纳米技术的前景(6篇)

纳米技术的前景篇1

关键词：隐身涂料纳米材料纳米隐身涂料

随着科学技术的发展，隐身技术的应用日益广泛。隐身技术是为了减少飞行器的雷达、红外线、光电、目视等观测特征而在设计中采用的专门技术，采用隐身技术是为了飞行器在突防时不易被敌方探测器发现，从而增强攻击的突然性，提高飞机的生存力和作战效能。目前，最具挑战性的隐身技术是隐身涂料的开发与应用。隐身涂料作为一种最方便、最经济、极强适应性的隐身技术已经在航空航天、军事装备上得到广泛应用。近年来，美、英、俄、法等军事强国纷纷投入巨资加大隐身涂料的开发力度。显而易见，隐身涂料的发展不仅标志着一个国家科学领域的进步，而且关系到国防力量的巩固，现阶段存在巨大的生存和发展空间。

一、红外隐身涂料

红外隐身涂料是指用于减弱武器系统红外特征的信号已达到隐身技术要求的特殊功能涂料，其主要针对红外热像仪的侦查，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。实现红外隐身最有效的途径是控制目标的表面温度，尽量减小目标与背景的偏差。用于热红外隐身的材料应具有符合要求的热红外发射率或较强的控温能力；具有合理的表面结构；具有较低的太阳能吸收率；能与其它频段的隐身涂料兼容。红外隐身涂料的主体树脂是单组分橡胶树脂，其与过氯乙烯涂料、环氧铁红底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。

红外隐身涂料工艺简单，施工方便，坚固耐用，成本低廉，是目前隐身涂料中最重要的品种。

二、雷达隐身涂料

由于雷达侦察是目前世界上用得最多、最有效的侦察手段之一，因此雷达隐身技术自然也就成为一种最重要的隐身技术，国内外有关部门都进行了大量的研究。在雷达隐身与反隐身对抗中，为了防止漏掉最危险的“目标”，必须对每个识别的可信度和威胁级进行综合考虑，因为这涉及到干扰对象的确定和干扰资源的分配，所以只能给出每个识别的可信度和威胁级，才能不贻误战机。而雷达隐身涂料就要最大限度消除被雷达勘测到的可能性，雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面。目前，应用机吸波涂料比较多，如铁氧体吸波涂料价格低廉，吸收能力强，应用广泛；羰基铁吸波涂料为磁损耗型吸波材料，吸收能力强，应用方便，但面密度大；陶瓷吸波涂料，密度较低，吸波性能好；放射性同位素吸波涂料，涂层薄且轻，具有吸收频带宽、耐用性好、能承受高速空气动力等优点，是飞机用理想的吸波涂料；导电高分子吸波涂料涂层薄且易维护，吸收频带宽，是一个较新的研究领域。近年来，纳米吸波涂料成为隐身涂料新的亮点，它是一种极具发展前景的涂料。其一般由无机纳米材料与有机高分子材料复合，通过精细控制无机纳米粒子均匀分散在高聚物基体中，以制备性能更加优异的新型涂料。其机械性能好，面密度低，是高效的宽频带吸波涂料，可以覆盖电磁波、微波和红外，并能增强腐蚀防护能力，耐候性好，涂装性能优异。基于以上优点，各国竞相在此领域投入人力、物力开发研制。

手征吸波涂料是近几年来隐身涂料领域研究的热点。自1987年美国宾州大学研究人员首次提出“手征性具有用于宽频吸波材料的可能性”以来，手征吸波涂料得到进一步发展。它与一般吸波涂料相比，具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能、扩展吸波带方面具有很大潜能。

三、可见光隐身涂料

可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。它要求目标的反射率尽可能与周围环境的反射率一致，因此，可见光隐身涂料通常采用迷彩的方法使飞机隐身，如保护迷彩、仿造迷彩、变形迷彩。保护迷彩适合于单色背景上的固定目标和小型目标；仿造迷彩用于多色背景上的相对固定的目标；变形迷彩用于多色背景上的活动目标。另一种可见光隐身是伪装遮障，遮障可模拟背景的电磁波辐射特性，使目标得以遮蔽并与背景相融合，是固定目标和运动目标停留时最主要手段，而迷彩涂料是这种技术应用的重要组成。总而言之，可见光隐身涂料应用广泛，使用方便、经济，是飞机隐身涂料发展中比较成熟的技术。

四、多频隐身涂料

许多隐身涂料往往只对一种电磁波起作用，而对其它波段毫无反应。随着先进探测设备的相继问世，这种单波段隐身涂料存在很大的局限性，兼容性好的多波段电磁波隐身涂料将具有广阔的发展空间，如雷达/可见光/红外多功能隐身涂料将得到广泛的研究和应用。

五、隐身涂料的发展方向

多波段、多功能兼容隐身涂料的研制具有广阔的应用前景，必须采用新型的吸波材料并改进传统的吸波材料，如铁氧体、羰基铁等。国内外进行了卓有成效的新材料的探索，目前有望成为研究热点的吸波材料主要是纳米吸波材料。多波段、多功能兼容隐身涂料能同时吸收和衰减电磁波和声波，减少反射和散射，从而达到电磁隐身和声隐身的作用。自20世纪90年代初以来，纳米材料和纳米技术的兴起和发展，给隐身涂料带来了突破性进展，已成为当前隐身技术领域研究的热点之一。

雷达和红外隐身技术是隐身领域中研究的重点。传统的隐身涂料往往以特定的波段为对象，有些兼顾型隐身涂料则往往牺牲主要隐身方向的优越性能，或降低装备的战斗能力。而纳米材料与有机涂料结合后，有如下特点：机械性能如粘结性、耐磨性等大大提高，可以减少其他助剂及填料的使用；高效的宽频带吸波性能可以覆盖电磁波、微波、红外等波段；能够增强基体的防腐蚀能力；耐候性好；涂装性能优良，施工性大为改善。

六、纳米隐身涂料的发展趋势

从国内外隐身技术发展的现状看，“薄、宽、轻、强”是隐身技术的发展方向。因此，研制和发展宽频带兼容性好、成本低廉、多功能的纳米隐身涂料是必然趋势。首先，军事侦察的斗争越来越需要性能更好的隐身材料；其次，纳米科技的发展为纳米隐身涂料提供了技术基础与物质储备，这两种因素将促使纳米隐身涂料向更高的水平发展。随着各国对隐身技术的日益重视，对纳米隐身涂料的研究将更加深入，各种军事装备大量应用纳米隐身涂料必然成为可能。随着科学研究的不断深入，新的隐身涂料将不断问世。由于高度的军事敏感性和技术保密性，使得隐身涂料的发展与应用处于迷雾中，同时，各种反隐身技术和手段正在积极发展之中。隐身和反隐身技术的竞争必将成为新世纪军事斗争的亮点。■

参考文献

【1】赵金榜.国内外隐身涂料及其发展.上海涂料.2005，（1）

纳米技术的前景篇2

［关键词］高聚物纳米复合材料

一、纳米材料的特性

当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：

1、尺寸效应

当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80a/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。

2、表面效应

一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。

纳米微粒尺寸d（nm）包含总原子表面原子所占比例（%）103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。

3、量子隧道效应

微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。

二、高聚物/纳米复合材料的技术进展

对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：

1、高聚物/粘土纳米复合材料

由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。

2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料

用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。

3、高聚物/碳纳米管复合材料

碳纳米管于1991年由s.iijima发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。

碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30－50gpa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500mpa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。

在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。

三、前景与展望

在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但发展很快，对于有些方面的研究工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究；黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响；另外，四川大学高分子科学与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向工业化方向发展，其应用前景会更加诱人。

参考文献：

［1］李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987.

纳米技术的前景篇3

[论文摘要]科技的发展,使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了,主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。

一、纳米的发展历史

纳米(nm)是长度单位,1纳米是10-9米(十亿分之一米),对宏观物质来说,纳米是一个很小的单位,不如,人的头发丝的直径一般为7000-8000nm,人体红细胞的直径一般为3000-5000nm,一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小,金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示,1埃相当于1个氢原子的直径,1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件:一是材料的特征尺寸在1-100nm之间,二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

1959年,着名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品,这是关于纳米科技最早的梦想。1991年,美国科学家成功地合成了碳纳米管,并发现其质量仅为同体积钢的1/6,强度却是钢的10倍,因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年,纳米产品的年营业额达到500亿美元。

二、纳米技术在防腐中的应用

纳米涂料必须满足两个条件:一是有一相尺寸在1~100nm;二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括:第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响,如纳米SiO2用于建筑涂料,可防止涂料的流挂;第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性,如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等;第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力,可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。

纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径,目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高,粒子之间极易团聚,纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多,性能各异,不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能,需要经过大量的实验研究工作,才有可能得到真正的纳米涂料。

纳米涂料虽然无毒,但由于改性技术原因,性能并不理想,加上价格太贵,难以推广;而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin-williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料,性能不错,甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家,仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重,对人体的伤害很大,目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用;磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展,也可以生产纳米漆。

我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测,同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析,结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势,是防锈涂料领域划时代产品,复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。

三、纳米材料在涂料中应用展前景预测

据估算,全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前,发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心,2001年年初把纳米技术列为国家战略目标,在纳米科技基础研究方面的投资,从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元,准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心,把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点,将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域,全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际,纳米科学技术的发展,对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说,21世纪将是一个纳米世纪。

由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高,所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级,产业化市场前景极好。

在纳米功能和结构材料方面,将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品,以及对传统材料改性;将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团,将对国民经济产生重要影响;纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域,将产生新的经济增长点。

纳米技术在涂料行业的应用和发展,促使涂料更新换代,为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。

纳米涂料已被认定为北京奥运村

建筑工程的专用产品,展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解,消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能,使室内空气更加清新。经测试,对各种霉菌的杀抑率达99%以上,有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料,实际上是高级的卫生型涂料,适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料,利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理,较低的表面张力,具有高强的附着力,漆膜硬度高且有韧性,优良的自洁功能,强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力,疏水性极佳,容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次,具有良好的保光保色性能,抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小,能深入墙体,与墙面的硅酸盐类物质配位反应,使其牢牢结合成一体,附着力强,不起皮,不剥落,抗老化。其纳米抗冻涂料,除具备纳米型涂料各种优良性之外,可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10%以下的规定,使建筑行业施工缩短了工期,提高了功效,又创造出高质量。

四、结语

由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段,技术、工艺还不太成熟,需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明,纳米改性涂料的市场前景是非常好的。

参考文献:

[1]桥本和仁等[J].现代化工.1996(8):25~28.

纳米技术的前景篇4

关键词：纳米；电子技术；现状；发展

进入第二十一世纪以来，专家们认识到，纳米技术将作为科学技术的领先优势，为纳米技术的深入研究，纳米电子技术可能带来革命性的突破，新技术的发展和应用。纳米电子元件的速率非常高，可用于高度集成的器件，且能耗低，具有一定的节能效果，现已广泛应用于信息技术领域，已成为信息技术产业的关键技术。目前，纳米电子技术的研究还不够深入，应用还不够，但纳米电子技术具有很强的应用潜力和较强的应用前景。目前，对纳米电子技术产品的研究主要包括纳米电子器件和纳米电子材料，这些产品不仅功能齐全，而且性能良好。

1纳米电子技术产生的概述

1.1纳米技术产生的背景

1.1.1微电子技术遇到挑战

20世纪有很多重大的发明，电子器件是其中对我们生活和工作最具有深远影响的发明之一。集成电路芯片的发展基木上遵循了摩尔定律，即每隔3年集成度增加4倍，特征尺寸缩小2倍微电子产业已沿着摩尔轨道运行了30余年。

21世纪微电子技术仍在快速发展，但是它遇到了严峻的挑战。随着电子元件尺寸的不断缩小，集成电路的集成度也要求越来越高，在未来若干年如何制造出具有更低功率消耗、更低成木、更小尺寸及更稳定更好性能的半导体芯片就成了摆在我们而前的当务之急。

1.1.2纳米电子技术的产生

为了能够产生较低的功耗，降低到木材，更小的尺寸和更稳定的半导体芯片的电子器件的性能更好的纳米器件和纳米电子技术应运而生。它解决了微电子技术的问题：纳米电子器件不仅是微电子器件的尺寸进一步减小，更重要的是他们的工作将取决于器件的量子特性，所以他们也被称为量子器件。它主要是通过对电子波相位的控制来实现一定的功能，因此，量子器件具有较高的响应速度和较低的功耗，将从根本上解决日益严重的功耗问题。

1.2纳米电子技术的定义

纳米电子技术是一种新的科学技术，作为现代物理学和先进工程技术相结合的产物，是基础研究和应用的产物，是纳米技术和电子技术的产物，其最终目的是实现人类可以根据自己的意志来进行单原子操纵，纳米电子产品包括纳米电子器件和电子材料。

2纳米电子技术的发展现状

2.1纳米电子材料的应用

目前大多数纳米材料包括：纳米硅薄膜、纳米硅材料以及纳米半导体材料。其中，纳米硅材料最具有技术优势，非常符合新世纪人类对电子技术的发展需求。硅电子材料的技术相较于其他材料的优势在于：

1.能耗低、准确可靠、运行时间较短、不易受外界的环境影响。

2.得益于科技的保证和不断地开发研究应用，使得其成本价钱有所降低。

3.由于其短距离的分子间距，使得硅电子材料在运行过程中，反应速度很快，这就从另一方面降低了材料能耗，提高工作效率。

2.2纳米电子元件的应用

纳米电子元件问世之前，电子元件经过了集成元件、超大规模集成元件两个发展历程，因此，纳米电子元件是在“两位前辈”的发展基础上开发出来的。

随着集成规模的不断扩大，电子元件的尺寸却要越做越小，要达到纳米尺寸的范围（0.1-100nm），例如刚刚面试的单电子晶体管，它的一个电子信号就代表了一位信息的数据，意思就是晶体管的尺寸要小到极致，从而颠覆了现代电子技术的高集成、高速度下，一定要高能耗的格局。

2.3纳米电子技术应用于现代科学

纳米电子技术的发展有助于细微部位的研究，而这些细微之处通过普通显微

镜是无法做到的，纳米电子技术的应用还能有助于纳米传感器的发明，通过纳米传感器可以观察到生化反应的各种不同的化学信息以及电化学信息。

纳米电子学作为新技术交叉口的生物医学和电子技术，具有极大的开发利用价值，其研究潜力是无限的。结合生物医学电子作为生物医学和电子的两大主题，在生物医学电子设备的集成和小型化方向的研究有很大的发展空间，本研究主要是基于微电子器件的发展，当器件的规模发展到原子或分子水平的大小，人们对于微小生物的研究将进入一个前所未有的新阶段。

3纳米电子技术的未来展望

3.1新型电子元器件

电子元器件技术将会在未来10至20年飞速发展，而市场对新型的电子元器件在不断提出要求，电子元器件技术将需要不断适应市场的要求，走向实用性。单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度MOS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的研究将不断取得突破，促使纳米电子技术向着延续、扩展摩尔定律和超越CMOS的方向发展，大规模纳米集成电路将初步实现，对数据存储和计算机发展等产生重大影响。

3.2石墨烯

石墨烯是质地坚硬且非常薄的一种纳米材料，它在常温下传递电子的速度，比一般导体都快。正是由于它具有这样的特点，对石墨烯的研究与开发更具意义。大家都知道，电子和原子碰撞会产生能量，这就是一般的导体释放能量的方式。但同时我们可以看到，这样释放能量的方式也是能量的浪费。可石墨烯不同于一般的导体，它具有异常的特性，使得能量不会在碰撞中耗损。据专家预计，2022年左右将研制成功性能优异的石墨烯材料和晶体管，并解决其互连和集成等技术问题；2030年左右可研制成功石墨烯系统芯片，并形成规模化生产。这将使碳基COMS取代长期占据集成电路主导地位的硅基CMOS，引发集成电路领域发生革命性的变化。

3.3碳纳米管

碳纳米管是一种一维的纳米材料，整体重量轻和完美的六边形构成是它的特点，由于它具有这样的特点也导致了它异于一般导体优势：良好的力学性能（金刚石的强度却又有极大的柔韧度）；良好的导电性能；良好的传热性能；良好的光学性能和储氢性能。碳纳米管在纳米电子方面有着非常重要的用途，是场效应晶体管和单电子器件的一种具有发展前途的重要材料，以实现集成电路高速且耗能低的目标。

3.4忆阻器

忆阻器顾名思义就是记忆电阻器，是继电阻器、电容器、电感元件之后的第四种电子元件。忆阻器是一种基于模拟信号的非线性动态纳米元件，可以构成交叉开关，且其材料可以与CMOS工艺兼容。忆阻器体积小、功率低、不受辐射影响，特别是用忆阻器实现的器件可兼有运算和存储功能，被认为是替代硅芯片、延续摩尔定律的有力竞争者。

4总结

纳米电子技术取得了飞速的发展，其影响力是深远的，所以在这个特殊的阶段，我们需要抓住这个好机会，集中优势力量，加强基础研究和应用研究，在纳米电子学、前沿捕捉纳米电子技术，我国的信息技术得到了更新和升级，加快了发展步伐。

面对上述的发展现状和未来前景，我们可以看到，它是一种具有巨大潜力、应用广泛、产品性能优良、符合人类未来需求的科学技术。如果它能应用于其他科学技术领域，将促进我国新一代信息技术的飞速发展。

参考文献：

[1]蒋鹏程.纳米电子技术的发展与趋势[J].科技展望，2015（11）.

[2]韩熙.纳米电子技术分析及发展分析[J].电子测试，2015（10）.

[3]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界，2012，12：24-25.

[4]张鉴.纳米电子技术的发展与展望研究[J].中外企业家，2013，02：125.

纳米技术的前景篇5

关键词：纳米技术意义展望

一、纳米技术的内涵

纳米技术是一门在0.1―100nm空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工、制造具有特定性能的产品，或对物质进行研究、掌握其原子和分子的规律和特征的高新技术学科，被认为是“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。

纳米技术包含下列四个主要方面：（1）纳米材料。当物质到纳米尺度以后，即0.1―100nm这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，又不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。（2）纳米动力学。主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统，用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺，特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百μm，而宽度误差很小。（3）纳米生物学和纳米药物学。如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，dna的精细结构，等等。纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，用于定向杀癌细胞。（4）纳米电子学。包括基于量子效应的纳米电子器件，纳米结构的光/电性质，纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装，等等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。更快，是指响应速度要快。更冷，是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度，纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。

二、研发纳米技术的重要意义

在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术、新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方英寸400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉。高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。

研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（0.1―100nrn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，因而纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，又不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。

纳米技术作为一门新兴的学科，被誉为21世纪最具有发展前景的技术，是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在社会上的应用前景非常广阔，纳米技术不仅会推动新产品的开发，而且将为改善人们的生活环境，提高生活质量作出不可估量的贡献。纳米技术将成为21世纪新型技术的发展新方向，相信在不久的将来，我们将跨入一个全新的时代。

三、对纳米技术未来发展的展望

纳米技术将从根本上改变未来制造的两种基本类型方式――连续制造和离散制造。连续制造是指批量物质或材料的生产，例如化学品或金属卷材。离散制造是指单个配件的生产，例如螺栓或元件（集成电路）或组装系统（计算机）。对于纳米尺度制造来说，原子、分子与团簇都是生产“原料”。因此，纳米尺度制造的生产工艺和设备与目前应用于大于100nm的微制造工艺与设备将会有很大不同。纳米制造未来的研究方向包括以下几个。

1.材料开发

了解和模拟纳米尺度物质合成、操控及监测的现象和工艺，这是开发新型纳米制造技术所需的；开发表征、监测、筛选、分离和控制纳米结构大小/形状/多分散性和表面或体积特征的方法。

2.制造纳米系统的材料操控与控制

分子、大分子、纳米颗粒及纳米尺度组件的定位、定向、分散、集群和导向自我组装，非共价键和信息内容是不可或缺的；纳米材料的包装和输运，如通过超声和纳米流化床；纳米自组装结构融入功能器件和系统。

3.与微观和宏观系统相结合

把自下而上和自上而下的制备技术融入低本高效的优化生产制造中；制造技术的尺度放大、并行和集成能力，如平行探针或束阵列等方法。

4.制造工具

改造和控制表面组成/结构，以确保随后组装的稳定性和功能性；开发可支撑的、用户与环境友好、廉价而高产的制图技术；开发和运用纳米结构复制方法；纳米制造结构和性能的低本高效清除/修复/接缝技术，等等。

5.测量和标准工具

纳米颗粒与结构的化学和结构表征技术（除几何形状特征外）；开发三维加工和非破坏性表面下探测技术；把在线传感与监测技术同制造方法融合在一起；远程制作和远程表征设备和仪器，等等。

参考文献：

纳米技术的前景篇6

[关键词]纳米二氧化钛光催化氧化

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）18-0128-01

1前言

水资源的严重污染和匮乏是困扰当今世界经济发展，人类生存的重大国际性问题，尤其是难降解有毒有害废水的处理一直来制约着我国精细化工、制药、造纸、印染等行业的快速发展，研究开发新的高效治理难降解有毒有害废水的技术是我国科技工作者面临的紧迫任务。

光催化氧化技术是在二十世纪八十年代后期开始运用于环境污染控制领域的。其中纳米TiO2光催化氧化技术因其可利用太阳能、能耗低、操作简单、反应条件温和、使用条件少、极少产生二次污染等突出有点而成为当今环保科技工作者的研究热点。

2.1光催化氧化技术概述

所谓光化学反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中，光电转换以及光化学转换一直是十分活跃的研究领域。1972年Fujishima和Honda发现光照的TiO2单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推进了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

2.2二氧化钛光催化氧化机理和特点

纳米Ti02材料光催化氧化技术应用在处理有毒、难生物降解废水中，是基于纳米材料的巨大的比表面积和表面自由能原理。其原理是，在紫外光照射下，纳米Ti02表面会产生氧化能力极强的羟基自由基（HO・），使水中的有机污染物氧化降解为无害的CO2和水。纳米TiO2光催化氧化技术的优点是：（1）降解速度快；（2）降解无选择性；（3）氧化反应条件温和，投资少，能耗低，用紫外光照射或阳光下即可发生光催化氧化反应；（4）无二次污染，有机物彻底被氧化降解为CO2和H2O；。

2.3纳米材料的特点

广义上，纳米材料是指在三维空间中，至少有一维达到纳米尺度范围或以它们为基本单元所构成的材料。首届国际纳米科技大会上宣告了纳米技术的诞生，并由此出现了纳米电子学、纳米化学、纳米材料、纳米生物学等纳米科技群。由于该技术研究的对象在纳米的尺度下，具有十分显著的量子尺寸效应，使得纳米体系出现了与常规材料不同的机械、光、热、电、磁等物理性质。纳米颗粒的粒径极小，具有巨大的比表面积和表面自由能。纳米技术的发展和应用将会给环境污染治理、工业水处理技术的发展开创新的领域。

2.4纳米TiO2的特点及功能

在近几年中，二氧化钛作为一种很在运用前景的环保材料，人们对其进行了广泛的研究。这主要是因为它有很好的光催化活性。大量的研究表明，二氧化钛独有水中光降解功能，可以降解水中的有毒成分，如苯酚类，除草剂，杀虫剂，染料和表面活性剂等等。然而，在二氧化钛粉光催化过程的实际运用中，存在一些缺陷：（1）从水中分离出二氧化钛十分困难；（2）悬浮的二氧化钛容易产生聚合，特别是在浓度较高时更易发生。因此许多学者致力于研究固定二氧化钛从而克服这些缺陷。

2.5纳米TiO2在水处理中的应用探索研究与前景

纳米TiO2光催化氧化技术在彻底降解水中的有机污染物和可以利用太阳能等方面有着突出的优点。近年来，高效率的光催化剂、纳米粒子负载和金属掺杂、光电结合的催化方法以及太阳能技术的研究开发，使纳米TiO2光催化氧化应用于水处理领域有着良好的应用前景。

2.5.1有机磷农药废水

目前对有机磷农药废水的处理多用生化法，处理后废水中有机磷的质量浓度仍然高达30mg/L，迄今尚无理想的解决办法。据文献[4]报道，采用纳米TiO2、SiO2负载复合光催化刘，利用其光催化活性及高效吸附性，能使有机磷农药在其表面迅速富集，随光照时间的延长，有机磷农药的光解率逐渐升高，光照80min实验，可使敌百虫完全降解。

2.5.2处理毛纺染整废水

把表面涂覆有纳米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反应器内，通过潜水泵使废水在反应器内循环进行光催化氧化处理。由于纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中的有机物接触更为充分，可将它们最大限度地吸附在其表面，并迅速将有机物分解成CO2和H20，处理效果优于生物处理和悬浮光催化氧化处理，COD去除率和脱色率均较高。催化剂能连续使用，不需要分离回收，便于工业应用。

2.5.3氯代有机物废水

日本东京大学野口真用纳米TiO2光催化剂与臭氧联合进行水的净化处理。在模拟废水处理的实验中，以质量浓度为16mg/L的3―氯酚的水溶液为模拟废水，分别采用纳米TiO2光催化剂与臭氧联合，单独用光催化剂纳米TiO2和单独用O3三种方法对其进行处理。纳米TiO2光催化剂与臭氧联合处理2h后，3―氯酚的残留质量浓度已为0，效果明显高于其他两种方法。用内表面涂覆纳米TiO2光催化刘的陶瓷圆管处理质量浓度为5.5mg/L苯酚和三氯乙烯水溶液的实验表明，苯酚在1.5h后完全分解，三氯乙烯也在2h内完全分解。

2.5.4含油废水

含油废水中所含的脂肪烃、多环芳烃、有机酸类、酚类等有机物很难降解，使用纳米TiO2利用其光催化降解功能，可以迅速的降解这些有机物。

2.6目前所取得的成就

吴海宝[2]等采用开放式悬浮相光催化反应器，以太阳光激发染料污水悬浮中的TiO2产生・OH自由基将染料氧化脱色。实验结果表明：经过2h太阳光照射后，阳离子蓝X―GRRL染料脱色率在80%～93%之间。Kikuchi[3]利用TiO2为光催化剂将硒酸钠还原为硒化氢。在实验中，以含100×101mol/L硒的硒酸钠溶液为处理对象，在该体系中加入0.10～0.11gTiO2粉末及2.5mol甲酸，光照1h后硒的含量降低到0.02～0.04×10mol/L。李晓红[4]等采用TiO2/Sn02为复合光催化剂，对敌敌畏进行光催化降解研究。结果表明，包覆型的TiO2/Sn02光催化活性得到明显提高。崔玉民[5]等先后采用WO3/a-Fe203/W、WO3/CdS/W、W03/a-Fe203/W、Bi203为悬浮相光催化剂分别对含硫化物的废水、印染废水、造纸废水、含亚硝酸盐废水处理进行了研究，经过处理后的废水达到国家排放标准。

参考文献

[1]吴海宝.Ti02光催化降解染料废水的研究[J]中国环境科学，1997，17（1）：93.

[2]KikuchiE，MagriniW.Improvingcatalystperformanceforthesolar―basedphotocatalyticreducingNa2Se04[J].ShigentoKankyo，1997，6（2）：173.

[3]李晓红，颜秀茹，张月萍，等.Ti02/Sn02复合光催化剂的制备及光催化降解敌敌畏[J].应用化学，2001，18（1）：32.