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導(dǎo)語：在納米技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展的腳步逐漸加快，工業(yè)生產(chǎn)與各個領(lǐng)域的實際生產(chǎn)過程中所造成的大氣污染也越來越嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，近年來，我國空氣中的NOX、CO、SO2都處于嚴(yán)重超標(biāo)的狀態(tài)，對我國社會發(fā)展造成了巨大的影響，嚴(yán)重危害著人們的身體健康，對我國環(huán)境也造成了巨大的危害。隨著納米技術(shù)與納米材料的不斷完善與創(chuàng)新，這一先進技術(shù)在我國各個領(lǐng)域的實際應(yīng)用過程中為我國帶來了全新的發(fā)展前景與企業(yè)運營理念，幫助我國多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量的革新，對我國起到了極大地經(jīng)濟促進作用。針對我國日益嚴(yán)重的大氣污染問題，在環(huán)境污染治理的過程中，通過對納米技術(shù)與納米材料的有效利用，可以有效改善我國大氣污染的現(xiàn)狀，為我國環(huán)境治理提供全新的途徑。在納米技術(shù)與納米材料實際應(yīng)用于大氣污染治理的過程中，可分為空氣凈化及噪聲、電磁輻射的控制?？諝鈨艋址譃槊摿虼呋瘎﹥艋⑵囄矚鈨艋笆覂?nèi)空氣凈化三個部分，其中脫硫催化劑是我國工業(yè)生產(chǎn)中的一種燃料催化劑，可以在燃料燃燒的過程中極大降低污染物的排放，是我國納米技術(shù)的衍生物。經(jīng)有關(guān)部門檢測，在車輛、飛機等主機正常運作時，所產(chǎn)生的噪聲極易對人體造成干擾與危害，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量與身體健康。同時，有關(guān)頻電磁場在實際運轉(zhuǎn)的過程中，與強烈輻射區(qū)域具有同等效果，都會對人體健康造成嚴(yán)重的影響。因此針對這些問題利用納米材料與納米技術(shù)進行治理的過程中，可以通過開發(fā)納米劑對機器設(shè)備進行充分，有效改善設(shè)備運轉(zhuǎn)時的噪聲污染，并且在TiO2的表面添加含有納米材料的靜電屏蔽裝置，有效降低設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中的電磁輻射，為人們的工作與健康提供有效保障。
2納米技術(shù)及納米材料實際應(yīng)用于水污染治理
水資源污染是我國社會發(fā)展過程中突出的環(huán)境污染問題，對我國經(jīng)濟發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響。針對我國傳統(tǒng)的水處理方法，采用納米技術(shù)與納米材料進行水污染治理可以有效改善我國水處理效率較低的情況，對我國納米技術(shù)的發(fā)展與環(huán)境污染的治理起到了促進作用。無機污染廢水是我國主要的水污染問題之一，這些污染物對人體具有極大的危害性，嚴(yán)重者會導(dǎo)致人體患上肝癌與局部腫瘤，屬于重點防治問題。針對水中的重金屬與無機離子，常規(guī)的治理方式往往無法保證污染處理的質(zhì)量，對我國水污染治理造成一定的影響。在納米技術(shù)實際應(yīng)用的過程中，可以通過光催化技術(shù)及氧化技術(shù)，將水中的金屬離子及無機離子進行有效的轉(zhuǎn)化與清除，實現(xiàn)無機污水治理的效用。全新的納米技術(shù)更可以將污水中的貴重金屬完全提煉出來，達到變廢為寶的作用，對我國環(huán)境污染與經(jīng)濟發(fā)展起到一定的促進作用。有機廢水是我國污水治理過程中較為突出的問題，在應(yīng)用納米材料及納米技術(shù)進行防治的過程中，可以利用納米TiO2光催化技術(shù)對有機廢水進行合理性的降解，使廢水中的高濃度有機物得到凈化，由于這一技術(shù)在實際應(yīng)用過程中需要相應(yīng)高頻光系統(tǒng)來維持運作，因此，在利用納米TiO2光催化技術(shù)進行有機污水處理的過程中，還可以使用大功率的苯燈電源，利用經(jīng)濟適用的太陽輻射電源來為納米TiO2光催化技術(shù)提供高頻光能，以此保證有機廢水得到有效地降解與凈化，改善我國有機廢水污染問題。同時，還可以利用納米TiO2對農(nóng)藥污染進行源頭處治理，利用納米TiO2的光催化活性對農(nóng)藥廢水進行永久性降解，解決農(nóng)藥廢水的污染問題。
3結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】納米；納米技術(shù)；倫理問題； 技術(shù)轉(zhuǎn)型
1.倫理學(xué)與納米技術(shù)
納米(nanometer，nm)與分米、厘米一樣，是一個長度單位，1納米等于十億分之一米，也就是10-9米，相當(dāng)于10個氫原子排列成一行的長度，或相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的萬分之一。進入21世紀(jì)以來，納米技術(shù)非常廣泛地應(yīng)用在醫(yī)藥、能源、材料和環(huán)境治理等多個方面，已迅速發(fā)展成為引領(lǐng)世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域之一。納米技術(shù)的大肆傳播，已經(jīng)引起了人們的狂熱的追求和盲目的樂觀 [1]。納米技術(shù)自身的特點和發(fā)展?fàn)顩r要求我們從一種徹底不同的角度考慮納米技術(shù)的倫理問題，而這種更新穎的倫理方法或觀點應(yīng)該更注重未來納米技術(shù)的發(fā)展[2]。
倫理，通常與禁止和限制相關(guān)，特別是當(dāng)它涉及到技術(shù)的時候， 其約束是很多的。倫理學(xué)可以指導(dǎo)包括確定我們更好的生活的方式，以及告訴我們作為個人也好社會的一部分也好，應(yīng)該如何爭取和實現(xiàn)我們理想，并且使我們無愧于一個活生生的人。因此，盡管納米技術(shù)的倫理問題涉及到禁止和限制，但這不是全部問題之所在，甚至還算不上最重要的部分。
2.與納米技術(shù)有關(guān)的社會和倫理問題的三個誤區(qū)
作為一個社會人，我們已經(jīng)認(rèn)識到，學(xué)會跟蹤一種新技術(shù)應(yīng)用帶來影響的能力是很重要的，而且對這種技術(shù)的倫理方面影響的考慮也是越早越好[3]。然而就與納米技術(shù)相關(guān)的社會和倫理問題而言，還普遍存在三個誤區(qū)。
2.1認(rèn)為討論倫理和社會問題還為時過早
認(rèn)為討論倫理和社會問題還為時過早的前提主要來源于兩種主張。一是認(rèn)為納米技術(shù)能力的描述、控制和建設(shè)過程，即實踐的納米科學(xué)與工程沒有什么社會和道德問題的特點。二是目前還很少有產(chǎn)品含有已經(jīng)完成了納米粒子的設(shè)計，工藝或設(shè)備的制定了，更不用說大量生產(chǎn)和廣泛傳播了[4]。如果納米技術(shù)的實踐在社會和道德上是無害的或者納米技術(shù)本身基本上不存在，那么，社會和倫理方面的考慮必須無限延期下去。
2.2認(rèn)為現(xiàn)在討論倫理問題意義不大
第二個誤區(qū)的前提認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新是必然的--甚至呈現(xiàn)出指數(shù)增長--當(dāng)然，在這一過程中也會伴隨著他的益處。所以，在這種情況下，強調(diào)與納米技術(shù)革命相關(guān)的社會和倫理問題是最沒有意義也最不利的，因為任何東西都可能延緩納米技術(shù)為社會做出貢獻的步伐。要想促進社會發(fā)展，就要推動技術(shù)發(fā)展，盡可能地?zé)o阻礙、無約束、無監(jiān)管的去應(yīng)用和傳播。還有，要健康發(fā)展就要教育人民了解納米技術(shù)，促進公眾接受它，促進產(chǎn)品的商業(yè)化并準(zhǔn)備人員和機構(gòu)以便我們調(diào)整、減輕和補救那些意想不到的健康和安全方面的影響。
2.3認(rèn)為確保公眾接受才是關(guān)鍵所在
對于納米技術(shù)研究持續(xù)性發(fā)展的支持，以及將納米技術(shù)最終融入到消費產(chǎn)品和合理應(yīng)用的問題上，公眾對于納米技術(shù)的接受程度將成為其中的決定性因素。有一個普遍的觀點，甚至存在于那些大力倡導(dǎo)社會和倫理研究的專家當(dāng)中，這個觀點認(rèn)為：通過向公眾顯示關(guān)于納米技術(shù)的社會性擔(dān)憂已經(jīng)得到了解決，由此幫助納米技術(shù)獲得更多的公眾認(rèn)可度并保證其能夠順利的與國民和國際經(jīng)濟的發(fā)展相結(jié)合。
3.納米技術(shù)可能引發(fā)的社會和倫理問題
納米技術(shù)的發(fā)展存在著很大的風(fēng)險和不確定性，在發(fā)展和使用新興的納米技術(shù)滿足人類和社會緊迫需要的同時，如何充分而合理地去預(yù)見和減輕不利的影響或未曾想到的結(jié)果，已成為各國政府和科學(xué)界關(guān)注和研究的一個重要問題[5]。從納米技術(shù)的應(yīng)用及價值來看,具有極大潛力改變我們未來幾十年的生活方式,但正如波普爾所說的，"科學(xué)進步是一種悲喜交集的福音"。所以解決其引發(fā)諸多的社會和倫理問題勢在必行。
3.1有爭議的道德問題
有爭議的道德問題可能涉及到研究和工程實踐亦或產(chǎn)品使用。例如，納米技術(shù)涉及包括轉(zhuǎn)基因生物體、使用胚胎干細(xì)胞和嵌合體的研究、合成生物學(xué)、建設(shè)人工生物武器的發(fā)展、基因?qū)＠?、和修改人的本性。?dāng)然，有爭議的道德問題往往不是獨有的納米技術(shù)，雖然在某些情況下，納米技術(shù)可能實現(xiàn)它們特別引人注目的或有爭議的開發(fā)工具。
3.2社會環(huán)境問題
社會環(huán)境問題產(chǎn)生于納米技術(shù)同社會體制以及納米技術(shù)出現(xiàn)的體制背景的相互作用。由于納米技術(shù)是一項普遍使用，可以獲得的技術(shù)，所以它出現(xiàn)的可能引發(fā)的社會環(huán)境問題也是廣泛的，例如，獲得技術(shù)的公平問題，信息安全和隱私保護問題，知識產(chǎn)權(quán)問題，法律和政策問題，各種利益之間的沖突問題等等。納米技術(shù)不是環(huán)境負(fù)擔(dān)和利益分布的原因，設(shè)計能力，控制和納米級的創(chuàng)建并非天生是不公正的。當(dāng)考慮了納米技術(shù)的特點和實踐，環(huán)境正義似乎不是一個納米技術(shù)的問題。因此，不把社會環(huán)境問題理清楚，納米技術(shù)的可靠發(fā)展是不完整的。
3.3生命形式問題
生命形式問題出現(xiàn)于納米技術(shù)在社會標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和結(jié)構(gòu)，比如家庭結(jié)構(gòu)，社會網(wǎng)絡(luò)和生活軌跡等方面。社會規(guī)范往往是基于事實，或特定的理解，比如我們彼此的關(guān)系和我們與自然環(huán)境的關(guān)系。納米技術(shù)的出現(xiàn)有可能改變這種狀況，如果納米技術(shù)，特別是納米醫(yī)學(xué)能接近它所預(yù)期的那樣的那樣，那么與人類繁榮有關(guān)的規(guī)范將會進一步得到修改。此外，同過去一樣，人類壽命延長和達到期望的健康等將對家庭規(guī)范和結(jié)構(gòu)（例如，贍養(yǎng)責(zé)任），生活計劃或軌跡（例如，婚姻狀況），以及社會和政治機構(gòu)產(chǎn)生重大影響。
3.4轉(zhuǎn)型問題
轉(zhuǎn)型問題產(chǎn)生于納米技術(shù)的潛力，尤其是結(jié)合其他新興技術(shù)，如生物技術(shù)、信息技術(shù)、計算機科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和機器人技術(shù)等來改造人權(quán)狀況，而不是僅僅作為形式的生活問題，修改一些參數(shù)。這可能是通過以下方式實現(xiàn)的--顯著改變我們原來的生物種類，重建我們與自然環(huán)境之間的關(guān)系，創(chuàng)造自我意識和自主人工智能或發(fā)展強有力的替代環(huán)境。在這種情況下，新的道德狀況或?qū)⒁M一些有關(guān)于我們的道德景觀需要重新配置或重新構(gòu)思的方面?！?/p>
【參考文獻】
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［2］J.P.Dupuy,S.Roeser and A.Grinbaum.Living with Uncertainty:Toward the Ongoing Normative Assessment of Nanotechnology. [J]Research in Philosophy and Technology.2004,(2).
［3］朱鳳清，張帆.納米技術(shù)應(yīng)用引發(fā)的倫理問題及其規(guī)約機制[J].學(xué)術(shù)交流，2008,(1).
這是一個小型印刷廠車間,面積只有70平方米左右,不到兩節(jié)地鐵車廂那么大。車間有七名女性和一名男性工人,每天的工作是將一種白色涂料噴到有機玻璃板上。
不幸很快就降臨在這些工人的身上:七名女工相繼發(fā)病,其中兩名女工去世。
在2009年9月號的《歐洲呼吸雜志》(European Respiratory Journal)上,首都醫(yī)科大學(xué)附屬朝陽醫(yī)院(下稱朝陽醫(yī)院)醫(yī)生宋玉果及其同事發(fā)表研究論文稱,上述女工“所患的可能是‘一種與納米材料有關(guān)的疾病’”。
這大概是全球首宗關(guān)于納米顆?？赡苤旅呐R床毒理病例報告。論文的發(fā)表,在國際學(xué)術(shù)界引發(fā)了一場小型“地震”。無論那些與納米技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)會議,還是科學(xué)新聞網(wǎng)站和科學(xué)家博客,中國女工之死和納米安全都是激烈爭論的話題。
噴涂車間悲劇
從研究論文披露的情況看,七位女工的年齡在18歲至47歲之間,平均不到30歲,在車間工作的時間從5個月至13個月不等?；疾≈?她們的身體健康狀況良好。
2007年1月至2008年4月期間,這幾位女工被送到朝陽醫(yī)院職業(yè)病與中毒科救治。這個科室專業(yè)水準(zhǔn)較高,其醫(yī)生經(jīng)常被派往中國各個地方,協(xié)助處理血鉛超標(biāo)、重金屬污染等職業(yè)安全事件。
女工們的癥狀比較類似。所有病人的肺部都受到嚴(yán)重?fù)p害,并且有胸腔積液,臉上、手上和胳膊也都出現(xiàn)了嚴(yán)重的瘙癢皮疹。其中,有四位女工體內(nèi)的器官組織還面臨缺血缺氧的危險。
無論對于患者,還是對于醫(yī)生,治療過程都令人煎熬。胸腔積液反復(fù)出現(xiàn),常用的治療方法均告失效。
最終,一名19歲的病人在接受外科手術(shù)16天之后去世;另外一名29歲的病人在癥狀出現(xiàn)后的第21個月,死于呼吸衰竭。
負(fù)責(zé)診斷和治療這些女工的,是朝陽醫(yī)院職業(yè)病與中毒科副主任醫(yī)師宋玉果。根據(jù)醫(yī)院網(wǎng)站的介紹,他多年來從事塵肺、有毒化學(xué)物中毒的診治和臨床研究。
宋玉果及其同事開始追究女工們患病的原因,并將嫌疑對象鎖定為那個印刷廠車間的工作環(huán)境。
該車間所使用的原料是一種象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作為一種黏合劑,廣泛運用于建筑、印刷和裝修材料中,被認(rèn)為毒性很低。不過,為了讓材料更加結(jié)實和耐磨,制造商有時會加入硅、鋅氧化物、二氧化鈦等金屬納米顆粒。
1納米等于1米的十億分之一,大致相當(dāng)于人頭發(fā)絲直徑的數(shù)萬分之一。通常,粒徑在100納米以下的材料,均被稱為納米材料。
七名女工和一名男工被分為兩組,每天工作8個至12個小時。工人們每天要將大約6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到機器的底盤上;這些混合物隨即被高壓噴射裝置噴涂在聚苯乙烯材質(zhì)的有機玻璃板上;然后,有機玻璃板在75攝氏度至100攝氏度的溫度下被加熱烘干。
車間只有一扇門,沒有窗戶。噴射裝置附帶有一個燃?xì)馀艢饪?對噴涂過程中產(chǎn)生的煙霧起到一定的排除作用。
女工們發(fā)病以后,來自中國疾病預(yù)防控制中心、北京疾病預(yù)防控制中心、當(dāng)?shù)丶膊☆A(yù)防控制中心的流行病學(xué)專家,以及朝陽醫(yī)院的醫(yī)生,對這家印刷廠的工作環(huán)境進行了調(diào)查。
在噴射裝置燃?xì)馀艢饪诘奈鼩饪谥?專家們找到了累積的塵埃粒子。女工們發(fā)病前五個月,燃?xì)馀艢饪诎l(fā)生了故障。由于室外溫度很低,車間的門也經(jīng)常被關(guān)閉。專家們推斷,在這期間,車間內(nèi)的空氣流動非常緩慢甚至處于靜止。
這些工人都是工廠附近的農(nóng)民,沒有任何職業(yè)安全衛(wèi)生知識。她們所得到的惟一用來保護自己的工具,就是棉紗口罩。而且,她們工作時只是偶爾戴戴。
據(jù)工人們反映,在噴涂過程中,經(jīng)常會有一些原料噴濺到他們的臉上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三個多月后離開,并沒有顯示出任何癥狀。在其他車間工作的工人,其中包括女工們的親屬,也沒有出現(xiàn)類似癥狀。
研究論文沒有透露這家印刷廠的名稱及其所在地區(qū)。在朝陽醫(yī)院的辦公室,宋玉果也謝絕了《財經(jīng)》記者的采訪。
女工之死謎團
在女工們的肺部和胸液中,均發(fā)現(xiàn)了直徑約30納米的顆粒。而這般尺寸和形態(tài)的顆粒,同樣存在于她們接觸的噴涂材料之中。
此外,女工們出現(xiàn)了罕見的非特異性間質(zhì)性肺炎,以及奇特的肺部增生組織――異物肉芽腫等癥狀。這些癥狀與納米材料毒理的動物實驗結(jié)果相似。
宋玉果及其同事因此認(rèn)為,很可能是納米顆粒導(dǎo)致這些女工發(fā)病甚至死亡。
但不少專家對這一結(jié)論持有保留態(tài)度。
9月1日至3日,在北京舉行的中國國際納米科技會議上,多位專家提及宋玉果及其同事的論文。
美國納米健康聯(lián)盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心教授毛羅法?拉利(Mauro Ferrari)告訴《財經(jīng)》記者,這篇論文非常重要,但他不認(rèn)同作者關(guān)于納米顆粒導(dǎo)致工人患病和死亡的分析。
法拉利說,要確定納米顆粒與疾病之間的關(guān)系,首先應(yīng)該分析納米顆粒的組分,確認(rèn)這些顆粒來自工作環(huán)境;即便病人肺部的納米顆粒來自工作環(huán)境,在沒有對照試驗的情況下,也很難證明這些納米顆粒一定是女工患病的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
他還強調(diào),這家印刷廠的工作環(huán)境惡劣而封閉,有毒化學(xué)品和氣體充斥其中,工人們又沒有好的保護措施。這些因素對于工人患病和死亡究竟有怎樣的作用,都值得推敲。
對于論文中的一個推論――納米顆粒進入工人身體的途徑是吸入和皮膚接觸,中國科學(xué)院納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室主任趙宇亮表示,這并不總是正確的。他強調(diào),通過吸入方式進人體內(nèi)是可能的,但是納米顆粒穿過皮膚直接進入生物體內(nèi)的證據(jù)還很少。
美國麻省大學(xué)洛厄爾分校健康與環(huán)境學(xué)院助理教授迪米特爾?貝羅(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京參加此次學(xué)術(shù)會議。但他通過電郵對《財經(jīng)》記者說,在工人肺部和工作環(huán)境中都發(fā)現(xiàn)納米顆粒,只能說明納米顆粒有可能是一個致病因素。實際上,從論文提供的信息來看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,噴涂過程中用到的聚合物材料在高溫下的降解產(chǎn)物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。
在貝羅看來,這場悲劇或許不應(yīng)歸咎于納米顆粒,而應(yīng)怪罪車間內(nèi)原始的、不人道的工作條件,“這是一次警醒,無論(悲劇)是否與納米顆粒相關(guān),工作場所的暴露條件都應(yīng)當(dāng)被控制在安全范圍內(nèi)。在這方面,中國還有很長的路要走?！?/p>
美國加州大學(xué)洛杉磯分校納米毒理研究中心主任安德烈?內(nèi)奧教授(Andre Nel)也說,在這起事件中,工人們沒有得到應(yīng)有的生產(chǎn)安全保障,政府部門應(yīng)該負(fù)起監(jiān)督的責(zé)任,以保證生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)。
實際上,論文本身也承認(rèn)了研究存在局限:由于缺乏環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),無法弄清印刷廠車間納米顆粒的濃度;納米顆粒的組成也不清楚。
此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的納米顆粒,還是所有納米顆粒都有可能致病?如果的確是納米顆粒導(dǎo)致那些女工患病,對其他在工作中也會接觸納米顆粒的工人來說,又意味著什么?
如今,關(guān)于女工之死的研究論文已經(jīng)成為了納米技術(shù)研究者們的一個熱點話題。據(jù)《財經(jīng)》記者了解,歐洲和美國還有科學(xué)家打算組成一個專家小組,到中國開展調(diào)研,并希望取到樣品回去研究。
誘人前景與安全隱患
不管納米顆粒是否被確認(rèn)為幾位女工悲慘命運的元兇,納米技術(shù)的安全性問題都因此再度引發(fā)各界關(guān)注。
納米技術(shù)正在走進人們的生活。從一桶涂料、一瓶防曬霜到一件衣服,都有可能用到納米技術(shù)。
納米材料顆粒小、表面積巨大,會顯示出很多獨特的物理化學(xué)性質(zhì),從而在電子、光學(xué)、磁學(xué)、能源化工、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。例如,很多納米材料都可用作涂料,替代那些強毒性的化學(xué)物質(zhì);用碳納米管等納米材料改良電池,可以推動電動汽車的發(fā)展,使電力更持久等。
紐約一家名為“盧克斯研究”的市場分析公司稱,2007年銷售的納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品,價值約1470億美元。到2015年,這一數(shù)字可能突破3萬億美元。
納米技術(shù)在展現(xiàn)出誘人前景的同時,其安全性問題也進入了人們的視野。
隨著納米材料的大規(guī)模應(yīng)用,研究人員和工人容易暴露在納米顆粒濃度較大的實驗室或生產(chǎn)車間之中。此外,普通公眾也可能暴露在納米顆粒之下:涂料、化妝品等產(chǎn)品中用到的納米材料,可能在產(chǎn)品損壞或分解時釋放。
這些納米顆粒物可能經(jīng)過呼吸道吸入、胃腸道攝入、藥物注射等方式進入人體,并經(jīng)過淋巴和血液循環(huán),轉(zhuǎn)運到全身各個器官。
根據(jù)多項流行病學(xué)研究,空氣中的細(xì)顆粒物,尤其是納米級別的顆粒物,濃度的大量增加會導(dǎo)致死亡率的增加。倫敦大霧曾經(jīng)導(dǎo)致居民大量死亡,就是一個被經(jīng)常引用的案例。
那么,人造的納米材料進入人體后,是否會導(dǎo)致特殊的生物效應(yīng),并對人體健康構(gòu)成危害呢?從理論上說,納米物質(zhì)由于尺寸小,與常規(guī)物質(zhì)相比更容易透過人體的各道屏障;由于表面積大,也可能有更多毒害人體的方式。
朝陽醫(yī)院的宋玉果在8月31日《健康報》發(fā)表文章說,相關(guān)的動物實驗研究發(fā)現(xiàn),許多納米物質(zhì)具有明顯的毒性,其中研究較多的為碳納米管、納米二氧化鈦等。一些納米物質(zhì)還被認(rèn)為可致動物肺臟、肝臟、腎臟和血液系統(tǒng)等損傷。
對于與納米物質(zhì)相關(guān)的疾病,宋玉果稱之為“納米相關(guān)物質(zhì)疾病”。當(dāng)然,他也表示,公眾不必為納米物質(zhì)相關(guān)疾病感到恐慌,不是所有納米顆粒物都有毒性。
動物毒理性實驗的結(jié)果,也不能簡單地推到人的身上。但由于科學(xué)界對納米安全性的研究剛剛開始,幾乎沒有任何相關(guān)人體毒理性資料――這也是宋玉果及其同事的論文引起國際科學(xué)界高度關(guān)注的一個原因。
中國科學(xué)院納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室主任趙宇亮告訴《財經(jīng)》記者,目前開展過安全性研究的納米材料只有十幾種,還非常有限。但他相信,隨著研究隊伍的壯大和研究投入的加大,將來必定可以從大量的數(shù)據(jù)積累中尋找到一些規(guī)律。
在國際上,納米安全性研究的熱潮大約始于2003年?！犊茖W(xué)》和《自然》等著名學(xué)術(shù)雜志紛紛發(fā)表文章,探討納米材料與納米技術(shù)的安全問題:納米顆粒對人體健康、自然環(huán)境和社會安全等是否有潛在的負(fù)面影響。
這之后,各國明顯增加了納米安全性方面的研究。美國的國家納米技術(shù)計劃(NNI)將總預(yù)算的11%投入納米健康與環(huán)境研究。歐盟每年支持三個左右與此相關(guān)的項目,每個項目的經(jīng)費規(guī)模在300萬至500萬歐元之間,而歐盟各個國家還有自己國內(nèi)支持的納米安全性項目。
中國在極力推進納米技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化的同時,也開展了納米安全性的研究。其中,中國科學(xué)院在2001年就開始籌建納米生物效應(yīng)與安全性實驗室。科技部在2006年啟動了為期五年的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(即“973”計劃)項目“人造納米材料的生物安全性研究及解決方案探索”,經(jīng)費2500萬元,首席科學(xué)家由趙宇亮擔(dān)任。
不過,趙宇亮告訴《財經(jīng)》記者,與美國和歐盟相比,中國在納米安全性研究上的投入只是“一個零頭”。
政治決策與公共參與
中國科學(xué)家在納米安全性方面的研究工作,得到了國際同行的認(rèn)可。其中,在每年召開的與納米毒理學(xué)相關(guān)的國際會議上,幾乎都會邀請中國科學(xué)家作大會報告。趙宇亮還與其他科學(xué)家共同主編了第一本納米毒理學(xué)英文專著。美國納米健康聯(lián)盟主席法拉利稱,中國科學(xué)家是納米毒理學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一。
不過,令趙宇亮感到尷尬的是,美國國家納米技術(shù)協(xié)調(diào)辦公室的官員曾經(jīng)問他,包括美國、歐盟、英國、日本等很多國家的相關(guān)管理部門,都發(fā)表了對于納米技術(shù)安全性的調(diào)研報告、方針和策略,為什么中國沒有?對此,趙宇亮不知如何回答是好。
在美國和歐盟,納米技術(shù)及其安全性已經(jīng)成為政治家們關(guān)心的話題之一。它們的環(huán)保部門、國家科學(xué)與技術(shù)委員會,以及其他政府研究機構(gòu),會通過白皮書等文件形式,發(fā)表政府層面對于納米安全性問題的見解。
其中,2001年,美國在國家科學(xué)技術(shù)委員會之下建立了國家納米技術(shù)協(xié)調(diào)辦公室,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)政府層面之間的納米研究計劃。而納米研究項目的成果,會通過這個辦公室反饋給其他政府機構(gòu),幫助科學(xué)研究去影響政府決策。
2009年3月,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)還了一份有關(guān)納米技術(shù)的合作倡議。該局將與納米健康聯(lián)盟旗下的八個研究機構(gòu)合作,以加快建立保障納米醫(yī)療產(chǎn)品安全可靠的有效體系。法拉利告訴《財經(jīng)》記者,在實驗室研究結(jié)果與安全性評估的關(guān)聯(lián),以及納米技術(shù)相關(guān)藥物的審批等方面,美國食品藥品監(jiān)督管理局都做了很多工作。
相比之下,納米安全性在中國似乎局限于科學(xué)研究的階段,政府部門仍然保持沉默。
對于納米技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化,各國都在積極支持。其原因正如美國《環(huán)境健康展望》雜志所稱,科學(xué)界普遍認(rèn)為,納米材料和納米技術(shù)對于社會是十分有益的,能夠提供更好的藥物、更強更輕的產(chǎn)品、對環(huán)境更友好的能源和環(huán)境技術(shù)。
與此同時,為了獲得公眾對于納米技術(shù)發(fā)展的支持,各國也需要在納米安全性方面進行更多的研究,同時鼓勵公眾參與。在中國納米國際科技會議的閉幕式上,法拉利也特地呼吁加大公眾在納米安全性研究上的參與程度。
實際上,關(guān)于納米技術(shù)發(fā)展的“風(fēng)險預(yù)防”原則,在歐洲和美國等地正深入人心――人們希望在納米技術(shù)等新技術(shù)的風(fēng)險出現(xiàn)之前,盡可能地提前進行防范和干預(yù)。而公眾及早參與到納米技術(shù)研究和政策的討論,是“風(fēng)險預(yù)防”實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
英國杜倫大學(xué)風(fēng)險研究所負(fù)責(zé)人菲爾?麥克納頓(Phil Macnaghten)教授告訴《財經(jīng)》記者,要想避免納米技術(shù)重蹈轉(zhuǎn)基因技術(shù)的覆轍,讓公眾從“上游”參與討論影響納米技術(shù)的研究和政策,或許是一個有效的辦法。如果等到技術(shù)發(fā)展之后再讓公眾在“下游”參與,可能為時已晚,“很難改變公眾業(yè)已形成的印象和認(rèn)識”。
[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。
一、納米的發(fā)展歷史
納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質(zhì)來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預(yù)言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢想。1991年，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對材料性能的發(fā)掘達到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年營業(yè)額達到500億美元。
二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用
納米涂料必須滿足兩個條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因為納米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。
納米技術(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)展開辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過簡單的混配得到。同時納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過大量的實驗研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。
納米涂料雖然無毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應(yīng)用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒納米防銹顏料，性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。
我國自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學(xué)院武漢材料保護研究所等國內(nèi)多家權(quán)威機構(gòu)的分析和檢測，同時還經(jīng)過加拿大國家涂料信息中心等國外權(quán)威機構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品無可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢，是防銹涂料領(lǐng)域劃時代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權(quán)威機構(gòu)的鑒定后已在多個工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
三、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測 轉(zhuǎn)貼于
據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達到500億美元。目前，發(fā)達國家政府和大的企業(yè)紛紛啟動了發(fā)展納米技術(shù)和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計劃的研究開發(fā)重點，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護等并列為四大重點發(fā)展領(lǐng)域。德國也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國有19家機構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對社會的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說，21世紀(jì)將是一個納米世紀(jì)。
由于表面納米技術(shù)運用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級，產(chǎn)業(yè)化市場前景極好。
在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對傳統(tǒng)材料改性；將重點突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機遇。各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團，將對國民經(jīng)濟產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點。
納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。
納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價值。它利用獨特的光催化技術(shù)對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實際上是高級的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍性功能涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。
四、結(jié)語
由于目前應(yīng)用納米材料對涂料進行改性尚處在初級階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進。但涂料的各種性能得到某些改進的試驗結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場前景是非常好的。
參考文獻：
[1]橋本和仁等［J］. 現(xiàn)代化工. 1996(8):25～28.
[關(guān)鍵詞]石油工程 課程 教學(xué) 改革 探索
前言
中國文化最高深意之所在，在于“中國人所謂通天人合內(nèi)外，亦可謂即是自然與人文之會合”[1]。中國儒家好言人道，即人文，緣于儒家經(jīng)典《周易》之“觀乎人文，以化成天下”?，F(xiàn)在我國所提倡的“以人為本”的科學(xué)發(fā)展觀，可謂與我國傳統(tǒng)學(xué)說是一脈相承的。教學(xué)必須以人為本，對于自然科學(xué)及工程技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)，在強調(diào)理論的同時，除了要與實踐相結(jié)合外，還要與人文會合。作者從事高校教學(xué)和科研工作二十多年，恰逢盛世，有幸參與學(xué)樣的教改研究及“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗”。現(xiàn)以曾講授過的石油工程專業(yè)課《油田化學(xué)》、《鉆井液工藝原理》及其專業(yè)基礎(chǔ)課《膠體與表面化學(xué)》等課程為例，結(jié)合相關(guān)課程以及目前已完成的“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗”以及教學(xué)改革項目，探索高校專業(yè)課及專業(yè)基礎(chǔ)課的教改思路。
一、專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)課程
《油田化學(xué)》是石油工程的專業(yè)課程之一，是研究油田鉆井、完井、采油、注水、提高采收率及原油集輸?shù)冗^程中的化學(xué)問題的科學(xué)。油田化學(xué)其實由鉆井化學(xué)、采油化學(xué)和集輸化學(xué)三部分組成，以無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)、高分子化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)為理論基礎(chǔ)，通過各種類型的油田化學(xué)劑來解決油氣鉆進過程中遇到的復(fù)雜問題，改造油層及油水井，改善原油在管道中流動狀況，以及分離油氣水，提供高品質(zhì)原油，減少油田采出水對環(huán)境的污染。雖然這三個部分是不同的體系和過程，十分復(fù)雜，并且有各自的發(fā)展方向，但是它們又是相互關(guān)聯(lián)的，絕大多數(shù)體系屬于或涉及到膠體分散體系（屬于納米技術(shù)的范疇）。
《大學(xué)》八條目，以格物致知為先。朱子《大學(xué)格物補傳》有，因其已知之理而益窮之。雖然石油工程本科生開設(shè)了《膠體與表面化學(xué)》等基礎(chǔ)課，但實際使用的教材中，膠體理論知識部分中所講述納米材料較少，內(nèi)容較少，且與實際結(jié)合得不夠，講授時安排的學(xué)時也很少。其實自從進入21世紀(jì)以來，納米技術(shù)日新月異，已經(jīng)影響到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｒ虼?，我們追蹤了相關(guān)學(xué)科在納米技術(shù)方面的研究熱點及其發(fā)展方向，補充講稿，完善教案。盡量做到理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。
二、納米技術(shù)
納米是長度計量單位，1納米是1米的十億分之一，相當(dāng)于10個氫原子一個挨一個排列起來的長度。納米材料涉及凝聚態(tài)物理、化學(xué)、材料和生物等領(lǐng)域，被公認(rèn)為21世紀(jì)重點發(fā)展的新型材料之一。納米材料現(xiàn)已發(fā)展到人工組裝合成有納米結(jié)構(gòu)的材料。
納米技術(shù)在油田化學(xué)中經(jīng)常用于鉆井液完井液的暫堵劑以保護油氣層，在油田采出水處理中可以利用納米材料的光催化作用，將采油污水中的油和高分子進行光催化和光降解，使其達到回注地層及外排的水質(zhì)要求。利用納米技術(shù)甚至可以從水和空氣中清除細(xì)微污染物，從而提供更清潔的環(huán)境和更高質(zhì)量的水。
三、教改探索
（一）教學(xué)探索
作者將自己平時積累的學(xué)習(xí)及科研經(jīng)驗，應(yīng)用到不同層次的教學(xué)中。在本科教學(xué)中，先側(cè)重基礎(chǔ)知識講解，然后再講授膠體的各種性質(zhì)。在給碩士生講授《現(xiàn)代鉆井液技術(shù)》以及給博士生講授《高等膠體化學(xué)》時，作者也將納米技術(shù)等先進技術(shù)引入進來。針對學(xué)生們將來的工作，要求學(xué)生了解各油田的情況，使每一位學(xué)生能更快更好地了解未來的工作。
在本科生教學(xué)過程，針對納米材料的特性引入學(xué)生感興趣的話題，從而提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。例如，金紅石型納米二氧化鈦可用作涂料，涂層粗糙度小，表面光滑細(xì)膩；而銳鈦礦型納米二氧化鈦可以防紫外線，可用在遮陽傘的防紫輻射。女生們比較感興趣的話題是引入納米材料的化妝品，有同學(xué)提到互聯(lián)網(wǎng)上的天價納米金護膚品的廣告。作者在講解到《膠體化學(xué)》中溶膠的光學(xué)性質(zhì)時，以多媒體的形式向?qū)W生進行展示金溶膠的顏色。金溶膠粒子逐漸減小時所對應(yīng)的顏色從紅色到藍色，其實可以呈現(xiàn)出不同的顏色；而金屬銀在50～60納米時，也可以呈現(xiàn)黃色。學(xué)生們看了PPT后一目了然，除了不會再受不實廣告宣傳影響外，對本課程的學(xué)習(xí)更加投入了。此后提問的學(xué)生多了，學(xué)習(xí)的積極性得到普遍提高，學(xué)生們的期末考試成績普遍好于往屆。對碩士生及博士生的要求則要求更高一些，除了要求他們對日常生活中所涉及的納米技術(shù)有所了解外，還要求他們能夠結(jié)合專業(yè)知識，研制出可用于石油工程專業(yè)領(lǐng)域的納米材料。
在針對來自現(xiàn)場的學(xué)生進行培訓(xùn)時，作者則是與學(xué)生多互動，既了解了各油田的研究現(xiàn)狀，又針對一些具體問題提供參考意見。例如，在講解部分黏土礦物對采油工程的影響時，特別提到在深部地層的油層有時會存在綠泥石，而綠泥石中可能有一定含量的鐵元素，在進行強化采油時，不適宜采用酸化作業(yè)來提高原油采收率。一些培訓(xùn)的同學(xué)曾在某油田承擔(dān)過兩項酸化作業(yè)，但在施工后卻發(fā)現(xiàn)油井產(chǎn)量非但沒有上升，反而下降了。經(jīng)學(xué)習(xí)后發(fā)現(xiàn)，就是由于未進行黏土礦物的組成分析。
（二）創(chuàng)新探索
在“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗”中，作者與本科生一起完成了“鉆井液用超細(xì)顆粒的研制”。在近一年的研究過程中，本著“學(xué)不厭，教不倦”的精神，不以師自居，鼓勵學(xué)生多動手進行實際操作的同時檢索文獻。用孔子的五步學(xué)習(xí)法啟發(fā)學(xué)生：博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之[2]。與研究生們一起研制出了多種鉆井液用超細(xì)顆粒，并獲得黑龍江省石油學(xué)會優(yōu)秀論文三等獎。在學(xué)校的教改項目中，作者還與其他師生一起共同學(xué)習(xí)和共同實踐，圓滿完成了工作任務(wù)。
四、結(jié)論
錢穆先生曾說：教與學(xué)平等，共一業(yè)。師與弟子亦平等，共一生命。教者學(xué)者在其全人生中交融為一，始得謂之是教育[1]。作者一直認(rèn)同錢穆先生的“能于教者中得一學(xué)者，則成為一不尋常之師。終其身惟有一大事業(yè)斯曰學(xué)”?？鬃右舱f過：后生可畏，焉知來者之不如今。我等雖是教者，但應(yīng)以學(xué)生為本，同時也以學(xué)習(xí)為終生職業(yè)。
[參考文獻]
[1]錢穆.現(xiàn)代中國學(xué)術(shù)論衡.第二版.北京：三聯(lián)書店.2005年.p38-60.
并非所有納米物質(zhì)都有害
納米對于絕大多數(shù)人來說，是個新鮮的名詞，提出“納米疾病”似乎并無不妥。但納米畢竟只是一個長度單位，如果依此類推我們提出“厘米疾病”、“毫米疾病”，則顯得有幾分怪異。
納米技術(shù)產(chǎn)品是近年研究開發(fā)的熱點，雖然各國都在加大對納米技術(shù)的研究，但迄今為止，人們對納米材料在環(huán)境中的作用及其對人的影響知之甚少。隨著納米技術(shù)和納米材料的快速發(fā)展，人們接觸納米材料的機會日益增多，納米材料的生物學(xué)效應(yīng)受到人們越來越多的關(guān)注。
研究證實，納米顆?？梢栽诤粑兰胺闻葜谐练e，顆粒越小沉積越多。單壁碳納米管粒徑小，質(zhì)量輕，容易在肺部沉積，引起以肉芽腫為特征的肺部損傷。在體內(nèi)和體外試驗中，納米二氧化鈦對肺部的損傷程度均大于微米尺度的二氧化鈦顆粒。多項研究表明，大鼠暴露于納米二氧化鈦顆粒后。隨著時間的延長，肺巨噬細(xì)胞清除能力下降，二氧化鈦顆粒在肺內(nèi)滯留增多，并逐漸向間質(zhì)組織和周圍淋巴結(jié)侵襲，導(dǎo)致肺泡上皮損傷、增生等炎癥反應(yīng)。
目前，研制開發(fā)的納米材料種類繁多，并不是所有物質(zhì)在納米狀態(tài)都會呈現(xiàn)出毒副作用，甚至在納米狀態(tài)還會呈現(xiàn)毒性減少的趨勢。以石英為代表的結(jié)晶型二氧化硅已被證實對人體有很大危害，而有研究表明納米二氧化硅致肺纖維化等慢性毒性效應(yīng)則可能比標(biāo)準(zhǔn)二氧化硅輕。
對動物有危害≠對人類有危害
迄今為止，納米材料導(dǎo)致的生物學(xué)損害作用依然停留在動物實驗階段，還沒有導(dǎo)致人體危害的確切證據(jù)。像以往對許多化學(xué)品的毒理學(xué)研究一樣，對動物有危害，并不等同于對人類有危害。這主要是因為：
1、納米只是計量單位，是否產(chǎn)生生物學(xué)損害，要看具體是什么化學(xué)物質(zhì)。
2、目前對于納米材料導(dǎo)致的生物學(xué)損害的研究，對所采用劑量報道較少。任何化學(xué)品的有害、無害只是相對概念。劑量效應(yīng)關(guān)系是普遍存在的。納米材料是否產(chǎn)生生物學(xué)損害，要看接觸者的實際暴露劑量。
3、目前的研究已經(jīng)證實，不同動物種屬對納米材料的生物學(xué)反應(yīng)存在一定差異。
認(rèn)定納米材料致病尚缺乏依據(jù)
作為曾經(jīng)醫(yī)治過河北7名“怪病”女工并到作業(yè)現(xiàn)場進行過實際調(diào)研的醫(yī)務(wù)人員。筆者認(rèn)為，認(rèn)定上述患者暴露于納米顆粒環(huán)境中缺乏依據(jù)，因此認(rèn)定是納米材料導(dǎo)致了損害同樣缺乏依據(jù)。這主要是因為：
1、迄今為止，導(dǎo)致上述患者患病的物質(zhì)依然沒有得到確認(rèn)。我院曾經(jīng)組織多學(xué)科，邀請國內(nèi)諸多專家，多次為上述患者進行會診，也對患者使用的原材料進行過分析。沒有確認(rèn)患者所使用原材料為納米物質(zhì)。
2、國內(nèi)外從事印刷PS版噴涂作業(yè)的企業(yè)眾多，尚未發(fā)現(xiàn)有類似情況發(fā)生。上述患者所使用的噴涂劑，是用人單位貪圖廉價所采購的沒有生產(chǎn)廠家標(biāo)識、沒有產(chǎn)品名稱標(biāo)識、沒有成分標(biāo)識的“三無”產(chǎn)品。廉價購得“納米材料”可能性不大。
3、從事印刷PS版噴涂作業(yè)的企業(yè)，使用的主要物質(zhì)成分為聚丙烯酸酯。國內(nèi)有學(xué)者用聚丙烯酸酯為實驗動物染毒，沒有復(fù)制出胸腔積液和肺損傷的實驗動物；而使用從生產(chǎn)現(xiàn)場獲取的原材料，已經(jīng)成功復(fù)制出胸腔積液和肺損傷的實驗動物。因此。不能認(rèn)定病因為聚丙烯酸酯納米材料。
論文摘要：介紹了納米磁性材料的用途,闡述了納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結(jié)構(gòu)材料三大類納米磁性材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。
1引言
磁性材料一直是國民經(jīng)濟、國防工業(yè)的重要支柱與基礎(chǔ)，廣泛地應(yīng)用于電信、自動控制、通訊、家用電器等領(lǐng)域，在微機、大型計算機中的應(yīng)用具有重要地位。信息化發(fā)展的總趨勢是向小、輕、薄以及多功能方向進展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向發(fā)展。納米磁性材料是指材料尺寸限度在納米級，通常在1～100nm的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉，一維超薄膜或二維超細(xì)纖維（絲）或由它們組成的固態(tài)或液態(tài)磁性材料。當(dāng)傳統(tǒng)固體材料經(jīng)過科技手段被細(xì)化到納米級時，其表面和量子隧道等效應(yīng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)和能態(tài)的變化，產(chǎn)生了許多獨特的光、電、磁、力學(xué)等物理化學(xué)特能，有著極高的活性，潛在極大的原能能量，這就是“量變到質(zhì)變”。納米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效應(yīng)、超順磁性、宏觀量子隧道效應(yīng)、磁有序顆粒的小尺寸效應(yīng)、特異的表觀磁性等。
2納米磁性材料的研究概況
納米磁性材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可以分為納米顆粒型、納米微晶型和磁微電子結(jié)構(gòu)材料三大類。
2.1納米顆粒型
磁存儲介質(zhì)材料：近年來隨著信息量飛速增加，要求記錄介質(zhì)材料高性能化，特別是記錄高密度化。高記錄密度的記錄介質(zhì)材料與超微粒有密切的關(guān)系。若以超微粒作記錄單元，可使記錄密度大大提高。納米磁性微粒由于尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)，矯頑力很高的特性，用它制作磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖像質(zhì)量。
納米磁記錄介質(zhì)：如合金磁粉的尺寸在80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸在40nm，今后進一步提高密度向“量子磁盤”化發(fā)展，利用磁納米線的存儲特性，記錄密度達400Gbit/in2，相當(dāng)于每平方英寸可存儲20萬部紅樓夢小說。
磁性液體：它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑，然后彌漫在基液中而構(gòu)成。利用磁性液體可以被磁場控制的特性，用環(huán)狀永磁體在旋轉(zhuǎn)軸密封部件產(chǎn)生一環(huán)狀的磁場分布，從而可將磁性液體約束在磁場之中而形成磁性液體的“O”形環(huán)，且沒有磨損，可以做到長壽命的動態(tài)密封。這也是磁性液體較早、較廣泛的應(yīng)用之一。此外，在電子計算機中為防止塵埃進入硬盤中損壞磁頭與磁盤，在轉(zhuǎn)軸處也已普遍采用磁性液體的防塵密封。磁性液體還有其他許多用途，如儀器儀表中的阻尼器、無聲快速的磁印刷、磁性液體發(fā)電機、醫(yī)療中的造影劑等等。
納米磁性藥物：磁性治療技術(shù)在國內(nèi)外的研究領(lǐng)域在拓寬，如治療癌癥，用納米的金屬性磁粉液體注射進人體病變的部位，并用磁體固定在病灶的細(xì)胞附近，再用微波輻射金屬加熱法升到一定的溫度，能有效地殺死癌細(xì)胞。另外，還可以用磁粉包裹藥物，用磁體固定在病灶附近，這樣能加強藥物治療作用。
電波吸收（隱身）材料：納米粒子對紅外和電磁波有吸收隱身作用。由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3-4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標(biāo)，起到了隱身作用。
2.2納米微晶型
納米微晶稀土永磁材料：稀土釹鐵硼磁體的發(fā)展突飛猛進，磁體磁性能也在不斷提高，目前燒結(jié)釹鐵硼磁體的磁能積達到50MGOe，接近理論值64MGOe，并已進入規(guī)模生產(chǎn)。為進一步改善磁性能，目前已經(jīng)用速凝薄片合金的生產(chǎn)工藝，一般的快淬磁粉晶粒尺寸為20-50nm，如作為粘結(jié)釹鐵硼永磁原材料的快淬磁粉。為克服釹鐵硼磁體低的居里溫度，易氧化和比鐵氧體高的成本價格等缺點，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如釤鐵氮、釹鐵氮等化合物。另一方面，開發(fā)研制復(fù)合稀土永磁材料，將軟磁相與永磁相在納米尺寸內(nèi)進行復(fù)合，就可獲得高飽和磁化強度和高矯頑力的新型永磁材料。轉(zhuǎn)
納米微晶稀土軟磁材料：在1988年，首先發(fā)現(xiàn)在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經(jīng)適當(dāng)溫度晶化退火后，獲得一種性能優(yōu)異的具有超細(xì)晶粒（直徑約10nm）軟磁合金，后被稱為納米晶軟磁合金。納米晶磁性材料可開發(fā)成各種各樣的磁性器，應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，用作電流互感器、開關(guān)電源變壓器、濾波器、漏電保護器、互感器及傳感器等，可取得令人滿意的經(jīng)濟效益。
2.3磁微電子結(jié)構(gòu)材料
巨磁電阻材料：將納米晶的金屬軟磁顆粒彌散鑲嵌在高電阻非磁性材料中，構(gòu)成兩相組織的納米顆粒薄膜，這種薄膜最大特點是電阻率高，稱為巨磁電阻效應(yīng)材料，在100MHz以上的超高頻段顯示出優(yōu)良的軟磁特性。由于巨磁電阻效應(yīng)大，可便器件小型化、廉價，可作成各種傳感器件，例如，測量位移、角度，數(shù)控機床、汽車測速，旋轉(zhuǎn)編碼器，微弱磁場探測器（SQUIDS）等
磁性薄膜變壓器：個人電腦和手機的小型化，必須采用高頻開關(guān)電源，并且工作頻率越來越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高頻開關(guān)電源進一步向輕薄小方向發(fā)展，立體的三維結(jié)構(gòu)鐵芯已經(jīng)不能滿足要求，只有向低維的平面結(jié)構(gòu)發(fā)展，才能使高度更薄、長度更短、體積更小。對于10～25W小功率開關(guān)電源，將采用印刷鐵芯和磁性薄膜鐵芯。幾個微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三維立體結(jié)構(gòu)，而是二維平面結(jié)構(gòu)，其物理特性也與原來的立體結(jié)構(gòu)不同，可以獲得前所未有的高性能和綜合性能。
磁光存儲器：當(dāng)前只讀和一次刻錄式的光盤已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是可重復(fù)寫、擦的光盤還沒有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。最具有發(fā)展前途的是磁性材料介質(zhì)的磁光存儲器，其可以像磁盤一樣反復(fù)多次地重復(fù)記錄。目前大量使用的軟磁盤，由于材料介質(zhì)和記錄磁頭的局限性，其存儲密度已經(jīng)達到極限；另外其已經(jīng)不能滿足信息技術(shù)的發(fā)展要求，無法在一張盤上存儲更多的圖象和數(shù)據(jù)。采用磁光盤存儲，就能在一張盤上記錄數(shù)千兆字節(jié)到數(shù)十千兆字節(jié)的容量，并且能反復(fù)地擦寫使用。
3展望
納米技術(shù)是本世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù),納米材料是納米技術(shù)的核心,是21世紀(jì)最有前途的材料,也是納米技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之一。納米科技的發(fā)展給傳統(tǒng)磁性產(chǎn)業(yè)帶來了跨越式發(fā)展的重大機遇和挑戰(zhàn),納米級磁性材料的開發(fā)和研究是磁性材料發(fā)展的一個必然方向,但同時也應(yīng)重視用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和對現(xiàn)有材料進行納米改性方面的研究,以全面提高企業(yè)的技術(shù)水平和競爭能力,在世界民族之林樹立中華民族的大旗。
參考文獻
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［2］許改霞，王平，李蓉等.納米傳感技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用［J］.國外醫(yī)學(xué)生物工程分冊，2002，25（2）：49-54.
納米科技和納米材料是20世紀(jì)80年代剛剛誕生并正在崛起的高新技術(shù),它是研究包括從亞微米、納米到團簇尺寸(從幾個原子到幾百個原子以上尺寸)之間的物質(zhì)組成體系的運動相互作用以及可能的實際應(yīng)用中的科學(xué)技術(shù)問題,研究內(nèi)容還涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。世界各國都對納米技術(shù)給予了極大關(guān)注,美國、日本、德國等發(fā)達國家,都將納米技術(shù)和納米材料作為研究開發(fā)的熱點課題,并得到政府的資金支持。隨著科技發(fā)展進步,人類對納米科技的研究日益廣泛深入,納米技術(shù)也已開始得到了較大范圍的應(yīng)用,并越來越深入地影響和改變著人們的生產(chǎn)、生活及思想,而對經(jīng)濟、政治及社會的影響則更多地體現(xiàn)在各國間對納米科技及其應(yīng)用的激烈競爭上。具有特異功能的各種納米材料越來越多,由納米材料制備的功能性產(chǎn)品也不斷地被開發(fā)出來,開始形成一個新型的納米功能性產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在眾多的納米材料中,一些高性能的納米陶瓷粉體材料,也就是廣義上的無機非金屬納米材料的開發(fā)應(yīng)用最為廣泛和活躍,并已在多種產(chǎn)業(yè)和實際產(chǎn)品中得到應(yīng)用,出現(xiàn)了高性能多功能性納米產(chǎn)品,從而使得許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生一場新的技術(shù)革命。隨著納米技術(shù)和納米材料進入更多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)品中,納米科技將會給整個社會帶來更大的經(jīng)濟和社會效益,并對人類社會的發(fā)展和進步產(chǎn)生深遠(yuǎn)地影響。
納米是一個長度單位,1納米等于十億分之一米,20納米相當(dāng)于1根頭發(fā)絲的三千分之一。20世紀(jì)90年代起,各國科學(xué)家紛紛投入一場“納米大戰(zhàn)”,在0.10―100納米尺度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性。
中國科學(xué)界不甘人后,1993年中國科學(xué)院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字,標(biāo)志著中國開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地,并居于國際科技前沿。研究材料學(xué)的專家學(xué)者也不甘人后,紛紛把眼光瞄準(zhǔn)了“納米”這一新技術(shù)領(lǐng)域,使得納米科技和納米技術(shù)取得了迅速地發(fā)展。隨著納米材料和納米技術(shù)進入更多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)品中,納米科技將會給整個社會帶來更大的經(jīng)濟和社會效益,對人類社會進步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,同時發(fā)展納米科技是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是新型科技和新型產(chǎn)業(yè)的深度融合,代表著科技創(chuàng)新的方向,也代表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,使戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)盡早成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè),要大力推動自主創(chuàng)新、提高原始創(chuàng)新能力和關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新能力,著力突破制約經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。加快推進自主創(chuàng)新,緊緊抓住新一輪世界科技革命帶來的戰(zhàn)略機遇,更加注重自主創(chuàng)新能力,加快科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,加快科技體制改革,加快建設(shè)宏大的創(chuàng)新型科技人才隊伍,謀求經(jīng)濟增長與發(fā)展主動權(quán),形成長期競爭優(yōu)勢,為加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變提供強有力的科技支撐。
太原高科公司及企業(yè)技術(shù)中心簡介
太原高科耐火材料有限公司于1989年由高樹森董事長基于創(chuàng)新耐火材料,服務(wù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的夢想而發(fā)起創(chuàng)立。在成立之初,這只是一家簡易的小型耐火材料廠,經(jīng)過幾年的艱苦奮斗,企業(yè)取得了初步的發(fā)展。1992年經(jīng)山西省高新技術(shù)委員會認(rèn)定、國家太原高新技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會批準(zhǔn),成立了太原高科耐火材料有限公司(簡稱太原高科)。公司建立了耐火材料生產(chǎn)廠和專門的耐火材料技術(shù)研究中心,并被山西省科技廳確立為山西省耐火材料工程技術(shù)中心,成為耐火材料行業(yè)唯一的國家級高新技術(shù)企業(yè)。并承擔(dān)山西省高端重點行業(yè)用耐火材料的技術(shù)研究與開發(fā)工作。先后研究開發(fā)出多種耐火材料高新技術(shù)產(chǎn)品,及時將研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,大大促進了企業(yè)的發(fā)展,同時為技術(shù)研究和自主創(chuàng)新提供了雄厚的資金支持,形成了生產(chǎn)與科研相互促進的良好局面。公司與國內(nèi)多所高等院校、科研機構(gòu)在產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)交流等領(lǐng)域建立長期的合作關(guān)系,使公司在新產(chǎn)品技術(shù)性能、使用性能、技術(shù)儲備等方面不斷創(chuàng)新,形成了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟,具備研究、開發(fā)、生產(chǎn)高技術(shù)特種耐火材料能力,形成了自主研發(fā)、自主創(chuàng)新和自我實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。經(jīng)過20年的發(fā)展,在實現(xiàn)了公司的管理升級和穩(wěn)步、持續(xù)、快速發(fā)展的同時,確立了以“以科研為依托,市場為導(dǎo)向”的科技興企的發(fā)展戰(zhàn)略。
目前,太原高科已通過ISO9001-2000國際質(zhì)量體系認(rèn)證和ISO14001:2004環(huán)境管理體系認(rèn)證,被山西省科委確定為“山西省科技先導(dǎo)型企業(yè)”、太原市科技局授予“太原市科技創(chuàng)新示范單位”、太原高新區(qū)授予“十佳技術(shù)創(chuàng)新項目企業(yè)”及“質(zhì)量管理先進企業(yè)”、山西省認(rèn)定為企業(yè)技術(shù)中心。最近,中國耐火材料行業(yè)協(xié)會授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技術(shù)研究中心“行業(yè)納米材料產(chǎn)業(yè)化示范基地”的稱號。
實踐證明,堅持科學(xué)發(fā)展觀,堅持走自主研發(fā)和自主創(chuàng)新的道路是太原高科發(fā)展的根本。通過多年的努力,太原高科公司已走出了自主研發(fā)、自主創(chuàng)新、自主生產(chǎn)科研成果的路子,由“中國制造”變?yōu)椤爸袊鴦?chuàng)造”,而且實際效益十分突出,在這次金融危機的沖擊下,該企業(yè)也受到一定程度的影響,但在高董事長的帶領(lǐng)下克服重重困難,企業(yè)產(chǎn)值利潤仍得到了較大增長,并且由于納米科技、納米材料開發(fā)成功和應(yīng)用,企業(yè)潛在產(chǎn)值利潤發(fā)展空間十分廣闊。這同時也從一個側(cè)面說明,我國科技體制改革中建立以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系,并將其作為全面推進國家創(chuàng)新體系建設(shè)的突破口,只有以企業(yè)為主體才能堅持技術(shù)創(chuàng)新的市場導(dǎo)向,有效整合產(chǎn)學(xué)研的力量,確實增強國家競爭力,以企業(yè)為主體的創(chuàng)新機制,對科研成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力具有重要的推動作用。
納米耐火材料研究成果概述
耐火材料是鋼鐵、有色金屬、建材、石化、能源、環(huán)保、電子、國防等基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)材料,是高溫工業(yè)熱工設(shè)備不可缺少的重要支撐材料,與鋼鐵等高溫工業(yè)的技術(shù)發(fā)展相互依存互為促進。為了開發(fā)21世紀(jì)新一代耐火材料,迫切需要運用尖端的納米技術(shù)和納米材料開發(fā)后續(xù)的納米耐火材料。隨著科學(xué)技術(shù)進步的日益加快和對納米技術(shù)廣泛深入的研究,作為高新技術(shù),納米技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,并且越來越深入地影響和改變著人們的生產(chǎn)、生活及思想,而對經(jīng)濟、政治及社會的影響則更多地體現(xiàn)在各國間對納米技術(shù)及應(yīng)用的激烈競爭上。耐火材料作為高溫工業(yè),特別是鋼鐵工業(yè)服務(wù)的基礎(chǔ)材料,它一直伴隨著高溫技術(shù)和材料科學(xué)的進步而發(fā)展。如何應(yīng)用尖端的納米技術(shù)和納米材料來改變耐火材料的組織結(jié)構(gòu),特別是微觀顯微結(jié)構(gòu),全面提高耐火材料的各項性能指標(biāo),更好地滿足鋼鐵等高溫工業(yè)發(fā)展及使用需求,一直是廣大耐火材料工作者所關(guān)注的熱點問題。因此,高科公司和技術(shù)中心研究人員在高樹森董事長的帶領(lǐng)下,對納米技術(shù)、納米材料及其在耐火材料領(lǐng)域中應(yīng)用開展了長期的、多方面的探索與嘗試,并且在此工作基礎(chǔ)上還進行了專題研究和自主創(chuàng)新工作;結(jié)果表明,采用納米技術(shù)制備的納米陶瓷粉體材料所具有的功能特性,在納米耐火材料領(lǐng)域中應(yīng)用都能夠充分地顯示出來且得以確認(rèn);采用納米技術(shù)和納米材料制成的納米耐火材料產(chǎn)品,在鋼鐵工業(yè)新技術(shù)(如煉鋼二次精煉)中使用,也顯示出令人振奮的使用結(jié)果。
近年來,我們對納米技術(shù)和納米材料進行了深入研究和自主創(chuàng)新,自2008年至今,在將近兩年的時間里,共申報了六項納米耐火材料發(fā)明專利項目,涉及耐火材料的主要品種,前五項發(fā)明專利均已公布,并經(jīng)有關(guān)部門嚴(yán)格篩選后評定,被列為年度國家重點發(fā)明專利項目,并納入國家發(fā)明專利實施轉(zhuǎn)化項目中,還被國家知識產(chǎn)權(quán)局出版社編入發(fā)明人年鑒中;前兩項發(fā)明專利獲第九屆香港國際發(fā)明博覽會金獎,又獲第十二屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會第三屆中國自主創(chuàng)新杰出貢獻獎。2010年這些納米發(fā)明專利在第十三屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上又獲“中國自主創(chuàng)新杰出貢獻獎”,并在“中國高新企業(yè)發(fā)展國際論壇”上做了《關(guān)于發(fā)展納米科技和納米耐火材料自主創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化》的重要報告。六項納米發(fā)明專利項目分別是:
納米耐火材料發(fā)明專利之一
納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合鋁―尖晶石耐火澆注料及其制備方法(公布號:101397212A)
納米耐火材料發(fā)明專利之二
納米Al2O3薄膜包裹的碳―鋁尖晶石耐火澆注料及其制備方法(公布號:101417884A)
納米耐火材料發(fā)明專利之三
納米Al2O3、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石―鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法(公布號:101544505A)
納米耐火材料發(fā)明專利之四
納米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳―尖晶石鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法(公布號:101555153A)
納米耐火材料發(fā)明專利之五
納米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C質(zhì)耐火澆注料及其制備方法(公布號:2101767999A)
納米耐火材料發(fā)明專利之六
納米SiO2、CaO復(fù)合陶瓷結(jié)合硅質(zhì)耐火澆注料及其制備方法(申請?zhí)?201010165554.9)
納米耐火材料系列發(fā)明專利的公布,是納米技術(shù)和納米材料在耐火材料領(lǐng)域中成功應(yīng)用的重要標(biāo)志,也是納米技術(shù)和納米材料在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的重要發(fā)展方向,對鋼鐵等高溫工業(yè)的發(fā)展和高新技術(shù)的應(yīng)用,作出了重要貢獻。同時,發(fā)展納米科技是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。具有戰(zhàn)略性的納米新興產(chǎn)業(yè)是新興科技、新興產(chǎn)業(yè)的深度融合,代表著科技創(chuàng)新的方向,也代表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。使納米戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)盡早成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè),要大力推動自主創(chuàng)新,著力突破制約經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。加快推進自主創(chuàng)新,緊緊抓住新一輪世界科技革命帶來的戰(zhàn)略機遇,更加注重創(chuàng)新,加快自主創(chuàng)新能力,加快科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,加強科技體制改革,加快建設(shè)宏大的創(chuàng)新型科技人才隊伍,謀求經(jīng)濟增長與發(fā)展主動權(quán),形成長期競爭優(yōu)勢,為加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變提供強有力的科技支撐。太原高科納米耐火材料的研究及其發(fā)明專利成果,大大推動了我國納米技術(shù)、納米材料的進步與發(fā)展,為耐火材料的發(fā)展開辟了一片新天地,也為開發(fā)更長壽、更節(jié)能、無污染功能化的新型綠色耐火材料帶來了發(fā)展空間。為了進一步深入發(fā)展納米技術(shù)在耐火材料領(lǐng)域中的應(yīng)用研究,使納米技術(shù)在耐火材料領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用,太原高科將研究開發(fā)更多更實用的納米耐火材料發(fā)明專利成果,以滿足鋼鐵等高溫工業(yè)發(fā)展需求,也為鋼鐵等高溫工業(yè)技術(shù)的實施與發(fā)展提供了最佳服務(wù)。
發(fā)展“綠色耐材” 節(jié)能減排
耐火材料是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料。在全球大力發(fā)展低碳經(jīng)濟形勢下,實現(xiàn)高溫工業(yè)的“綠色化”與耐火材料工業(yè)自身的“綠色化”不無關(guān)系。綠色耐火材料戰(zhàn)略是關(guān)系到我國當(dāng)前和今后耐火材料行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要發(fā)展戰(zhàn)略。我國在耐火材料總產(chǎn)量和品種數(shù)量上是當(dāng)之無愧的世界第一。但就“綠色度”而言,差距卻甚大,表現(xiàn)在諸如:煉鋼耐火材料的平均比消耗高出國際先進水平1倍以上,高性能、長壽命產(chǎn)品比例少,質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳,技術(shù)附加值不高,能耗高,存在環(huán)保和公害問題,某些原料資源短缺等。
我們研究開發(fā)的新型納米耐火澆注料及其整體澆注技術(shù),大幅度提高澆注的整體爐襯的使用壽命,節(jié)省資源,且節(jié)能環(huán)保,生產(chǎn)成本相對較低,經(jīng)濟適應(yīng)性強,無粉塵,無排放有害氣體,特別是無納米粉體的污染,是真正的綠色耐火材料,適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展要求,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益,已達到國際先進水平。該系列項目的大力推廣也將為我國豐富的耐火礦產(chǎn)資源在現(xiàn)代耐火材料應(yīng)用中提供廣闊的發(fā)展前景,將資源變?yōu)楫a(chǎn)品,推動市場效益,可帶動資源產(chǎn)業(yè)的更快發(fā)展。
建立納米耐材產(chǎn)業(yè)化示范基地
我國鋼鐵產(chǎn)量巨大,2009年鋼產(chǎn)量達5.7億噸,位居世界首位,約占世界總產(chǎn)鋼量的47%以上,鋼鐵生產(chǎn)的高速增長是伴隨著流程優(yōu)化與結(jié)構(gòu)調(diào)整來實現(xiàn)的,其重要的就是對加快推進生態(tài)文明建設(shè)是從清潔生產(chǎn)總體高度上,加快科技創(chuàng)新與進步,繼續(xù)將納米技術(shù)納入到耐火材料尖端技術(shù)之中,進行深入的研究開發(fā)和自主創(chuàng)新,并實施產(chǎn)業(yè)化,對鋼鐵等高溫工業(yè)發(fā)展、高新技術(shù)的采用與實施、節(jié)能減排、提高質(zhì)量、創(chuàng)新品種都將發(fā)揮非常重要的作用。
納米科技和納米材料是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的高新技術(shù),它對國家經(jīng)濟發(fā)展、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、傳統(tǒng)經(jīng)濟改造、自主創(chuàng)新等均具有重要意義。然而,納米科技和納米材料只有在生產(chǎn)實際應(yīng)用中才能體現(xiàn)出自身的重大價值。國外多個國家都對納米產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化給予特別關(guān)注,并且作為納米科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。納米材料制備技術(shù)由實驗室轉(zhuǎn)移到工廠生產(chǎn)勢在必行,在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中存在多方面制約納米發(fā)展的瓶頸問題。為了解決納米耐火材料產(chǎn)業(yè)化中出現(xiàn)的各種瓶頸問題,我們開展長期的專項研究并取得了較好的效果,這就為納米耐火材料產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路,為加快推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,完善現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,加快推進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造,加快發(fā)展納米戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),全面提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力,都具有重大意義。
為此,建立納米耐火材料產(chǎn)業(yè)化示范基地,對當(dāng)前和今后耐火材料工業(yè)和鋼鐵等高溫工業(yè)的發(fā)展是非常有意義的,而且也是十分緊迫和刻不容緩的。此外,國際間納米技術(shù)和納米材料的競爭更多體現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的納米產(chǎn)品上,太原高科對納米科技和納米耐火材料的研究開發(fā)和自主創(chuàng)新作了長期的艱苦努力,并取得多項發(fā)明專利成果,并且對納米科技和納米耐火材料繼續(xù)開展深入研究和產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)將會取得更多、更大進展,為我國納米科技發(fā)展作出貢獻。產(chǎn)業(yè)化示范基地建立后,太原高科將運用多項高新技術(shù),謀求與尖端的納米技術(shù)整合,加速納米耐火材料的理論與實際應(yīng)用研究,為耐火材料行業(yè)的納米化發(fā)展創(chuàng)造條件和奠定基礎(chǔ),完成開發(fā)成果后,可積極推進開發(fā)和創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化,及時服務(wù)于鋼鐵等高溫工業(yè)生產(chǎn)中,使納米技術(shù)及早地顯現(xiàn)出經(jīng)濟效益和社會效益,為科技發(fā)展和進步作貢獻,努力把21世紀(jì)納米尖端耐火材料的開發(fā)與生產(chǎn)做好、做成功;為國家高溫工業(yè)的發(fā)展繼續(xù)作研發(fā)與服務(wù);加快傳統(tǒng)工業(yè)的改造,促進我國經(jīng)濟的平穩(wěn)、快速發(fā)展?！?/p>
論文摘要:充滿生機的二十一世紀(jì)，以知識經(jīng)濟為主旋律和推動力正引發(fā)一場新的工業(yè)革命，節(jié)省資源、合理利用能源、凈化生存環(huán)境是這場工業(yè)革命的核心，納米技術(shù)在生產(chǎn)方式和工作方式的變革中正發(fā)揮重要作用，它對化工行業(yè)產(chǎn)生的影響是無法估量的。這里主要介紹納米材料在化工領(lǐng)域中的幾種應(yīng)用。
納米材料（又稱超細(xì)微粒、超細(xì)粉末）是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)域的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結(jié)構(gòu)層次使它具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，擁有一系列新穎的物理和化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應(yīng)用價值。
納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨特魅力。
一、納米材料的特殊性質(zhì)
（一）力學(xué)性質(zhì)
高韌、高硬、高強是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發(fā)生，這就是納米晶強化效應(yīng)。
（二）磁學(xué)性質(zhì)
當(dāng)代計算機硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。
（三）電學(xué)性質(zhì)
由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。
（四）熱學(xué)性質(zhì)
納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。
二、納米材料在化工行業(yè)中的應(yīng)用
（一）在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應(yīng)。
（二）在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。
（三）在精細(xì)化工方面的應(yīng)用
精細(xì)化工是一個巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。
納米科學(xué)是一門將基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)集于一體的新興科學(xué)，主要包括納米電子學(xué)、納米材料學(xué)和納米生物學(xué)等。21世紀(jì)將是納米技術(shù)的時代，為此，國家科委、中科院將納米技術(shù)定位為“21世紀(jì)最重要、最前沿的科學(xué)”。納米材料的應(yīng)用涉及到各個領(lǐng)域，在機械、電子、光學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科學(xué)技術(shù)的誕生，將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護等重大問題。
參考文獻
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