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纳米技术的缺点范文1
关键词：纳米材料；纳米尺度；阻燃材料
中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0179-02
当前，塑料、橡胶和纤维等聚合物应用十分广泛，但其易燃性给其使用和推广造成了一定的影响。阻燃材料尽管在一定程度上起到了阻滞燃烧、延缓火灾蔓延、争取逃生和救援时间等积极的作用，但也在力学性能、性价比、环境污染等方面存在不足。随着纳米材料在力学、电磁学、热学、光学等多个领域的应用，纳米技术和纳米材料显现出广阔的发展前景。纳米阻燃材料的研制和发展有利于克服和改进传统材料的缺点，蕴含着巨大的社会效应和经济效益。
1 纳米材料简介
纳米材料是指在结构上具有纳米尺度及其相应功能特征的材料，1纳米为十亿分之一米，纳米尺度一般是指1～100 nm。材料的结构和粒径进入纳米尺度范围时，就表现出表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等多种特殊效应，从而使材料表现出多种奇特的功能。纳米材料按照材质分类，可以分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米材料。纳米技术和多种材料的结合，大大改变了材料的综合特性，为进一步优化材料的功能提供了有力的技术支持。
2 阻燃材料的分类和要求
阻燃材料可分为无机和有机、含卤和无卤等多种类型。无机主要指氢氧化铝、氢氧化镁、硅系、三氧化二锑等阻燃材料体系，有机主要以卤系、氮系和磷系为主，它们通过复配或者反应得到形成添加型或者反应型复合材料，进而起到阻燃作用。相比较而言，无机阻燃材料具有低成本，热学性能好，燃烧时有毒气体少等优点，但是它们也具有机械性能差、填充量大且与基材相容性差等缺陷。有机型阻燃材料具有阻燃性能好，与基材相容性好，填充量小等优点，但是具有燃烧时发烟量大且产生有毒气体等缺陷。因此发展低烟、低毒、无卤、物理机械性能优越等环保型阻燃材料成为一直以来重要的研究课题，纳米技术的出现和发展为解决上述阻燃材料的现有缺陷提供了可能。研究表明，纳米阻燃材料应满足下列要求：第一，材料应符合环保要求，燃烧时产生的毒性气体少。第二，材料应具有功能性强、阻燃效率高等特点，同时应克服传统阻燃材料机械物理性能方面的现有缺陷，拓展材料应用范围。第三，降低综合成本，增强材料的性价比。
3 纳米阻燃材料的类型
将传统的阻燃剂颗粒细化到纳米级应用到相关材料中即可获得纳米阻燃材料。纳米技术的应用、纳米级颗粒的获得以及纳米尺度所表现出来的特有的多种效应大大增强了阻燃剂和材料间的相容性，一定程度上减少了阻燃剂的应用量，同时也提高了阻燃性能，提升了阻燃材料的性价比。目前，已研制的常用纳米阻燃复合材料大致有以下几种。
3.1 聚合物粘土纳米材料
粘土纳米阻燃材料涉及阳离子粘土矿物蒙脱石、阴离子粘土矿物层状双金属氢氧化物、非离子型粘土矿物高岭石等原料，借助插层方法修饰，获得对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯（PP）等有效的复合阻燃材料。粘土类阻燃剂的层状硅酸盐中含有炭化层，在高温下能够俘获一些自由基，在改变了材料力学性能的同时，也提高了材料的阻燃性能，还避免了添加卤系阻燃剂后燃烧时发烟量大、产生腐蚀性和毒性气体等缺陷。火灾时，硅酸盐碳化层减缓了材料燃烧时挥发物逸出的速度从而使得粘土类纳米材料在凝聚相分解过程中挥发物的溢出率低。
3.2 纳米氢氧化镁阻燃材料
纳米级氢氧化镁阻燃材料的阻燃性、发烟量与基材的相容性等性能要优于微米级的氢氧化镁阻燃材料的相应性能。在一定剂量下，纳米级氢氧化镁阻燃体可以达到UL94标准的V-0级。金属氢氧化物本身优势明显，关键是添加量要比较大，通常在60%以上，而高填充量对阻燃材料的物理机械性能影响较大，而纳米技术正好能很好地解决阻燃剂和基体间的分散性和相容性的问题，两种技术的结合大大提升了氢氧化镁阻燃剂的应用和阻燃后材料的阻燃性能。纳米氢氧化镁阻燃材料具有无卤、低烟、无毒、无滴落、耐酸、稳定性好、分解温度高、不腐蚀设备等多种优异性能，具有广阔的应用前景。
3.3 纳米碳酸钙类复合材料
用锡酸锌包覆纳米碳酸钙粉体并应用到聚氯乙烯（PVC）中，得到40～60 nm的产品粒径，减少了增塑剂在PVC中的用量，提高了产品的加工性能，再加上硬质PVC本身的高含氯量和高阻燃性，极限氧指数（LOI）可以达到45%，获得了优良的阻燃复合材料。经过甲基丙烯酸处理的纳米碳酸钙/聚苯乙烯（PS）原位复合材料粒径也在
100 nm以内，也具有较好的阻燃性能。此外也可以应用脂肪酸、钛酸酯偶联剂以及纳米碳酸钙经过表面处理得到聚丙烯/纳米碳酸钙复合材料，经过实验和应用，都在保持较好阻燃性能的基础上，材料的力学性能方面得到了很大的改善，材料的抗冲击强度也有所提高。
3.4 纳米级氧化锑阻燃材料
纳米级氧化锑阻燃PVC材料的阻燃性能高，发烟量低，其性能优于传统的PVC材料的相应性能，而且适合用于纺织品中。纳米级氧化锑颗用量少， 而且不会阻塞机器的喷丝孔， 使得纺织品能够阻燃。另外，纳米级的氧化锑材料的比表面积很大，对一些纺织品的渗透性能好，具有很强的粘附力，由此形成的纺织材料还具有很好的耐洗牢度，不易褪色。纳米氧化锑具有成本低，平均粒度小，在聚酯材料中分散均匀，相容性好等优点。
3.5 EVA/二氧化硅纳米复合材料
纳米二氧化硅改性的聚合物已经获得了广泛的应用，原因是经过纳米化和改性，所获得的纳米复合材料具有质轻、高强度、高韧性等多种优点。EVA类纳米复合材料中纳米填充层在内层聚合物外面形成一层隔离层，从而强化了炭化过程，材料降解过程延长，用锥形量热计测量出的热释放速率峰值极低，阻燃性能较传统阻燃材料有大幅提高。在力学性能方面，研究表明，EVA/二氧化硅复合材料中的体积填充分数为4%时，复合材料的拉伸强度最高，约为基体的两倍，这也充分显现出了纳米技术在提升复合材料的物理机械性能方面的重要作用。
4 纳米阻燃材料制备工艺进展
纳米材料的制备方法主要有以下几种。
①溶胶―凝胶法。溶胶―凝胶法是制备纳米材料比较普遍的制备方法。其流程是：将金属氧化物或金属盐溶于水中，通过水解反应后，形成溶胶状纳米级微粒，再将溶剂蒸发，之后形成凝胶物体。这样就形成了有机聚合物与无机分子相互渗透，具有多层有序结构的阻燃材料。该方法化学反应温和，无机成分和有机成分相互掺混，结构紧密，但也存在凝胶干燥时易出现材料收缩脆裂等缺点。
②共沉淀法。共沉淀法是指先期形成的无机纳米粒子与有机聚合物混合沉淀形成阻燃材料的方法。这种方法中，纳米粒子与材料合成分开制作，纳米粒子的尺寸与结构可以很好的控制，同时纳米粒子在聚合物中均匀分布，综合性能好。但该方法中纳米粒子易团聚，均匀分散纳米微粒是最大难题。共沉淀法可分为溶液共沉淀法、乳液共沉淀法与熔融共沉淀法等多种方式。
③插层法。插层法的流程是将纳米微粒制成层状，再将其插入有机聚合物层之间，导致二者达到纳米级复合。这类方法有聚合插层法、熔融插层法及溶液插层法等类型。
④原位共聚法。原位共聚法是指将纳米粒子均匀分散在溶液中，再借助加热、辐射等手段，使聚合物与纳米粒子之间发生聚合等一系列反应，最后得到纳米级分散的阻燃材料。该方法得到的阻燃材料具有粒子纳米特性好，层间焓熵势垒低等优点。
⑤原位自组装法。原位自组装法是指利用聚合物分子与纳米粒子间的分子间力、层间静电力等作用，在原位进行自组装，生成无机主晶核，最后聚合物再将生成的晶体包围在内。这种方法合成双羟基纳米复合物比较有利，纳米相能有序分布。
5 纳米阻燃材料的展望
在阻燃剂领域中，无机添加型阻燃剂应用最早，用量最大。如锑系、铝系、磷系、硼系阻燃剂等等。但目前主要存在阻燃剂和基材相容性差和对物理机械性能影响较大等问题。研究表明纳米技术的利用可以提高塑料制品的阻燃性以及机械性能，加强纤维制品的阻燃性以及抗静电能力，加强橡胶制品的阻燃性以及减少其燃烧时的有毒气体的释放和发烟量。纳米阻燃材料可以在发挥无机类阻燃材料低卤或无卤、低烟、低腐蚀等优势的基础上，借助纳米技术大大提高无机类阻燃材料的综合性能。
此外纳米阻燃材料也将在提高材料的热稳定性、减少材料在使用中的团聚、增强阻燃剂和材料间的用量、粒径、层状结构的优化和复配、优化材料的储运和添加过程、提升材料的阻燃效果、促进材料的多功能化等方面得到进一步发展。在纳米阻燃复合材料的微结构及形成机理、材料的阻燃机理细节等基础理论方面加强研究，不断加速发展朝阳的纳米阻燃材料事业，有利于相关产品产业化的顺利实现和拓展。
综上所述，纳米阻燃材料具有阻燃性能好，环保效果好，并且燃烧时放出的有毒气体少，填充用量少，产品趋于多功能化发展的特点，可广泛应用于汽车、航空、电子家电等多个行业，具有很大的发展空间。但是纳米阻燃材料的发展，仍有很多亟待解决的实际问题，如纳米粒子形态的控制、纳米粒子分布工艺以及多功能化的统一等。相信随着高分子材料科学与工程技术的不断进步，随着纳米技术的出现、应用和快速发展，纳米阻燃材料研究必将会取得长足的进步，为更好地保护人民生命财产安全提供坚实的物质技术保障。
参考文献：
[1] 欧育湘，陈宇，王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京：国防工业出版社，2001.
纳米技术的缺点范文2
关键词：纳米；磁性材料
中图分类号：TM273文献标识码：A文章编号：1672-3198（2007）10-0284-02
1引言
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～100nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维（丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极高的活性，潜在极大的原能能量，这就是“量变到质变”。纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。
2纳米磁性材料的研究概况
纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。
2.1纳米颗粒型
磁存储介质材料：近年来随着信息量飞速增加，要求记录介质材料高性能化，特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。若以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高。纳米磁性微粒由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。
纳米磁记录介质：如合金磁粉的尺寸在80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm，今后进一步提高密度向“量子磁盘”化发展，利用磁纳米线的存储特性，记录密度达400Gbit/in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。
磁性液体：它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂，然后弥漫在基液中而构成。利用磁性液体可以被磁场控制的特性，用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。
纳米磁性药物：磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽，如治疗癌症，用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位，并用磁体固定在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有效地杀死癌细胞。另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶附近，这样能加强药物治疗作用。
电波吸收（隐身）材料：纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。
2.2纳米微晶型
纳米微晶稀土永磁材料：稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进，磁体磁性能也在不断提高，目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe，接近理论值64MGOe，并已进入规模生产。为进一步改善磁性能，目前已经用速凝薄片合金的生产工艺，一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm，如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。为克服钕铁硼磁体低的居里温度，易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如钐铁氮、钕铁氮等化合物。另一方面，开发研制复合稀土永磁材料，将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合，就可获得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。
纳米微晶稀土软磁材料：在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的具有超细晶粒（直径约10nm）软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等，可取得令人满意的经济效益。
2.3磁微电子结构材料
巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。由于巨磁电阻效应大，可便器件小型化、廉价，可作成各种传感器件，例如，测量位移、角度，数控机床、汽车测速，旋转编码器，微弱磁场探测器（SQUIDS）等
磁性薄膜变压器：个人电脑和手机的小型化，必须采用高频开关电源，并且工作频率越来越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高频开关电源进一步向轻薄小方向发展，立体的三维结构铁芯已经不能满足要求，只有向低维的平面结构发展，才能使高度更薄、长度更短、体积更小。对于10～25W小功率开关电源，将采用印刷铁芯和磁性薄膜铁芯。几个微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三维立体结构，而是二维平面结构，其物理特性也与原来的立体结构不同，可以获得前所未有的高性能和综合性能。
磁光存储器：当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用，但是可重复写、擦的光盘还没有产业化生产。最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器，其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。目前大量使用的软磁盘，由于材料介质和记录磁头的局限性，其存储密度已经达到极限；另外其已经不能满足信息技术的发展要求，无法在一张盘上存储更多的图象和数据。采用磁光盘存储，就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量，并且能反复地擦写使用。
3展望
纳米技术是本世纪前20年的主导技术,纳米材料是纳米技术的核心,是21世纪最有前途的材料,也是纳米技术的应用基础之一。纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战,纳米级磁性材料的开发和研究是磁性材料发展的一个必然方向,但同时也应重视用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性方面的研究,以全面提高企业的技术水平和竞争能力,在世界民族之林树立中华民族的大旗。
参考文献
［1］王瑞金.磁流体技术的应用与发展［J］.新技术新工艺,2001,(10):15-18.
［2］许改霞，王平，李蓉等.纳米传感技术及其在生物医学中的应用［J］.国外医学生物工程分册，2002，25（2）：49-54.
纳米技术的缺点范文3
首先，由于介孔二氧化钛具有高比表面积，发达有序的孔道结构，而且，孔径尺寸在一定条件下是可以协调的，主要是它的表面易于改性等特点，可以有效的促进二氧化钛的光催化，以及光电转换等功能得以实现，研究这一材料可以有效的提高我国的航天和生物材料、空气净化等领域的技术，使我国在这些领域取得巨大的突破，这一材料的研究成果可以应用到生活的方方面面，从而一定程度上提高了人们生活的品质，使得人们的生活更加便利［3］。其次，国内专家对介孔二氧化钛功能纳米材料的研究可以进一步提升在世界该类研究领域的地位，为以后的技术发展奠定良好的基础，弥补世界研究领域的缺憾。另外，应该注意总结和解决制备材料中的科学问题，例如如何控制纳米材料颗粒尺寸、颗粒尺寸分布、团聚和解团聚等问题的解决和控制，这对于获得高质量的纳米材料和纳米固体有一定的指导意义。
2方法研究
2．1介孔二氧化钛方法研究因为二氧化钛在材料科学领域具有重要的应用价值，目前最主要的研究方法是水热法、溶剂热法、模板法、溶胶凝胶法等合成方法实现了对二氧化钛结构与形态的控制［4］。
2．1．1水热分解法主要是采用两步水热法合成二氧化钛介孔球，首先是反应过程中将乙酸钛与乙二醇混合均匀，将此混合液加到丙酮与水的混合液中得到前驱体，最后将前驱体在加热条件下回流，即可得到二氧化钛介孔球。在利用水热法分解二氧化钛介孔材料的过程中，由于含钛的前驱体对反应体系中的水较为敏感，从而导致水解速度过快，所以得到的反应物往往是不规则的形态，从而由于颗粒的严重聚集，得不到分散较优的结构，在此基础上，模板法和溶剂热法便在这种情况下出现。
2．1．2模板法模板法一般分为软模板法和硬模板法。主要以软模板法为例研究，采用软模板法可以得到二氧化钛介孔球其具体步骤是以有序的二氧化硒小球为模板，将模板侵湿在甲基丙烯酸甲酯溶液中，利用HF溶液将内部将二氧化硒小球刻蚀，剩下的聚甲基丙烯酸甲酯的网眼，再将聚甲基丙烯酸甲酯的网眼侵湿在含钛前驱体中，最后将所得的产物在400摄氏度的空气中煅烧就可以得到二氧化钛介孔小球［5］。利用模板法合成二氧化钛材料，最后一步都是对模板剂的除去，利用煅烧法除去模板剂，有利于结晶性的提高，但是不利于最后的材料成型，而利用化学溶剂进行除剂，会造成材料结构发生变化，从而使样品受到污染。
2．1．3溶剂热法溶剂热法既能克服水热法水解过快的缺点，也能克服模板法除去模板剂的复杂等缺陷，一般使用的溶剂主要有单一溶剂和混合溶剂两种，在利用溶剂热法的时候，一般是将一种或几种的前驱体溶解在有机溶剂中，虽然这种方法相对简单易于控制，但是前驱体在有机溶剂中的形式却不是很乐观。
2．2纳米二氧化钛掺杂方法分析二氧化钛是紫外线光响应的光催化剂，所以二氧化钛对可见光的吸收相对较弱，因此制造光催化剂就变得尤为重要。目前使用较多的是对二氧化钛材料进行掺杂，包括金属掺杂和非金属掺杂、共掺杂以及贵金属负载等，利用这种方法可以得到结晶性好、电子－空穴复合率低和具有可见光响应的二氧化钛。因此利用不同的合成方法，可以得到不同形貌的二氧化钛的材料，如纳米球、纳米管、纳米线以及三维的微球结构等新材料。这些新的材料被应用到了太阳能电池和锂离子电池、生物技术、污水处理等方面，并且取得了良好的经济和社会效益［6］。
2．2．1金属掺杂对二氧化钛进行金属掺杂，同样可以达到减小带隙宽度的目的。在金属掺杂的试验中，掺杂后可以改进纳米晶体在非极性溶剂中的溶解度和分散性，使得二氧化钛的材料的精密度进一步提高，使得分解出的纳米材料更好的被应用到航空和航天类高精密度的行业中。
2．2．2非金属掺杂因为二氧化钛具有较大的带隙能，对可见光的反应较差，因此可以通过二氧化钛的非金属掺杂，让非金属元素参与到二氧化钛的导带的杂化中，从而可以有效的解决导带和价带之间的能量差，最终研制出可见光感应的催化剂。
2．2．3共掺杂对二氧化钛进行单一元素的掺杂，只能在一定程度上增大二氧化钛的价带能或者减小其导带能，从而减小二氧化钛的带隙宽度，最后将其改性为可见光感应的催化剂，然后，可以同时对二氧化钛价带和导带能进行处理，使二氧化钛价带能级顶部增大，同时使其导带能级底部降低，所以，对二氧化钛进行多种元素共掺杂的研究和探索就出现了。对二氧化钛材料进行共掺杂的研究在不断更新，可以进一步归纳为:金属－金属共掺杂，金属－非金属共掺杂以及非金属－非金属掺杂［7］。
3介孔二氧化钛的应用方向
近几年来，我国加大了对二氧化钛技术的研究力度，介孔二氧化钛纳米材料得到了广泛的应用和普及，渐渐影响了人们的日常生活和工作，强力推动了相关产业的发展步伐，其中面积体积大，孔分布广且均匀是二氧化硅纳米材料最为突出的特性，在这种研究背景下，相关的工作人员进行了大范围的研究活动，并生产出了依附离子、锂离子及太阳能电池，光催化剂等专业应用技术。
3．1光催化剂光催化剂主要的应用原理是电子空穴对，良好的量子运作效率和完全无毒无害是它的主要特点，由于二氧化钛具有比较高的稳定性，针对这种物理化学特性，利用相关光子的激发，成为电子，在这个过程中当催化剂被来自光子的能量进行大幅度吸收时，充分利用这一部分的能量大于间隙的空间，用强光照射半导体，从而刺激其产生电子空穴对现象。这种过程的主要目的是可以自主自发的与表面吸附的物体发生还原氧化反应，这种技术经常被应用在杀菌或者是杀毒方面。经过现代专业的专家学者相关研究发现，二氧化钛材料经过相关的金属掺杂技术的应用和实践，将大幅度影响可见光性的二氧化硅化学反应。
3．2太阳能电池技术现阶段，很多的介口二氧化硅纳米材料在光敏性的太阳能电池方向得到了广泛地应用，这一部分得到了很多专家学者的关注，首先在光敏性太阳能材料的选择上，更大的体表面积和节能上面具有有序性是其考虑选择的前提条件，它的主要发展技术最大程度上将太阳的光能转为电能，二氧化硅材料的好坏将直接影响其转化率的高低，也决定了太阳能电池技术的整体水平，目前在这种应用中，具有相互性和连通性的介孔二氧化硅薄膜最为人们普遍使用。在我国青海和宁夏等地区，利用太阳能光进行发电，全面服务于人们的生活和工作中，保证了发电的质量和效率，太阳能电池技术不仅仅反映了中国科学的进步，还推动了整体二氧化钛纳米技术的发展步伐，为实现中国能源的可持续发展提高根本动力［8］。
3．3锂离子电池技术由于介口二氧化硅纳米材料的自身特色，锂离子电池技术应运而生，首先这种技术具有体积小，容量大的特点，具有比较低的毒性，因此被广泛的应用和普及，这种锂离子电池技术成本小，效率高，在生产过程中简单安全，经过大量的用户使用，获得了普遍的好评，在制作过程中可以根据自身要求来进行电压设计，制成各种容器。
3．4离子吸附介口二氧化硅材料近几年被专注于我国的脏污水处理方面，主要是将介口二氧化硅的化学物质与其他化合物发生反应，将水中的化合物进行吸附交换，从而将脏水中的砷化合物进行处理，最终达到离子吸附清洁的目的。
4介孔二氧化钛应用研究展望
通过以上具体的研究我们可以看出，介孔二氧化钛纳米材料在我国得到了快速的发展和广泛的应用，介孔二氧化钛纳米材料通过相关过程的掺杂，以及合成得到了深度的研究，从传统意义上来说，模板法、凝胶溶胶、溶剂、水热法等等，是其主要采用的合成方法，采用的合成方法不同导致二氧化钛最终表现的面貌不同。通过二氧化钛材料自身的性能因素，我们可以看出，国内的研究产物主要应用为锂离子电池，有无有害物质处理，太阳能电池，和光催化剂等等，在人们的生活和工作的方方面面都有不同程度的影响，将这些技术得以深度的研究和开发，最终对社会经济和科学文化的进步有积极的促进作用。其次，二氧化钛纳米技术在人们的医学和建筑方面都有一定的造诣。例如，先进的介孔二氧化钛纳米技术对人类移植血管，支架血管，和人造器官方面具有良好的应用，可以在一定程度上阻碍增殖细胞的发生，最后介孔二氧化钛可以应用于光催化和消灭细菌的技术之中，在一定程度上减少了室内材料危险的发生，保证了安全性，其次，介口二氧化钛纳米技术在生物和保护生态方面发挥着积极的作用。国内相关纳米技术研究者认为，对纳米材料展开研究，就一定要将纳米材料的表征研究和纳米材料的制备科学放在首先考虑的前提。作为物理问题，对制备科学本身的概念以及流程应该进行深入的研究，对于制备材料中出现的科学问题应注意及时的进行解决和总结。
5结论
纳米技术的缺点范文4
【关键词】 DNA 提取 硅珠 磁珠
自从20世纪80年代DNA技术问世以来，改变了过去对生物物证的检验只能“否定”不能“认定”的历史。利用DNA鉴定技术，可以直接“认定”犯罪现场的血迹、精斑、毛发、唾液斑等生物检材是否为犯罪嫌疑人所留，从而为案件的侦破、诉讼提供有力的证据。目前，DNA鉴定技术在生物物证检验中的应用非常广泛，在伤害、、交通肇事、亲子鉴定等刑事或民事案件中，现场遗留的血迹、精斑、骨骼、肌肉、毛发、唾液斑、尿斑、指(趾)甲、汗液指纹等生物物证都是DNA鉴定的常见检材，DNA鉴定结论是许多刑事案件的重要证据之一。
众所周知，要想对DNA进行鉴定，必须得到足量且纯净的DNA样本， DNA提取纯化技术是法医DNA检验的第一个步骤，也是最关键的步骤。从犯罪现场提取的血痕或精斑，或者是从嫌疑人或亲缘鉴定中提取的血液样本，这些生物检材中除了DNA外还包括许多物质，在分析DNA之前，必须将DNA同其他物质分离开来。可以说，能否成功进行DNA检验取决于能否从生物检材中获得高质量DNA。尤其对于腐败、变质、污染等各种条件下的现场生物检材，DNA的提取质量将直接关系到DNA检验的成败。
目前法医DNA实验室最常见的2种DNA提取方法是：酚-氯仿提取法、CHELEX提取法。虽然这些方法是被广泛应用于法医学检材，但是不得不承认，他们各自都有着不可避免的缺点。
酚-氯仿提取法：在DNA提取过程中，涉及到一些危险的化学物质，耗时。而且有些色素和泥土中能被醇沉的杂质不易被去除。同时，由于操作中涉及到多次转移样本，这样很容易造成DNA丢失，DNA提取率低，增加错误或污染的几率。[2]
CHELEX提取法：该方法虽然提取DNA量较多，但对微量、污染的检材效果欠佳。而且该方法提取的DNA中常存在PCR扩增抑制物，且不宜长期保存，这些都可能使扩增效率下降或扩增失败。[1-3]
由此看到，虽然这些方法可以提取出较多的DNA样本，但是由于提取纯度较低，含有较多PCR抑制物，影响了接下来的扩增过程，这样也就影响了DNA的检验。所以如何能提取出较纯净的DNA显得十分的必要。在此，我想介绍两种更为有效的DNA提取纯化技术。
1 以二氧化硅为基础的提取纯化法
这种方法是近几年才发展起来的高通量DNA提取纯化方法。其中最多见的就是以硅珠或硅膜为基础的提取方法。其基本原理是[4-6]，核酸在高浓度高离液盐例如氢氯酸胍、硫氰酸胍、碘化钠和高氯酸钠环境中，通常用的是硫氰酸胍，选择性地吸附在类似玻璃珠的硅支持物上。这些高离液盐可破坏液态水中的氢键网格，使变性的蛋白质和核酸比其在折叠或配对结构的情况下更具有热力学稳定性[7]。由于硫氰酸胍是高性能的蛋白质变性剂，可以使蛋白质与DNA分离，在硅支持物吸附前高速离心可以将变性的蛋白质、杂质等不容物除去，吸附后漂洗可以将溶液中的PCR抑制物除去，因此提取的DNA比较纯，速度快，且不会受检材条件影响。
实验表明[8]，0.5-1μL新鲜血液就可以提取出足以成功扩增的DNA。在不同的检材，如新鲜脑组织、皮肤、泥土上血迹、深色布血迹、火场尸体骨松质、深色布混合斑中提取的DNA均可成功扩增，不受检材种类的影响。同时，通过对CHELEX法，酚-氯仿法和二氧化硅膜法3种DNA提取法在污染严重混合斑分型中的应用效果的比较[2]，发现二氧化硅膜纯化技术可以有效去除PCR抑制物，提取的DNA扩增效果明显优于CHELEX法和酚-氯仿法，具有较高的应用价值。
2 纳米磁珠法
纳米科技是近年来国际上最为活跃的研究领域之一，取得了诸多举世瞩目的成就，尤其是在解决生物学、医学难题上展示了广阔的应用前景。磁性纳米技术是纳米技术的一个分支，对于DNA提取技术而言，磁性纳米技术将具有常规提取方法所无法比拟的独特优势，因此将磁性纳米技术应用在法医学界将有着广泛的前景。而磁珠提取法就是其中最常见的方法。磁珠的主要制作步骤是这样的[9]：首先制备5-8nm的磁性纳米粒子，使其具有很高的磁场响应能力和超顺磁特性，能够通过改变外磁场实现纳米调控；然后利用包覆技术，对磁性纳米粒子进行包覆，为进一步修饰功能团提供载体，减少与生物组织的非特异性作用，对内部的磁性纳米粒子起到保护作用；接着利用表面化学修饰技术，连接可特异地与DNA发生作用的功能团[10]，修饰的功能团必须具有对DNA可逆吸附的特性，从而实现控制DNA吸附、解离和减少与其它杂质非特异性吸附的目的；最后通过表面修饰和溶液中离子强度、pH等条件的控制，使每次操作均能获得准确数量DNA，保证后续检测分析的高成功率。
磁珠法提取纯化DNA的原理与硅珠相近[11，13]，先利用硫氰酸胍等强烈蛋白变性剂，破坏细胞膜及核膜蛋白，释放DNA，并使核酸酶失活；然后加入磁珠通过表面的化学集团与DNA特异性吸附，而蛋白质等杂质不被吸附而留在容夜里；接着在磁场的作用下，磁性颗粒与液体分开，回收颗粒；最后再用纯水或TE洗脱吸附的DNA，在溶解液中进行DNA与磁珠的解离，将DNA重新溶出。
与其他常见提取方法比较，磁珠法有着显著的优势[9，12]:1纳米材料具有小尺寸效应和表面效应，能够用于高效DNA提取，满足微量生物样本DNA提取的要求，实验表明，即使是0.5μL血仍能得到DNA分型，而同样的血量用CHELEX提取DNA优势不能得到分型，甚至当溶液中DNA含量仅为100pg时，DNA回收率仍然达到90%以上[13]；2纳米材料表面能够进行化学修饰，从而与DNA进行特异性吸附，去除样品DNA溶液中的PCR抑制物质，如有机溶剂、去污剂、金属离子、染料等；3纳米粒子表面功能团数量可以控制，获得所提取DNA溶液的浓度信息，实现定量的要求；4磁性纳米材料可以通过特殊的合成工艺，使其具有超顺磁特性，因此能够通过仪器进行自动化操作，满足数据库建设大批量样本提取的需要，减少人为因素影响[14]；5用时少，操作简单，适用于大多数生物检材。对于经验较少的初学者而言，按照简单的程序化操作，也能够获得满意的DNA提取结果；6价格低廉，便于广泛应用。由于纳米材料合成采用的都是低价无机和有机原料，无须特殊的仪器设备，使得最终的合成和研发成本都很便宜。
DNA鉴定技术作为法医鉴定的重要手段，它的科学性和实用性已得到广大司法部门和社会各界的一致认可和高度重视。目前运用DNA技术在刑事案件以及各种案件中进行检验已经是常用手段之一。而以上介绍的技术也只是整个鉴定技术的一环，样本的收集、STR分型等一系列步骤的每个因素都可能影响DNA分析结果。不过相信在科学技术迅猛发展的今天，国内外学者会研究出更多更灵敏，更简便，更经济的方法，来未法医学界或者更大的领域服务。
参 考 文 献
[1]董林芳， 裴黎， 余政， 彭健雄， 冯涛. 联合应用chelex100 和磁珠法检测霉变皮上衣微量DNA 1例[J]. 刑事技术. 2008; 6: 68-69.
[2]莫耀南， 薛小琦， 刘良. 3种DNA提取法在污染严重混合斑分型中的应用比较[J].中国法医学杂志. 2008; 23(1): 26-28.
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纳米技术的缺点范文5
关键词：现代机械；制造工艺；精密加工
0引言
随着经济的快速发展，社会对现代机械制造业的需求也在日益的变化中，对现代机械制造业的技术水平、特点及精密加上技术水平也在不断的提高。目前，我国现代机械精密加工技术还处在初步的发展阶段，还存在诸多的问题，故研究现代机械制造工艺及精密加工技术具有重要的意义。
1机械制造工艺与精密加工技术特点
现代机械制造工艺与精密加工技术主要有以下三个特点：首先，现代机械制造工艺与精密加工技术拥有很强的关联性，而且这种关联性存在于很多方面之中，包括产品的销售过程、加工制造、工艺设计与开发、产品的调研以及制造工程等，其中，各个方面的具体环节之间都互相紧密相关，所有环节在产品的整个制造过程中都其着不可替代的作用，任意一环没有达到标准，都会造成严重损失；因此，我们应当重视理解现代机械制造工艺与精密加工技术的关联性，从技术方面出发，提高工业的产品效益。其次，现代机械制造工艺与精密加工技术拥有严格的系统性，在其产品设计、生产制造以及销售等方面，我们能够看到明显的现代科技的身影，计算机技术、自动化技术、系统管理技术、现代传感技术等实用科学技术的广泛应用增强了现代机械制造工艺与精密加工技术的系统性，大大提高其应用于工业生产中的工作效率。最后，现代机械制造工艺与精密加工技术具备全球化的特点。经济全球化的趋势，同时带来了技术的全球性竞争，机械制造技术作为人类社会生产所必需的科学技术，也在全球性的科技舞台上占据重要的一席，各国和企业必须不断提高自身的机械制造技术，才能在全球性的激烈竞争中不落人后。
2现代机械制造工艺与精密加工技术
2.1现代机械制造工艺
现代机械制造工艺主要是指，从现代机械的产品设计，到应用服务的全部过程中，使用信息、制造机现代技术的方式，以降低能源及材料的消耗，同时又达到灵活清洁的生产目标。机械制造技术具有动态多变的市场竞争力，而现代机械制造工艺刚好能满足其需求，不断的提高其市场竞争力和适应力。现代机械制造工艺的范围比较广泛，种类又具有多样性的特色。
（1）电阻焊工艺。
该工艺主要是指在两个电极间，将被焊工件紧紧的压实，形成在形成在焊接电流通过的接触表面及附近区域的电阻热升温至塑性或熔化状态，金属键一般都是由分离两表面的金属原子构成，在结合面形成共同晶粒的量比较充足。电阻焊工艺具有操作简便、焊接成本低、加热时间短、效率高及自动化机械化的实现比较容易等优势，但也存在一些缺点，如：设备维修困难等。
（2）气体保护焊接工艺。
该工艺主要是指能充分的利用电弧介质的应用气体为焊接区和电弧提供必要保护的电弧焊。在实际的操作过程中，二氧化碳是最为常用的气体介质，这主要是由于该介质能有效的降低生产成本。气体保护焊接工艺的优势是：操作简便迅速、几乎不产生熔渣和光辐射较低等。但其在使用的过程中，需要投入较大的资本，对设备的要求也比较高。
（3）埋弧焊工艺。
该工艺主要是在焊剂层下，利用电弧燃烧进而实现的焊接技术。但由于该工艺需要一定的手动方法，故在生产中一般很少进行采用。该工艺的在使用的过程中具有很少产生烟尘、生产率也比较高等优点。
2.2精密加工技术
精密加工技术主要是指0.1μm~1μm加工精度，0.01μm~0.1μm表面粗糙度的一种先进机械加工技术。今年来纳米技术是一种最新的精密加工技术。
（1）精密研磨技术。
在现代机械制造中，对于电路板硅片来讲，精密研磨技术具有重要的意义。随着科学技术的发展，目前我国的超精密研磨技术的发展已逐步的趋于成熟，并表现出了良好的发展空间。
（2）精密切削技术。
在精密加工技术中精密切削技术是一种典型的技术，在应用的过程中，应减少机床及刀具的使用量，提高机床运转的速度。
（3）纳米技术。
纳米技术是不同学科综合交叉的结果，主要是结合物理理论和现代先进的加工技术，然后经过不断的发展，解决硅片上刻字等难题，故在机械制造领域具有较高的应用价值。
2.3现代机械制造工艺与精密加工技术的应用
现代机械制造工艺与精密加工技术不只是应用于机械制造领域，也逐渐拓展到冶金、电子等领域，但随着技术逐渐发展并呈现更新换代的形势，现代机械制造工艺与精密加工技术也将发展的更快更好，而社会也逐渐增加对机械产品的需求并提出更高的质量要求，在某种程度上也将推动现代机械制造工艺与精密加工技术的发展日渐成熟。我国工业化进程不断加快，现代机械制造工艺与精密加工技术也不断扩大应用需求，深入开展相关技术的研究工作，促进技术快速发展，对于加快工业化进程和促进社会进步发挥了十分积极地作用。
3结语
现代机械制造工艺与精密加工技术在机械制造行业具有重要的地位，但其重点是如何深入现代机械制造工艺，并在深入的过程中进一步的扩大其应用的范围。故应不断的提高现代机械制造工艺与精密加工技术，同时创新该技术，使其更好的服务于现代机械制造与加工行业。
参考文献：
[1]田慧.刍议现代机械制造工艺与精密加工技术要点[J].中国机械,2015(01):23-24.
[2]刘旭勤,王冬明,赵小英.关于常见机械制造工艺和精密加工技术的相关分析[J].中小企业管理与科技,2015(13):45-46.
纳米技术的缺点范文6
关键词：单壁碳纳米管；多壁碳纳米管；差异
中图分类号：TQ342.7 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0014－02
碳纳米管是一维纳米材料，可称为纳米材料之王，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米材料在纳米材料技术开发中举足轻重，它将影响到国民经济的各个领域，是国际上研究的热点及难点。
碳纳米管按照石墨烯片的层数简单分类为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。此外二者还有其他差异，现综述如下：
1发现时间
单壁碳纳米管：1993年S.Iijima［1］等和DS.Bethune等同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催化剂，可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管产物。
多壁碳纳米管：1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家Iijima［2］在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，现在被称做的“Carbon nanotube”，即碳纳米管，又名巴基管。Iijima发现的碳纳米管最小层数为2，含有一层以上石墨片层的则称为多壁碳纳米管。
2结构
单壁碳纳米管：由单层圆柱型石墨层构成，其直径大小的分布范围小、缺陷少，具有较高的均匀一致性。SWCNTs的直径一般在1～6 nm，目前观察到的SWCNT的最小直径约为0.33 nm，并已能合成直径0.4 nm的SWCNTs阵列，直径达6 nm的SWCNTs也已有报道。一般认为，SWCNT的直径大于6 nm以后特别不稳定，容易发生SWCNT管的塌陷。而单壁碳纳米管的长度则可达几百纳米到几十微米。单壁碳纳米管的单层结构显示出螺旋特征，根据构成碳纳米管的石墨层片的螺旋性，可以将单壁碳纳米管分为非手性（对称）和手性（不对称）。
多壁碳纳米管：多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。多壁碳纳米管的层间距约为0.34 nm，外径在几个纳米到几百纳米，而已发现的最小内径为0.4 nm。其长度一般在微米量级，最长者可达数毫米。
3工艺制备
单壁碳纳米管：激光蒸发法是制备单壁碳纳米管的一种有效方法。用高能CO2激光或Nd/YAG激光蒸发掺有Fe、Co、Ni或其合金的碳靶制备单壁碳纳米管和单壁碳纳米管束，管径可由激光脉冲来控制。Iijima等发现激光脉冲间隔时间越短，得到的单壁碳纳米管产率越高，而单壁碳纳米管的结构并不受脉冲间隔时间的影响。用CO2激光蒸发法，在室温下可获得单壁碳纳米管，若采用快速成像技术和发射光谱可观察到氩气中蒸发烟流和含碳碎片的形貌，这一技术使得跟踪研究单壁碳纳米管的生长过程成为可能。激光蒸发（烧蚀）法的主要缺点是单壁碳纳米管的纯度较低，易缠结。
多壁碳纳米管：化学气相沉积法主要用于多壁碳纳米管的合成。其基本原理为含有碳源的气体（或蒸气）流经催化剂表面时分解，生成碳纳米管。常用的碳源气体有C6H6、C2H2、C2H4等。Yacaman等最早采用25%铁/石墨颗粒作为催化剂，常压下700 ℃时分解9%乙炔/氮气制得碳纳米管。Amelincks等采用Co为催化剂，乙烯为碳源得到螺旋状的碳纳米管，中国科学院物理所用化学气相沉积法大批量合成了排列整齐的碳纳米管，而且端口是打开的。
4应用及性能（电容）
单壁碳纳米管：能够严重破坏大肠杆菌等细菌的细胞壁，从而将它杀灭，将有助于解决细菌抗药性这一日益突显的问题。单壁碳纳米管其电容量一般为180 F/g，比多壁碳纳米管更高。其电容器功率密度可达20 kW/kg，能量密度可达7 W・h/kg。
多壁碳纳米管：没有相关的报道指明可以杀灭细菌。多壁碳纳米管其电容量一般为102 F/g。
以上是关于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管一些差异性的概括，然而二者均具有优异的力学性能、导电性能、热学性能、储氢性能等。
碳纳米管作为最重要的纳米材料之一，其研究越来越得到人们的高度重视，人们相信，碳纳米管在工业领域里大规模应用将在未来几年中出现，碳纳米管的研究也将对纳米技术的未来产生重大影响。
参考文献：
［1］Single－shell carbon nanotubes of 1－nm diameter. Iijima S, Nature, 1992, 363: 603～605.
［2］Helical microtubules of graphite carbon. Iijima S, Nature, 1991, 354: 56～58.
