（7）：676.

[64] Li K， Zhang J， Ji C， et al. MiR-144-3p and its target gene β-amyloid precursor protein regulate 1-methyl-4-phenyl-1，2-3，6-tetrahydropyridine-induced mitochondrial dysfunction[J]. Mol Cell， 2016， 39（7）： 543.

[65] 岳榮川.番茄紅素保護線粒體DNA減輕心肌缺血再灌注損傷的作用及機制研究[D].重慶：第三軍醫(yī)大學，2015.

[66] 謝俊.“標本配穴”法電針防治大鼠心肌缺血損傷及其線粒體信號通路調控機制[D].武漢：湖北中醫(yī)藥大學，2016.

[67] 傅向華.2015年中國大陸冠心病介入數據[J].中國介入心臟病學雜志，2016，24（5）：276.

第3篇：納米技術的性質范文

【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(tài)時表現出的性質。與傳統(tǒng)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(huán)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(fā)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(fā)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(huán)境下使用。

（二）磁學性質

當代計算機硬盤系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數至少比傳統(tǒng)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(tǒng)、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(fā)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(guī)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(yī)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(yī)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(yè)化，我國也在國際環(huán)境影響下創(chuàng)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(fā)公司。美國2001年通過了“國家納米技術啟動計劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達到5億美圓以上。美國科技戰(zhàn)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(tǒng)上臺后，制定了新的發(fā)展納米技術的戰(zhàn)略規(guī)劃目標：到2010年在全國培養(yǎng)80萬名納米技術人才，納米技術創(chuàng)造的GDP要達到萬億美圓以上，并由此提供200萬個就業(yè)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(yè)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(fā)展戰(zhàn)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(fā)展計劃”。日本的各個大學、研究機構和企業(yè)界也紛紛以各種方式投入到納米技術開發(fā)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(yè)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(fā)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(fā)展?？梢灶A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(fā)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(guī)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(fā)達國家。當今重視發(fā)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(zhàn)，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(fā)展和商業(yè)化而產生根本性的變革。

第4篇：納米技術的性質范文

關鍵詞：納米材料；特性；應用

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）14-001-01

一、引言

自從20世紀發(fā)現納米材料以來，納米材料被譽為是21世紀構成未來智能社會的四大支柱之一，而碳納米管是納米材料中最富有代表性，并且是性能最優(yōu)異的材料。由于碳納米管具有強度高、重量輕、性能穩(wěn)定、柔軟靈活、導熱性好、比表面積大并具有許多吸引人的電子性質。

二、納米材料的基本特性

由于納米材料是由相當于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小單元組成，也正因為這樣，納米材料具有了一些區(qū)別于相同化學元素形成的其他物質材料特殊的物理或是化學特性例如：其力學特性、電學特性、磁學特性、熱學特性等，這些特性在當前飛速發(fā)展的各個科技領域內得到了應用。

1、表面效應

納米材料的表面效應[1]是指納米粒子的表面原子數與總原子數之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質上的變化。隨著粒徑變小，表面原子所占百分數將會顯著增加。當粒徑降到1nm時，表面原子數比例達到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子表面。由于納米粒子表面原子數增多，表面原子配位數不足和高的表面能，使這些原子易與其它原子相結合而穩(wěn)定下來，故具有很高的化學活性。

2、小尺寸效應

由于顆粒尺寸變小所引起的宏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，比表面積增加，從而產生一系列新奇的性質：

（1）力學性質

（2）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。

（3）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(fā)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(guī)半導體器件。

（4）磁學性質

小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已做成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體

三、納米材料的應用前景

1、信息產業(yè)中的納米技術

納米技術在信息產業(yè)中應用主要表現在3個方面：①網絡通訊、寬頻帶的網絡通訊、納米結構器件、芯片技術以及高清晰度數字顯示技術。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落后，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網絡通訊的關鍵納米器件，如網絡通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面。

2、環(huán)境產業(yè)中的納米技術

納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環(huán)境，必須用納米技術。近年來，不少公司致力于把光催化等納米技術移植到水處理產業(yè)，用于提高水的質量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。

3、能源環(huán)保中的納米技術

合理利用傳統(tǒng)能源和開發(fā)新能源是我國當前和今后的一項重要任務。在合理利用傳統(tǒng)能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態(tài)小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。

4、精細化工方面的應用

精細化工是一個巨大的工業(yè)領域，產品數量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。

5、納米生物醫(yī)藥

這是我國進入WTO以后一個最有潛力的領域。目前，國際醫(yī)藥行業(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)藥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。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對傳統(tǒng)藥物的改進，采用納米技術可以提高一個檔次。

納米科學技術的誕生，將對人類社會產生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，尤其是能源、人類健康和環(huán)境保護等重大問題?？梢?，納米技術對我們既是嚴峻的挑戰(zhàn)。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(fā)展和商業(yè)化而產生根本性的變革。

參考文獻：

[1] 王旭.淺論納米材料的特性.大觀周刊,2012(6).

[2] 汪云.納米材料應用前景十分廣闊.廣州化工,2007.35(6).

[3] 周震.納米材料的特性及其在電催化中的應用.化學通報,1998(4).

[4] 單志強.納米材料特性及其在環(huán)境保護領域的應用.環(huán)境技術,2005,23(2).

第5篇：納米技術的性質范文

關鍵詞：納米技術；化學；化學工業(yè)

1 納米技術概況

納米，又稱毫微米，是度量長度的單位，1米（m）=109納米（nm），從換算關系中可見這是一個極小的單位，如果再形象一些，人類頭發(fā)的平均直徑是0.05毫米，把頭發(fā)絲沿軸向平均剖成五萬份，其中的一份即是1納米，所以一般來說納米是用來標注微觀物質的大小的度量單位。

在宏觀上銅是導電的，把銅研磨成粉末（微米級）后其依然具有導電的特性，但是一旦將銅粉末顆粒的直徑研磨至納米級之后，銅就不再導電了。與此相反的是，通常情況下二氧化硅是一種半導體具有單向導電性，如果將二氧化硅研磨成顆粒，并使顆粒的尺寸達到納米級，那么其性質將會發(fā)生顛覆性改變――二氧化硅變得完全導電了。再比如，銀這種物質在平常會釋放出銀離子，而銀離子具有良好的殺菌作用，而將銀做成納米級的使其成為納米銀，其殺菌作用會大大提高。

由上可知，在納米尺寸下，物質的許多性質將會發(fā)生改變，這種改變可能是與原來的性質相反或者是加強了原有的性質，甚至有些物質會體現出全新的性質，所以人們以此為基礎發(fā)展了納米技術。

納米帶動和發(fā)展了諸多學科，比如納米化學、納米醫(yī)學、納米電子學、納米生物學和納米材料學，而我們最常聽到的既是納米技術在化學和材料學中的應用，由于納米技術研究的尺寸介于1到100納米之間，所以通常認為，如果物體為固態(tài)粉末或者呈纖維狀，當其有一維且小于100nm時，即為納米尺寸；如果物體為球狀，而且其比表面積大于60m2/g且其直徑小于100nm時即達到納米尺寸。在日常生活中很多材料的微觀尺寸即以納米表示，比如半導體材料的制程即為納米級，截至2016年4月，最新的中央處理器（cpu）的制程為14nm。納米材料有如下幾大特點：（1）顆粒尺寸小。（2）比表面積大。（3）表面能高。（4）表面原子所占比例大等特點。納米材料還有其獨有的三大效應：（1）表面效應。（2）小尺寸效應。（3）宏觀量子隧道效應。

2 舉例說明納米技術在化學中的應用

上文已經說明，一些物質在納米尺寸之下會體現出諸多不同于處于宏觀尺寸下的性質，所以納米技術廣泛應用于化學中。

2.1 納米銀

普通狀態(tài)下的銀是銀白色的，而在納米狀態(tài)下的銀則呈白色粉末狀，所以納米銀也被稱作納米銀粉。通常狀態(tài)下的銀有良好的殺菌功能，而與通常狀態(tài)的銀不同納米銀的殺菌能力更強，而且其殺菌的效果隨著顆粒尺寸的減小而加強，但是長期使用含納米銀的殺菌劑會在生物體內產生積累造成生物的中毒，并且銀作為一種廣譜的殺菌劑會將自然界中的有益菌一并殺滅破壞生態(tài)平衡。在化學工業(yè)上，納米銀還是乙烯氧化反應的良好的催化劑。

納米銀也因為容易制得和優(yōu)良的性質而被用于分析化學中，在分析化學中納米銀經過修飾后與熒光蛋白結合并置于特定載體之上可以顯著增強熒光蛋白的發(fā)光強度，可以在熒光蛋白很微量的情況下達到大劑量的發(fā)光效果，再進一步修飾蛋白質后比如將蛋白質與某些物質如嘌呤、腺苷等物質結合，可以做成具有特異性識別功能的熒光分子探針，再加上經過納米銀的增強作用可以用來檢測很微量的物質，在一定程度上提高了分子探針的靈敏度，推動了分析化學的進步。

2.2 納米銅

非納米級下的銅已經具有良好的延展性，但是納米級下的銅具有更良好的延展性――超塑延展性。納米銅可以在室溫下被拉伸50多倍而不出現裂痕，而最近的研究表明，在80納米下，納米銅結晶體的機械特性發(fā)生了巨大改變，在這個尺寸下納米銅結晶體的機械強度是普通銅的三倍。

由于納米銅的比表面積大，活性中心多，因此納米銅一般是被作為催化劑而使用的，比如在石油工業(yè)和冶金工業(yè)中納米銅是一種良好的催化劑。再比如在高分子聚合物的脫氫和氫化反應里，納米銅具有極高的選擇性和活性，因而是一種理想的催化劑。又比如在導電纖維的制造（以乙炔為原料聚合而成）中，因納米銅具有比表面積大、活性中心多的特點仍然是一種極好的催化劑。最后，在傳統(tǒng)的汽車尾氣處理中，一般使用鉑和釕這樣的貴金屬使一氧化碳轉變生成二氧化碳，雖然催化劑在反應前后物性不變，但是催化劑依然要參與到反應過程中，所以催化劑不可避免的會出現消耗，所以在該反應中使用貴金屬作為催化劑顯得成本過于昂貴，實驗證明納米銅對于一氧化碳轉化為二氧化碳這一過程的某些部分的催化作用不亞于鉑和釕的催化作用，而且納米銅的價格明顯低于鉑和釕的價格，而且銅的含量較為豐富，所以納米銅用來部分代替鉑和釕來作為該反應的催化劑以降低成本。

2.3 納米鎳

一般來講，納米金屬大部分被應用于制作高效的催化劑，納米鎳也不例外。由于納米鎳尺寸小，比表面積大，而且表面活性位也多，所以納米鎳一般被用加氫、氧化、合成、歧化、偶聯等化學反應中。

3 納米技術在其他方面的應用

經過納米技術處理過的玻璃具有高度的不沾性，所以利用此種玻璃制作的化學儀器可以最大程度的避免因試劑殘留而導致實驗結果產生偏差。將布料表面進行納米處理能夠避免油污的侵染，使得衣物有自凈的功能。在醫(yī)學上，通過仿生的納米機器人可以完成很多高難度的手術，而且通過納米機器人攜帶藥物可以準確的將藥物送達病灶，使病人盡快的康復。

4 結束語

由于在納米尺寸下物質的性質會發(fā)生諸多改變，人們利用這些特點并加以改進使其造福于人民，這其中的典型代表即是納米技術在化學中的應用。在化學中，納米金屬一般因為其較高的比表面積以及數量較多的活性中心而被當做高效的催化劑使用，或者將其作為某些貴金屬催化劑的代替品以降低生產成本。

而且納米技術是一門新興的學科，雖然這門學科還比較年輕但是發(fā)展迅速，可喜的是我國的納米技術行業(yè)走在了世界的前列，我國納米技術的研究在世界上占舉足輕重的地位。

參考文獻

[1]柯毅民.納米技術在化學工業(yè)中的應用[J].民營科技，2009，10：30.

[2]朱曾惠.化學工業(yè)中的納米技術[J].化工新型材料，2004，01：41-43+49.

第6篇：納米技術的性質范文

【關鍵詞】納米 包裝 應用

引言

納米技術作為21世紀最具前途的一項技術，興起于20世紀90年代初，是研究由尺寸0.1nm-100nm之間的物質組成體系的運動規(guī)律和相互作用，以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術，是融合前沿科學和高技為――體的完整體系。這標志著人類改造自然的能力已延伸到微觀水平，其科學價值和應用前景已逐漸被人們所認識，被認為是21世紀3大科技之一，主要包括納米材料學、納米生物學、納米物理學、納米化學、納米電子學、納米加工學和納米力學。

在包裝行業(yè)，納米技術也得到了廣泛的應用，納米技術可以對包裝材料進行納米合成、納米添加、納米改性或者直接使用納米材料使產品包裝滿足特殊功能，以滿足特殊要求；可以改變傳統(tǒng)的包裝設計、包裝工藝和技術方法，充分發(fā)揮包裝材料的綜合特性，最終可以最大限度地發(fā)揮包裝的功能，保護產品、節(jié)約資源、保護環(huán)境，創(chuàng)造最佳的社會和經濟效益。實現綠色包裝材料的環(huán)境性能、資源性能、減量化性能、回收處理性能的要求，體現出優(yōu)越的綠色包裝價值，并帶動和促進包裝設計、生產、使用和再生等技術產業(yè)革命性的變化。

1 納米材料

作為納米科學技術最基本的組成部分的納米材料，是指組成相或晶粒結構在100nm以下長度尺寸的材料，可以廣義的認為在三維空間中至少有一維處于納米尺寸長度范圍的材料或以納米單元構成的材料；又稱為納米結構材料，主要由晶粒和晶界組成，納米晶體結構與常規(guī)物質不同，其晶體結構處于一種無序度更高的狀態(tài)但，晶界處存在著短程有序的結構單元，原子保持一定的有序度，趨于低能態(tài)排列。納米材料具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應、獨特的光學性質、巨磁電阻效應、超塑性、高導電率和擴散率、高比熱和熱膨脹、高磁化率和矯頑力等特點，這使納米材料在催化、吸附、化學反應、光電化學、熔點、超導等方面具有普通材料無法比擬的優(yōu)越性，從而使納米材料可以廣泛的應用于各行各業(yè)，也普遍應用于包裝行業(yè)。

2 納米材料在包裝材料中的應用

2.1 納米復合包裝材料

隨著時代的快速發(fā)展，以及包裝的迅猛發(fā)展，包裝的需求出現多樣化，這促進了納米包裝材料的發(fā)展，因此，納米材料復合而成的納米包裝材料應運而生，成為一類高新材料。聚合物基納米復合材料（PNMC）是目前研究得最多的納米復合材料，在高分子聚合物中加入10%的納米的熱致液晶聚合物，就會使材料的機械強度得到提高，從而拓寬了應用領域，可以解決稀缺材料的問題，節(jié)省了稀缺資源。

2.2 納米抗菌包裝材料

在食品衛(wèi)生安全問題日顯嚴峻的今天，具有抗菌功效的納米材料已用于包裝行業(yè)，抗菌薄膜是目前應用較廣的納米抗菌包裝材料；這類材料有合成的，也有純天然材料經納米技術的。納米抗菌包裝材料具有驚人的殺菌效果，能夠使茵體變性或沉淀，一旦遇到水，便會對細菌發(fā)揮更強的傷力；且吸附能力、摻透力也很強，多次洗滌后也還有較強的抗菌作用，可以循環(huán)利用。有報道顯示：納米復合材料抑菌效果可達86%～95.3%，具有廣譜的抗菌效果，這類材料不僅可以解決一些棘手的食品衛(wèi)生安全問題，還可以節(jié)省一些抗菌添加劑，為可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。

2.3 納米保鮮包裝材料

所謂納米保鮮包裝材料，是指可以提高新鮮果蔬等食品的保鮮效果的材料。成熟采摘后的果蔬會發(fā)生軟化等一些現象，并且會釋放出一定的乙烯，這會使果蔬的腐爛速勵口快，因此，納米保鮮包裝材料便出現了。在保鮮包裝中加入納米乙烯吸收劑，就可以減少乙烯含量，提高保鮮效果；如在瓦楞紙箱內面紙制造過程中，可以加入納米級多孔型乙烯氣體吸收粉劑，以防止催熟。這種納米級吸收粉劑是以二氧化硅為主要成分的多孔型粉劑。由于白硅石對于乙烯氣體的吸附能力比活性碳、稀土鋯以及沸石都要好，所以采用添加了納米白硅石粉劑的紙張作為瓦楞紙板的里襯紙具有更好的保鮮效果。

2.4 納米PET瓶

目前，中科院化學所發(fā)明的PET聚合插層復合技術，成功地制備了PET納米塑料（NPET）。NPET的熔體黏度和結晶速度顯著提高，阻燃性能也得到了很大的改善。NPET的阻隔性比純PET有了很大改善，符合食品包裝要求，可直接用來制造啤酒、飲料、農藥和化妝品的包裝瓶。

2.5 納米黏合劑和密封膠

黏合劑和密封膠是包裝產業(yè)中的重要產品，使用范圍很廣。在樹脂中加入50nm-70nm的橡膠微粒后形成的納米黏合劑封合強度、剪切強度和耐熱、老化等物理化學指標比傳統(tǒng)黏合劑均大幅度提高，從而極大地減少了在包裝及產品中使用量。黏合劑和密封膠中加入SiO2作為添加劑，可使黏合劑的黏結效果和密封膠的密封性能大大提高。同時，在這種添加了納米SiO2的黏合劑和密封膠中，由于在納米的SiO2的表面覆蓋了一層有機材料，使黏合劑和密封膠具有親水性，可以水解，避免了黏合劑和密封膠對環(huán)境的污染。

3 納米材料在包裝印刷方面的應用

3.1 納米包裝用油墨

隨著時代的發(fā)展和消費理念的轉變，顧客對包裝的要求不但要質量優(yōu)良，且要符合環(huán)保、防偽等多種特殊需要，因此，對包裝印刷油墨也提出了更高的要求。油墨的細度和純度，對包裝產品質量有很大的影響。要印刷出高質量的包裝產品，必須要有細度、純度高的油墨作保證。油墨的細度與顏料、填充料的性質和顆粒的大小有直接的關系。而油墨的細度就是指油墨中的顏料（包括填充料）顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結料中的均勻度，它既反映到包裝產品的質量，同時又影響到印版的耐印率。

研究指出，納米半導體粒子表面經過化學修飾后，粒子周圍的介質可強烈影響其光學性質，表現為吸收光譜發(fā)生紅移或藍移。實驗證明，有些納米微粒的光吸收邊有明顯的藍移，有些納米微粒光吸收邊出現較大幅度的紅移。根據這種特性，如果把納米半導體粒子分別加到黃色和青色油墨中制成納米油墨，便可提高其油墨的純度。用添加了特定納米微粒的納米油墨來復制印刷彩色印刷品，層次會更豐富，色調會更鮮明，圖像細節(jié)的表現能力亦會大增。由于納米油墨屬高度微細且具有很好的流動與性，可達到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，因此，在印刷上不僅可以減少顏料的用量，并且遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細膩、成膜連續(xù)、均勻光滑、膜層薄，印刷圖像更清晰。納米微粒具有很好的表面濕潤性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤濕性，并能保證整個油墨分散系的穩(wěn)定，所以加有納米微粒的納米油墨印刷性能得到較大的改善。目前，納米油墨在外包裝、票證防偽以及紅外傳感器等高新技術領域中得到廣泛應用。

3.2 防偽包裝

一般金屬微粒是黑色的，具有吸收紅外線等特點，而且表面積巨大，表面活性高，對周圍環(huán)境（溫度、光、濕度等）敏感，當把具有這些特性的納米微粒加入包裝材料中，或制成涂料、上光油涂布于包裝材料表面后，人們在選擇商品時便可利用溫度、光線或濕度等加以鑒別，從而達到防偽的目的。也就是說，利用納米技術可實現色彩防偽、理化效應防偽等目的。

3.3 納米防靜電包裝材料

包裝材料和包裝容器在運輸途中很容易因摩擦而產生靜電，而金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能，所以在生產包裝材料時，只要加入少量的金屬納米微粒，就可以消除靜電現象，使得包裝表面不再吸附灰塵，減少了因摩擦而導致的擦傷，同時在進行印刷時，因表面無靜電吸附現象，能夠以更高的印刷速度獲得更好的印刷效果。例如，納米型高分子聚合物導電包裝材料不僅導電能力極大提高，外觀顏色亦有多種變化，而且其他物理化學性能亦大為增強。金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能。將金屬納米微粒加人包裝與印刷材料表面，以減輕或消除在高速全自動包裝機或印刷機上輸送包裝與印刷材料所產生的靜電，提高包裝與印刷速度和效果另外，由于靜電的消除，包裝材料表面不再吸附灰塵，使得材料表面不再因沾有灰塵而增加磨擦導致擦傷，提高印刷質量。

4 納米材料在包裝機械方面的應用

將納米材料用于包裝機械，不僅可以提高包裝機械精度，進而提高包裝的質量，而且還有利于包裝機械自身，可以提高機械及零部件的彈塑性、耐油性、耐酸性、耐溶劑性、抗衰老化性、耐磨性，還可以使機械具有防污、防塵、耐刮、防火等功能，這些可以大幅度的延長機械的壽命、減少機械的損耗、降低維修成本，使資源利用最大化，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤空間，贏得最大的效益。

結語

自1992年納米技術問世以來，它便開始滲透到各個研究領域，納米技術的目的就是實現高性能化、多功能化、低成本、環(huán)境友好，納米技術已成為21世紀科學研究領域中的又一熱點，隨著納米技術的研究不斷深入，其應用將會遍及生產生活的各個領域，也將會引發(fā)一場新的革命。納米技術在包裝工業(yè)中的應用將大大提升包裝產品的質量并且賦予包裝新的特殊功能。隨著納米技術在包裝工業(yè)中的應用日益成熟，人們的生活也將因此而得到顯著的提高和改善。

參考文獻

[1]孫暄.納米技術的研究和發(fā)展[J].中國民航學院學報，2002，7：24-26.

[2]張春光.中和水解法制備納米TiO2的研究化工進展[J].2003，22（01）：53-55.

[3]張立德.納米材料和納米結構[M].北京：科學出版社，2001：80.

第7篇：納米技術的性質范文

這是一個小型印刷廠車間,面積只有70平方米左右,不到兩節(jié)地鐵車廂那么大。車間有七名女性和一名男性工人,每天的工作是將一種白色涂料噴到有機玻璃板上。

不幸很快就降臨在這些工人的身上:七名女工相繼發(fā)病,其中兩名女工去世。

在2009年9月號的《歐洲呼吸雜志》(European Respiratory Journal)上,首都醫(yī)科大學附屬朝陽醫(yī)院(下稱朝陽醫(yī)院)醫(yī)生宋玉果及其同事發(fā)表研究論文稱,上述女工“所患的可能是‘一種與納米材料有關的疾病’”。

這大概是全球首宗關于納米顆?？赡苤旅呐R床毒理病例報告。論文的發(fā)表,在國際學術界引發(fā)了一場小型“地震”。無論那些與納米技術有關的學術會議,還是科學新聞網站和科學家博客,中國女工之死和納米安全都是激烈爭論的話題。

噴涂車間悲劇

從研究論文披露的情況看,七位女工的年齡在18歲至47歲之間,平均不到30歲,在車間工作的時間從5個月至13個月不等?；疾≈?她們的身體健康狀況良好。

2007年1月至2008年4月期間,這幾位女工被送到朝陽醫(yī)院職業(yè)病與中毒科救治。這個科室專業(yè)水準較高,其醫(yī)生經常被派往中國各個地方,協(xié)助處理血鉛超標、重金屬污染等職業(yè)安全事件。

女工們的癥狀比較類似。所有病人的肺部都受到嚴重損害,并且有胸腔積液,臉上、手上和胳膊也都出現了嚴重的瘙癢皮疹。其中,有四位女工體內的器官組織還面臨缺血缺氧的危險。

無論對于患者,還是對于醫(yī)生,治療過程都令人煎熬。胸腔積液反復出現,常用的治療方法均告失效。

最終,一名19歲的病人在接受外科手術16天之后去世;另外一名29歲的病人在癥狀出現后的第21個月,死于呼吸衰竭。

負責診斷和治療這些女工的,是朝陽醫(yī)院職業(yè)病與中毒科副主任醫(yī)師宋玉果。根據醫(yī)院網站的介紹,他多年來從事塵肺、有毒化學物中毒的診治和臨床研究。

宋玉果及其同事開始追究女工們患病的原因,并將嫌疑對象鎖定為那個印刷廠車間的工作環(huán)境。

該車間所使用的原料是一種象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作為一種黏合劑,廣泛運用于建筑、印刷和裝修材料中,被認為毒性很低。不過,為了讓材料更加結實和耐磨,制造商有時會加入硅、鋅氧化物、二氧化鈦等金屬納米顆粒。

1納米等于1米的十億分之一,大致相當于人頭發(fā)絲直徑的數萬分之一。通常,粒徑在100納米以下的材料,均被稱為納米材料。

七名女工和一名男工被分為兩組,每天工作8個至12個小時。工人們每天要將大約6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到機器的底盤上;這些混合物隨即被高壓噴射裝置噴涂在聚苯乙烯材質的有機玻璃板上;然后,有機玻璃板在75攝氏度至100攝氏度的溫度下被加熱烘干。

車間只有一扇門,沒有窗戶。噴射裝置附帶有一個燃氣排氣口,對噴涂過程中產生的煙霧起到一定的排除作用。

女工們發(fā)病以后,來自中國疾病預防控制中心、北京疾病預防控制中心、當地疾病預防控制中心的流行病學專家,以及朝陽醫(yī)院的醫(yī)生,對這家印刷廠的工作環(huán)境進行了調查。

在噴射裝置燃氣排氣口的吸氣口中,專家們找到了累積的塵埃粒子。女工們發(fā)病前五個月,燃氣排氣口發(fā)生了故障。由于室外溫度很低,車間的門也經常被關閉。專家們推斷,在這期間,車間內的空氣流動非常緩慢甚至處于靜止。

這些工人都是工廠附近的農民,沒有任何職業(yè)安全衛(wèi)生知識。她們所得到的惟一用來保護自己的工具,就是棉紗口罩。而且,她們工作時只是偶爾戴戴。

據工人們反映,在噴涂過程中,經常會有一些原料噴濺到他們的臉上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三個多月后離開,并沒有顯示出任何癥狀。在其他車間工作的工人,其中包括女工們的親屬,也沒有出現類似癥狀。

研究論文沒有透露這家印刷廠的名稱及其所在地區(qū)。在朝陽醫(yī)院的辦公室,宋玉果也謝絕了《財經》記者的采訪。

女工之死謎團

在女工們的肺部和胸液中,均發(fā)現了直徑約30納米的顆粒。而這般尺寸和形態(tài)的顆粒,同樣存在于她們接觸的噴涂材料之中。

此外,女工們出現了罕見的非特異性間質性肺炎,以及奇特的肺部增生組織――異物肉芽腫等癥狀。這些癥狀與納米材料毒理的動物實驗結果相似。

宋玉果及其同事因此認為,很可能是納米顆粒導致這些女工發(fā)病甚至死亡。

但不少專家對這一結論持有保留態(tài)度。

9月1日至3日,在北京舉行的中國國際納米科技會議上,多位專家提及宋玉果及其同事的論文。

美國納米健康聯盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克薩斯大學醫(yī)學中心教授毛羅法?拉利(Mauro Ferrari)告訴《財經》記者,這篇論文非常重要,但他不認同作者關于納米顆粒導致工人患病和死亡的分析。

法拉利說,要確定納米顆粒與疾病之間的關系,首先應該分析納米顆粒的組分,確認這些顆粒來自工作環(huán)境;即便病人肺部的納米顆粒來自工作環(huán)境,在沒有對照試驗的情況下,也很難證明這些納米顆粒一定是女工患病的罪魁禍首。

他還強調,這家印刷廠的工作環(huán)境惡劣而封閉,有毒化學品和氣體充斥其中,工人們又沒有好的保護措施。這些因素對于工人患病和死亡究竟有怎樣的作用,都值得推敲。

對于論文中的一個推論――納米顆粒進入工人身體的途徑是吸入和皮膚接觸,中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮表示,這并不總是正確的。他強調,通過吸入方式進人體內是可能的,但是納米顆粒穿過皮膚直接進入生物體內的證據還很少。

美國麻省大學洛厄爾分校健康與環(huán)境學院助理教授迪米特爾?貝羅(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京參加此次學術會議。但他通過電郵對《財經》記者說,在工人肺部和工作環(huán)境中都發(fā)現納米顆粒,只能說明納米顆粒有可能是一個致病因素。實際上,從論文提供的信息來看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,噴涂過程中用到的聚合物材料在高溫下的降解產物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。

在貝羅看來,這場悲劇或許不應歸咎于納米顆粒,而應怪罪車間內原始的、不人道的工作條件,“這是一次警醒,無論(悲劇)是否與納米顆粒相關,工作場所的暴露條件都應當被控制在安全范圍內。在這方面,中國還有很長的路要走。”

美國加州大學洛杉磯分校納米毒理研究中心主任安德烈?內奧教授(Andre Nel)也說,在這起事件中,工人們沒有得到應有的生產安全保障,政府部門應該負起監(jiān)督的責任,以保證生產過程中不會產生對人體和環(huán)境有害的物質。

實際上,論文本身也承認了研究存在局限:由于缺乏環(huán)境監(jiān)測數據,無法弄清印刷廠車間納米顆粒的濃度;納米顆粒的組成也不清楚。

此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的納米顆粒,還是所有納米顆粒都有可能致病?如果的確是納米顆粒導致那些女工患病,對其他在工作中也會接觸納米顆粒的工人來說,又意味著什么?

如今,關于女工之死的研究論文已經成為了納米技術研究者們的一個熱點話題。據《財經》記者了解,歐洲和美國還有科學家打算組成一個專家小組,到中國開展調研,并希望取到樣品回去研究。

誘人前景與安全隱患

不管納米顆粒是否被確認為幾位女工悲慘命運的元兇,納米技術的安全性問題都因此再度引發(fā)各界關注。

納米技術正在走進人們的生活。從一桶涂料、一瓶防曬霜到一件衣服,都有可能用到納米技術。

納米材料顆粒小、表面積巨大,會顯示出很多獨特的物理化學性質,從而在電子、光學、磁學、能源化工、生物醫(yī)學、環(huán)境保護等領域有巨大的應用前景。例如,很多納米材料都可用作涂料,替代那些強毒性的化學物質;用碳納米管等納米材料改良電池,可以推動電動汽車的發(fā)展,使電力更持久等。

紐約一家名為“盧克斯研究”的市場分析公司稱,2007年銷售的納米技術相關產品,價值約1470億美元。到2015年,這一數字可能突破3萬億美元。

納米技術在展現出誘人前景的同時,其安全性問題也進入了人們的視野。

隨著納米材料的大規(guī)模應用,研究人員和工人容易暴露在納米顆粒濃度較大的實驗室或生產車間之中。此外,普通公眾也可能暴露在納米顆粒之下:涂料、化妝品等產品中用到的納米材料,可能在產品損壞或分解時釋放。

這些納米顆粒物可能經過呼吸道吸入、胃腸道攝入、藥物注射等方式進入人體,并經過淋巴和血液循環(huán),轉運到全身各個器官。

根據多項流行病學研究,空氣中的細顆粒物,尤其是納米級別的顆粒物,濃度的大量增加會導致死亡率的增加。倫敦大霧曾經導致居民大量死亡,就是一個被經常引用的案例。

那么,人造的納米材料進入人體后,是否會導致特殊的生物效應,并對人體健康構成危害呢?從理論上說,納米物質由于尺寸小,與常規(guī)物質相比更容易透過人體的各道屏障;由于表面積大,也可能有更多毒害人體的方式。

朝陽醫(yī)院的宋玉果在8月31日《健康報》發(fā)表文章說,相關的動物實驗研究發(fā)現,許多納米物質具有明顯的毒性,其中研究較多的為碳納米管、納米二氧化鈦等。一些納米物質還被認為可致動物肺臟、肝臟、腎臟和血液系統(tǒng)等損傷。

對于與納米物質相關的疾病,宋玉果稱之為“納米相關物質疾病”。當然,他也表示,公眾不必為納米物質相關疾病感到恐慌,不是所有納米顆粒物都有毒性。

動物毒理性實驗的結果,也不能簡單地推到人的身上。但由于科學界對納米安全性的研究剛剛開始,幾乎沒有任何相關人體毒理性資料――這也是宋玉果及其同事的論文引起國際科學界高度關注的一個原因。

中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮告訴《財經》記者,目前開展過安全性研究的納米材料只有十幾種,還非常有限。但他相信,隨著研究隊伍的壯大和研究投入的加大,將來必定可以從大量的數據積累中尋找到一些規(guī)律。

在國際上,納米安全性研究的熱潮大約始于2003年?！犊茖W》和《自然》等著名學術雜志紛紛發(fā)表文章,探討納米材料與納米技術的安全問題:納米顆粒對人體健康、自然環(huán)境和社會安全等是否有潛在的負面影響。

這之后,各國明顯增加了納米安全性方面的研究。美國的國家納米技術計劃(NNI)將總預算的11%投入納米健康與環(huán)境研究。歐盟每年支持三個左右與此相關的項目,每個項目的經費規(guī)模在300萬至500萬歐元之間,而歐盟各個國家還有自己國內支持的納米安全性項目。

中國在極力推進納米技術研究和產業(yè)化的同時,也開展了納米安全性的研究。其中,中國科學院在2001年就開始籌建納米生物效應與安全性實驗室?？萍疾吭?006年啟動了為期五年的國家重點基礎研究發(fā)展計劃(即“973”計劃)項目“人造納米材料的生物安全性研究及解決方案探索”,經費2500萬元,首席科學家由趙宇亮擔任。

不過,趙宇亮告訴《財經》記者,與美國和歐盟相比,中國在納米安全性研究上的投入只是“一個零頭”。

政治決策與公共參與

中國科學家在納米安全性方面的研究工作,得到了國際同行的認可。其中,在每年召開的與納米毒理學相關的國際會議上,幾乎都會邀請中國科學家作大會報告。趙宇亮還與其他科學家共同主編了第一本納米毒理學英文專著。美國納米健康聯盟主席法拉利稱,中國科學家是納米毒理學研究領域的領導者之一。

不過,令趙宇亮感到尷尬的是,美國國家納米技術協(xié)調辦公室的官員曾經問他,包括美國、歐盟、英國、日本等很多國家的相關管理部門,都發(fā)表了對于納米技術安全性的調研報告、方針和策略,為什么中國沒有?對此,趙宇亮不知如何回答是好。

在美國和歐盟,納米技術及其安全性已經成為政治家們關心的話題之一。它們的環(huán)保部門、國家科學與技術委員會,以及其他政府研究機構,會通過白皮書等文件形式,發(fā)表政府層面對于納米安全性問題的見解。

其中,2001年,美國在國家科學技術委員會之下建立了國家納米技術協(xié)調辦公室,負責協(xié)調政府層面之間的納米研究計劃。而納米研究項目的成果,會通過這個辦公室反饋給其他政府機構,幫助科學研究去影響政府決策。

2009年3月,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)還了一份有關納米技術的合作倡議。該局將與納米健康聯盟旗下的八個研究機構合作,以加快建立保障納米醫(yī)療產品安全可靠的有效體系。法拉利告訴《財經》記者,在實驗室研究結果與安全性評估的關聯,以及納米技術相關藥物的審批等方面,美國食品藥品監(jiān)督管理局都做了很多工作。

相比之下,納米安全性在中國似乎局限于科學研究的階段,政府部門仍然保持沉默。

對于納米技術的研究和產業(yè)化,各國都在積極支持。其原因正如美國《環(huán)境健康展望》雜志所稱,科學界普遍認為,納米材料和納米技術對于社會是十分有益的,能夠提供更好的藥物、更強更輕的產品、對環(huán)境更友好的能源和環(huán)境技術。

與此同時,為了獲得公眾對于納米技術發(fā)展的支持,各國也需要在納米安全性方面進行更多的研究,同時鼓勵公眾參與。在中國納米國際科技會議的閉幕式上,法拉利也特地呼吁加大公眾在納米安全性研究上的參與程度。

實際上,關于納米技術發(fā)展的“風險預防”原則,在歐洲和美國等地正深入人心――人們希望在納米技術等新技術的風險出現之前,盡可能地提前進行防范和干預。而公眾及早參與到納米技術研究和政策的討論,是“風險預防”實踐的關鍵環(huán)節(jié)之一。

英國杜倫大學風險研究所負責人菲爾?麥克納頓(Phil Macnaghten)教授告訴《財經》記者,要想避免納米技術重蹈轉基因技術的覆轍,讓公眾從“上游”參與討論影響納米技術的研究和政策,或許是一個有效的辦法。如果等到技術發(fā)展之后再讓公眾在“下游”參與,可能為時已晚,“很難改變公眾業(yè)已形成的印象和認識”。

第8篇：納米技術的性質范文

科技與法律歸責的關系

神經納米技術學對于傳統(tǒng)的自由意志的概念提出了新的問題。那就是，現代科技的發(fā)展與一個觀念相悖，即：如果人的意愿是在生理原因交感的確定領域之外的話，那么人的意愿只能是自由的。隨著生物科技以及神經科學開始解釋人腦與意識時間的關系，以及新的技術使得科學家能夠開始變更人精神狀態(tài)，那么人類是否能夠自由地選擇某種行為模式呢？這個問題似乎已經變得不再那么確定了。這種不確定性，給刑事司法方面也帶來了很多問題，一方面它可能成為我們獲得刑事證據的新的途徑，或者可能成為預防犯罪的手段；另一方面，它也為我們在判斷行為人的主觀心理時造成障礙。如果人的同樣行為都只能由一種單純的心理狀態(tài)來指導（我們稱之為“決定論”）的話，那么也就不存在刑事上的歸責問題了。[4]但是問題不是這樣，以“殺人”為例，某些行為人積極地追求被害人的死亡結果，有些出于放任，有些出于疏忽大意導致被害人死亡，還有些出于認識錯誤等等。如果這個“決定論”是正確的，并且責任依賴于行為人本可以做出的意思表示，那么我們將如何歸責和定罪懲罰呢？即使希望殺人是源于精神上的動機，并且有一個完整的動因形成過程，刑事司法體系在當這種動機指導了行為并產生了刑事上的法律損害才予以歸責。這也就是說，刑事責任從不強加于無動因的、自由的行為。未來的技術肯定會幫助我們確定行為人在殺人時的精神狀態(tài)，并且將這個精神狀態(tài)進行一個完整的描述。這種進步不僅能夠幫助司法機關更好的認清事實，來判定被告是否有罪或者無罪，而且有利于對該罪行進行更精準的分析和歸類。

神經納米技術用于探知人的主觀心理狀態(tài)并影響歸責

如前述，神經納米技術的發(fā)展能夠使我們獲取人類主觀心理狀態(tài)的新信息，能改變或者抑制人的主觀心理，甚至能灌輸某種精神狀態(tài)。首先，如果神經納米技術能夠為我們提供更準確的關于人的精神狀態(tài)的信息，我們其實不用擔心這作用會消極地影響刑事司法體系。實際上，這種信息應該幫助我們更好實現罪名的分類。比如在一場命案中，我們可以利用神經納米技術成功地分析到嫌疑人的心理狀態(tài)。只要我們相信通過神經納米技術獲得的信息的可信性，那么他們應該被看做是刑事司法體系的一個助手。這種進步能幫助我們更好的區(qū)分被告的一級謀殺還是二級謀殺，還是誤殺，等等(這是美國刑法中關于謀殺的定性)。當然，關于神經納米技術的先進性以及其收集數據的真實性被看作是一個有爭議的事情。[5]此外，從神經納米技術中獲得的關于人的精神狀態(tài)的信息，有一個關于轉換的問題。也就是說，科學家需要將科學數據轉換成法官和陪審團能夠理解的用于歸責的普通語言。法官和陪審團通常不理解一個新的科技數據所體現的歸罪含義。在這種情況下，法官需要扮演一個信息篩選者的角色，要篩選不相干的信息，并且專家也應當能夠將科學數據翻譯成法官所理解的語言。以美國最高法院在Daubertv.MerrellDowPharmaceuticals案中[6]，表示：法官應當扮演信息篩選者的角色，法院接受任何專家證據的結論，該證據應當獲得該特定領域的普遍接受和認同。這個標準使得很多好的技術被拒之門外，因為它們沒有獲得科學家的普遍的接受。然而Daubert案要求聯邦法官在決定科學證據的關聯性時需要考慮被提交的數據是否已經符合嚴格的測試以及同行的審查。Daubert案同樣要求相關的科學能夠幫助發(fā)掘事實，去理解證據或者去決定事實爭議。

神經納米技術改變或者限制人格并影響歸責

“納米技術提供了一系列的搜集、積累、分配個人信息的可能性。但是另一方面，作為被施加技術的客體，接受神經納米技術的人可能在不久的將來會被技術性介入，并影響其精神以及大腦系統(tǒng)。這種可能性不僅是現實的，而且是確定的?！盵8]這也就意味著，納米科技可以導致特定大腦區(qū)域的封閉，或者阻斷大腦區(qū)域之間的聯系，這種可能性引起了人們對于公共政策的關注。迫使犯罪嫌疑人的人格轉變的技術是否有悖于道德呢？如何讓這個技術具有可信賴性呢？如果上述技術證明了涉及歸責的特定心理狀態(tài)的存在，那么足以作為證據嗎？[9]另外一個令人關注的問題是，是否接受這個化學技術的程序是自愿履行的。我們能夠想象的到，如果一個人選擇接受這種技術就有可能減輕獲罪，那么這個過程就可能是自愿的。這種技術手段的刑罰是否超越了憲法呢？這個問題很難回答。這種懲罰看上去并不比現在的懲罰方式殘酷，但是它卻產生了同樣的抑制效應。改變人的動機可能是在利用神經納米技術防止犯罪方面最可能做的事情，通過這種方法可以阻止人們的犯罪。但是，這有一個嚴肅的道德問題。首先，這種方式是否具有自愿的性質是需要被考慮的。在現有體制下，犯人仍然允許保持其作為人的資格，但如果他們被釋放后，他們又將繼續(xù)追求他們私人的欲望。我們可以換一個角度去考慮這個問題，如果我們的道德標準變化了、法律標準變化了，或者他們的欲望不再是認為是犯罪了，那么這個人就可以從監(jiān)獄中釋放出來了。在基于社會道德規(guī)范永久地改變犯人之前，我們需要確認這種道德是否其本身具有時間性。一個相關的問題就是關于權威和規(guī)則的道德問題：誰來決定哪個罪犯有資格被改變？這種的欲望到底有多嚴重以至于必須要改變？進一步分析，如果國家強制改變罪犯的等級，法官以及陪審團將不再承擔將罪犯歸類的任務了。這種決定可能是有偏頗的，正如我們在過去將死刑的適用與種族聯系到一起一樣。

神經納米技術向人“植入”意念并影響歸責

最后，神經納米技術非?？赡芟蛉说拇竽X灌輸某些意識。一個人希望從事某種犯罪行為的時候是伴隨著對于世界的錯誤認識，那么這個人可能對于其危害行為負較輕的責任。這種錯誤認識也能導致對于精神失常的主張。對于主張精神失常很重要的一點就是被告在其從事犯罪時所表現出來的癥狀的性質以及嚴重性，僅僅存在精神病是不足夠的。[10]這種精神上的疾病經常與關于精神病的抗辯相聯系，比如：精神分裂癥，極端紊亂，而這又通常與法律責任相聯系?？傊?，當故意是基于錯誤信息，這種導致的有害行為有時候會被法律所拒絕。錯誤認識抗辯與精神錯亂的抗辯的不同點在于，后者的錯誤意識是源自于內部的，而錯誤認識的原因是源于外部。[11]從這個分析中，我們可以判斷，當某種意念得以“植入”人腦時，并且當這種意念對于損害行為非常關鍵時，那么行為人可能不會負刑事責任或者較輕的責任。在現有的法律體系下，很難去處理這種神經納米技術植入的案例。一般不正常以及通常的意識沒有破壞歸責的問題，即使這種意識明顯源自精神混亂。只有當一個人的意識顯示出不正常的時候才能減輕責任。我們可以想象一下幾種情形：1.甲通過煽動乙對丙的仇恨，而使得乙殺害了丙；2.甲通過引誘乙吸毒，而使得乙在幻覺中殺人；3.甲通過神經納米技術將“殺人”的意念植入乙的意識，從而釀成殺人案。我們可以判斷，第一種情況下，甲因為教唆應該承擔責任[12]；第二種情況下，我們很難判定甲對于殺人的行為負擔刑事責任。那么在神經納米技術植入的情況下，如何確定責任呢？如何確定神經納米技術所輸入的是“殺人”的意識呢？界定這個問題是很困難的。神經納米技術可能是比其他的傳統(tǒng)醫(yī)學工藝更復雜，因此發(fā)現這種效果也比發(fā)現傳統(tǒng)醫(yī)學工藝的效果更困難。如果刑法要對通過神經納米技術而植入的意念采取不同的態(tài)度，那么法律就不得不修改，而這種修改將挑戰(zhàn)公平的原則。

第9篇：納米技術的性質范文

納米材料在結構、光電和化學性質等方面的誘人特征，引起物理學家、材料學家和化學家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關注。它所具有的獨特的物理和化學性質，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學、材料、生物、醫(yī)藥等學科的研究帶來新的機遇。納米材料的應用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產領域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。

1. 在催化方面的應用

催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時，半導體納米粒子吸收光產生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。

光催化反應涉及到許多反應類型，如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實現的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優(yōu)化反應路徑、提高反應速度方面的研究，是未來催化科學不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應用帶來革命性的變革。

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，顯示出強大的生命力。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結構涂層和功能涂層。結構涂層是指涂層提高基體的某些性質和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結構涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學涂層，導電、絕緣、半導體特性的電學涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭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隨粒徑而變，還具有隨角變色效應。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)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應用前景，將為涂層技術帶來一場新的技術革命，也將推動復合材料的研究開發(fā)與應用。

3. 在其它精細化工方面的應用

精細化工是一個巨大的工業(yè)領域，產品數量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，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。國外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機玻璃制造方面也都有很好的應用。在有機玻璃中加入經過表面修飾處理的SiO2，可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細TiO2的應用還可擴展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。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)廢水中的有機污染物，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。在環(huán)境科學領域，除了利用納米材料作為催化劑來處理工業(yè)生產過程中排放的廢料外，還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。

4. 在醫(yī)藥方面的應用

21世紀的健康科學，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對藥物的需求越來越高?？刂扑幬镝尫?、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便。用數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；使用納米技術的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“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，可以在血管中自由流動，因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應用也進行了大量的研究工作。據《人民日報》報道，我國將納米技術應用于醫(yī)學領域獲得成功。南京?？萍瘓F利用納米銀技術研制生產出醫(yī)用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產原理是通過納米技術將銀制成尺寸在納米級的超細小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過納米技術處理后的銀表面急劇增大，表面結構發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對臨床常見的外科感染細菌都有較好的抑制作用。

微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質是無毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學反應。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。

納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據生物學原理發(fā)展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質特別是酶，從而控制生化反應。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細胞內的生物信息，從而了解機體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。