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纳米技术的研究范文1
关健词：耐火材料；镁碳材料；含碳量；纳米技术；分散性
1 耐火材料的工程应用
耐火材料具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性以及热稳定性，是各种高温设备必需的材料，其耐火温度一般在1580℃以上，包含天然矿石及各种人工制品。耐火材料按其化学成分可分为酸性、碱性和中性；按耐火度可分为普通耐火材料（1580 ～ 1770℃）、高级耐火材料（1770 ～ 2000℃）、特级耐火材料（2000℃以上）和超级耐火材料（大于3000℃）四大类；按矿物组成可分为硅酸铝质（粘土砖、高X砖、半硅砖）、硅质（硅砖、熔融石英烧制品）、镁质（镁砖、镁铝砖、镁铬砖）、碳质（碳砖、石墨砖）、白云石质、锆英石质等。随着当今高温工业的飞速进步，耐火材料正日益成为其不可或缺的支撑材料，并广泛应用于建材、电力、水泥、钢铁及军工等国民经济的各个领域。
上世纪70年代初，随着钢铁铸造技术的发展，传统氧化物基耐火材料逐步显示出其落后性，研究者们开始尝试将石墨引入到传统氧化物基耐火材料中，形成了氧化物-碳复合耐火材料，镁碳耐火材料即是其中的一种，它曾经在钢铁铸造工业的发展中作出了重要贡献[1-3]。镁碳耐火材料在我国也经历了四十多年的研究和发展，并取得了显著的成绩。但随着目前洁净钢技术、炉外精炼技术、钢铁工业节能减排技术及资源循环利用等技术的不断发展，传统的镁碳耐火材料由于较高的石墨含量（12 ～ 20wt%），也逐步开始无法满足生产要求。主要原因包括：（1）碳的导热系数高，造成含碳耐火材料热损耗大，从而使炼钢能耗增加；（2）高碳含量引发的钢水增碳效应降低了钢材的理化性能；（3）石墨氧化导致材料结构疏松，其高温强度、抗侵蚀性等快速衰减，降低了耐火材料的使用寿命。
这些问题急需进一步优化其工艺，尤其是降低其含碳量来加以解决。在这种技术背景下，国内外大量学者都开展了低含碳量、高性能的镁碳耐火材料的研究，这主要包括：（1）将碳源从微米尺度向纳米尺度发展，优化基质结构；（2）改善结合剂的碳结构，提高其抗氧化性进而提高材料的强度和韧性；（3）抗氧化剂的复合使用及对碳素原料进行保护处理，提高碳的抗氧化性。这些研究都力求使镁碳耐火材料中的碳含量低于8 wt%，有的甚至低于3 wt%，从而最大限度降低对钢水的增碳，同时，还能改善炼钢能耗，提升耐火材料的使用寿命[4，5]。
2 国内外采用纳米技术改善镁碳材料的研究现状
随着镁碳耐火材料的低碳化（碳含量低于8wt%）的研究，人们发现，镁碳耐火材料降碳后，其抗热震性和抗侵蚀性也都大幅下降，这很难满足实用要求。因此，高性能低碳镁碳耐火材料的研究格外引人注目。近期，研究者们发现在镁碳耐火材料中引入纳米技术来降低碳含量是制备高性能、低碳化耐火材料的一种重要方法。
Tamura等2003年首次开展了将纳米炭黑引入到镁碳耐火材料中的研究[6]。随后九州耐火材料公司采用该技术开发了低碳镁碳耐火材料，在碳含量仅为1 ～ 3 wt%的情况下，镁碳耐火材料的抗热震性、抗侵蚀性和抗氧化性都得到提高，而且其隔热性能也有所改善[7]。同时，他们还研究了含2 wt%的单球形炭黑的镁碳耐火材料，发现其具有高的耐压强度及优良的抗热震性。两年后，他们的研究又揭示了低碳镁碳材料的抗热震性和抗侵蚀性提高的微观原因[8-9]。含纳米炭黑和杂化树脂的低碳镁碳材料经高温热处理后，内部会生成大量的柱状、纤维状或晶须状的碳化物，它们形成的相互交错的网络结构提高了低碳镁碳耐火材料的抗热震性和抗侵蚀性。Yasumitsu等人[10]也利用单球形炭黑，开发了低碳镁碳材料（碳含量为4 wt%），与传统镁碳材料相比，它具有相同的抗热震性和更优异的抗侵蚀性。黑崎公司与新日铁公司[11]也利用纳米技术制备了低碳镁碳材料（碳含量为10 wt%或8 wt%），结果表明：与传统镁碳材料相比，它的保温性能和高温服役寿命更好。针对纳米炭黑在镁碳材料中表现出诱人的性能，Tamura等人[12]进一步深入研究了纳米技术在耐火材料中的应用技术理念，并指出未来纳米技术的重点在于提升纳米颗粒在耐火材料中的分散性和形貌可控性。印度人Bag等[13-14]也制备得到了纳米石墨和炭黑为复合炭源的低碳镁碳材料，其纳米石墨和炭黑的含量分别为3 wt%和0.9 wt%，发现其性能优于石墨含量为10 wt%的传统镁碳材料。此外，还有国外研究者[15-16]将SiC、TiC等复合的纳米炭黑以及碳纳米纤维等引入镁碳耐火材料中，成功将其碳含量降至3wt%左右，且材料的抗热震性和抗侵蚀性优良，抗氧化性明显改善。这是由于在镁碳材料中添加的复合结合剂在高温还原条件下热处理后可原位生成碳纳米纤维，它们在空间相互交织成三维网络，使得低碳镁碳材料不但具有优良的热震稳定性和抗侵蚀性，还具有较高的高温强度及较低的热导率，可明显降低炉衬的热损失，提高其服役寿命。
国内诸多学者也开展了含纳米碳的低碳镁碳耐火材料的研究。朱伯铨等[17]采用纳米炭黑制备了碳含量小于6 wt%的低碳镁碳材料，发现其高温服役寿命与国外进口镁钙材料相当。李林等[18]将纳米炭黑-酚醛树脂引入镁碳砖中，发现其气孔尺寸减小，高温性能提高。孙加林等[19]研究了3 wt%低碳镁碳材料的性能，发现其力学性能、抗氧化性和抗热震性随炭黑颗粒尺寸的减小而提高，当炭黑达到纳米量级时，试样的抗热震性能比传统16 wt%高碳镁碳材料更为优异。颜正国等[20]以硼酸和炭黑为原料，采用碳热还原法合成部分石墨化B4C-C复合纳米粉体，并利用其对镁碳砖进行了低碳化改性。发现它作为碳源和抗氧化剂用于低碳镁碳砖时，不仅可以使其常规物理性能满足实际工程的需求，而且还能让耐火材料具有良好的抗氧化性及热震稳定性。华旭军等[21]以金属钛、氧化钛及炭黑为原料在真空感应炉内合成了炭黑和TiC复合纳米粉体，开发出碳含量为4 ～ 6wt%的低碳镁碳砖。谢朝晖等[22]将二茂铁引入到低碳镁碳砖中提高了材料的抗侵蚀性和抗热震性，这源于二茂铁热解产生的纳米 Fe 粒子催化基质原位反应生成大量的尖晶石晶须。
3 纳米技术在镁碳耐火材料中的应用前景
在低碳耐火材料中引入纳米物相可提高其高温强度、抗热震性和抗侵蚀性。这是因为纳米物相可改善镁碳材料的显微结构，使材料结构致密化、微细化，起到提高物理强度的作用。同时，纳米相弥散在材料中有助于缓解热应力，使裂纹偏转或裂纹被钉扎，从而耗散大量的能量，充分提高材料的韧性。纳米粒子包裹石墨可提高含碳材料的抗氧化性，以及防止钢渣的侵蚀和渗透等[23]。总之，将纳米技术应用到镁碳耐火材料中，可为开发高性能、低碳化镁碳耐火材料提供新方法。
但纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究尚处起步阶段，仍有很多工程问题需要解决，其中最显著的就是纳米材料的团聚问题。纳米材料，包括纳米颗粒、纳米纤维及纳米管等，由于其巨大的比表面积和表面能的存在，以及由于其纳米颗粒间的范德华力大于其自身重量的原因，导致其在实际工程中往往存在团聚现象。团聚后的颗粒尺寸将不再在纳米范围内，从而失去纳米材料的小尺寸效应带来的活性。此外，团聚现象使纳米材料在镁碳材料中分布均匀变得十分困难，极易由于团聚而在材料局部富集，这不仅不能改善镁碳材料的耐火性能，反而还会降低其理化性能。
因此，发展纳米材料在镁碳耐火材料中的均匀分散技术至关重要。这可采用超声分散、纳米表面化学修饰等方法。例如，我们可以采用超声分散来改善纳米炭黑在镁碳材料中分布的均匀性。在超声波的剧烈震荡下，处在液态环境下的纳米碳会有微泡形成和破裂的交互过程，伴随着这一交互过程，耐火材料中将激起由于能量瞬间释放而产生的高强振动波。这些短暂的高能微环境，将在材料中产生局部高温、高压或强冲击波和微射流等效应，能很好地地弱化纳米粒子间的范德华力，从而有效地制止纳米粒子间的团聚现象[24-25]。但这些分散技术目前还停留在实验室阶段，将它们应用在工业化大规模生产中还需要解决好设备及工艺参数等诸多实际问题，包括对超声功率和超声时间等重要工艺参数的反复摸索。因为纳米相在耐火材料中的超声分散时间并非越长越好，而是存在一个最佳的值。当超声时间超过某一临界值时，超声激励时产生的局部高温增加，使体系温度升高，热能和机械能都不断增加，反而会使得纳米颗粒碰撞的几率增加，导致其进一步团聚。
此外，纳米技术在实际工程应用中另一关键问题是工艺成本较高。众所周知，由于纳米纤维等纳米材料制备工艺复杂，设备要求高，导致其价格昂贵。这就使得采用纳米技术来改善镁碳材料性能时，性能改善与成本降低间存在一定的矛盾。例如，将纳米粉引入到氧化物制品中以降低其烧结温度，但降低烧结温度所节省的成本往往还不能抵消由于引入纳米材料后原料成本的上升。那么，最终使用纳米相复合后的耐火材料由于其经济效益的降低往往会阻碍它们在实际工程领域中的应用。这就需要我们深入探讨在耐火材料中引入纳米材料和微米材料的性价比问题。如果引入纳米尺度的原料与微米尺度的原料对耐火材料性能改善的差异性较小，而且，引入微米尺度的原料同样能达到耐火工程的要求，则引入纳米技术并不具有实用的性价比。
因此，在纳米原材料的选用上，除了要考虑其对耐火材料性能和显微结构的提升，对其工程性价比也要进行优化。实际使用中，后者往往还是决定耐火材料是否能在工程应用中推广的关键因素。目前，在纳米技术领域中，将纳米原材料以溶胶、凝胶的形式引入比直接引入其相应的固态纳米颗粒往往更利于其在耐火材料中的分散，并且溶胶、凝胶的价格相对低廉，对于提高耐火材料的理化性能及其服役寿命具有更现实的意义。此外，采用纳米前驱体技术，并使其在加热过程中产生原位分解形成纳米结构，也能在耐火材料中产生极佳的分散效果。而且，这种原位分解产生的纳米结构可与耐火材料基体进一步化学反应形成新的纳米物相，从而还能进一步优化材料的显微结构和理化性能。这种纳米前驱体技术不仅价格低廉，关键是它能使纳米原料分散性得到极大改善，充分发挥纳米材料的小尺寸效应和化学活性。因此可以预计，在未来的耐火材料工业中采用化学凝胶或纳米前驱体技术将展现出美好前景。
4 结 语
低碳镁碳耐火材料在洁净钢生产和炼钢节能减排技术中具有广泛的应用前景。研究表明，采用纳米技术可获得与传统高碳镁碳耐火材料性能相当的低碳镁碳材料，是制备优质高性能镁碳耐火材料的新途径，极具工程实用化前景。但目前纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究还处在实验室阶段，真正将其应用到耐火工程中还存在许多挑战。尤其是，解决好耐火材料纳米物相的分散性问题和性价比问题至关重要。采用化学凝胶技术或纳米前驱体技术不仅工艺可行、性价比高，更重要的是，还能利用其原位分解效应实现良好的纳米物相分散，是目前最适合工业化应用的技术手段，将在未来的耐火材料工业中展现出美好前景。
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纳米技术的研究范文2
关键词：功能性纺织品 纳米技术开发 应用 研究
前言
传统的纺织企业被发达国家逐渐淘汰，目前，先进的科学技术已经替代了传统纺织企业。纳米技术、生物技术、信息技术等新型的技术在纺织品制造中应用，能够有效的完善纺织品的功能。其中基于纳米技术下的纺织品的市场需求量逐渐增加。如，纳米领跑、纳米羊绒衫、纳米保暖内衣等产品市场前景光明，为了拓展的纺织品市场，需要深入的研究纳米技术应用。
一、功能性纺织品加工方法与发展思路
（一）功能性纺织品加工方法
功能性纺织品加工的方法比较多，常见的方法有以下几种：第一，基于新的原料仿制功能性纤维。该种方法中所提到的新材料是指虾、蟹、昆虫壳中所提炼出来的纤维。此外还有自然界中的竹炭纤维、竹原纤维；第二，对纺织品的化学改性处理，该种方法是在原始的材料基础上应用化学材料进行材料的性质改变，最终使得纺织品原液中的掺入功能剂；第三，应用新型的纺丝技术，该种技术下所生产出来的纺丝比较柔软，并且表面上的纤维功能被优化；第四，基于后整理的纤维织物功能优化，应用功能性整理剂对纺织品进行后整理的方式，能够赋予纺织品新的功能。
（二）功能性纺织品发展思路
功能性纺织品的产生，以人们的生活需求，社会的发展需求为核心，在未来，其发展道路更加的宽广。在发展功能性纺织品环节中，首先需要强化基础科学研究，其次，关注多学科、多领域以及相应产业链之间的合作与发展。第三，大力发展功能性纺织品市场。
二、纳米技术在功能性纺织品加工中的应用
（一）仿荷叶效应防水材料
荷叶上的水珠不会浸湿荷叶，会聚积成为水珠，这样的自然现象说明荷叶具有较好的防水性，该种现象对于功能性纺织材料的设计提供了新的思路。防水纺织品在人们的生活中应用广泛，因此对于防水材料的研究比较关键。在电子显微镜下，莲叶表面上覆盖着无数尺寸约为10个Um的凸起包，并且在每个小凸起包上又布满直径约为的几百nm的绒毛。基于荷叶表面的结构特征，使得其具备了较强的防水性能，该种结构为较为特殊的纳米结构，研究人员在此基础上研发出仿荷叶结构纳米防水布。该种防水布借助其表面上凹凸不平的结构，能够实现疏水疏油。
（二）仿“孔雀羽毛”结构的生色纤维
孔雀的羽毛色泽艳丽、美观，将纳米技术应用到功能性的纺织品加工中，通过分析孔雀时羽毛结构生色，总结出这样结论：动物羽毛中的蛋白质晶体纤维会在自然光的照射下发生干涉，并且使得羽毛产生绚烂多彩的视觉色彩。为了借助纳米技术仿造孔雀羽毛材料，采取对孔雀羽毛结构进行观察的方式，了解其蛋白纤维的结构特征。在研究中发现孔雀羽毛的蛋白纤维、二维光子晶体结构产生过程比较特殊，是在积聚状态下产生。在功能性纺织品研发中，应用纳米技术，需要解决将nm单位的纤维设置在阳光折射率不同的尼龙材料中。该问题比较关键，需要在实际研究中，对重叠厚度设定中按照nm单位进行控制，那么，在这样的设计下，就能够制造出能够发出红、绿、蓝、紫等四种颜色的纺织材料。该种材料与传统的纺织材料相比，其实际的辨识度比较高，提升了纺织品的装饰性。
（三）仿“小鸟绒毛”的中空纤维
鸟类的羽绒质软，并且保暖性能较强，在羽绒服等御寒服装中常见，但是该种羽绒材质造价比较高，因此，在纺织行业中运用纳米技术研发出与小乌羽绒功能相似的中空纤维材料。该种纤维材料的产生为―种人工合成纤维，能够有效的替代羽绒纤维材料，目前，该种材料已经成为了功能性纺织品中较为重点的材料。在绒毛纤维仿造中，借助虎皮鹦鹉的绒毛纤维特征进行生产，在研究中，通过虎皮鹦鹉绒毛纤维的电镜照片，能够发现绒毛细长，并且包含棱锥状的附节。基于该种结构材料在实际应用，具有较好的方向性。在功能性纺织品生产中，借助胶原蛋白和静电纺丝技术，能够研制出一种兼具保暖性、蓬松性的产品。
（四）仿“蜘蛛丝”的防弹纤维
纳米技术的研究范文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10-3～10-5 mN／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=∑Гi dui=∑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。转贴于
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 0．1 mlN－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／L NiCl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/L NaBH4，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／L NiCl2，另一体系中含有0．513mol/L NaBH4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／L FeCl2和 0．3mol／L FeCl3，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 Igegal CO－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。
纳米技术的研究范文4
【摘要】
目的 探讨胃癌根治术中使用纳米碳淋巴示踪剂（CH40）引导清扫手术的效果。方法 将22例胃癌患者随机分成两组，实验组10例，术中应用CH40一支（1ml），再行胃癌根治术，对照组12例，直接行胃癌根治术。结果 实验组清除淋巴结(32±8)个，清除转移淋巴结(21±3)个；对照组清除淋巴结(16±6)个，清除转移淋巴结(7±2)个，两组差异有高度显著性(P
【关键词】 胃肿瘤；外科手术；纳米碳淋巴结示踪剂
胃癌根治术中淋巴结清除彻底程度直接影响预后。术中注入纳米碳淋巴示踪剂(CH40)能清楚显示胃周淋巴结及其淋巴引流情况，从而指导手术清扫。为更好清除淋巴结，使胃癌患者真正达到根治目的，我们对10例胃癌根治术中应用CH40，现报道如下。
1 对象与方法
1.1 对象
将2006年1月～2007年6月我院收治的22例胃癌患者随机分为两组。实验组术中先应用CH40一支（1ml），再行胃癌根治术，对照组直接行胃癌根治术。病例入选标准为：年龄18～70岁，经病理确诊为胃癌患者首次接受胃癌根治术，术中检查具有D1、D2手术指征，全身状况尚可（KPS评分＞60分），无严重的心、肺、肝肾疾病，可耐受麻醉及手术。两组患者的临床资料见表1。表1 两组患者的临床资料（略）
1.2 手术方法
实验组胃癌患者开腹暴露病灶后，在肿瘤周围选择4～6点，用皮试针头穿刺，在浆膜下潜行一段距离后再推注CH40，每点注射0.15～0.25ml，推注速度宜慢（1～3min注完），10min后根据淋巴结显影情况再决定手术清扫范围及根治方式；对照组直接行胃癌根治术。
2 结果
2.1 两组手术方式及淋巴结清扫情况 见表2，表3。表2 两组不同手术方式和淋巴结清扫范围（略）表3 两组清除淋巴结数目（略）
2.2 两组术后并发症情况
两组术后并发症差异无显著性(χ2=0.90，P>0.05)，见表4。表4 两组术后并发症情况（略）
3 讨论
CH40具有高度的淋巴系统趋向性，其团粒粒径平均为150nm。术中注射到肿瘤局部组织，被巨噬细胞吞噬后迅速进入淋巴管，滞留聚集到淋巴结，使肿瘤区域淋巴结染成黑色，达到示踪淋巴的目的，便于手术清扫，特别对于微小淋巴结的清扫有更大帮助。
日本秋原教授［1］1992年使用CH40对胃癌作了观察，1998年意大利学者［2］也做了相应报道，认为使用CH40后可以使医生切除更多的淋巴结，其中有更多的癌转移淋巴结，尤其是微小淋巴结的转移确认率有增加。2002年黄允宁等［3］在报道中认为CH40在提高胃癌淋巴结清扫的同时并没有增加手术的风险。
在胃癌根治术中，淋巴结清扫多数行整块切除法，在某些部位还须配合使用剥离法和剔除法，但仍可能导致远离胃壁区域的淋巴结遗留下来。特别是深部淋巴结群（如8、9、12、14组等），由于解剖关系复杂，不容易暴露且技术要求高，以及有转移的孤立微小淋巴结（1～2mm的淋巴结），淋巴结残留的可能性很大。注射CH40后，能清楚显示淋巴结的分布情况，使术野清晰可辨，从而利于淋巴结的彻底清扫，并尽可能减少对正常组织的损伤，有利于患者术后恢复。
本研究中两组术后并发症差异无显著性。实验组淋巴结清除数目和淋巴结清除转移数目都比对照组多(P
参考文献
［1］Hagiwara A， Takahashi T， Sawai K， et al. Lymph nodal vital staining with newer carbon particle suspensions compared with India ink:experimental and clinical observations ［J］. Lymphology，1992，25(2)：84-89.
纳米技术的研究范文5
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。
（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
纳米技术的研究范文6
关键词：《纳米技术的基础和应用》讲义;CAI课件;教学效果
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）19-0140-02
一、《纳米技术的基础和应用》课程的现状
纳米技术的发展依靠的是人才的发展，纳米科技人才是纳米技术发展的根本保证。我国一直以来十分重视对纳米科技方面人才的培养。《国家纳米科技发展纲要（2001―2010年）》中明确地提出：要从学校的教育抓起，要重视纳米科技的相关学科建设，择优设立有关于纳米科技的专业，同时在物理、化学、生物、机械、电子学、计算机科学等专业内部，设置有关纳米科技的新课程，重视和保障我国纳米科技的可持续发展。目前，纳米技术的相关教学工作十分活跃，国内许多高校都开设了与纳米技术相关的公共选修课或者专业选修课。在材料类本科专业中，开设有“纳米材料与技术”、“纳米材料”课程，这是当前材料科学领域中重要的专业课程。为弥补专业课程的不足和提供学生自主学习的机会，不少高校还在化学工程与工艺、应用化学、制药工程等专业中开设了“纳米科技导论”选修课程，受到学生的普遍欢迎。
为了让对纳米科技有兴趣的学生了解和认识纳米科技的基本知识、基本概念、基本方法及其应用，我们在桂林电子科技大学大学一年级新生中开设了“纳米技术的基础和应用”通识教育选修课程。这门选修课程推出后，立即受到了广大学生的欢迎，选修本门课的学生人数达到了200人，且仍有相当部分的学生由于受到选课人数的限制未能选上这门课程。实践表明，学生选修“纳米技术的基础和应用”课程的兴趣主要源于对新兴纳米科技知识的求知欲望。目前，在我国的高等院校开设的纳米技术相关课程中，大部分是偏向纳米材料的内容，这些纳米材料类课程一般是作为高年级专业主干课或专业选修课开设。这类课程的开设，一般要求选修的学生具有一定的材料、化学、生物等相关专业知识。对于我校大一新生来说，目前的相关教材和教学内容显然过于深奥。在教学实践过程中，经常有学生发出这样的疑问：“纳米技术这门课这么深奥，我们该如何学呢？以后工作中能用到吗？”
综上所述，我们必须对“纳米技术的基础和应用”这门课程的教学内容、教学模式和教学方法等进行改革。根据教育部“关于推进高等教育面向新世纪教学内容和课程体系改革计划实施工作的若干意见”的指示精神，结合办学定位和人才培养目标，面向大一新生这类特殊的教学对象，本文在《纳米技术的基础和应用》课程中探索了一条切实有效的教学改革之路。
二、新的教学模式和方法在《纳米技术的基础和应用》课程中的应用
（一）教学模式改革的目的
在“纳米技术的基础和应用”课程教学中，结合该课程理论和实践性强的特点，对教学过程中教学要求、教学内容、教学方法、教材建设和考核方法等多个环节进行改革，推动“纳米技术的基础和应用”课程的建设，为将来从事与纳米科技研究及产业相关工作的本科生提供必要的知识准备，以便能快速进入相关领域，满足社会之需求。并力图培养学生的科学思维和创新能力，为培养高层次、综合性、有创新意识和能力的人才奠定基础。
（二）新的教学模式和方法
1.编制新的讲义。目前可供高校教师上课选择的有关纳米技术的相关教材较少，且绝大部分是专业性较强的专业教材。在以往的教学实践中，使用类似的教材，大一学生常常感到接受起来比较困难，影响了教学效果和学生的积极性。因此，有必要针对大一新生，查阅国内外大量与本课程相关的资料，旁征博引，编写纳米技术的相关讲义。该讲义既要比较全面地介绍纳米技术的相关基本概念、理论和应用，又要把握专业深度，体现出专业性和科普性的结合。主要包括：纳米技术概述、扫描隧道显微镜和原子力显微镜、纳米材料、纳米生物与医学技术、纳米机械、纳米电子学等内容。纳米科技的研究对象涉及诸多领域，它的基础研究问题又与应用密不可分。对于大一新生，在有限的学时内，不可能把纳米技术的方方面面都做个系统讲授，比较可行的做法是将本学科领域最近发生的重要事件纳入讲义，并将这些事件产生的巨大影响加以阐述，让学生真切感受到知识的实用性与社会效应，提高学生的学习积极性，这就对教师的专业综合素质提出了较高的要求。结合大一新生专业基础知识较弱同时对前沿科技比较感兴趣的特点，我们在现有教材的基础上编制了新的讲义，注重趣味性、通俗性、易懂性，提高了对学生的吸引力。
2.CAI课件研制。“纳米技术的基础和应用”课程涵盖面较广、信息量教大，单一的板书教学手段不易满足该课程的教学需要。将现代化多媒体技术应用于课堂教学，利用视听说等手段向学生提供声、像、图、文等综合信息，有利于学生集中注意力。纳米技术的许多知识是微观领域的，单靠语言和文字描述，学生难以理解。通过多媒体技术进行动画模拟，可以使微观知识宏观化，变抽象为具体。因此，必须系统开发研制“纳米技术的基础和应用”课程CAI课件，该课件以科学研究前沿课题形式体现纳米技术领域的最新研究成果，尤其是国内外高校和公司中纳米技术应用的具体实例，激发学生的学习和研究热情。
在新的讲义基础上，为了达到好的教学效果，我们研制了高质量的CAI课件。对于纳米尺度相关问题的研究，采用图像、视频、动画等形式，这就比单纯的文字说明更加具有感染力，也更利于学生接受，有利于调动学生的学习积极性。
3.依托科研项目，实现多种教学手段。目前，依托多媒体等现代化的教学设备，已经实现了板书向PPT教学的转化，但在教学内容上，比较偏重理论，教学手段和教学方法比较单一。《纳米技术的基础和应用》课程对于大一新生来说，属于内容比较陌生，概念抽象，较难理解的课程。如果还是采用传统的课堂教学手段，往往使学生产生畏难情绪，影响课堂效果。针对这种情况，我们采取了依托科研项目，将教材内容和科研项目中相关联的内容联系起来，实现两者的有机结合。具体表现为：在教学内容上，首先讲解基本的知识点和相关概念，用浅显易懂的语言表达出来，让学生容易接受，接着引入科研项目中相关的例子，将课堂讲解的内容在科研项目中的应用进行阐述，便于学生有更切实的直观体验;在教具的准备上，如果条件允许，将科研项目中相关的原理样机、视频、图像等在课堂上进行展示，和教学内容相结合，可以引起学生极大的兴趣和参与感。例如，在《纳米技术的基础和应用》课程中，通过展示微流控芯片的原理样机，启发学生思考芯片的设计和加工流程。通过展示胶囊内窥镜、纳米机器人等最新科研成果，激发学生的科研兴趣和学习热情。另外，通过科研项目，邀请有合作研究的企业技术人员、其他高校合作研究人员等以讲座、培训等形式实现多元化的教学模式，丰富教学方法和教学手段。
4.在教学中发掘出科研前沿新课题。通识教育选修课程的教学目标主要是扩充大学生的知识面，注重知识点的“广度”而非“深度”，因此，应具备科普性、前沿性、实用性与趣味性的特点要求。与此相对应的教学形式和教学方法上也和其他的课程有所区别。在教学形式上，以专题形式展开教学。针对学生所关注的问题，开设各相关专题，例如纳米机器人、生物分子马达、隐形飞机表面的纳米涂层、纳米生物芯片等，来充实教学内容。实施讨论式、启发式的教学方法，激发学生的潜能。比如提出问题：“月亮和地球之间的天梯如何实现？”来引出纳米材料的独特优势;从学生熟悉的例子入手，比如媒体上炒的很热的纳米冰箱、纳米保暖内衣等，引出纳米技术的真正定义。采用多媒体教学手段，不断改善教学质量和效果。
纳米技术是目前国家大力支持的发展项目，各项科研资金投入较大。所以，如何通过教研相长，将教学研究作为科学研究的创新源，从教学中发掘出科研前沿新课题和新领域，是一个值得深入研究的问题，通过为学生进行科学讲座，积极倡导科学精神和创新精神指导学生进行探究性学习，集思广益，提炼出科研前沿课题，同时挖掘学生创造性思维潜力，提高分析和解决工程问题的能力。
三、总结
通过以上新的教学模式和方法在《纳米技术的基础和应用》课堂教学中的应用，有效地提高了课堂教学效果，达到了预期的教学目的。
参考文献：
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