纳米技术的新应用与潜在问题
作者 :  冯博豪

  摘要:纳米科技曾被认为是未来高新技术发展中最有“前途”的领域,然而由于过分强调“纳米技术与纳米材料”的重要性,导致社会上形成了“纳米热”。本文先概述纳米技术的新应用[1],然后提出纳米技术面临的问题,最后作出前景预测。
  关键词:纳米技术,技术应用,技术问题
  
  引言:现在各种产品一直朝着集成化和微型化的方向发展,但不同的器件必然受到尺寸上的物理约束。纳米材料的优势也因此凸显,目前纳米材料在磁、光、电、传感等方面都有许多重要的应用[2]。但与其他新技术一样,纳米技术仍存在着不少问题。主要原因是部分企业对纳米材料技术的期望过高,急功近利的思想导致忽略了它的弊端。
  1 纳米技术新应用的概述
  1.1纳米技术在制材上的新应用――纳米陶瓷材料及高透明材料
  在微米级基体中引入纳米分散相进行复合,可使材料的断裂强度、断裂韧性大大提高,同时还可提高其硬度、弹性模量以及抗疲劳破坏性能。纳米陶瓷材料正是利用这一点才得以广泛的应用。由于纳米微粒表面分率高,而且纳米粒子的粒径远小于可见光的波长,因此具有很高的穿透性。于是各种高透明纳米材料也应运而生。目前,国外已用纳米级羰基铁粉、镍粉、铁氧体粉末成功配制了军事隐身涂料。
  1.2 纳米技术在电磁领域的新应用――磁性纳米微粒
  磁性纳米微粒[3]由于尺寸小,具有单磁畴结构与矫顽力高的特性,用它制作磁记录材料可以提高信噪比,改善图像质量。磁性纳米微粒除了上述应用外,还可作抗癌药物磁性载体,细胞磁分离介质材料,复印机墨粉材料以及磁墨水和磁印刷材料。近几年用铁基纳米晶巨磁阻抗材料研制的磁敏开关具有灵敏度高、体积小、响应快等优点,广泛用于自动控制、速度和位置测定、防盗报警系统和汽车导航、点火装置等。
  1.3纳米技术在水泥材料中的应用――纳米矿粉
  混凝土是现代应用最广泛、最重要的工程材料,利用纳米技术和纳米矿粉开发新型的混凝土可大幅度提高混凝土强度、施工性能和耐久性能。纳米矿粉不但可以填充水泥的空隙,提高混凝土的流动度,更重要的是可改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土强度、抗渗性与耐久性均得以提高。
  1.4其他应用[4]
  利用离子交换复合工艺,使层状无机纳米材料在极性分子的作用下发生膨胀、层离,均匀分散在水介质中。他们在层间进行交换作用,抗菌或净化成分进入层间后,把层与层撑开,在层间交替形成分子级支柱,从而形成各种不相同的纳米复合抗菌材料、净化空气材料。这种纳米复合抗菌材料和净化空气材料可净化甲醛、苯等有害挥发物。利用纳米技术还可开发可净化二氧化碳并产生负离子具有森林功能的建材以及粘合剂及密封胶。将纳米二氧化硅作为添加剂加到粘合剂和密封胶中,会大大提高粘结效果和密封性能。
  2 纳米技术的问题
  尽管纳米材料用途很广,但由于过分强调纳米技术的先进性,导致出现了一系列的问题。首先,由于纳米材料的特殊性质,对生命健康和生态环境产生的负面效应和不确定性让人担忧。由于纳米粒子无孔不入,在研发、生产、存储、运输等方面都有各种问题,而且其毒性还未知。它与其他物质的接触面积很大,反应也会很剧烈。第二,对纳米技术的盲目性导致了“纳米热”。近年来政府一直把“纳米技术”列为发展重点,于是不少企业冒充纳米企业,享受国家的优惠税收政策,并为了谋利推出“伪纳米”产品。其导致的恶果是国家的有限资金不能有效地应用到真正的纳米材料技术研究和开发中,严重影响了纳米产业的发展。第三,虽然中国在纳米技术的理论建立上取得了不少成绩,但在研制开发与产业化的实践中却显得力量不足。由于纳米技术是高新技术,实际工程中,很多理论与定理都会有误差,但这方面的专业人才紧缺,直接了导致纳米技术研究的滞后。第四,纳米技术作为高新技术,必须投入大量资金,但由于各种原因,往往不能取得相应的回报,资金大量流失,却毫无成果。
  3结论与展望
  纳米技术是对于未来经济和社会的发展将产生重大影响的一种关键性前沿技术,这是世界各国科学家的共识。纳米材料在各个科学领域都有着非常广泛的应用前景。可预料在不久的将来,纳米技术不仅会推动产品的开发,还将改善人们的生活质量,改善人们的生活环境。在未来的15-20年内,与纳米技术相关的产品市场规模将达1万亿美元,可见其前景广阔。但是,由于纳米材料自身处于发展阶段,还有各种各样的问题有待解决。在某种意义上,它还是一种不确定的技术,我们对它的认识也仅处于初始阶段。如何构建一个既普遍有效,又能够满足和包容不同价值体系的纳米技术准则,将成为纳米技术今后发展面临的一大挑战。
  参考文献:
  [1]张金升,纳米材料和技术与发展新型建材.中国建材装备,2002,(2)
  [2] 崔铮. 纳米加工技术及其应用. 北京:高教出版社, 2005[ Cui Z.Nanofabrication Technologies and App lica2tions. Beijing: Higher Education Press, 2005 ( in Chinese) ]
  [3] Van Zant P. Microchip Fabrication: A p ractical Guide to Semi2conductor Processing(5 th Edition) . McGraw - Hill, 2004
  [4] Ed. Hoch H C, JelinskiLW, Craighead H G. Nanofabricationand Biosystems: Integrating Materials Science, Engineeringand Biology. Cambridge University Press, 1996

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