纳米技术出现的影响范例6篇

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纳米技术出现的影响

纳米技术出现的影响范文1

关键词:纳米技术;药物制剂;应用分析

随着不断研究给药系统理论,高分子科学得到了高速的发展,药物系统的剂型和研究品种也一致增多和变化。新兴的科技逐渐的应用于药物制剂中,相比较来说纳米技术已经比较成熟,现在已经在各个领域以及医药卫生行业广泛应用,尤其是药物制剂上。经过研究发现,大部分物质得到纳米的尺度后,就可能出现性能突变,表现为一些不同于分子形式和宏观形式的特殊性能,这些特点均可以列入新型药物开发中,也说明药物研发开始了一个新的时代。由于现代药学制剂的研究主要是运用新型科室的手段,将过去药物的束缚摒弃,制造新型的药物,让药物具有更多的优点,这些优点纳米药物均具备,使其能够帮助人们更好的战胜疾病。

一、何为纳米技术

纳米属于一种长度单位,用符号表现为nm。1纳米等于1毫微米,是一米的十亿分之一,约为10个原子的总长度。做一个形象的比喻,假如说一个头发的直径是0.05mm,将其径向剖为5万根,每根的厚度大约就是1nm。

纳米技术是研究在0.1~100nm结构尺寸范围内的原子、电子以及分子的特性以及运动规律,这属于一项新兴的技术,也属于纳米级的制造技术。科学家在长时间研究后发现,在物质的构成上,纳米尺度下隔离的原子或者分子具有很多新的特性,合理的运用这些设备能够制造出一些特定的功能,换句话说就是纳米技术。纳米技术也就是一种用单个分子、原子射程物质的技术。

二、纳米技术与药物制剂

在药剂学领域所说的纳米范围包括了超过100nm的亚微米粒子,正是因物质的物理空间出现了变化,才导致物质的生物学特性、理化特性等出现了巨大的改变。在药学领域应用纳米技术,已经作为一种前沿科学,被研究人员不断的探索。最近几年,在药物制备方面已经广泛应用纳米技术,同时经过研究发现,纳米技术能够加强药物的稳定性,降低刺激胃肠道的成都,引起的不良反应术后,而且药物的利用度很高等诸多优点。大部分药剂学中指的纳米粒指的是纳米药物及纳米载体,所说的纳米药物是说通过纳米技术能够直接将原料药加工诶纳米粒,纳米粒从本质上上即为超粉技术以及微粉化技术进一步的发展;纳米载体也是说将多种未见溶解和分散的纳米粒,具体是指纳米球、聚合物胶囊、聚合物纳米囊以及纳米脂质体等等。纳米药物制剂与过去的药物制剂相比,具有明显的优势。

以下主要介绍纳米技术制备用于纳米新型药物的几种形式:

(1)纳米乳液 为一类运用纳米微乳化技术制成的微粒直径属于纳米级同时动力学和热力学稳定的胶体分散体系。微乳液主要是由水相、油相、表面活性剂以及助表面活性剂构成的一种外观透明或者半透明的液体稳定体系。微乳液是在微乳化技术下形成的制剂,是物质或者药物更有助于穿透生物膜同时被吸收。纳米乳液的主要作用是促进药物通过皮肤进行吸收,延长药物的消除半衰期,提高其生物利用度。

(2)纳米凝胶 主要是一种新型的运用纳米技术载药系统,通过纳米级聚合物在结果上网格组成水凝胶颗粒,主要包括化学凝胶和物理凝胶两种。化学凝胶是由交联共价键形成,物理凝胶是由非共价键形成,使其具有良好的稳定性能和较强的负载能力,发挥靶向治疗的效果,生物利用度较高,效果好。

(3)固体脂质纳米粒(SLN) 多是指物质粒直径在10~1000nm,表现为固态胶体颗粒状,主要是常温下固态的合成或者天然类脂为载体的一种新型给药系统。通过研究发现,SLN不仅能够对药物的释放速度进行控制,同时还可以避免药物出现泄漏或者药物发生降解,能够发挥很好的靶向治疗等诸多优点。

(4)聚合物纳米粒 分天然和人工合成两种,多在10~1000nm之间的粒径,呈固态胶体颗粒,属于一种低毒、高效的靶向药物载体。聚合物纳米粒已经被广泛应用与人工化学合成药物以及蛋白类药物等方面,发展前景广阔。

(5)纳米药物结晶:主要是运用多种不同的技术将药物转变为纳米微粒,直径多不超过1000nm,分散形成所说的纳米晶体。其具有毒性低等优势,但是纳米药物结晶基本适合用于全部药物类型,甚至是一些对水存在高度敏感性的药物,也可以制备成为纳米结晶。

三、小结

纳米技术主要用于药物制剂中生产的新型药物,具体有纳米凝胶、微乳液、固体脂质纳米粒等等,通过研究发现这类新型药物制剂能够对改善药物的稳定性、控制药物的释放、提升药物的生物利用度、减低药物的不良反应以及提升药物的靶向治疗等等。在药物制剂中应用新型纳米技术避免了过去药物制剂中存在的问题和缺陷。在药物制剂上纳米技术发挥了明显的效果。纳米技术还在不断的进步和完善,相信不久的将来必然会出现多种新型纳米药物制剂,与此同时也提醒我们注意应用纳米药物的前提是遵循自然规律,更快更好的促进药物制剂的发展,使其更好的为人类服务。

参考文献:

[1]马莉,魏玉辉,段好刚等.地西泮固体脂质纳米粒的制备及大鼠经鼻腔给药的药动学研究[J].中国药学杂志.2011,24(01):548-549

[2]梁健钦,刘华钢.白藜芦醇固体脂质纳米粒制备工艺及形态学研究[J].中国实验方剂学杂志.2010,30(14):105-106

[3]杨涛,吕扬,杜冠华.影响仿制药物临床疗效的因素分析[J].中国药学杂志.2010,36(19):697-698

纳米技术出现的影响范文2

这是一个小型印刷厂车间,面积只有70平方米左右,不到两节地铁车厢那么大。车间有七名女性和一名男性工人,每天的工作是将一种白色涂料喷到有机玻璃板上。

不幸很快就降临在这些工人的身上:七名女工相继发病,其中两名女工去世。

在2009年9月号的《欧洲呼吸杂志》(European Respiratory Journal)上,首都医科大学附属朝阳医院(下称朝阳医院)医生宋玉果及其同事发表研究论文称,上述女工“所患的可能是‘一种与纳米材料有关的疾病’”。

这大概是全球首宗关于纳米颗粒可能致命的临床毒理病例报告。论文的发表,在国际学术界引发了一场小型“地震”。无论那些与纳米技术有关的学术会议,还是科学新闻网站和科学家博客,中国女工之死和纳米安全都是激烈争论的话题。

喷涂车间悲剧

从研究论文披露的情况看,七位女工的年龄在18岁至47岁之间,平均不到30岁,在车间工作的时间从5个月至13个月不等。患病之前,她们的身体健康状况良好。

2007年1月至2008年4月期间,这几位女工被送到朝阳医院职业病与中毒科救治。这个科室专业水准较高,其医生经常被派往中国各个地方,协助处理血铅超标、重金属污染等职业安全事件。

女工们的症状比较类似。所有病人的肺部都受到严重损害,并且有胸腔积液,脸上、手上和胳膊也都出现了严重的瘙痒皮疹。其中,有四位女工体内的器官组织还面临缺血缺氧的危险。

无论对于患者,还是对于医生,治疗过程都令人煎熬。胸腔积液反复出现,常用的治疗方法均告失效。

最终,一名19岁的病人在接受外科手术16天之后去世;另外一名29岁的病人在症状出现后的第21个月,死于呼吸衰竭。

负责诊断和治疗这些女工的,是朝阳医院职业病与中毒科副主任医师宋玉果。根据医院网站的介绍,他多年来从事尘肺、有毒化学物中毒的诊治和临床研究。

宋玉果及其同事开始追究女工们患病的原因,并将嫌疑对象锁定为那个印刷厂车间的工作环境。

该车间所使用的原料是一种象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作为一种黏合剂,广泛运用于建筑、印刷和装修材料中,被认为毒性很低。不过,为了让材料更加结实和耐磨,制造商有时会加入硅、锌氧化物、二氧化钛等金属纳米颗粒。

1纳米等于1米的十亿分之一,大致相当于人头发丝直径的数万分之一。通常,粒径在100纳米以下的材料,均被称为纳米材料。

七名女工和一名男工被分为两组,每天工作8个至12个小时。工人们每天要将大约6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到机器的底盘上;这些混合物随即被高压喷射装置喷涂在聚苯乙烯材质的有机玻璃板上;然后,有机玻璃板在75摄氏度至100摄氏度的温度下被加热烘干。

车间只有一扇门,没有窗户。喷射装置附带有一个燃气排气口,对喷涂过程中产生的烟雾起到一定的排除作用。

女工们发病以后,来自中国疾病预防控制中心、北京疾病预防控制中心、当地疾病预防控制中心的流行病学专家,以及朝阳医院的医生,对这家印刷厂的工作环境进行了调查。

在喷射装置燃气排气口的吸气口中,专家们找到了累积的尘埃粒子。女工们发病前五个月,燃气排气口发生了故障。由于室外温度很低,车间的门也经常被关闭。专家们推断,在这期间,车间内的空气流动非常缓慢甚至处于静止。

这些工人都是工厂附近的农民,没有任何职业安全卫生知识。她们所得到的惟一用来保护自己的工具,就是棉纱口罩。而且,她们工作时只是偶尔戴戴。

据工人们反映,在喷涂过程中,经常会有一些原料喷溅到他们的脸上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三个多月后离开,并没有显示出任何症状。在其他车间工作的工人,其中包括女工们的亲属,也没有出现类似症状。

研究论文没有透露这家印刷厂的名称及其所在地区。在朝阳医院的办公室,宋玉果也谢绝了《财经》记者的采访。

女工之死谜团

在女工们的肺部和胸液中,均发现了直径约30纳米的颗粒。而这般尺寸和形态的颗粒,同样存在于她们接触的喷涂材料之中。

此外,女工们出现了罕见的非特异性间质性肺炎,以及奇特的肺部增生组织――异物肉芽肿等症状。这些症状与纳米材料毒理的动物实验结果相似。

宋玉果及其同事因此认为,很可能是纳米颗粒导致这些女工发病甚至死亡。

但不少专家对这一结论持有保留态度。

9月1日至3日,在北京举行的中国国际纳米科技会议上,多位专家提及宋玉果及其同事的论文。

美国纳米健康联盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克萨斯大学医学中心教授毛罗法・拉利(Mauro Ferrari)告诉《财经》记者,这篇论文非常重要,但他不认同作者关于纳米颗粒导致工人患病和死亡的分析。

法拉利说,要确定纳米颗粒与疾病之间的关系,首先应该分析纳米颗粒的组分,确认这些颗粒来自工作环境;即便病人肺部的纳米颗粒来自工作环境,在没有对照试验的情况下,也很难证明这些纳米颗粒一定是女工患病的罪魁祸首。

他还强调,这家印刷厂的工作环境恶劣而封闭,有毒化学品和气体充斥其中,工人们又没有好的保护措施。这些因素对于工人患病和死亡究竟有怎样的作用,都值得推敲。

对于论文中的一个推论――纳米颗粒进入工人身体的途径是吸入和皮肤接触,中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮表示,这并不总是正确的。他强调,通过吸入方式进人体内是可能的,但是纳米颗粒穿过皮肤直接进入生物体内的证据还很少。

美国麻省大学洛厄尔分校健康与环境学院助理教授迪米特尔・贝罗(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京参加此次学术会议。但他通过电邮对《财经》记者说,在工人肺部和工作环境中都发现纳米颗粒,只能说明纳米颗粒有可能是一个致病因素。实际上,从论文提供的信息来看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,喷涂过程中用到的聚合物材料在高温下的降解产物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。

在贝罗看来,这场悲剧或许不应归咎于纳米颗粒,而应怪罪车间内原始的、不人道的工作条件,“这是一次警醒,无论(悲剧)是否与纳米颗粒相关,工作场所的暴露条件都应当被控制在安全范围内。在这方面,中国还有很长的路要走。”

美国加州大学洛杉矶分校纳米毒理研究中心主任安德烈・内奥教授(Andre Nel)也说,在这起事件中,工人们没有得到应有的生产安全保障,政府部门应该负起监督的责任,以保证生产过程中不会产生对人体和环境有害的物质。

实际上,论文本身也承认了研究存在局限:由于缺乏环境监测数据,无法弄清印刷厂车间纳米颗粒的浓度;纳米颗粒的组成也不清楚。

此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的纳米颗粒,还是所有纳米颗粒都有可能致病?如果的确是纳米颗粒导致那些女工患病,对其他在工作中也会接触纳米颗粒的工人来说,又意味着什么?

如今,关于女工之死的研究论文已经成为了纳米技术研究者们的一个热点话题。据《财经》记者了解,欧洲和美国还有科学家打算组成一个专家小组,到中国开展调研,并希望取到样品回去研究。

诱人前景与安全隐患

不管纳米颗粒是否被确认为几位女工悲惨命运的元凶,纳米技术的安全性问题都因此再度引发各界关注。

纳米技术正在走进人们的生活。从一桶涂料、一瓶防晒霜到一件衣服,都有可能用到纳米技术。

纳米材料颗粒小、表面积巨大,会显示出很多独特的物理化学性质,从而在电子、光学、磁学、能源化工、生物医学、环境保护等领域有巨大的应用前景。例如,很多纳米材料都可用作涂料,替代那些强毒性的化学物质;用碳纳米管等纳米材料改良电池,可以推动电动汽车的发展,使电力更持久等。

纽约一家名为“卢克斯研究”的市场分析公司称,2007年销售的纳米技术相关产品,价值约1470亿美元。到2015年,这一数字可能突破3万亿美元。

纳米技术在展现出诱人前景的同时,其安全性问题也进入了人们的视野。

随着纳米材料的大规模应用,研究人员和工人容易暴露在纳米颗粒浓度较大的实验室或生产车间之中。此外,普通公众也可能暴露在纳米颗粒之下:涂料、化妆品等产品中用到的纳米材料,可能在产品损坏或分解时释放。

这些纳米颗粒物可能经过呼吸道吸入、胃肠道摄入、药物注射等方式进入人体,并经过淋巴和血液循环,转运到全身各个器官。

根据多项流行病学研究,空气中的细颗粒物,尤其是纳米级别的颗粒物,浓度的大量增加会导致死亡率的增加。伦敦大雾曾经导致居民大量死亡,就是一个被经常引用的案例。

那么,人造的纳米材料进入人体后,是否会导致特殊的生物效应,并对人体健康构成危害呢?从理论上说,纳米物质由于尺寸小,与常规物质相比更容易透过人体的各道屏障;由于表面积大,也可能有更多毒害人体的方式。

朝阳医院的宋玉果在8月31日《健康报》发表文章说,相关的动物实验研究发现,许多纳米物质具有明显的毒性,其中研究较多的为碳纳米管、纳米二氧化钛等。一些纳米物质还被认为可致动物肺脏、肝脏、肾脏和血液系统等损伤。

对于与纳米物质相关的疾病,宋玉果称之为“纳米相关物质疾病”。当然,他也表示,公众不必为纳米物质相关疾病感到恐慌,不是所有纳米颗粒物都有毒性。

动物毒理性实验的结果,也不能简单地推到人的身上。但由于科学界对纳米安全性的研究刚刚开始,几乎没有任何相关人体毒理性资料――这也是宋玉果及其同事的论文引起国际科学界高度关注的一个原因。

中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮告诉《财经》记者,目前开展过安全性研究的纳米材料只有十几种,还非常有限。但他相信,随着研究队伍的壮大和研究投入的加大,将来必定可以从大量的数据积累中寻找到一些规律。

在国际上,纳米安全性研究的热潮大约始于2003年。《科学》和《自然》等著名学术杂志纷纷发表文章,探讨纳米材料与纳米技术的安全问题:纳米颗粒对人体健康、自然环境和社会安全等是否有潜在的负面影响。

这之后,各国明显增加了纳米安全性方面的研究。美国的国家纳米技术计划(NNI)将总预算的11%投入纳米健康与环境研究。欧盟每年支持三个左右与此相关的项目,每个项目的经费规模在300万至500万欧元之间,而欧盟各个国家还有自己国内支持的纳米安全性项目。

中国在极力推进纳米技术研究和产业化的同时,也开展了纳米安全性的研究。其中,中国科学院在2001年就开始筹建纳米生物效应与安全性实验室。科技部在2006年启动了为期五年的国家重点基础研究发展计划(即“973”计划)项目“人造纳米材料的生物安全性研究及解决方案探索”,经费2500万元,首席科学家由赵宇亮担任。

不过,赵宇亮告诉《财经》记者,与美国和欧盟相比,中国在纳米安全性研究上的投入只是“一个零头”。

政治决策与公共参与

中国科学家在纳米安全性方面的研究工作,得到了国际同行的认可。其中,在每年召开的与纳米毒理学相关的国际会议上,几乎都会邀请中国科学家作大会报告。赵宇亮还与其他科学家共同主编了第一本纳米毒理学英文专著。美国纳米健康联盟主席法拉利称,中国科学家是纳米毒理学研究领域的领导者之一。

不过,令赵宇亮感到尴尬的是,美国国家纳米技术协调办公室的官员曾经问他,包括美国、欧盟、英国、日本等很多国家的相关管理部门,都发表了对于纳米技术安全性的调研报告、方针和策略,为什么中国没有?对此,赵宇亮不知如何回答是好。

在美国和欧盟,纳米技术及其安全性已经成为政治家们关心的话题之一。它们的环保部门、国家科学与技术委员会,以及其他政府研究机构,会通过白皮书等文件形式,发表政府层面对于纳米安全性问题的见解。

其中,2001年,美国在国家科学技术委员会之下建立了国家纳米技术协调办公室,负责协调政府层面之间的纳米研究计划。而纳米研究项目的成果,会通过这个办公室反馈给其他政府机构,帮助科学研究去影响政府决策。

2009年3月,美国食品药品监督管理局(FDA)还了一份有关纳米技术的合作倡议。该局将与纳米健康联盟旗下的八个研究机构合作,以加快建立保障纳米医疗产品安全可靠的有效体系。法拉利告诉《财经》记者,在实验室研究结果与安全性评估的关联,以及纳米技术相关药物的审批等方面,美国食品药品监督管理局都做了很多工作。

相比之下,纳米安全性在中国似乎局限于科学研究的阶段,政府部门仍然保持沉默。

对于纳米技术的研究和产业化,各国都在积极支持。其原因正如美国《环境健康展望》杂志所称,科学界普遍认为,纳米材料和纳米技术对于社会是十分有益的,能够提供更好的药物、更强更轻的产品、对环境更友好的能源和环境技术。

与此同时,为了获得公众对于纳米技术发展的支持,各国也需要在纳米安全性方面进行更多的研究,同时鼓励公众参与。在中国纳米国际科技会议的闭幕式上,法拉利也特地呼吁加大公众在纳米安全性研究上的参与程度。

实际上,关于纳米技术发展的“风险预防”原则,在欧洲和美国等地正深入人心――人们希望在纳米技术等新技术的风险出现之前,尽可能地提前进行防范和干预。而公众及早参与到纳米技术研究和政策的讨论,是“风险预防”实践的关键环节之一。

英国杜伦大学风险研究所负责人菲尔・麦克纳顿(Phil Macnaghten)教授告诉《财经》记者,要想避免纳米技术重蹈转基因技术的覆辙,让公众从“上游”参与讨论影响纳米技术的研究和政策,或许是一个有效的办法。如果等到技术发展之后再让公众在“下游”参与,可能为时已晚,“很难改变公众业已形成的印象和认识”。

纳米技术出现的影响范文3

1.1纳米材料的鉴别和表征

目前,由于不断有研究工作揭示出与纳米材料相关的风险。企业为规避监管,可能不会宣称其产品使用了纳米材料或者在产品的生产过程中应用了纳米技术。因为国家食品药品监督管理总局早在2006年就将纳米产品从Ⅱ类升级为Ⅲ类,并对其安全性和有效性进行审慎的考察。因此,企业并不以纳米技术作为其产品的主要宣传点,在这类情况中,由于纳米物质具有某些优异性能,或者在生产工艺中需要采用纳米技术,从而可能产生一批没有贴纳米标签的,实质上的纳米产品。对于此类产品,在技术审评工作中,首先要求审评人员具备一定的专业知识,能够从企业递交的注册资料中准确判断产品中是否有纳米物质成分,或者在生产中采用了纳米技术。为了准确鉴别医疗器械中是否使用了纳米材料,证明等同性非常重要。化学成分的相似性并不足以证明纳米材料的等同性,因为纳米材料是否呈现出特定性质可能取决于纳米材料的化学成分和形状,和(或)纳米材料的来源(供货方)。当判定了产品确实是纳米产品之后,对于其安全性和有效性的把握,需要具备必要的纳米表征手段知识。对含有纳米材料的医疗器械的生物学效应的试验和评价要求对纳米材料进行全面表征。因为纳米材料的毒性,不仅取决于其化学成分,也与其粒度(粒度分布)、长径比、形状、表面形貌、表面电势、表面化学、亲水(疏水性)、团聚(聚集)态等因素密切相关。因此,对于某些产品,可能需要根据扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、电感耦合等离子质谱等表征手段所获得的图像和数据来判断其安全性和有效性。应该根据纳米材料的类型和形式,以及器械的预期用途来选取表征方法。对特定物理化学参数的表征通常可采取多种方法。单一的表征方法可能无法提供对于参数的准确评估(例如:粒度分布、表面成分)。在该类情况下,如果可行,可能需要采取补充方法来对需要表征的性质进行充分评估,即采用两种独立的表征方法。需要特别注意的是,用不同的方法获取的有关特定性质的结果不能直接进行对比。例如,正如指导性文件所指出的,对于粒径测定,应至少采用两种显微镜技术(例如:透射电镜和激光扫描共聚焦显微镜)。为了对使用纳米技术的医疗器械进行可靠的表征,需要毒理学、物理学、化学、工程学和其他专业领域的专家之间的跨专业合作。

1.2纳米材料剂量

用于毒理学研究的剂量水平通常是以质量浓度为基础。然而,纳米材料的多个属性可能会影响其毒理性质。普遍认为,除了质量浓度以外,还应使用包括表面积和数量浓度在内的其他参数来充分表征纳米材料剂量。在确定用于纳米材料体外研究的毒理学相关的剂量时,应该考虑可分沉淀物的可能性。小纳米颗粒(例如:水动力学直径<40nm)与培养细胞层之间的接触主要取决于扩散和对流力。由于沉降力的额外影响,在细胞培养基中形成的稍大的纳米材料和纳米材料聚集体的沉淀速度更快。这些因素,以及与蛋白质和培养基其他成分的相互作用,可能会影响直接接触培养细胞的颗粒的数量。应该根据具体情况评价可分沉淀物出现的可能性。若有必要,应开展对于体外细胞剂量的分析性或计算性评估。目前,对介质中的剂量(分散/溶液浓度)或实际的纳米颗粒细胞摄入/接触量是否应该被用于剂量本身的表达还存在争议。

1.3纳米材料参照样品

试验结果的可靠性在一定程度上取决于是否可获得适合的参照样品。参照样品指拥有一项或多项特性参数、具有足够可重复性的已经确认的材料。可利用该材料或物质对仪器进行校准,评估测量方法或为材料赋值。纳米尺度参照样品的最初研发重点在于将其用于校准试验仪器,而不是作为生物响应基准进行参照样品研发。开发一种广泛接受的参照样品,包括在适合不同的试验系统的阳性对照与阴性对照纳米颗粒方面达成共识,已经成为纳米材料风险评估的一个关键性要求。虽然参照样品对于评估医疗器械中应用的纳米材料至关重要,但是因为存在实际困难,研发进度还是很慢。认识到纳米材料代表性样本的可用性对于纳米物质安全试验的可重复性和可靠性至关重要。ISO/TC229nm技术委员会已提出使用“代表性试验材料”,并且正对其进行讨论。代表性试验材料的拟议定义为“来自同一批的物质,在其一个或多个特定性质方面具有同质性和稳定性,被认为适合于开发用于针对除已表现出的同质性和稳定性以外的性质的试验方法”。目前这种方法已被应用于OECD人造纳米材料工作组的纳米材料安全性试验合作项目,该项目使用欧洲委员会联合研究中心代表性纳米材料库中的代表性纳米材料来进行。

1.4纳米材料样品制备

纳米材料体积小,并且其物理化学特性可能发生改变,这使得与宏观(非纳米尺度)颗粒或化学物质的试验相比,纳米材料的样品制备会遇到重大的挑战。带来挑战的因素包括能加强纳米材料反应性的表面性质;聚集或团聚颗粒的形成;纳米颗粒在通过水合作用,部分溶解或其他过程的分散中发生的转变;以及低浓度水平污染物对纳米材料的物理化学性质和毒理性质的强烈潜在影响。如同其他类型的试验样品,纳米物体有可能吸附到容器表面。因此,确认标称浓度非常重要。对于研发针对含有纳米材料的医疗器械的可靠的样品制备方案来说,必须认识到这些问题。相比于使用常规材料的医疗器械,解决这些问题也许需要极大提高直接针对样品制备的研发力度,并制定处理策略。由于其独特的表面性质,纳米材料对用于样品制备的技术表现出极强的敏感性。颗粒之间以及颗粒与周围环境之间的相互作用会影响颗粒的分散。分散的纳米材料不一定呈现单分散颗粒的形式。呈聚集形式的单分散颗粒(由强结合或强融合的颗粒组成的颗粒)和呈团聚形式的非单分散颗粒(弱结合颗粒,聚集体,或两者的混合体)可以出现在以液体、粉末和气溶胶形式出现的纳米材料中,除非通过表面电荷或立体效应进行稳定化处理。因此,样品中纳米材料的分散状态和粒度分布可能随时间变化。这一属性对于制备浸提液和(或)储存溶液和剂量分散溶液有着非常重要的意义,pH值、离子强度或分子成分的轻微调整就可能显著改变颗粒分散度。基于该原因,受试品的稳定性对于在生物评价中获取具有代表性的和可重复性的结果来说显得尤为重要。纳米材料的样品制备可能包含对于制造商生产的或供应商提供的材料的表征,以及制备用于动物试验或体外实验的储存溶液和剂量溶液。制备细节可能根据给药途径和递送方法的不同而有所差别。

1.5纳米材料对于生物相容性研究试验的影响

将纳米材料用于试验系统时,必须认识到需要测定的一些性质可能会受到周围环境的影响,并且在很大程度上依赖于周围环境(例如:组织培养基、血液/血清、蛋白质存在)。与环境的相互作用可能导致纳米材料本身发生暂时性改变,如通过获得/脱落蛋白涂层,形成纳米颗粒团聚/聚集,或纳米材料其它方面的变化。由于这样的变化可能会影响纳米材料的特性,因此会影响纳米材料的毒性特征。因此,纳米材料应完全根据制造出来的形态/组成,以及最终用户所接收的形式(如果该形式包含自由纳米材料)进行表征。最后,还应该对最终产品中的纳米材料进行评价。对于生物安全性评价,需要将纳米材料分散在适当的介质中进行评价。这些介质与纳米材料之间的相互作用可严重影响到纳米材料在试验系统中的表现。应该在试验过程和试验结果评价过程中考虑该因素。纳米物体在生物环境中很容易将蛋白质迅速吸附在其表面,形成所谓的蛋白质“冕晕”。据报道,冕晕是由两层结构组成,内层是由强结合的蛋白质组成,而外层是由快速交换的分子组成。蛋白质冕晕并不是静态的,可能根据纳米材料所处环境的不同而发生改变。作为有机体内的异物,纳米材料的归宿为从被吸收、分布、代谢到排泄/消除。众所周知,纳米材料表现出与其对应的常规材料不同的物理化学特性(力学、化学、磁学、光学或电学特性),因此,可以合理的期望纳米尺度材料会影响生物学行为,并且生物学行为会引发在细胞、亚细胞和生物分子层面(例如:基因和蛋白质)包括细胞摄取的各种不同反应。因此,与由常规材料引发的毒理学反应所不同的各种毒理学反应可能在接触到纳米材料后才会显现。应该注意的是,不仅蛋白质会以冕晕形式参与这个过程,而且脂质也会参与这个过程。因此,毒物动力学研究应被视作针对含有纳米材料的医疗器械开展的毒理学风险评估的一个部分。当接触到生物环境的时候,纳米材料会与蛋白质发生相互作用,这种相互作用的定量和定性水平取决于生理环境的性质(例如,血液、血浆、细胞质等)和纳米材料的特性。同样,当接触到试验介质的时候,纳米材料也会与周围环境发生相互作用并且/或者也会对环境产生干扰,这取决于其本身的性质和所接触的条件;跟相应的常规材料相比,它们可能会有不同的表现。因此,对于任何被设计用来对医疗器械进行生物学评价的试验方法,对其进行专门的验证是十分有必要的。试验方法的选择将取决于纳米材料的特性。在纳米材料的毒性试验中,有几个已知的风险因素应该避免。对纳米材料的毒性和最终结局了解的还不多,所以一些未知的隐患还会在将来逐渐显露出来。由于纳米材料的毒性试验存在许多不确定性,所以公开透明变得至关重要。潜在的生物相互作用不是直接取决于分子的浓度或数量,而是取决于纳米颗粒本身。在纳米毒理学中,剂量反应关系的单位可能不是传统意义的质量单位,而可能是以纳米颗粒的数量或者他们的总表面积来表示剂量。除了表征以外,还应该以文件的形式记录下实验条件的详细情况。

2纳米材料标准化工作

纳米技术出现的影响范文4

关键词:纳米,中医药,经济,技术

引言:通过现在的问题反映,首先提出一些纳米技术的需求,再而阐述了纳米中医药的现状接着提出纳米中药化的好处和现在存在的一些问题,通过笔者的分析,一步一步的摄入了纳米技术在当前中国的国情来说要发展,提出一些相对的解决方法。引入纳米技术是社会的要求。最后说明自己的观点(总结)。

随着经济的发展,环境问题变得越来越严重。从而导致发病率变得越来越高。如果还是单靠过去的一味中药很难把病情完全治好。加上现在环境问题的特为严重和社会的需求量增多。很多中药材都是靠人工培育,但人工培育的功效始终比不上天然的。虽然实行了中医药的政策,解决了老百姓的看病难,看病贵的问题。但始终是不能从根本解决问题。加上纳米技术的进一步发展,因此将纳米技术融入中医药是社会的要求,社会的主流。纳米技术使中医药的药效得到更好的发挥。

那先由我们看看纳米中医药的发展

纳米中药制备技术的研究现状

医学上的发展就目前来说,提出最多的是中西合作和中医药现代化,但我们在中医药的现状中发现很多问题,例如上面所提的民生问题,为此我们要想一下有没有更好的方案解决目前的问题,随着经济的发展我,我国的纳米技术已达到一定的程度,并取得一定的成效,为使中药面向世界,并形成医学科新的经济增长点,应将现代的高新技术引入到中药制剂之中。随着科学技术的飞速发展,中药的现代化生产已成为现实。纳米技术的出现使得超微粉碎成为全世界各个生产领域的先进技术,日益显现出它强大的生命力和蕴藏的无穷财富。对于中国的国药—中草药尤为如此。可以说中药超微粉碎是中药的一次飞跃性革命。如果中国能胜利的打完这场“革命”,在医学生又是一个新的焦点。纳米技术是如何引进中医药中呢?首先注意的是纳米粒制备的关键是控制粒子的粒径大小和获得较窄且均匀的粒度分布,减小或消除粒子团聚现象,保证用药有效、安全和稳定。

根据目前的科技情况。纳米药物粒子的制备技术可以分为三类,机械粉碎法、物理分散法和化学合成法。通过宏观到微观的转型,实现了微观世界的并且是医学界的狂飙式发展。

中医药的理论基于对宏观的自然界,而纳米技术科研研究则是微观技术,现在把宏观与微观技术的有机组合能不能在医学上形成一们崭新的“宏微”中医理论学科呢?至于宏观中医药大家对它有了一定的了解,现在我只是对微观进行阐述。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的引入是医学微观化,一方面由于纳米技术的引入为携带提供了一定的方便,以前,无论什么看一次病总要大袋小袋的提着,这只是对病者,如果像医院或一些医护机构,当他们想购买大量药物时不是很麻烦。引入纳米技术在这里就起了相当重要的作用,比如运输大量的药物,现在只须小盒便能搞定;另一方面,害怕吃药吗?害怕打针吗?不用怕,纳米技术中药话可以帮助你,把纳米级药物制成药膏然后贴于患处,可以通过皮肤直接接受不需要注射。由于纳米技术是对药物的微观化,比如将药物磨成粉状,加大了与病菌的接触面积,例如中药超细后的产品除用于散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂、中药口服散剂、胶囊剂、微囊外,把药物微化,这样可以提高药物在体内的生物利用度。增强中药的疗效,再者,纳米技术在中药加工方面的应用能保持中药原有成分的基础,使药效充分析出。另外,纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修复损伤组织。在人工器官移植领域,只要在器官外面涂上纳米粒子,就可以预防器官移植的排异反应。使用纳米技术的新型诊断仪,只需检测少量的血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。在抗癌的治疗方面,德国一定医院的研究人员将一些极其细小的氧化铁纳米颗粒,注入患者的癌瘤里,然后将患者置于可变的磁场中,使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45-47摄氏度,这温度足以烧毁癌细胞,而周围健康组织不会受到伤害。同时,配合使用纳米药物来阻断肿瘤血管生成,饿死癌细胞。纳米中药化不知那些好处,据了解,纳米中药化将药物加工成纳米级的微细粒子,病人服药时,首先减轻病人的痛苦,有些病人怕吃药,如果制成了粒子状,病人一般是比较易接受,药物的真对性特别的强,药物就可能针对性地直达病灶,激活中药细胞活性成分,直接攻击病毒、细菌、重金属、毒质,细胞壁或细胞膜等障碍将不复存在,这样中药疗效可大大速率,尽快的减轻病人的痛苦,如治疗消化道疾病的药品“思密达”经纳米化处理后其药效提高了3倍。中药药效的加大、加快,使中药可与西药相媲美,为今后中药的发展创造了条件。使中药具有新的功能将中药加工至纳米尺寸之后,其细胞内原有不能被释放出来的某些活性成分由于破壁而被释放出来,有可能使纳米中药具有新的功能。此外,由于其给药途径,药物吸收方式等的改变,可能在药代动力学、药效学、药理学、药物化学等方面产生新的作用。并且中药有没有西药那样很多副作用,发展纳米中医药看来是必然的事了。特别的,一些科学家预言:由于纳米微粒的尺度一般比生物体内的细胞、红血球小得多,所以,有可能把含有计算机功能、人机对话功能和有自身复杂能力的纳米机器人送入体内而又不严重干扰细胞的正常生理过程。通过体外控制操作,获取体内多种生化反应的连续的动态信息,从而破解中药复杂的作用机制。

纳米中医药也存在一定的问题,那是值得我们深虑:

1.成分的混乱;由于纳米中药化加大了药的效用,但同时也是所需药的成分难以把握,例如你本来是需要的是5两A药材6两B药材4两C药材,但当你纳米化时,你会使药用发生了变化,使得吸收的药的分量不同,可能导致A多了或少了。纳米技术中药化使得生物利用度、溶出度较低等得以纠正,疗效得以增强。这种改变性质的作用使得传统中药所含的有效成分及其药效变得面目全非。严重的会造成安全隐患。为此对研究和发展纳米中药化造成了巨大的压力。

2.由于纳米技术是一种微观的世界,如果科学家对药物不是有充分的了解,当实行微观处理时可能会导致一些药物的分量不够或减少了别的分量,另外,需要谨慎地掌握纳米粒度与相关中药所含有效成分分子组成和分子量的关系,以防为获得纳米微粒而损坏了药物的有效成分。纳米级的研究并不像宏观的研究那么简单,如果一些技术错误了,结果可能要重做。

3.纳米中药因其粒度超细,表面效应和量子效应显著增加,使得药物的有效成分获得了高能级的氧化或还原潜力,从而影响药物稳定性,增加了保质和储存的困难。

4.加大了鉴别的难度,即超细状态下的中药是否还具有普通粉碎时所有的显微特征?如果原有的显微特征发生了改变,则又应建立何种更精细的鉴别方法?这是个重大的问题,对于纳米级的研究,考的是先进的技术。

5.纳米尺度的物质存在着生物安全性威胁问题,如果不能够有效地防止纳米尺度物质的接触或者摄入,可能会引起多系统的复杂病变。

所谓万物都有双面性,纳米中医药的引入一定上给我们带来了很多好处,但也有一些负面的影响,综合中国现在的情况,许多专家都认为发展纳米中医药是利大于弊。那就根据我国的国情出发,如何将纳米技术中医药引入。何如加大对纳米技术中医药的发展呢?

1.由于各级的懒散性比较强,如果国家不统一制定完全的行业技术标准,可能会导致某些地方的药用不高或某些地方的纳米中药技术只是一个梦想。如果国家有了一定的机构管理,一定的技术标准,那样可以使纳米药物统一化,安全化。所以国家应成立你执迷中医药的研究中心,一方面集中科研相关的技术连接,另一方面可以组织协调科研机构,高校试验室以及产业界的公共参与,进行重点攻关。

2.国家政府必须认真重视纳米医药的发展,毕竟市场是一个充满“利润”式的社会,很多时候,如果国家不重视药物的安全管理,可能不导致药物市场混乱,同时国家有必要组织一定实力和特色的中药类高校与纳米研究机构进行强强联合,通过集大家之智慧来进行纳米中医药化。这就是国家要加强宏观调控对纳米药物的管理。

3.由于纳米中药化是刚刚引进来的一个新学科,很多方面还没有完善,特别是纳米对技术的要求高,所以国家应增加国内纳米重要的博士研究站,在较高会议上培养和吸引综合性的科研人才投身到这个领域中去

4.加强国内研究基地的建设。改善基础设施条件,增加专项的投入,并重视知识产权的保护,加大纳米中医药的财政支出,因为外国对这方面有了一定的认识,由于他们的技术含量高,纳米技术早就名噪一时,所以,国家可以加大中外的合作,另外还有派人到外国学习先进的技术,通过只是的交流,国与国的合作,进一步提高中医药的纳米技术的发展。

总结:纳米技术是2l世纪最具发展前景的领域之一,它给中医药的现代化提供了新的思路和方法。通过对比中国的利弊,实行纳米中药化的转型不但可以促进经济的发展和提供取药的方面,在历史上也是一次伟大的改革,在一定的程度上提高了医学家纳米中医药的定位,而且在国外也是中医的地位提得更高。科学技术的迅猛发展,中医药也逐步走向世界,面临着前所未有的机遇和巨大的发展空间—纳米技术中药化,然而,基于其独特的理论体系,现代科学技术尚难与之有机地结合起来,这也成为阻碍中医药发展的最主要因素。随着纳米技术在中药研究开发领域的一些应用基础研究上获得突破,它必将极大地促进中药现代化的进程。在中医理论的指导下,中药纳米化技术作为实现中药现代化的关键技术,必将推动我国的中药尽可能快地走向国际市场。

参考文献:

1杨祥良基于纳米技术的中药基础问题研究[J].华中理工大学学报,20一104—105

2赵宗江,胡会欣,张新雪.中药归经理论现代化研究[J].北京中医药大学学报,2002年25

3.徐辉碧,杨祥良,谢长生,等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001年32

纳米技术出现的影响范文5

关键词 纳米技术 化工 应用

中图分类号: TQ02文献标识码:A

Application Analysis of Nanotechnology in Chemical Industry

WANG Jingxia

(Department of Chemistry and Chemical Engineering of Jining University, Jining, Shandong 273155)

AbstractWith the development of science and technology, nanotechnology has been more and more into people's daily lives, and the chemical industry as a pillar industry of national economy, apply nano-materials and nano technology-based high-tech to chemical production, will certainly have a positive role in promoting. Therefore, this paper analyzes the application of nanotechnology in chemical industry.

Key wordsnanotechnology; chemical; application

1 纳米技术的特点

纳米是一种新的度量单位,当物质达到或者接近纳米尺度范围以后就会形成一种特殊的结构层次,使其本身所具有的诸如强度、韧度、比热、导电磁等性能发生突变,从而表现出一些新的性能。这种性能既不同于原来内部结构中单个的原子或分子,也不同于宏观物质所构成的材料的性能。下面就对纳米材料所表现出的一些特殊性能进行细致分析:

(1)力学性能。提高材料的硬度、韧性以及强度一直都是材料研究的主要方向。而具有纳米结构的材料则能够表现出更强的力学性能,由于纳米材料的强度与粒子直径成反比,而材料中粒子的细化以及高密度的存在极大程度的降低了纳米材料的位错密度,使得临界位错圈直径远大于纳米粒子的直径,这也就避免了在纳米结构中发生位错滑移和增殖,即纳米晶强化效应。(2)磁学性能。当粒子间的尺寸达到纳米范围内时,粒子间的相互作用就会发生变化从而影响到物质材料的宏观磁性。在纳米结构中,各粒子的磁性随着方向的变化而改变,所表现出的磁性 也与粒子的形状、结构以及内应力有关,并且具有明显的体积效应。(3)电学性能。在纳米结构中,由于晶界面上原子体积分数增大其电阻也就高于同类的粗晶材料,甚至发生尺寸诱导。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。(4)热学性能。由于在纳米结构中的界面原子的密度很低并且排列混乱,也就削弱了彼此间的藕合作用,所以就使得纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值。因此,在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

2 纳米技术在化工行业中的应用

由于纳米结构在强度、韧度、比热、导电磁等性能上都明显优于同类型的物质材料,因此可以利用这些纳米技术制造出一些具有特殊功能的材料,并将其运用到化工行业生产当中。目前,纳米材料已经在高力学性能环境中得到了广泛的应用,在化工行业当中利用纳米技术制造的超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、表面涂层以及剂等都有着非常重要的应用。

在化工生产的过程中,为了提高化学反应的速度和反应速率,要在反应过程中添加一些催化剂。传统的催化剂存在着明显的缺点,造成生产原料巨大浪费的同时也大大降低了企业的经济收益,甚至还会带来严重的环境危害,而如果使用纳米材料作为催化剂,利用其表面活性中心多这一特点,可以有效地提高化学反应速度和反应速率。由于纳米材料所具有的特殊性能,将其利用于表面涂层技术当中也是化工行业研究的重点。表面涂层技术按照用途的不同可以分为结构涂层和功能涂层。其中结构涂层的作用是用来提高和稳固基体材料本身所具有的性能,例如有用来增强基体材料的硬度以及耐磨性、抗氧化能力、耐热耐腐蚀性等的结构涂层。而功能涂层则是指给基体材料增加一些本身并不具备的功能,从而提高基体材料的整体性能,例如有增加导电性、绝缘性的电学功能涂层,增加光反射、光吸收以及消光的光学涂层以及增加热敏、湿敏、气敏的敏感性涂层等等。而纳米结构在强度以及韧性方面都有极强的优越性,能够很好地起到静电屏蔽的作用,因此用纳米材料做为表面涂层,能够很好保护基体材料的同时也可以使其本身的功能得到进一步的提升。另外,也可以在传统表面涂层的基础上配合使用纳米材料,即为纳米复合体涂层。这种将纳米结构的优势与传统涂层技术相融合,进而达到优势互补的方式,将传统的表面涂层工艺提升到一个新的高度。由此不难看出,纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。

纳米技术在精细化工领域也有着极为广泛的应用。由于精细化工的涵盖面非常广,产品数量众多,并且涉及到人们日常生活的方方面面。因此,将以纳米技术为主的高新科技融入其中,进一步改造和提升精细化工的产品性能是其未来发展的趋势。例如利用纳米结构制造高强度的聚合物材料、研制纳米色素以及纳米感光胶片等等。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料也能够发挥其重要作用。在橡胶中加入以纳米材料作为添加剂,可以有效地提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力,并且能够增强相交的耐磨度。将纳米材料运用到塑料生产当中,可以很好的提高塑料的强度和韧性,并且能够增加塑料本身的致密性以及防水性能。而且在粘合剂和密封胶当中添加SiO2,利用SiO2表面的一层有机材料使其具有了亲水性这一特点,在添加到密封胶以及粘合剂当中,使之能够迅速形成一种硅石结构,从而限制了胶体流动,加快固化速度,并且由于颗粒尺寸很小,可以进一步提高粘合剂的粘结效果以及密封胶的密封性。

目前,我国纳米技术在化工行业中应用正在稳固前行,所以还需要加大科技创新,以及对基础技术的研究工作,建立出一套完整技术创新体系和管理机制,提高我国化工行业整体效益和竞争力,为企业创造出一个良好的发展环境,也只有这样才能顺应时代的潮流,使传统的化工生产工艺在新形势下重新焕发生机,并且带动整个化工产业的发展。

3 我国纳米技术应用的展望

纳米技术虽然起源于国外发达国家,但是目前在我国也具有极大的发展潜力,国家也在不断提升对这方面的关注程度,一方面增加对纳米技术的研究经费,并密切关注纳米技术以及纳米材料的基础研究工作。另一方面积极推动地方政府和企业对于纳米技术的应用,从而实现了以基础研究到产品应用的完整体系。现阶段,我国对一些纳米材料的研究也取得了令人瞩目的成就。在物理、化学方面采用多种方法研制出的高密度、性能优越的纳米陶瓷,以及制备出的金属合金氧化物、碳化物等纳米化合物,并且建立了相应的基础设备,能够真正意义上做到控制纳米微粒的尺寸大小,制成纳米薄膜以及其它纳米材料与传统材料相比较而言,在强度、硬度、韧性以及扩散度、可塑性、导电率等方面都有显著提升。并且我国还在世界上首次发现了氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区所表现出的超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应以及自旋波共振等领域也取得了卓越的成就;设计并研制出了纳米复合氧化物体系,它对中红外波段吸收率高达 92%,并将其应用于红外保暖纤维。目前,纳米材料和纳米技术这项诞生于二十一世纪的崭新技术已经逐渐打破了人们的传统生活理念,并从根本上解决了人类所面临的诸如能源、环境保护以及医药卫生等重大问题。

4 结语

伴随着社会的高速发展必将会对能源、环境、材料技术提出新的要求,并且对其性能的要求也会越来越高。因此,以纳米材料为基础的纳米技术的诞生,将在未来对整个社会的发展起到至关重要的作用。因此可以预见,不断出现的新型纳米材料,以及纳米技术的不断改良,在未来将是纳米技术的时代,所以现在要加倍重视对纳米技术的研究工作。

参考文献

[1]张立德,牟季美.纳米材料和纳米结构[J].科学出版社,2001.

[2]郭英.纳米材料的应用分析[J].硅谷,2010.

[3]冯新建.纳米技术及其在化工行业中应用[J].新疆化工,2008.

纳米技术出现的影响范文6

关键字:纳米技术;建材;性能;功能

纳米技术不仅具有相当的理论研究价值,而且在当下和未来都具有广泛的应用前景,是最近十多年来最具发展和研究前景的技术之一。早在上个世纪的八十年代末,纳米科技的研发就受到了世界各国的重视,甚至有部分走在前沿的国家已经实现了对该项技术的应用。现阶段来看,纳米科技已经在不少的传统行业中得到了应用,例如:医疗、食品科技以及建筑材料等。其作为一项新兴科学,对建材的影响较大,不仅提高建筑工程的质量水平,更使得建筑的功能性和适用性得到了强化。同时,纳米技术的应用对我国建筑行业而言也具有相当重要的意义,尤其是通过高新技术的优势来拓展国外市场。

一、纳米技术的发展及其现状

距离最初概念的提出,纳米技术已经有40多年的发展,但是其仍旧还有许多的发展空间,可以发展出更多的功能和应用方向。从纳米材料的内涵和特点来看,其发展大致可以划分为三个阶段。第一阶段(1990年以前)。这一阶段主要是进行理论探索和研究,并且尝试利用各种手来制造出具有纳米颗粒的粉体,甚至是块体(包括薄膜)。并将制造的方法进行评估和总结,对其特性进行归纳和分析。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料,国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二阶段(1990~1994年)。这一阶段是人们对该技术应用的理论提升阶段,通过其他学科的融合,纳米材料在物理和化学之中的性能特点已经得到了一定的发掘,并且应用到复合型的材料设计之中。同时,这种粒子复合、块体复合以及复合材料的合成物都该项技术在这一阶段的研究重点方向。第三阶段(从1994年到现在)。这一阶段的技术研究和应用已经有了不断的拓展,也受到了来自于民众的关注,国际上更是掀起了一股发展。若是对第一阶段和第二阶段进行总结,前两个阶段的研究还存在一定的盲目性,在这一阶段已经具有明确的方向,技术上也可以满足人们的操作意愿,来进行设计、组装、创造新的体系,并且使之具有人们所希望的特性。

二、纳米技术在建筑材料中的应用

(一)纳米水泥的应用

普通的水泥混凝土往往会具有较大的刚性,而缺乏柔性,这也使得水泥存在固有缺陷难以解决,往往会在今后的施工过程中出现开裂及其他破坏问题。而纳米技术的应用者有效的对该类问题进行了解决。因为在应用了纳米技术之后,混凝土的强度、硬度、抗老化性以及耐腐蚀等性能得到了有效的强化,同时还可以对电磁波和声音进行有效的吸收,满足了建筑物对隔音效果的要求。同时,这类材料也应用到一些特殊建筑使用当中。

(二)纳米玻璃的应用

普通的玻璃往往自动的吸附空气之中的各类有机物,从而是玻璃表明形成一种难以清洗干净的有机污垢。同时还存在其他的不足之处,影响玻璃的透视度。例如:玻璃容易产生水雾,从而使得可见度受到极大的限制。然而,通过利用Ti02来对平板玻璃正反两面进行薄膜的镀制处理,则可以有效的决解这类缺陷所造的影响。除此之外,Ti02作为光催化剂在阳光的作用下,还能够对甲醛和氨气等有害物质进行分解和消除。同时,这类措施的应用也可以更好的提高的玻璃在透光性和机构强度等方面的效果。这种玻璃的应用极大的减小了屏幕玻璃、大度玻璃、住宅玻璃等领域的人工清洗困难,节约了清洗的人工或机械成本。

(三)纳米技术在陶瓷材料中的应用

由于陶瓷具有很强的耐高温性和抗腐蚀性,而且还具备相当的观赏性,因此得到建筑产业的广泛青睐,尤其是在进行墙体和地面的装饰时。然而,陶瓷却及其容易发生脆性损坏,这也造成了该类材料的应用范围受到了极大的限制。将纳米技术融入到陶瓷材料的开发和研制之后,却使得该类材料具有比过去更高的可塑性,甚至可以吸收一定的外来能量。甚至有部分研究生独创性的将金属碳纤维加入到陶瓷材料之中,极大的提升陶瓷的强度,同时具有极其优秀的抗烧烛性,故而这类材料也被应用火箭喷气口的制作。用纳米级SiC、Si3N、ZnO、Si02、Ti02以及A1203等粒子所制成的陶瓷材料,具有比以往更加高的硬度和韧性,即使是在较大的温差之下也能够保持原有的形态,不会参数破损,具有相当广泛的应用范围和前景。

(四)纳米技术在防护材料中的应用

目前的比较常用的防水材料是通过在胶料中加入炭黑等物质来形成,这种材料虽然制作简单,价格便宜,但是却没有较长的使用寿命,极易在使用过程中发生的腐蚀和老化,给居民生活带来了极大的不便。因此,建筑材料的研究者们也髙希望可以研制出具有强、耐腐烛、抗老化性能的防水材料。在通过不断的研究和技术融合之后,纳米级的防水材料得以被研发出来,这种材料最早被北京建筑科学研究院所发现,具有较强的耐腐蚀和耐老化性能。这种纳米材料所制造的防水卷材,拥有一定的强度和韧性,更比传统材料表现出了更高抗老化性和光热稳定性等,从而得到建筑工程的广泛运用。

(五)纳米保温材料

近几年来,我国逐步强化了对节能减排的要求。在建筑施工的过程中,也越发注重对建筑保温性和环保性的标准,尤其是针对目前我国大范围采用的传统保温隔热材料。因为诸如:聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料会在使用过程中产生不少对人体有害的物质,甚至是人体癌症的主要诱因,同时也是大气污染的主要来源,这是我国建筑产业要尽快改善的部分。然而,纳米建筑材料的应用却有效避免了这部分的危害,例如:无机硅酸盐为主要原材料的纳米材料。该材料是经髙过高温和压才形成的一种纳米级功能性材料,具有良好的保温隔热性,但是同时有具有稳定的化学性质,不会产生对人体损害的物质,是我国目前比较倡导的一种绿色环保保温材料。

三、结束语

目前,纳米技术的研究已经是世界各国的重要项目。纳米技术在自身不断发展的同时也对许多传统行业产生了不少的改进。从建筑行业来看,纳米建筑材料的应用必然会产生不小的推进作用,尤其是能耗优化、质量提升以及环保等多个方面。这样一来,建筑材料中纳米技术的应用水平便觉得该企业的竞争力水平,对于我国的建筑企业而言,正是走入世界舞台的重要助力,具有十分重要的现实意义。

作者:赵宇晗 单位:辽宁建筑职业学院

参考文献:

[1]赵文轩,张越.建筑材料中纳米材料和纳米技术的应用[J].河南建材,2012,02:24-26.