纳米技术的风险范例6篇

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纳米技术的风险

纳米技术的风险范文1

1人工纳米材料对环境的潜在风险

1.1人工纳米材料为生物大分子结合人工纳米材料是基于纳米技术而言之上成功的,其在组成上以高分子和胶体构成,在尺度上界定在lnm~100nm范围内。人工纳米材料是人工制造的化学用品,种类很多,在环境中所表现的特征是建立在其组合形式基础上的。人工纳米材料生物成分居多,具有许多生态特征。由于其具有生物大分子的强烈结合性,会与生命物质强烈结合,并以其显著的亲脂特性、配位特性和体现出来的极性效应而渗入到体内。从人工纳米材料的化学组成来看,其比表面积大,众多的原子吸附在粒子表面的周围,使得相邻原子缺少而导致许多空键存在。这就意味着人工纳米材料化学活性极强,特别是吸附能力非常强。人造纳米材料的这些物化性质对于人体和环境都会产生不良影响。这部分对人体和生态环境产生负面影响的人工纳米材料被称为“纳米污染物”。随着纳米时代的到来,这些人工制造的纳米污染物必然会对生态环境产生严重的危害,因此要做好防护工作。

1.2人工纳米材料可以产生高级生物的毒性效应人工纳米材料的污染物以纳米级存在,主要在于其强大的吸附性而导致其吸附被大量的污染物而被掩盖,因此具有潜伏性。经过长期的化学结合而在合适的环境条件下就会产生化学反应,所释放出来的化学物质就会污染到环境。纳米污染物在特定的环境狭隘,会渗入到器官内且浓度不断增大,使得毒性效应显性化。如果纳米污染物进入到生物链中,特别是进入到食物链环境,经过高位富集后,就会使纳米的生物性发生毒性效应。纳米污染物不仅具有组合复合性,而且还具有迁移性和扩散性。在任何的环境中,都会存在着多种化合物,它们以各种形体存在,相互之间协同,对环境不断地改变,以使环境成为符合化合物生存的环境,由此而成为复合污染体系而难以控制。纳米级的物质尺度小而吸附力极强,具有较强的迁移性,特别是小分子化合物,具有极大的扩散力。从物理性质上来看,这种扩散的形成是基于布朗运动和介质涡流而促成的。如果在纳米分子的表面所吸附的颗粒物携带有生命体,就可以进行远距离传输,发生扩散性的污染效应。

1.3人造纳米材料具有广泛的应用性而导致污染范围扩大随着科学技术进步,人类掌握了纳米技术而将其在生活中普及。基于经济理念而运用纳米技术所生产的各种消费品,使得越来越多的人有机会接触纳米材料,纳米污染物也开始接近人体,威胁到人体健康。纳米污染物融入到生态环境中,很容易与人类的皮肤接触。皮肤对于宏观的颗粒物具有阻挡性,但是纳米级的材料粒径仅为头发丝直径的1‰,已经纳米碳的直径仅为0.5nm,这么小的颗粒通过简单的扩散,就会穿过皮肤屏障和肺血屏障而渗透到人体中。纳米颗粒之小,对于人类的呼吸系统具有强大的侵袭力。当纳米污染物进入到人体的肺部,就会在肺泡上逐渐沉积下来,透过细胞而扩散到人体的全身,对人体的各项机能具有极大的威胁力。纳米污染物具有较高的毒性,美国著名的毒物学家欧博德瑞斯特(0berdorster)经过研究提出,在一些聚四氟乙烯材料中,直径低于20nm的颗粒性物质会在空气中漂浮,严重污染环境,并直接或者及间接性地渗入到生物体中。欧博德瑞斯特通过实验证明纳米污染物的危害,将实验用的小白鼠放置在悬浮着纳米颗粒物的环境中,大约15min后,小白鼠就会死亡。但是如果环境中的纳米颗粒物直径超过120nm,实验小白鼠就没有产生发病效应,依然存活。

2解决纳米环境安全问题的途径

目前运用纳米技术制作的人造纳米材料还没有在社会中普及,但是其对环境安全的威胁已经引起关注。纳米技术的运用是为了能够使人类更好地生活,对于其对人体健康和环境的影响,则需要从学术角度以技术性评估,并做出安全评价,这就需要对纳米技术以及人造纳米材料在应用领域所产生的负面影响以认识。纳米材料研究的学科覆盖面广泛,除了物理学、化学、生物学外,包括电子学以及交叉学科也会有所涉及,在对人造纳米材料进行安全性评估中,就要材料的纳米负面效用进行综合性评价,以具有针对性地提出安全措施。在纳米材料生产中,处于工业环节就要把好环境风险关,以防止纳米污染物泄露于环境中。建立纳米风险监控系统,并制定出泄露风险标准、安全操作条例,在纳米材料的运输上也要按照规定执行。此外,还要注重纳米材料的回收,在生产人造纳米材料的同时,要发展纳米材料绿色处理技术,以避免人造纳米材料在环境中造成二次污染。对于纳米材料的使用要予以控制,强化纳米废弃材料的处理,大力开展纳米材料的防护研究,以提升纳米材料在应用领域中的安全性。

3结论

纳米技术的风险范文2

【关键词】纳米技术 应用 材料

纳米技术属于高科技范畴,其已经成为国家发展前景十分优越的科学技术之一,当前纳米技术已经广泛涉及到国内很多行业,其中包含化工行业、材料行业、医药行业和食品行业等。纳米技术主要包含纳米的物理、化学、材料、生物、电子等科学,它们彼此虽然是独立的科学,但是彼此又有着联系。当前,纳米的每个领域都取得了很好的研究成果,纳米技术不断创新、进步。

1 我国纳米技术发展现状

中国是世界上首先开始研究纳米技术的国家之一。在二十世纪八十年代的中期,我国政府就开始对纳米材料的研究以及设备加大了投入,当前我国的纳米技术基础研究在世界范围内都占据领先地位。1982年研究出的扫描隧道显微镜以及1986年研究出的原子力显微镜是纳米测量表征上的一个重要标杆,代表着纳米技术已经从原本的理论时期,进入到了实践研究时期。纳米技术是一个有着很强的综合性学科,研究的内涵包含了目前科技发展中的各个领域。纳米科学和纳米技术主要包含:纳米体系物理学、化学、材料学、生物学、电子学、加工学、力学等。这七个相对独立又彼此关联的学科与纳米材料、纳米器械、纳米尺度的检测和表征这三个研究方面。纳米材料的制备与研究是整个纳米科技的基础。在这之中,纳米物理学与纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最主要研究内容。

2 当前纳米技术的应用

2.1 食品方面的应用

纳米技术在食品科学的方面已经得到较为广泛的应用,对于纳米技术的研究能够对食品的品质、营养与安全性等层面进行改善,避免原材料的过度消耗,促进食品科学发展的科学性UI高效性。 近几年,城市中人们的生活节奏不断加快,导致亚健康人群的数量不断提升,因此,人们愈加青睐功能食品。经过研究表明,功能食品功能成分的稳定程度、存在方式和使用方式等对其食品的效果有着很大影响,尽管功能成分能够加入到食品当中,但因为它的水溶性差、对环境较敏感等因素严重造成了功能食品的颜色和气味等,很多功能食品不容易吸收,补充营养的效果较差。日本首先把纳米技术应用于功能食品中,并且使用这一技术将功能食品中的β-聚糖改变成200nm以下的小颗粒,在卵磷脂稳定技术的支撑下,完成吸收。类胡萝卜素是一种和水不相溶的物质,经过纳米技术能够将其纳米化,能够明显的提升类胡萝卜素的水溶性,所以可以保证食品的稳定性和颜色的鲜艳,让它更容易被人消化和吸收。随后研究者将纳米胡萝卜素应用在柠檬水生产和黄油生产中,经济效益得到很大提高。

2.2 通信技术的应用

现代社会是网络信息社会,通信技术在我们的日常生活中有着非常重要的作用。纳米技术在通信技术中的应用给这一技术的发展起到了很大的影响。纳米材料也给光缆提供了新的发展空间。近年来,很多厂家已经着手对纳米光纤维涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯(PE)及光纤护套管用纳米PBT等材料进行开发。使用纳米材料的光缆,能够让其具有很多的优点,例如提升光缆的对抗机械冲击能力、防水、防气味等,同时还可以让光缆的使用时间得到延伸,提升了网络的安全性。同时,在网络通信的加密上也可以运用纳米技术来制造量子点激光器。当前,很多金融部门以及政府部门都使用了这一技术,保证了信息在传输过程中的安全问题。

2.3 医学、药物中的应用

纳米技术在医学以及药物中的应用早就已经开始,目前人们已经能够把健康检测设备佩戴在身上,这样就能更好的了解自己的身体情况。假如能够进一步把这种技术缩小,这样使用纳米技术就能够将微型传感器放进人们的身体当中,了解更具体的信息,这样对于医生的治疗有着很大的便利。另外,纳米技术能够在检测人们身体的炎症、术后恢复等情况,纳米技术在医学与药物当中的应用有着很好的发展前景。

2.4 化学方面的应用

使用纳米金属颗粒粉体当做催化剂,能够让化学的反应更加快速,有效地让化工合成的效率得到提升。假如在金属材料中假如纳米成为,它会变得更加坚硬,比一般金属的强度增加十几倍,同时还能够像橡胶一样具有弹性。使用纳米材料制造来建造汽车、飞机等,不光能让重量减少,还能在很大程度上提高其性能。

3 纳米技术应用的发展趋势

3.1 大数据传感器

传感器的使用能够给我们带来以前没有的大量信息数据,所以要对其进行处理,对于改变交通拥堵以及安全事故十分有效,同时,能够把数据给警方使用,减少犯罪情况出现。纳米技术在这一方面能够创造出一种超密集的记忆体,来储存大量的数据,另外,能够推动快速的运算法则的发展,让这些数据更加安全、有效。

3.2 应对全球变暖

目前,电动汽车与太阳能发电已经成为研究的重点,节能减排、低碳环保是重要的战略规划。纳米技术在这一方面也具有很大的作用。在电动机器与太阳能发电中都能够使用纳米纹理以及纳米材料,把平面变成更大面积的三维立体表面,进而储存与形成更多的能量,提升设备的运用效率。

4 结论

综上所述,纳米技术在目前已经得到了广泛的应用,并且取得了很大的效果,并且有着很大的发展空间。希望通过笔者的分析,让更多人了解到纳米技术的重要作用,相信在广大学者的共同努力之下,能够不断提升纳米技术在的应用价值。

参考文献

[1]刘合,金旭,丁彬.纳米技术在石油勘探开发领域的应用[J].石油勘探与开发,2016(06):1014-1021.

[2]王丽江,陈松月,刘清君,王平.纳米技术在生物传感器及检测中的应用[J].传感技术学报,2006(03):581-587.

[3]张文林,席万鹏,赵希娟,于杰,焦必宁,周志钦.纳米技术在果蔬产品中的应用及其安全风险[J].园艺学报,2013(10):2067-2078.

[4]曲秋莲,张英鸽.纳米技术和材料在医学上应用的现状与展望[J].东南大学学报(医学版),2011(01):157-163.

纳米技术的风险范文3

【关键词】纳米技术;纳米材料;纳米光电子器件;光通信

五十年前,硅材料的研制成功和硅晶体管的发明,导致了电子信息行业的一次大革命。材料科学在不断地向前发展,随之而来的光通信时代、量子时代带给人们的是更多的“不可思议”。预计纳米技术总的社会影响将大于硅集成电路,尤其在通信领域,它将使得光器件的体积微型化,功能大大提高,满足人类对信息的需求。

1、纳米科技为光通信带来的影响

纳米是一个微小的尺度单位,1纳米是十亿分之一米(10-9),大约是单个原子直径的4倍。纳米科技是指在原子分子层次上对物质精细的观测识别与控制的研究与应用, 它将对于21世纪的信息科学、生命科学、分子生物学、新材料科学和生态系统可持续发展科学提供一个新的技术基础,这将引起一场产业革命,其深远的意义可与18世纪的工业革命相媲美,它涉及面十分广泛,包括物理学、化学、生物医学和材料等有关的领域。纳米科技中最具有生命力的、最代表纳米科技发展前途的、对未来新技术和产业可能带来革命性冲击的是未来的纳米器件。将来的纳米器件应该是高集成的、多功能的和智能化的。它应该将信息的探测(传感器)、运算(芯片)、传输(通信)和动作的执行诸功能集为一纳米结构。

纳米激光器的第一个重要应用很可能是芯片互联。过去,处理器速度一直是阻碍计算技术和电信技术发展的主要因素。但是,当处理器速度提高到一定程度时,互联就成了制约发展的因素。为此,半导体制造商采用铜互联取代了过去的铝互联。现在他们又在对光互联以及超低K 值材料和碳纳米管进行实验。光互联能够提供足够的带宽,并能向最快的处理器提供数据。但是,考虑到尺寸和成本的因素,对于这种应用的激光器,要求将会非常苛刻。在板卡上可以采用VCSEL,同时使用保偏光纤也是降低成本的一种方法。在芯片中,激光器和波导都需要采用纳米技术制造。

另一个需要面对的难题是如何将光子和电子集成起来。这就促进了硅光子技术的发展。如果硅既可以用来处理光子,又可以用来处理电子,那么就可以将二者集成到一起。硅加工方面的深厚技术积累对推动光互联产品迅速进入市场将起到非常重要的作用。这一领域已引起最大的几家半导体公司的关注。英特尔已推出了硅调制器和激光器,最近IBM也宣布了一种在硅片上制作光路的方法。小公司同样不甘示弱,生产硅调制器的Luxtera就是其中的一个。

那么,纳米光子互联的市场到底有多大呢?这很难说。对于片上应用,激光器必须嵌入到芯片上,其价格将高于整个芯片的价格。但是一项针对板上应用的市场调查表明,纳米互联技术所带来的市场需求可能非常大。假设在一块板卡上有10个器件,如果要将这些器件互相连接在一起,那么就需要90个激光器来完成这项工作。目前每年售出的芯片板有上亿只,激光器的数量之大就不难想象了。与此同时,英特尔、摩托罗拉和IBM等公司认为网络发展中的下一个重大事件是光纳米传感器网络。但它距离商用还有待时日,因为纳米传感器的研发主要靠政府资助,目前已知应用仅限于国土安全和军事。

最后,纳米科技还可以帮助我们降低10Gbit/s和40Gbit/s网络的成本。随着FTTX的迅速发展,市场对低成本器件肯定会有需求。尽管一些新兴纳米光子公司在大谈降低现有网络技术的成本,但是纳米工程能否如他们所愿,就不得而知了。实际上,除非新技术具有无可比拟的绝对优势,否则设备制造商决不会在这上面冒风险。上述的量子点激光器就表明纳米科技并不总是集经济实用于一体的。

2、纳米技术在光通信中的应用

2.1应用于光通信中的纳米光电子器件

2.1.1整齐排列的交叉式纳米光缆线是一种“Y-形状”的氧化硅纳米光缆线,该纳米光缆线的直径为10nm,长度可达毫米级,线直而均匀并且是透明的,最重要的是该纳米光缆线在生长过程中自动由一根分叉成为两根,两根可以分叉成四根,依次继续分裂。

2.1.2纳米级导电纤维是一种仅有一个分子粗细的导电纤维,可谓世界上最细“电线”。它的直径仅3nm,中心部分具有良好导电性的丁二炔链,四周包覆着糖的衍生物,并作为绝缘层,防止漏电。

2.1.3纳米聚合体电子器件是一种将化学合成的纳米粒子和与其共扼的聚合体组合制成的二极管发光作用区,终于首次实现了具有应用价值的、转化效率达2%~3%的有机近红外发光二极管。

2.1.4新型纳米激光器提高电脑信息存储盆这种新型激光器实际上是以半导体硫化锅为原料制成的纳米线,直径仅为一万分之一毫米。研究人员将硫化锅纳米线安装在涂有硅材料的基底上,制成一个回路。

2.2纳米科技在光通信中的应用

2.2.1纳米激光器

纳米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少数几个状态上,而低音廊效应则使光子受到约束,直到所产生的光波累积起足够多的能量后透过此结构。其结果是激光器达到极高的工作效率,而能量阈则很低。纳米激光器实际上是一根弯曲成极薄面包圈的形状的光子导线,实验发现,纳米激光器的大小和形状能够有效控制它发射出的光子的量子行为,从而影响激光器的工作。

2.2.2纳米光纤

将碳纳米管与聚乙烯醇(PVA)材料及水相混合,这样就使得聚乙烯醇材料能够将碳纳米管紧紧包裹住,从而将无数的单个碳纳米管捆绑在一起。这种最新材料的韧性比蛛死高4倍比用于制造防弹衣的凯夫拉尔纤维韧性强度高出了17倍。与同样重量的铁丝相比,新型纳米光纤材料的硬度是前者的2倍,韧性是前者的20。

2.2.3纳米光纤传感器

纳米光纤气体传感器的样机,的特点在于核心部件采用了体积小、重量轻的普通光纤和纳米光纤,耗电小、寿命长、不会中毒.除了一般条件下的用途外,适用于矿井井下的潮湿、强噪音、强振动、高粉尘的恶劣环境.该检测仪的适应性强,除了应用于瓦斯的检测外,简单改变发光二极管和光电检测管的工作波长,可以用于氢气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、水蒸气、硫化氢、氨气等多种用途。五十年前,硅材料的研制成功和硅晶体管的发明,导致了电子信息行业的一次大革命。材料科学在不断地向前发展,随之而来的光通信时代、量子时代带给人们的是更多的“不可思议”。预计纳米技术总的社会影响将大于硅集成电路,尤其在通信领域,它将使得光器件的体积微型化,功能大大提高,满足人类对信息的需求。

【参考文献】

[1]程开富.纳米电子/纳米光电子技术[J].飞通电子技术,2002(2):76-80.

纳米技术的风险范文4

纳米是什么?纳米其实是-个度量单位,一个纳米长度相当于十亿分之一米。但现代高科技赋予纳米技术的含义又不仅仅是度量单位。物质到了纳米级后,物理、化学性质便会发生根本性变化。

物质在纳米世界里的神奇变化使科学家们产生了很大兴趣,他们设法把纳米材料用到飞机上,用以吸收雷达波,于是,隐形飞机问世了;将镍或铜锌化合物加工成纳米颗粒,可以代替昂贵的铂或钯作催化剂;在高分子塑料中加入纳米材料制成的刀具,比钻石刀具还硬;将电脑芯片和光盘加工成纳米级,其运算速度和记录密度高出几个数量级;用纳米技术造出的计算机芯片可以植入到大脑;将来也可能用纳米技术制成从地球通往月球的天梯……

纳米科技带给人们无限遐想。

童年故事:贫穷 梦想 追求

1962年冬,刘忠范出生在吉林九台的一个农民家庭。家里很穷,兄弟姐妹又多,但母亲坚持送几个孩子读书。

家里穷,作业本写完后用橡皮擦干净了再用,反复几次。有一次他和哥哥赌气撕了一页,还挨了打。上高中时刘忠范离开村校到乡里,离家有15里地,付不出住宿钱,也买不起自行车,每天就走路上学。他是没钱住校的极少数学生之一,每天要走30里路,来回三个小时,不管刮风下雨,他都坚持去学校。路上要经过一条河,下雨了河水涨了,他就把衣服和书包顶在头上游过去……最辛苦的是冬天,早上5点上路天是黑的,回来天也是黑的,他胆子又小。有几次天气太恶劣,到了学校都没人。不过,他没有因此缺过一天课。

后来在刘忠范留学过的东京大学,有一则“游水求学”的故事,被演绎成书呆子传奇流传着。故事说的是一天拂晓,一个少年迎着晨曦上路,斜挎的书包里,除了书本还有母亲准备的温热干粮。少年疾走如飞。突然,大雨如注,必经的一座小桥淹没在水中,少年没多想,跳入水中,游到对岸……到达学校,才发现没人来上学。

刘忠范从小到大都比较乖,也许是家里太穷了,血液里一些不安分的因子很早就被压制住了,他比一般孩子要多些单纯和“迟钝”,没有反叛的青春期,一直听老师家长的话,刻苦读书。他的经济条件是最差的,而学习成绩却一直是学校的第一名。

单纯的特质,灵动的特性。小小年纪的刘忠范,对美妙的大自然充满探求欲。

父母到田里劳作去了。他突发奇想,给家里种的茄子、辣椒和鸡、猪、狗、鹅们拉手风琴(哥哥从学校借来的),看看这些动物都有哪些反应。结果他发现,一拉手风琴,所有的动物都向他跑来,停留时间最短的是鸡,鹅听得最认真,甚至引颈鸣和。而狗翘着尾巴在他旁边转圈子,只是凑热闹……

用凉开水浇地是否比生水更好?刘忠范也曾怀着强烈的好奇心实验过。书上看到的东西他都想亲自试验一下。父亲务农,母亲是家庭妇女,只有哥哥有文化。兄弟姐妹五个,在邻村的小学教书的哥哥大他14岁。哥哥有许多书,但舍不得借给他,怕被他弄坏弄丢。他就偷出来看,小说、唐诗宋词、诗词……结果,哥哥的嗜好,大多变成了他的兴趣。

1979年考大学,刘忠范是乡中学唯一一名上榜生,不会填报志愿,只好请老师帮忙,第一志愿填的延边大学,第二志愿是吉林工学院。老师也不知道上延边大学要会朝鲜语,所以他直接上了吉林工学院。从小爱念书,是哥哥的熏陶。而爱上化学,是受到初、高中阶段两位化学老师的影响。这样,在考大学时,他就毫不犹豫地选择了化学。考上大学的刘忠范穿得很旧,拿个破书包和大茶缸,成天往图书馆和教室跑,因为没钱去社交,而看书不要钱。

成才确是要历经艰苦。当功成名就之时,回顾少年时期的磨难,刘忠范无限感慨:“我的人生挺简单,就是在做一件事情,小时候是读书学习,现在是读书研究,很难分为几个明显的阶段。生活条件是改善了,但生活本质没有变。如果要按年龄分,对我自己而言,我觉得哪个阶段都重要,有青春期的贫穷和挫折、奋斗和梦想,才有现在的进步、幸福以及平和。我一直认为,经历是人生的财富,无论是成功的经历,还是失败的经历,都是如此。”

攀登之旅:马拉松不是百米赛

1983年本科毕业后,刘忠范赴日留学,先后在日本横滨国立大学、东京大学取得了硕士和博士学位,并在东京大学和分子科学研究所做博士后。

博士期间,刘忠范随国际著名光电化学家藤嶋昭先生做研究,很为先生的工作精神感动,年过半百仍扑在事业上。先生家离学校有近两个小时的车程,但他早上8点半必到办公室,晚上10点才离开。这几年先生都是诺贝尔奖的热门人选。

自幼养成的勤奋习惯和藤嶋昭先生的表率,让刘忠范在日学习期间取得很大成功,获得了日本政府奖学金并在《Nature》上发表了学术论文。与中国不同的社会环境,也让埋头读书不问世事的刘忠范更加开朗起来。这时,北京大学化学系的教授蔡生民找到了他,不止一次地邀请刘忠范回国。蔡教授的真诚打动了他。

刘忠范确实有机会长期留在国外,然而,他选择了祖国。科学的确没有国界,但科学家一定要有祖国。他属于这个地方,这里有他的梦想、他的青春、他的师友,他的父老乡亲……

他选择了北大。当时也没有考虑过其他高校,或许北大的悠久历史吸引了他,或许北大的自由氛围吸引了他,总之,十几年后回忆起来,刘忠范觉得,“北大是最适合我的”。

刘忠范选择了纳米。

人们接受纳米有一个过程。1997年9月27日,北京大学成立了纳米科技中心,这是中国高校的第一个跨院系、跨学科从事纳米交叉学科研究的综合性研究中心。刘忠范接到很多电话,有人问到,听说你们搞出一种纳米,贵不贵,好不好吃?他只好回答他,纳米太小了,既不好吃,恐怕也吃不饱。

近年来,纳米技术掀起了阵阵热潮,也渐渐出现在人们生活中。纳米技术将为目前阻碍发展的许多技术难题提供新的解决方案和思路,进一步提高人们的生活水平并有可能在很大程度上改变人们的生活方式。1986年诺贝尔物理奖得主罗雷尔说,曾重视微米科技的国家,今天都已成为发达国家,而纳米科技则为人们提供了新的发展机遇,今天重视纳米科技的国家必将在未来的高科技竞争中独领。

1994年,刘忠范申请了科技部攀登计划项目,经费500万——在90年代初期,这是一个非常庞大的数字——刘忠范成为这个项目的首席科学家,也是当时科技部最年轻的首席科学家。他从此开始了纳米攀登之旅。

“当时是做纳米级的信息存储技术,相当于超级光盘。这个项目共有三个承担单位,还包括当时的北大电子学系——现在的信息科学技术学院的吴全德院士和薛增泉教授以及吉林大学化学系的李铁津教授。吴先生尽管年事已高,但对‘纳米’非常敏感。吴老先生和薛教授都是做信息技术的,尤其有感于我国微电子技术发展的曲折和落后现状,而纳米技术应该是一个难得的机会。因此,我们之间产生了强烈共鸣,觉得应该酝酿一个计划,大张旗鼓地在纳米领域开拓。这就是北京大学纳米科技中心成立的初衷。”

1993年回国后,刘忠范亲手建立起光电智能材料研究室。当时高校还多以“课题组”形式组织科研,“研究室”这个名字新鲜而洋气。起初的确什么都没有,完全从零开始做。有几间空房子,每一个插头在什么地方放着,都要刘忠范自己设计以后找人安装,桌椅板凳都是他自己一件件买的。

1993年,刘忠范花50多万元人民币买了一台用于看原子和分子的STM仪器(扫描隧道显微镜),差不多是国内最早进口的洋玩意。需要为仪器配置防震台,但是因为资金紧张,刘忠范只能带着学生到学校附近的工地上找沙子和锯末代替。沙子和锯末弄回来以后,还要晒干才能用。他们是7月份开始做这个事情的,正好赶上雨季,一下雨还得抢收这些晒着的宝贝。至今刘忠范回忆当年的艰辛仍然记忆犹新。

创业是艰辛的。当年的刘忠范人称“拼命三郎”,每天最早进楼的是他,最晚一个走出实验室的还是他。由于总是工作到深夜,楼门早已关闭,因此他经常翻越化学楼的铁门,因此练就了一副好身手,他自嘲道。他的口号是“一天二十六小时工作制”,在他的感染下,他的学生、他的同事也都变成了大大小小的拼命三郎。搞前沿研究需要先进设备。为了购买这些设备,他省吃俭用,甚至到了抠门的程度。他还学会了砍价,变成了砍价高手。他冒着风险举债,最多时超过80万元。要知道,在十几年前,这是一笔巨额债务。

科研工作很辛苦,但也充满了快乐。在刘忠范眼里,研究的一大乐趣就是和学生一道创造故事。学生一个错误的实验设计带来了热化学烧孔存储技术;一位女同学的顽固不化和他的坚持加包容收获了石墨烯的偏析生长方法,进而开启了石墨烯生长过程工程学研究之门。回忆起这些往事,刘忠范的脸上洋溢着成就感。

刘忠范现任北京大学化学与分子工程学院“纳米科技岗位”长江特聘教授、北京大学纳米科技中心主任、物理化学研究所所长、以及科技部纳米重大研究计划项目首席科学家、基金委“表界面纳米工程学”创新研究群体学术带头人等职,2007年加入九三学社。他还担任中国化学会、中国材料研究学会和中国微米纳米技术学会常务理事,“化学学报”和“化学通报”副主编,以及Adv. Mater.、Chemistry_ An Asian J.、Nano Research、NPG Asia Materials、J. Photochem. Photobiol. (C) Photochem. Rev.、J. Nanoscience Letters、Frontiers of Chinese Chemistry、“微纳电子技术”、“物理化学学报”、“电化学”等国内外著名学术期刊编委或顾问编委。英国物理学会Fellow,欧美同学会会员。

挥洒人生:从高原到高峰

十几年来,中国纳米科技发展得飞快。从数量上看,已经与美国并驾齐驱,论文的档次也越来越高,尽管原创性和影响力尚有待提高。刘忠范为中国纳米的发展简单勾勒了三部曲:科学、技术和工程。“要向两头进军,一头是解决纳米中的大科学问题、真正的原创性科学问题;另一头是纳米技术的产业化问题,解决关键的技术和工程问题。我们还有许多努力和挥洒的空间,从科学到技术到产业是一条崎岖的攀登之旅,纳米技术的真正魅力在于它所蕴藏的巨大生产力。国家需要投入和耐心,最后才能开花结果。”

谈起与自己一同成长的北大纳米科技中心,刘忠范说,北大的纳米研究,总体上还处于纳米科学的层面,经过十几年的努力,已经取得了长足进步,在国内外拥有了一定的学术影响和地位,化学学院、信息学院和物理学院的纳米团队功不可没。当然,我们还缺少重大突破,需要从高原到高峰的飞跃。

刘忠范特别推崇团队精神和团队文化建设,这或许与他多年留学日本的经历有关。说起他的研究团队,他充满了激情和自豪。他总是强调,他所取得的些许成绩,都是团队成员共同拼搏、共同奋斗的结果。他的研究团队,从最初的几个人、十几个人,发展到今天的几十个人,不断地壮大着,也形成了独具一格的团队文化。这种团队文化中,既有对科学的热爱和执着,也有快乐的业余生活。新年联欢晚会上学生们自编自导的精彩节目从另一方面展示了他团队的创造力。每周一次的羽毛球俱乐部活动,还有一年一度的五一春游、研究室周年庆典、以及教师还乡团活动,使他的团队充满朝气和凝聚力。正是这样的团队文化,带来了一个又一个的学术研究成果,也使北大成为国际知名的低维碳材料研究基地。他的信条是,人才决定潜力,机制决定效率,文化决定高度。

刘忠范最自豪的不是他发表的300多篇学术论文,而是培养了一批热爱科学、热爱纳米的弟子。他的弟子绝大多数都在国内外知名学术机构从事科研工作,其中有21位晋升为教授,而副教授和助理教授则更多。在人才培养方面,他总是不遗余力,倾注了大量心血。他极为认真地讲,他更希望将来有一天被称为教育家,而不仅仅是一名科学家。

责任是通向伟大的代价,这是丘吉尔的一句名言。已近天命之年的刘忠范深深地感受到越来越多的社会责任。儿时刻骨铭心的贫穷经历使他对农村教育和失学儿童问题极为敏感,并力所能及地做些事情。他的多方奔走、努力和奉献给他曾经就读的村小带来了漂亮的新校舍、崭新的桌椅和计算机房、以及宽敞明亮的图书室。他收到学生家长寄来的感谢信,讲述自己的孩子第一次看到和使用电脑时的激动心情,他感动得落了泪。他设立的奖学金拯救了不少濒临失学的儿童。作为一名“九三”人,他感受到更多的责任,也有了更为广阔的舞台,为国家、社会的发展献计献策。

纳米技术的风险范文5

【关键词】藏药 剂型改进 应用 展望

藏药是中华民族一颗璀璨夺目的瑰宝,是藏在漫长的长河中不断创造出来的优秀民族遗产,凝聚着历代藏医药工作者的聪明才智、心血和汗水,在防病治病维护藏民族身体健康和生命安全中发挥着巨大的作用。藏药以其独特的理论、优秀的品质正在受到中国和世界医药界的瞩目,藏药应用推广的势头正在悄然升起。然而由于历史和其它许多方面的原因,藏药在剂型、品种、制造工艺、制剂理论、质量标准等方面的研究还存在着明显的不足和落后,不能满足现代的需要和出口的要求,严重的制约着藏药的发展与应用。

一 药剂的发展现状

剂型是药物应用的形式,对药效的发挥极为重要,过去人们认为化学结构、处方组成是决定药效的唯一因素,随着生物药剂学的发展,人们逐步认识到剂型因素在一定条件下对药物的药效有决定性影响,改变剂型可以调节药物的作用速度,降低或消除药物的毒副作用,也能达到靶向给药的目的。这一认识已成为药物研究、生产时考虑的重要问题。

现代药物制剂的发展可分为四个时代:第一代制剂为普通制剂,包括注射剂、片剂、胶囊剂、软膏剂、栓剂等;第二代制剂为缓释制剂(也称长效制剂);第三代制剂为控释制剂;第四代制剂为靶向制剂。目前,包合技术、固体分散技术、微型包囊技术、纳米技术、缓释控释技术等制剂新技术正在被广泛的研究和应用于制剂的生产。当今药物制剂正在向速效、高效、长效、剂量小、毒性小、副作用少、定时、定位、定速、使用方便的智能化给药系统方向发展。

二 藏药剂型改进的必要性

近几年来,在“药学是一个伟大的宝库,应当努力发掘,加以提高”的方针指引下,在全国倡导学习中医,研究新剂型,现已研究出颗粒剂、片剂、涂膜剂、膜剂、气雾剂、注射剂、眼用制剂、合剂、口服液、栓剂、胶囊剂、软膏剂、中组方制剂等中药新剂型。我国2000年版药典收载的中药新剂型就有100多个品种,在中成药的质量控制方面也有很大提高。藏药和中药同属于传统药物的范畴,而其目前的剂型主要有汤剂、散剂、丸剂、酒剂等,虽然有些药厂也生产口服液、硬胶囊剂等其它一些新剂型,但总体而言,剂型种类比较少,生产工艺落后,药物剂量相对较大,服用不便,吸收缓慢,作用迟缓,生物利用度差,生产自动化成度不高,同一剂型同一品种不同生产厂家的产品质量、疗效有很大差别,产品质量波动性大;治疗慢性疾病有独特疗效,治疗急症则显不足,其剂型的研究与开发远远落后于中药,严重的影响了藏药的推广使用。为了进一步提高藏药的疗效,扩大使用范围,减少使用剂量,方便给药,改进传统藏药剂型,采用制药新技术,生产先进,高效、安全、美观、优质的藏药新剂型,使藏药走向全国、走向世界,对藏医药事业的发展是十分重要和必要的。

三 藏药剂型改进的原则

藏药剂型改进是在传统藏药剂型的基础上,以藏论为,应用现代化药剂学的技术、方法将藏药制成适合于现代临床应用的高效藏药新剂型。其改进应坚持以下原则:

1 坚持藏药理论的指导:藏药剂型改进必须遵循藏医药的理论体系,突出藏一医药的特点,在藏药理论的指导下,对长期临床实践证明确有独特疗效的药物,首先进行剂型改进。

2 有扬有弃,继承和创新并重:藏药经过长期的临床应用和历代藏医药家的努力,形成了自己独特有效的组方和生产工艺,对此必须采取有力措施加以保护和发掘继承,在继承的基础上通过现代化的剂型改进加以提高。

3 提高药效:经过剂型改进后的藏药新剂型,必须比原有剂型在疗效上保持或有所提高,给药途径更适宜、方便,药物的安全性更高,药品的质量更好、更稳定,否则剂型改进将毫无意义。

4 以治疗急症重症为重点:藏药传统剂型作用缓和、毒性小、对慢性病有独特疗效,但对急症重症的治疗则不足,所以剂型改进应考虑对急症重症的治疗。

四 藏药剂型改进的方法

进行藏药剂型改进,首先必须立足于的实际,选择具有明显民族特色、疗效确切的藏药进行,如“七十味珍珠丸”、“二十五味珊瑚丸”、“二十五味松石丸”等。其次应选择对常见病、多发病或地区特有的疾病疗效好的藏药。也可以考虑对民间单方、验方、祖传秘方,或能促进入的免疫机能,或能抗衰老延年益寿的藏药进行发掘。第三、应考虑到自然资源的分布,要选择地区天然药物资源丰富、再生能力比较强或可以人工栽培的藏药,以便于今后规模化生产,争取规模效益。

进行藏药剂型改进时,不应以味追求高科技,追求最先进的工艺和剂型,应立足于的实际,借鉴中药剂型改革的方法和经验,由易到难,由简到繁,逐步发展提高。利用现代化的提取、分离技术,选择合适的生产工艺,将藏药有效成分最大限度的提取出来,再经过纯化,去除无效成分,得到单一有效成分或多种有效成分的混合物,然后再进一步采用现代化的制药技术制成适合现代临床需要的多种剂型,这是提升藏药质量、改进剂型的重要方法。在剂型改进时,对藏药的组方要遵循藏医药的理论指导,但对其处方药味也不能一成不变,要应用现代药理、化学方法对其进行拆方研究,优化组合。做到用药最精,用量最佳,疗效最好,毒副作用最小。

五 现代化高科技用于藏药生产的展望:

药剂学是以、学、化学、生物化学、微生物学、药、药物分析等学科的理论为基础,结合药物的性质和医疗的要求,用药剂学的方法和手段将药物设计和制成符合临床需要的药物型式,它是随着其他科学技术的发展而发展起来的。目前高新科学技术如:纳米技术、基因工程、细胞工程、发酵工程与酶工程、微、新和新能源技术,这一影响21世纪科学技术和国计民生的四大科学技术,在药剂学的发展上展现了巨大的潜力。下面就其在藏药制剂上的应用略作展望。

(一)纳米技术: 纳米技术(Nano-ST)是20世纪80年代末刚刚诞生并在崛起的新科学技术,它的基本含义是在纳米尺寸(10-9-10-7m)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子,创新物质。据专家们预测,纳米科技必将成为21世纪的主导新技术之一。纳米技术在方面的应用前景广阔。1998-2000年美国专利中涉及纳米技术的专利在生物占到了80%以上。国内已将纳米技术应用于中药石决明、雄黄的研究。

藏药目前应用最主要的剂行为丸剂,属于固体分散体系的剂型,在固体分散体系中,药物微粒的大小对药物的溶解、吸收、生物利用度、药效等有非常大的影响。据报道灰黄霉素的粉沫被进一步磨细成微粉后,其疗效增加一倍。重庆西南制药三厂试制一种“高效灰黄霉素滴丸”,口服后在血液中的药物含量比微粉片剂又高出一倍以上,经临床观察,其用量仅为微粉制剂的一半一下,疗效确切,副作用小。这种滴丸剂型,就是进一步降低了微粒的粒径。如将微粒粒径降至纳米级,疗效会更好,因而在藏药丸剂传统制剂工艺的基础上,针对其组成中的主要药味,进行纳米技术的加工处理,会赋予其新的功效,提高生物利用度,增强靶向性,降低毒副作用,拓宽藏药的适应症,提高疗效,减少用药量,节省藏药资源,特别是珍贵药物资源。

(二)包合技术: 包合技术系指一种分子或药物被包嵌于另一种分子的空穴结构内,形成包合物的技术。药物经包合后溶解度增大,稳定性提高,液体药物可粉沫化,防止挥发性成分的挥发,掩盖药物的不良味道,调节释药的速度,提高药物的生物利用度,降低药物的刺激性与毒副作用,在藏药的生产上,可以运用现代化的提取分离技术,对藏药的复方或单方制剂,进行适当的提取、分离、纯化,然后用包合技术进行包合,在进一步制成片剂、注射剂、胶囊剂、口服液等现代的剂型,使藏药显效更快、使用方便、外形美观、用量减少、药效更高。

除了纳米技术,包合技术之外,目前比较成熟的制药新技术,有固体分散技术、微型包胶技术、微粉技术、缓释、控释剂技术、经皮吸收技术、靶向制剂技术等。都可用于藏药传统的生产工艺中,也可用于开发研究藏药的新工艺、新剂型,这将是藏药现代化发展的重要方向之一。对于提高藏药的质量水平及疗效,扩展其使用范围有着十分重要的意义。

作者单位:811300 黄南藏族自治州藏医院

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纳米技术的风险范文6

ARM阵营中的高通和联发科,凭借在技术和应用上的成功布局,占据了移动手机芯片的高端和中低端大部分市场份额。英特尔作为PC处理器市场的王者,当前正努力向移动智能终端市场延伸渗透,大力推广基于x86结构的移动芯片处理器。中国的海思和展讯等企业,凭借本土手机市场崛起带来的东风,2014年实现了超过十亿美元的销售收入,在移动芯片领域占据一定的市场份额。但是随着高通中低端移动芯片以及联发科向高端发力,中国的移动芯片企业将面临更加严峻的考验。要想在竞争中突围,中国移动芯片企业应该在以下三方面寻求突破。

一是抓住应用市场需求,开展差异化竞争。无论对于手机、平板等移动终端,还是快速增长的可穿戴设备等新兴领域,中国都拥有最大的移动芯片消费市场。但是,在无法进入高通、三星等强势品牌占据的高端市场之后,越来越多的中国企业开始了中低端市场的较量,产品同质化严重,因此在移动芯片领域构建差异化的市场竞争格局显得尤为重要。一方面,企业可以瞄准移动芯片领域的基带芯片、射频芯片、电源管理芯片、存储芯片、导航芯片等细分领域进行产品开发,为本土的移动终端企业实现产业链配套,完善自身的技术支持和服务体系;另一方面,加强布局移动芯片的新兴应用领域,包括可穿戴设备、智能家居、物联网、健康医疗等应用市场,从提升性能、降低功耗、缩短研发周期、降低成本等方面展开产品研发,赢得市场先机。

二是抓住技术授权机遇,开展国际合作。中国芯片企业的崛起,促使英特尔希望通过合作的方式,打开x86架构的移动芯片在中国的市场,扩大移动芯片市场份额。ARM阵营面对竞争,也将会重新审视在中国的布局,未来或许会向中国开放一部分的技术资源。这将是国内芯片企业发展的巨大机遇。一方面,应通过国际合作,提升国内企业在移动芯片领域的技术水平、工艺开发和质量控制等方面的能力,进一步建立和推广自主可控的移动芯片生态系统,实现技术创新;同时,通过技术授权,可以帮助国内企业规避专利壁垒,有助于实现长远可持续发展。另一方面,国内企业应通过国际合作开拓国际市场,拓展营销渠道,增强品牌认知度和普及率,提升企业的国际竞争力。

三是抓住IC制造业发展契机,开展产业链合作。中芯国际已经发展成为全球第五大芯片代工企业,去年高通宣布其为最新骁龙处理器28纳米多晶硅和28纳米高介电常数金属栅极工艺制程产品的代工企业之一,中芯国际也已经在去年年底实现了28纳米技术的量产。面对我国芯片代工业的迅速崛起,国产移动芯片企业应该抓住这一契机。一方面,移动芯片设计企业应加强与芯片制造企业之间的合作,采用虚拟IDM等方式获得流片验证支持,缩短研发周期,实现产品技术创新和快速产业化;另一方面,通过产业链上下游之间的协作,强化代工企业为移动芯片设计企业提供稳定的产品供应,降低市场风险。