纳米技术研究范例(3篇)

纳米技术研究范文

南北高校各有优势

2011年，北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中，北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校，而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化，形成了自己的特点。

北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校，值得注意的是，它们却均未设置专门的纳米材料研究机构，更多的是依托原有的强势学科，在传统材料研究领域引入纳米科技，寻求突破。

北京科技大学

北京科技大学原名北京钢铁学院，曾被誉为“钢铁摇篮”，其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外，从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构，侧重点也不局限于金属材料，在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。

目前，北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外，亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。

北京航空航天大学

与北科大不同，北航材料学院在北航不属于重点学院，规模较小，师资力量仅百来人，这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校，北航材料学院也有自己的优势，正在筹建的航空科学与技术国家实验室（航空领域最高级别实验室），它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。

在纳米材料上，北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。

大连理工大学

大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强，基于大连的地理位置，材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过，纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部，而是化工与环境学部。因而，大连理工大学的纳米材料研究偏化工类，包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中，亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说，这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。

与北方三所高校相比，苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构，在研究方向上，两所高校侧重于纳米材料器件应用，尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。

苏州大学

苏州大学没有材料科学与工程学院，而是材料与化工学部，研究偏向化工，在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部，而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院，苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中，以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模，它以功能纳米材料和软物质为研究对象，侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等，寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。

南京理工大学

南京理工大学由军工学院演变发展而来，其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过，南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一，正筹建纳米结构研究中心，研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心，研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料，该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外，南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。

其他高校纳米特色

上海交通大学

上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首，教职工200多人，研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等，在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料，比如，复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究，微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外，上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院，研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。

清华大学

与北京航空航天大学相似，清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力，每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，研究侧重点以陶瓷材料为主，同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面，清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年，清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心，主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。

北京大学

北大材料科学与工程系成立于2005年，教职工10余人，成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来，欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外，北大成立了纳米化学研究中心，教职工7人直博生却达45人，主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。

西北工业大学

西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校，其材料学院师资队伍近200人，有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此，其研究侧重点在凝固，复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面，西工大成立了微/纳米系统研究中心，致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之，西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。

留学两大国

纳米技术是交叉学科，包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言，由于纳米材料处于基础研究阶段，容易；各个国家在纳米材料方面投入大量资金，使得科研经费相对充足，相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。

2000年，美国白宫国家纳米技术计划，美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看，美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段，而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——

实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。

加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用，已卓有成效。

哈佛大学则侧重在生物纳米科技，即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。

康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。

斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用，以及纳米传感器、纳米图形技术等。

普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术，尤其是计算纳米技术全球领先。

纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学，其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。

莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著，在学校的研究人员中，纳米材料研究人员的比重约为四分之一，是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。

此外，美国有很多研究纳米技术的实验室，它们比较愿意招中国大学生，这一点也值得注意。

日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家，早在1981年，日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前，曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军，它们试图将纳米技术融入到产业中。比如，日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构，同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外，企业与大学、科研院所合作，开发纳米技术。比如，富士通和德国慕尼黑大学合作，三菱公司和日本京都大学合作。

与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同，日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头，日本对纳米材料研究的投入不断加大，也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。

Tips：何去何从

纳米材料专业毕业生有三大去处。选择留学深造或进高校、研究院从事研发；进入纳米材料行业企业；进入传统材料企业。

纳米技术研究范文

关键词：纳米技术，非致命武器，纳米武器

1.引言

当前，一场新的纳米技术革命正在悄然兴起。美国兰德公司认为，纳米技术将是未来驱动军事作战领域革命”的关键技术，具有明显的军事应用潜力。纳米技术可实现非致命武器系统超微型化，使目前车载、机载的电子战系统浓缩至可单兵携带、隐蔽性更好、安全性更高的系统；纳米技术可实现非致命武器系统高智能化，使武器装备控制系统对信息获取的速度大大加快，射击精度大大提高；纳米技术可实现非致命武器系统高集成化，使武器装备成本降低、可靠性提高，同时使非致命武器装备研制、生产周期缩短。纳米技术作为可以大幅度提高未来武器装备性能的先进科学技术而倍受世人的广泛关注。

2.纳米技术的科学内涵

纳米是一种度量单位，一纳米为百万分之一毫米，即十亿分之一米。一纳米相当于数个原子的并列长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在这种水平上对物质和材料进行操作、控制和加工的技术称为纳米技术。纳米技术以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。纳米科学就是研究在这极其微小的范围内的原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。几十个原子、分子或成千个原子和分子组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于宏观物质的性质。

3.纳米技术对非致命性武器性能影响的研究

（1）改变非致命武器的材料性能

纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1nm~100nm)调制的各种固体超细材料。纳米材料有4个基本效应，即小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应，由于这些效应，纳米材料具有常规材料所没有的特别性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性，可以在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息存储等领域得到广泛的应用。纳米材料的应用，可以增强非致命武器装备的耐腐蚀性、吸波性和隐蔽性。

目前装备的非致命武器，虽然部分使用了复合材料，但防暴枪械的金属机件的枪管、机匣、枪机、击发机构等仍占非致命武器的绝大部分质量，而如果把金属纳米颗粒粉体物质制作成块状金属材料，则会使其变得十分结实，强度比一般的金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富有弹性。论文格式。如果使用这种材料制造非致命武器的金属机件，会使它们的质量减少到原来的1/10。可以想象一支防暴枪的质量只有0.3kg左右。车载榴弹发射器也只有2kg左右，根本无需车载。利用纳米金属材料完全可以制造出坚固耐用、质量小，战斗性能好的新一代非致命武器。

运用纳米技术开发的润滑剂，能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生极好的润滑作用，将其应用于超级润滑剂，可有效的阻止飞机起降和列车、军车行进。除此之外，纳米润滑剂既能大大降低防暴车等主机工作时的噪声，又能延长非致命武器装备的使用寿命。

（2）提高非致命武器的攻击性能

运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料，或在产品表面形成一层特殊的材料，能产生出新的性能。现在已经制造出来的碳纳米管，硬度大约是钢的100倍。现装备的防暴枪械初速较低，如动能霰弹弹丸初速仅315m/s，催泪弹弹丸初速仅为65m/s，射程较近（小于150m）。可以想象，把纳米技术用于非致命武器制造，可解决非致命性弹药的弹头初速低的问题，要想提高防暴枪械的初速，目前的方法只有增加发射药量，但这势必会增加武器及弹药的质量，与当前武器轻型化的发展趋势是背道而驰的，如果枪弹的发射药采用纳米颗粒，那么枪弹的质量不但会大幅度减小，而且弹头的初速也会大幅度提高，同时单兵的携带量也将大幅度增加。

用纳米物质作发射药，还可以从根本上改变现有防暴枪械的发射机构。由于纳米发射药遇到空气就会反应，所以新的击发机构实际上就是一个控制发射弹药与空气接触的机构。纳米物质所做的发射药点火原理不同，可以想象在纳米技术不断发展的前提下，非常有可能制造出发射机理与现在所使用的防暴枪械完全不同的发射机构，使得防暴枪械变得更小、更轻、射击精度更高。

（3）改善非致命性弹药的各种性能

纳米颗粒可以大大提高非致命性弹药的推进剂和炸药的燃烧效率。纳米颗粒粒径小、比表面积大、表面原子多而具有体积效应和表面效应等，使其催化、吸附等物化性能比普通级材料更加优异。表面有效反应中心多，催化作用明显高于常用催化剂。论文格式。在非致命性弹药燃料中，加入镍纳米微粒作催化剂，燃烧效率提高100倍。论文格式。金属纳米微粒能位高，化学活性极强，在空气中会迅速氧化燃烧甚至发生爆炸。在高能量密度材料中加入纳米金属微粒(加纳米铝粉)制成的纳米炸药，能够超高速燃烧，迅速释放能量，性能提高数十至上百倍。将纳米颗粒应用于发烟弹的发烟剂中，是发烟剂点火容易，起烟速度快，发烟量大。纳米固色剂还可以提高染色弹的着色能力。

4.结束语

世界格局内纳米科技日新月异的发展对我们提出了严峻的挑战。纳米技术在非致命武器领域的应用有着广阔的前景,它将导致非致命武器装备变革,进而引发新的非致命技术革命。在一些发达国家，军方对纳米技术的投入和研究成果已经超过了其他领域。相对其他学科，我国对纳米技术的研究起步并不晚，迄今为止也投入了相当力量，但是对纳米技术在非致命武器上的应用研究还十分薄弱。我们应该把纳米技术在非致命领域的应用研究放在战略高度，把握契机，发挥特长，争取掌握高超的制敌之术，弥补现有非致命武器装备力量的不足。

参考文献

[1]洪伟量,刘剑洪,赵凤起,纳米Pb(II)-没食子酸配合物的合成及其燃烧催化性能,化学学报，Vol.63,2005

[2]纳米固色剂TinokinVG帮您解决牢度难题,工艺实践,Vol.27,2005.2

[3]李毕忠,吴坤,纳米PET树脂及其工程塑料应用,化工新型材料,Vol.33.No.1,2005.1

[4]AndréGsponer,FromtheLabtotheBattlefield?NanotechnologyandFourth-GenerationNuclearWeapons,DisarmamentDiplomacy,IssueNo.67,October-November2002

纳米技术研究范文篇3

1982年，boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在w／o型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的pt，pd，ru，ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是w／o型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为c6～c8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有aot［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。aos、sds（十二烷基硫酸钠）、sdbs（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、ctab（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、tritonx（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链c5～c8的脂肪酸。

w／o型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令w＝［h2o／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到w的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物a、b的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。

（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如o2、nh3，co2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，matson等用超临界流体一反胶团方法在aot一丙烷一h2o体系中制备用al（oh）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细al（oh）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。

2微乳反应器的形成及结构

和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有o/w型和w／o型，其中w／o型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。

2．1微乳液的形成机理

schulman和prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mn／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5mn／m，甚至瞬时负界面张力y＜0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的gibbs公式可表示为：

--dγ=∑гidui=∑гirtdlnci

（式中γ为油/水界面张力，гi为i组分在界面的吸附量，ui为i组分的化学位，ci为i组分在体相中的浓度）

上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如aot和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。

2．2微乳液的结构

robbins，mitchell和ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列理论模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。

目前，有关微乳体系结构和性质的研究方法获得了较大的发展，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和x射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、nmr、esr（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。

3微乳反应器的应用——纳米颗粒材料的制备

3．1纳米催化材料的制备

利用w／o型微乳体系可以制备多相反应催化剂，kishida。等报道了用该方法制备

rh／sio2和rh/zro2载体催化剂的新方法。采用np－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂np－5的浓度为0.5mol/l，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／l，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“me”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。

3．2无机化合物纳粒的制备

利用w／o型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一aot一烷烃微乳体系合成了agcl和agbr纳米粒子，aot浓度为0．15mol／l，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／l，第二个微乳体系中nacl或nabr为0．4mol／l，混合两微乳液并搅拌，反应生成agcl或agbr纳米颗粒。

又以制备caco3为例，微乳体系中含ca(oh)2，向体系中通入co2气体，co2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成caco3颗粒，产物粒径为80～100nm。

3．3聚合物纳粒的制备

利用w／o型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在20mlaott——正己烷溶液中加入0．1mln－n一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。

3．4金属单质和合金的制备

利用w／o型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在aot－h2o－n—heptane体系中，一种反相微胶束中含有0．lmol／lnicl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/lnabh4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/l，fec12和0．2mol／lnicl2，另一体系中含有0．513mol/lnabh4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到fe－ni合金微粒（r=30nm）。

3．5磁性氧化物颗粒的制备

利用w／o型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在aot－h2o－n－heptane体系中，一种乳液中含有0．15mol／lfecl2和0．3mol／lfecl3，另一体系中含有nh4oh，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到fe3o4纳粒（r=4nm）。

3．6高温超导体的制备

利用w／o型微乳体系可以合成超导体，例如在水一ctab一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到y－ba－cu—o超导体，该超导体的tc为93k。另外在阴离子表面活性剂igegalco－430微乳体系中，混合bi、pb、sr、ca和cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得bi－pb－sr－ca－cu—o超导体，经dc磁化率测定，可知超导转化温度为tc＝112k，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。

目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（sem、tem、stem、stm等）；间接的方法有电子、x一射线衍射法（xrd），中子衍射，光谱方法有exafs，nexafs，sex－afs，esr，nmr，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（uv－vis），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（dls）等。