時間：2022-08-18 05:56:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇納米技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
有些金屬或無機材料被制成納米級微粒之后本身就可能具有殺菌的功效，例如納米銀顆粒、氧化鋅納米材料、納米二氧化硅和納米二氧化鈦等，陽光中UVB、UVA紫外線照射下可激活納米級二氧化鈦與水反應產生強氧化劑羥基自由基，強化環境凈化及滅菌作用，在陽光不充足的陰雨天或夜晚，可以開啟紫外臭氧燈管，同樣能夠激活二氧化鈦與水反應產生強氧化劑羥基自由基。納米材料本身以及含納米材料的組合物用作農藥的用途都可以作為專利申請保護的客體，專利申請的主題名稱一般為：一種具有殺菌作用的農藥，其特征在于…（包含有納米材料）；一種制備具有殺菌作用的農藥的方法，其特征在于…（納米材料的制備方法）；一種具有殺菌作用的農藥的用途，其特征在于…（包含有納米材料）。
這類專利申請在撰寫申請文件時，需要詳細記載如何合成新的納米材料，即納米材料的制備方法，如果制備得到的納米材料具有特殊的性能，需要在說明書中記載是因為反應的條件還是制備方法殊的反應方式得到的特殊的性能，并需要對該特殊的性能進行表征，可以通過電鏡掃描或者其它方式進行證明，這一點尤為重要，否則會影響專利說明書是否公開充分。利用納米材料的性能在農藥領域可能的用途，需要通過活性實驗進行驗證，說明書中需要給出具體的實驗效果舉例進行說明。如果現有技術中已有類似納米材料用作農藥的技術方案，則新制備的納米材料用作農藥的用途需要比現有技術中已知的同類納米材料具有更加優異的性能或者其他預料不到的效果才可能具有授權前景，比如提高了殺菌活性等，而如果是將已知的納米材料與已知活性成分組合，則需要在說明書中記載納米材料與活性成分之間的關系是功能上的互惠或表現出超越他們單獨效果之和的組合效果。納米材料用作農藥使用時還要解決的技術問題是如何防止納米材料對有益菌的殺滅作用，以及將納米無機材料制成制劑后對環境的安全評價，如果能克服這些應用上的技術缺陷，也可能具備授權前景。
二、納米生物農藥
將生物農藥納米化后，可改善制劑中有效成分的粒徑細度及穩定性，提高其速效性和防治效果，通過納米工藝技術處理，將固體生物農藥制成納米級的微粒，要解決的關鍵技術問題是通過怎么樣的制備方法將生物農藥制備得到真正納米級的顆粒，而將生物農藥制備成納米級顆粒的方法，使用該納米生物農藥的方法都屬于專利保護的客體。由于生物農藥一般都是已知的活性成分，一般需要將生物農藥與助劑的組合物作為專利申請保護的主題，專利申請的主題名稱為：一種農藥組合物，其特征在于……（包含納米生物農藥）；一種農藥組合物的制備方法，其特征在于……（納米生物農藥的制備方法，或將含有生物農藥的農藥組合物制成納米生物農藥的方法）；一種農藥組合物用于防治病害的用途，其特征在于……（含有納米生物農藥）。
由于生物農藥本身即具有殺蟲活性，在專利申請文件撰寫時，需要提交微生物的保藏證明；詳細記載通過怎樣的方法將生物農藥制備成納米生物農藥，并且需要提供納米生物農藥穩定性的證明，納米生物農藥顆粒的表征數據；還需要提供納米生物農藥與生物農藥的活性實驗比較例，或者納米生物農藥與近似的生物農藥制成納米級生物農藥后的比較例，以備用于證明技術方案的創造性。目前，真正將生物農藥制成納米級顆粒的方法較少，而如果能夠攻克這一技術難點，相信生物農藥的推廣應用定能爭奪更加廣闊的市場空間。
三、納米農藥助劑農藥
在制備成制劑時需要使用助劑，常規的助劑包括表面活性劑和載體，表面活性劑包括分散劑、潤濕劑、乳化劑、穩定劑等。將一種或多種農藥助劑制成納米級顆粒的制備方法，合成或制備得到的納米級助劑，如超級分散劑，使用納米級的農藥助劑與活性成分組合使用的組合物，納米級的助劑在農藥制劑加工中的應用等，都屬于專利保護的客體。由于納米顆粒表面的特殊性能，農藥助劑制成納米級的顆粒與活性成分組合使用，能夠顯著提高活性成分附著在靶標上的能力，滲透能力，提高助劑的載藥量，提高活性成分的利用率，降低害蟲對活性成分的抗性，減少活性成分的使用量，例如已有制備乙酰化木質素兩親聚合物納米膠體球，能夠改變活性成分在水溶液中的溶解度。
這類專利申請的主題名稱為：一種適用于農藥的納米助劑，其特征在于……（限定助劑的結構和組成）；一種適用于農藥的納米助劑的制備方法，其特征在于……（包含納米助劑具體的制備方法、工藝參數）；一種適用于農藥的納米助劑作為……（分散劑）……在農藥制備中的用途。在撰寫專利申請文件時，對納米農藥助劑的表征是確定該納米助劑的結構和組成的重要參數，合成納米助劑的反應中其反應條件的控制、工藝參數的設定都會影響納米助劑的結構和組成，申請人需要詳細的記載合成或制備方法，并對納米助劑特殊的功能進行具體闡述，對可能的特殊性質進行表征分析。由于納米農藥助劑一般都是與農藥活性成分組合使用制成制劑，申請人還需要提供使用納米農藥助劑制成的制劑具有的預料不到的技術效果，比如提高制劑的分散性、穩定性，提高制劑的防治效果，降低對原藥的需求量，降低制劑使用所帶來的環境污染和毒害以及對土地造成的毒害殘留，降低農作物上的農藥殘留量等，還可以提供類似的納米農藥助劑與同一活性成分組合使用制成相同或相近制劑時的比較例。如果使用的納米助劑與活性成分制成的制劑能夠滿足國家或FAO/WHO標準，也需要記載在說明書中。
四、納米農藥緩釋劑
農藥助劑中的載體一般是起緩釋的作用，將活性成分吸附或包裹在載體中。緩釋劑能有效控制藥物釋放速度，使高毒農藥低毒化，降低農藥的急性毒性，減輕殘留及刺激性氣味，減少對環境的污染和對農作物的藥害，從而擴大農藥的應用范圍。但是，傳統的緩釋農藥存在著自身的不足，如緩釋劑大部分是合成高分子材料，且大多數生物降解性能差，易污染環境；同時在合成高分子控釋材料時，也會對環境產生污染；再加上高分子控釋劑顆粒一般比較大，在施藥時顆粒大，容易施藥不均且易脫落，最終不能達到保護環境、減少農藥用量的目的。為了克服上述高分子材料的缺陷，控釋載體的納米化是一個重要的研究方向。將農藥載體制成納米級顆粒的制備方法，使用納米級的載體顆粒吸附或包裹農藥活性成分的組合物，使用納米緩釋劑緩釋農藥的方法，納米級的載體顆粒在農藥制劑加工中的應用等，都屬于專利保護的客體。
納米農藥緩釋劑包裹農藥有兩種方法，一種是先制得納米溶液，再包裹農藥；另一種是用農藥緩控釋薄膜，在農藥表層形成納米級微囊，得到該控釋型納米級農藥。由于真菌生物農藥在紫外光照射下，活性降低，納米緩釋材料也常被用作真菌生物農藥的紫外保護劑。已知的納米緩釋劑包括空心多孔二氧化硅納米顆粒、中空介孔納米二氧化硅微球、雙孔二氧化硅微粒、介孔納米氧化鋁固相吸附劑、納米碳粉、二氧化鈦納米球或二氧化鈦納米線、改性納米二氧化鈦、納米粉煤灰、殼聚糖納米粒、殼聚糖的接枝共聚物、海藻酸鈣納米微球、粘土納米復合緩釋劑、二氧化鈦和碳酸鈣復合顆粒、多微孔納米載體材料、生物可降解的聚乳酸-羥基乙酸共聚物。專利申請的主題名稱為：一種制備納米緩釋劑的方法，其特征在于……（納米緩釋劑具體的制備方法）；一種適用于農藥的納米緩釋劑，其特征在于……（限定具體的納米緩釋劑的結構和組成）；一種適用于農藥的納米緩釋劑在農藥制劑中的應用。
在撰寫專利申請文件時，需要詳細記載制備納米緩釋劑的方法，包括反應物、反應條件、生成物，以及最終得到的納米緩釋劑的表征；如果是將納米緩釋劑與活性成分組合制成制劑，不僅需要考慮納米緩釋劑在制劑中的緩釋作用，還要考慮納米緩釋劑在制劑中的其它作用，并且需要對比實驗證明納米緩釋劑的加入是否能夠產生技術效果的改進。由于緩釋劑的發展較快，研究者在關注緩釋劑緩釋的同時，需要注意到緩釋帶來的負面作用；如果新研究的緩釋劑能夠既有緩釋的作用，又能克服活性成分在環境中長時間停留的危害，應該在專利申請文件中記載。申請人在記載不同的技術效果時，不僅要把具體的技術效果寫清楚，更應該提供能夠證明該技術效果的實施例或實驗例。
五、納米農藥劑型液體
農藥由于自身流動的特性，即使是納米級的尺寸也呈球狀，所以液體農藥制成納米級后一般都稱為納米球，也叫做納米乳劑。納米乳劑是一個由水、油兩親性物質（分子）組成的、光學上各向同性、熱力學上穩定且經時穩定的外觀透明或者近乎透明的膠體分散體系，微觀上由表面活性劑界面膜所包覆的一種或兩種液體的微滴構成，外觀為“單相、透明或半透明的流動液體”。納米乳劑可以改善農藥溶于水的特性，兩親高分子包裹油溶性農藥分子的納米球，其在水相中有良好的分散性及穩定性，即將油溶性農藥由油相轉移至水相并穩定分散于水相，并可通過水相中溶解的少量農藥的不斷使用，使納米球中的農藥得以緩慢釋放和使用。現有技術中制備納米乳劑的關鍵技術問題是兩親高分子的替代技術，如果能夠使用納米材料代替兩親高分子材料用來制備納米乳劑，則有望突破農藥劑型創制的瓶頸。已知的能夠代替兩親高分子材料或者與兩親高分子材料共同使用的納米材料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、稀土摻雜納米二氧化鈦等，制備的農藥水乳劑、微乳劑具有超穩定性。
固體農藥易于制成納米級的顆粒，將固體農藥納米化后特有的滲透性、分散性、均勻性、附著性等生物活性大大增強。將納米級的固體農藥與助劑混合，即可得到納米級固體制劑，如可濕性粉劑、種衣劑、水分散粒劑、泡騰片劑等。一般的制備方法是將各種原料按配方稱量配料；在配合料中加入少量水，使其溶解，并在攪拌機中進行攪拌混合；然后用電噴霧法干燥，制得納米級活性成分干粉；將活性成分干粉與納米材料或助劑配合，再加入到混料機中充分攪拌均勻，制得微粉，即為固體納米制劑。由于水基化制劑是農藥劑型發展的方向，曾有研究人員把固體原藥顆粒低于100nm的水性分散體定義為納米農藥懸浮劑，把原藥顆粒粒徑在100~1000nm之間的水性分散體定義為亞納米農藥懸浮劑。分散理論認為：固體顆粒的粒徑越小，則粒子表面自由能越高，越容易傾向于絮凝成大顆粒，分散穩定的難度就越大。而亞納米級或納米級的固體粒子，其表面自由能更是超高，難以在分散介質中以納米尺寸分散穩定。以常規的小分子表面活性劑類的分散劑幾乎不可能達成將固體顆粒分散穩定到亞納米級，更不要提納米級了。由小分子表面活性劑制得的農藥懸浮劑（SC）或水乳劑（EW），其粒徑或乳滴的極限值大約就在5微米左右，并且易于絮凝、分層、結塊，貯存穩定性極差。需要克服的關鍵技術問題是如何將納米級的固體農藥穩定分散在制劑當中。由于固體納米農藥難以在水體中穩定，可以考慮使用微膠囊的形式將固體納米農藥或液體農藥納米球包裹在囊心中，制成納米微膠囊制劑，或具有核殼復合結構的微囊懸浮劑。在農藥制劑加工中，加工制備常規的微膠囊尺寸是相對容易的，為了降低微膠囊的大小，達到納米級，又要保證所制備的納米微膠囊對有效成分具有較高的包封率、載藥率是需要付出創造性勞動的，需要對加工制備的工藝進行改進和優化。
使用農藥活性成分與助劑組合制成納米級的農藥制劑，納米農藥制劑的制備方法、納米農藥制劑的應用都屬于農藥專利申請保護的客體。專利申請的主題名稱為，一種納米農藥制劑，其特征在于……（限定具體的結構和組成）；一種納米農藥制劑的制備方法，其特征在于……（限定具體的制備方法，工藝參數等）；一種納米農藥制劑的應用，其特征在于……（限定應用的范圍）。在撰寫專利申請文件時，需要詳細記載農藥制劑的組成和制備方法，特別要清楚地記載制備的納米農藥制劑的方法和工藝參數，對制成的納米農藥制劑進行表征，以證明得到的納米農藥制劑確實是納米級的制劑。需要提供制備的納米農藥制劑的穩定性、分散性、熱儲性等常規的制劑性能，以及使用納米農藥制劑的方式，提供殺蟲活性實驗數據，需要清楚記載制備的納米制劑比常規的制劑具有哪些預料不到的技術效果，還應該記載納米農藥制劑與類似的納米農藥制劑有哪些技術進步等對比實驗。如果制備的納米制劑是由于使用了某一特殊的助劑帶來的技術效果，需要在申請文件中提供未使用該助劑時制成制劑的對比實驗效果。如果制備的納米制劑能夠符合FAO/WHO標準，或者超出該標準，也需要在原始申請文件中記載相應的技術功效。
六、納米光觸媒層
環境中的農藥殘留問題一直是農藥使用的重要限制因素，近年來的食品安全問題更讓農藥殘留備受關注。納米材料既可以制成果蔬表面殘留農藥的清洗劑，納米帶電粒子與水霧結合形成的納米帶電水霧具有殺菌、分解有機農藥功能，粒徑分布在50到500納米的顆粒制劑能夠去除果蔬表面農藥殘留；又可以制成農藥殘留降解劑，縮短農藥安全間隔期。已知的用于農藥殘留降解劑的納米材料包括納米二氧化鐵、納米二氧化鈦、納米氧化鋅。納米光觸媒層在UV保鮮燈的照射下，表面形成電子-空穴對，在水的作用下，進一步形成羥基自由基，將蔬果中的農藥氧化成水和二氧化碳，達到降解農藥而不破壞蔬果本身組織和營養成分的有益效果；根據這一特性，納米光觸媒層可以制成果蔬消毒殺菌除農殘裝置。使用共沉淀合成具有光催化活性ZnO/TiO2復合納米材料，在植物體上進行噴灑，利用太陽光照射對農藥殘留進行降解。微納米氣泡臭氧水作為土壤消毒劑。將光觸媒材料的特溶膠浸漬在固體介質上，將該固體介質均勻地浸放在水中，在陽光或紫外線燈光一定時間的照射下，光觸媒材料空穴作用產生（H+）和（OH-）等活性種，催化水體中農藥降解。以載有納米La2O3、Fe2O3和NiO復合氧化物的聚乙烯醇薄膜為載體催化劑，將此載體催化劑置于盛有待處理水溶液的光催化反應器中，在紫外光照射下，可將水中的雙對氯苯基三氯乙烷農藥迅速分解。納米材料還能夠作為促進農藥廢水中氨氮轉化的催化劑，由納米氧化鋁膠體與重金屬有機化合物等體積濕法混合的催化劑，實現了催化劑在不需高溫高壓條件下直接把農藥廢水中的氨氮轉化為氮氣。上述的將納米材料用于分解或降解農藥的各種用途均屬于專利保護的客體。
已知的納米光觸媒層的材料包括納米二氧化鈦、金屬離子摻雜納米二氧化鈦、ZnO/TiO2復合納米材料。專利申請的主題名稱為：一種降解農藥的納米光觸媒層，其特征在于……（包括納米材料）；一種降解農藥殘留的裝置，其特征在于……（包括納米材料）；一種制備降解農藥的納米光觸媒層的方法，其特征在于……（具體納米光觸媒層的制備方法）；一種應用納米光觸媒層降解農藥的應用，其特征在于……（包括具體的農藥種類）。專利申請文件撰寫時，首先，要對新納米材料進行表征，如果是使用已知的納米材料，需要考慮現有技術是否已有將該納米材料用做納米光觸媒層的應用，若有類似的應用教導，則很難具備創造性，需要考慮將不同的納米材料組合制成復合納米光觸媒層以提高技術方案的可專利性。其次，制備納米材料的方法需要詳細的記載，納米光觸媒層降解農藥的效果需要試驗數據進行驗證，最好能夠記載與類似的納米材料制成的光觸媒層降解農藥的技術效果的對比實驗。再次，如果制成的納米光觸媒層還有其它的預料不到的技術效果，也應該一并記載在原始申請文件中，并將形成該技術效果的技術特征撰寫在權利要求中。
七、納米探針檢測農藥
納米材料應用于農藥殘留分析檢測，使用納米材料制作熒光探針，或者使用納米材料對熒光探針進行改性修飾。熒光納米量子點作為一種新型熒光探針與傳統的有機熒光染料和熒光蛋白相比，量子點具有十分優越的光譜性質，如：激發光譜寬、發射光譜窄而對稱、熒光量子產率高、熒光波長可調、抗光漂白性能強等。這些優越的光譜性質使量子點熒光探針廣泛應用于生化分析檢測領域，發揮了巨大的應用潛力。熒光納米量子點探針具有熒光強度高、熒光穩定性好，檢測過程簡單方便，靈敏度高、檢測限低，可實現實際樣品中農藥的快速檢測。熒光納米探針的材料組成（單一金屬納米顆粒，復合金屬納米顆粒，無機復合物納米顆粒，金屬與無機物復合、聚合物，金屬-無機物-聚合物多重復合）是目前主要的研究熱點，針對不同種類的材料檢測不同種類的農藥，研究者需要在制備不同的熒光納米量子點探針上尋求突破，其相應的制備熒光納米探針的方法也需要不斷的補充和完善，對于納米探針在檢測具體農藥殘留的應用，如何使用納米探針檢測分析農藥的方法等都屬于專利保護的客體。使用納米材料對酶生物傳感器的玻碳電極進行修飾，如玻碳電極的工作面上還可以使用納米二氧化鋯修飾，檢測農藥的精度更高，范圍更廣，檢測限更低，可實現小型、便捷、適用于現場檢測的目的。
專利申請的主題名稱為：某種農藥的熒光納米材料（純金屬、金屬復合物，無機復合物，聚合物）量子點探針的制備方法，其特征在于……（納米探針的制備方法）；某種農藥的熒光納米材料（純金屬、金屬復合物，無機復合物，聚合物）量子點探針在檢測農藥的應用，其特征在于……（限定具體的工藝參數）；檢測某種農藥的方法，其特征在于……（包括具體的檢測步驟）。撰寫專利申請文件時，需要詳細記載制備探針或電極的方法，對使用的納米材料的來源或制備方法進行清晰的描述，對制備得到的探針或點擊進行表針，繪制制備的探針或電極的檢測具體農藥的線性關系、檢測限等。如果能夠提供制備得到的探針或電極比常規的探針或電極具有更好的技術效果，也應記載在申請文件中。
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
（1）發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
（2）新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。
（3）發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。
在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。
另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。
（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。
2013年年底，美國法院對美國自然資源保護委員會（NRDC）指控美國環境保護署批準紡織品使用抗菌納米銀一案進行了審理，最終裁定美國環境保護署核準美國紡織品制造商使用納米銀的行為不當，要求發回重新評估，并限制公開宣傳把抗菌納米銀使用在服裝和其他紡織品上。
此案起因于2011年12月，美國環保署批準HeiQ Materials公司在隨后 4 年內可以銷售納米銀并用于紡織面料，且要求該公司提供對人體健康與水生生物的資料數據。雖然美國環保署確認納米銀紡織品對幼兒并沒有風險，但法院發現其不顧相關數據顯示有引發潛在危險的事實，仍舊批準了這個申請。
近十幾年來，納米科技在全世界受到了廣泛重視，被認為是提升國家未來核心競爭力和搶占未來制高點的重要領域之一。我國已成為納米科技研發的大國。根據相關調查，2009年，我國在納米研究方面的論文和專利數量已躍居世界第一。
隨著納米科技的快速發展，納米材料已經開始應用于大眾生活的多個方面，顯示出巨大的發展潛力，紡織行業也有大量與之相關的基礎和應用研究。由于納米結構具有的特殊效應，納米技術的安全性評估已成為全球性問題。
科學技術從來都是把“雙刃劍”。納米技術的正面效應和負面效應相互依賴、相互制約，在研究中處于同等重要的地位，其安全性研究是納米科學內涵不可或缺的重要方面。
作為一個新興投資領域，美國參眾兩院早在2003年就起草了一系列議案，要求政府提供資金就民用納米技術對社會、經濟以及環境造成的影響展開研究，并在為納米技術研究投資之前加以審核。由此，世界范圍內開始開展對納米材料安全性評價的研究。由于納米技術涉及多個學科，包括電子、生物、物理、化學等，其生物安全性評估研究僅憑單個學科幾乎無法完成，需要多學科交叉共同完成。
在我國，納米技術被紡織行業等傳統產業視為轉型升級的重要機會。無疑，這是一個重要的發展方向，但與此同時也成為一些商家進行產品推銷的“法寶”。一批以“納米技術”為宣傳噱頭的紡織服裝產品不僅有混淆視聽、欺騙消費者之嫌，其以“納米”命名還招致了一些專業人士對其安全性的擔憂。
由此及彼，除了“納米”之外，“天然”、“綠色”、“環保”等字眼也是產品廣告中的熱詞。產品宣傳固然重要，但品牌建設始終要建立在科學的發展態度和經得住推敲的產品品質之上。任何的隱瞞和誤導，都有可能使一個品牌甚至一家企業處于非常被動的局面。
紡織強國建設需要秉持科學精神，這也應是企業開展各項活動的根本。只有負責任地對待每項研究，積極陽光地面對公眾的監督和質疑，并及時客觀地將研究結果公之于眾，消除不必要的恐慌和誤解，才能更有效地促進行業的科技進步和健康發展。
目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑借納米技術。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應用；
納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能。借助于傳統的涂層技術，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性從而獲得傳統涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。
在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。
3在化工方面的應用；
化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中采用納米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，納米材料都能發揮重要作用。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提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。4其他生活方面的應用：
納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。
參考文獻
[1]趙清榮：雷達與對抗[J]，2001，（3）：20-23。
[2]秦嶸等。宇航材料工藝[J]，1997，（4）：17-20。
[3]張立德，牟秀美，納米材料學[M]，沈陽；遼寧科學技術出版社1994。
[4]劉列，張明雪，胡連成，宇航材料工藝[J]，1994，24。
論文關鍵詞：納米尺寸；性能
論文摘要：納米尺寸開辟科學新領域，介紹納米材料的神奇特性及在生活中的應用。
人類對物質世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無限小和無限大兩個物質尺寸去認識物質，使人們了解到世界是物質的。物質是由原子或分子構成的，原子、分子是保持物質化學、物理理特性的最小微粒。這為人類認識世界、改造世界推進科學的向前發展提供了堅實的理論基礎，也產生了一個個的科學原理和定理，推動了人類生產和生活的不斷向前發展。
隨著科學研究的進一步發展，人們發現當物質達到納米尺度以后，大約在1～100納米這個范圍空間。物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質的特殊性能的物質構成的材料，即為納米材料。
過去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發現：一個導電，導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電，也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度，大約是在1～100納米這個范圍空間，就會產生特殊的表面效應，體積效應，量子尺寸效應，量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。
近年來，已在醫藥、生物、環境保護和化工等方面得到了應用，并顯示出它的獨特魅力。
1醫學方面的應用：
目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑借納米技術。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應用；
納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能。借助于傳統的涂層技術，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性從而獲得傳統涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。
在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。
3在化工方面的應用；
化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中采用納米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，納米材料都能發揮重要作用。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提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。4其他生活方面的應用：
納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。
參考文獻
[1]趙清榮：雷達與對抗[J]，2001，（3）：20-23。
[2]秦嶸等。宇航材料工藝[J]，1997，（4）：17-20。
1991年，我國召開納米科技發展戰略研討會，制定了發展戰略對策。十多年來，我國納米材料和納米結構研究取得了引人注目的成就。我國納米材料領域的工作者們也以孜孜不倦的探索，推動著納米材料這門學科不斷地前進。這其中，就有一位年輕的學者――劉飛博士。
科研，瞄準前沿
一位年僅三十幾歲的學者、一連串前沿成果，劉飛博士稱得起“年輕有為”。然而，與大多數年輕人不同，劉飛博士一心一意地埋首于納米材料領域的研究工作，不沾浮躁之風。在這條道路上，他潛心向前，以“學習”的態度行于斯、研于斯，在一維納米材料的制備、表征與物性研究的領域上取得了一系列成績：
首先，在微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)設備中，劉飛使用α―Fe2O3(0001)為基底，以N2和H2為反應氣源，首次制備出垂直于基底生長的Fe3O4納米金字塔陣列。這種新型Fm04納米材料的陣列很可能在垂直方向上的高密度信息存儲中有著潛在的應用，其結果發表在高水平學術雜志AdvMater上。
其次，在單溫管式爐設備中，劉飛使用熱蒸發冷凝沉積技術在較低的生長溫度(
與此同時，劉飛利用真空下高溫碳熱還原法，首次制備出了大面積垂直于si基底生長的單晶的Boron納米線和納米管。掃描電子顯微技術(SEM)研究表明所制備出的硼納米線的長度為5um，平均直徑為30nm。透射電子顯微鏡技術(TEM)和元素維度分布譜技術(ElementMapping)的研究結果都證明所獲得的硼納米材料具有完美的單晶四方結構，它們的生長方向為[001]。電子能量損失譜技術(EELS)研究結果也表明納米線中硼元素的同時使用開爾文探針技術(KelvlnProbe)首次測試出Boron納米材料的功函數為4.4eV。并利用改裝后的SEM系統中的在位物性測試技術對單根硼納米線的電導率和場發射特性進行了一系列系統的研究。研究結果表明：單根硼納米線的電導率為1-8×10-3(n?cm)-1，其開啟電場為5.1v／μm，閾值電場為115V／μm；在保持場發射電流為1.05μA的一小時穩定性測試中，單根硼納米線的電流波動性低于22％并且當電場強度提高到59～74V／μm，單根硼納米線的場發射電流密度更是達到了2X105-4×105A／cm2，這完全可以滿足場發射領域的需要。由于Boron一維納米材料具有高熔點(2300℃)、高電導率，并且具有獨特的“三芯鍵”結構以及優良的物理和化學特性，所以這種新型納米材料的發現以及進一步研究很有可能為納米科學和技術的發展開創了一個嶄新的領域。相關科研成果分別發表在知名科學雜志AdvancedMaterla／sc和Uitramzcroscopy上，并由世界上著名的德國的“Nanowerk”網站和國內知名的“科學網”網站分別進行了“Spotlight”報導和專題報導。
除此以外，劉飛使用化學氣相沉積技術實現了對不同形貌AIN納米結構(納米棒，納米錐和納米火山口)垂直陣列的可控生長。為了研究其納米結構場發射特性的影響因素，劉飛對比了不同形貌氮化鋁陣列的場發射特性。實驗結果表明，氮化鋁火山口陣列具有最好的場發射特性表現，其閾值電場為7.2V／μm，場發射電流的穩定性測試表明其電流波動小于4％。同時，所有三種氮化鋁納米結構陣列都具有和其他很多具有優良冷陰極納米材料相比擬的場發射特性，這表明其在未來的場發射領域具有很大的應用前景，結果已發表在ChinesePhysicsB等雜志上。
未來，戰機握在手中
學習和實踐中，劉飛不僅積累了豐富的經驗，也形成了一套獨特的科研方法和理念，解決了很多工程實際應用的問題，贏得了良好的經濟效益和社會聲譽，并獲得一項國家專利。他是成功的，當然，成功之人自有成功之道。
1995年9月，劉飛邁入吉林大學的校門，考進材料科學與工程專業，四年的本科學習，劉飛以他的聰明和勤奮贏得了老師和同學們的一致認可，連續三年獲得“人民獎學金”，并于1999年獲“系優秀學生”稱號。同年，他以優異的成績畢業，卻并不滿足于自己當時的所學，或許是源于心底的那一份母校情結，劉飛選擇留在吉林大學進行碩士研究，在材料科學學院攻讀材料物理與化學專業。碩士學習期間，劉飛在于文學教授的指導下進行了磁控濺射生長巨磁阻多層膜的研究工作，并于2002年7月完成碩士論文《Cu／Fe多層膜的表面、界面微結構研究》，獲得工學碩士學位，其論文獲得學校研究生論文比賽優勝獎，這位年輕的碩士研究生充分展露了他在科研領域的才華。
2002年9月，劉飛考入中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室，師從于高鴻鈞研究員，攻讀凝聚態物理博士學位，2005年9月獲得理學博士學位，并于2004年獲得“所長優秀獎學金”、2006年獲得中國真空學會優秀博士論文獎學金。
在科學的道路上沒有捷徑，正因為艱難才去登攀，而站得更高才能看得更遠，年輕的劉飛博士沒有止步于一點點的成績，在科學之路上，他選擇一路向前。自2005年9月，劉飛博士在中山大學理工學院的顯示材料與技術國家重點實驗室參加工作以來，包括在中國科學院物理研究所攻讀博士期間，他主持國家自然基金委――廣東省聯合基金重點基金一項、國家自然科學基金青年基金一項、教育部博士點新教師基金一項，并且參與了多項國家“973”和“863”項目，共發表了學術論文(SCI、EI和ISTP收錄)二十余篇。
自此，在外人看來，他的人生似乎已經進入康莊大道了，然而，“人生也有涯，而知也無涯”，國際上風起云涌的科技發展愈來愈強烈地吸引著他的目光，視線的開闊，令他在學術上有了大幅的前進。目前，還有國家自然科學基金青年基金項目等4項國家和地方自然科學基金項目研究，在他的主持下緊鑼密鼓地展開著。
關鍵詞：納米材料,化工,應用
1前言
納米材料（又稱超細微粒、超細粉未）由表面（界面）結構組元構成，是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區域的一種典型系統，粒徑介于原子團簇與常規粉體之間，一般不超過100nm，而且界面組元中含有相當量的不飽和配位鍵、端鍵及懸鍵。其結構既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結構層次使它在眾多領域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應用價值。近年來，納米材料在化工生產領域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。
2納米材料特性
2.1具有很強的表面活性
納米超微顆粒很高的“比表面積”決定了其表面具有很高的活性。免費論文參考網。在空氣中，納米金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑、貯氣材料和低熔點材料。將納米微粒用做催化劑，將使納米材料大顯身手。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細銀粉可以成為乙烯氧化的催化劑；超細的鎳粉、銀粉的輕燒結效率，超細微顆粒的輕燒結體可以生成微孔過濾器，作為吸咐氫氣等氣體的儲藏材料，還可作為陶瓷的著色劑，用于工藝品的美術圖案中。免費論文參考網。
2.2具有特殊的光學性質
所有的金屬在超微顆粒狀態時都呈現為黑色。尺寸越小，顏色越黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低于l％，大約幾微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。利用這個特性可以制造高效率的光熱、光電轉換材料，以很高的效率將太陽能轉變為熱能、電能。另外還有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身材料等。
2.3具有特殊的熱學性質
大尺寸的固態物質其熔點往往是固定的，超細微化的固態物質其熔點卻顯著降低，當顆粒小于10納米量級時尤為突出。例如，金的常規熔點為1064℃，當其顆粒的尺寸減小到10納米時，熔點會降低27℃，而減小到2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低于100℃。因此，超細銀粉制成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，完全可采用塑料。采用超細銀粉漿料，可使片基上的膜厚均勻，覆蓋面積大，既省材料又提高質量。
2.4具有特殊的磁學性質
小尺寸磁性超微顆粒與大塊磁性材料有顯著不同，大塊純鐵的磁矯頑力約為80安／米，而當顆粒尺寸減小到2×10-2微米以下時，其矯頑力可增加1000倍。若進一步減小其尺寸，大約小于6×10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已制成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等;利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成了用途廣泛的磁流體。
2.5具有特殊的力學性質
因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性和一定的延展性，這樣就使納米陶瓷材料具有了新奇的力學性質。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，就是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的，這也足以說明大自然是納米材料的成功制造者。納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬——陶瓷復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。
2.6宏觀量子隧道效應
由于電子既具有粒子性又具有波動性，因此它存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者說它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。目前研制的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應制成的新一代電子器件。
3納米材料在化工生中應用
由于納米材料的特殊結構和特殊性能，使納米材料在化工生產中得到了廣泛的應用，主要應用在以下幾方面。
3.1橡膠改性
炭黑納米粒子加入到橡膠中后可顯著提高橡膠的強度、耐磨性、抗老化性，這一技術早已在橡膠工業中運用。
納米技術在制造彩色橡膠中也發揮了獨特的作用，過去的橡膠制品一般為黑色（納米級的炭黑較易得到）。若要制造彩色橡膠可選用白色納米級的粒子（如白炭黑）作補強劑，使用納米粒子級著色劑，此時橡膠制品的性能優異。
3.2塑料改性
3.2.1對塑料增韌作用
納米粒子添加到塑料中，對增加塑料韌性有較大的作用。用納米級SiC/Si3N4粒子經鈦酸酯處理后填充LDPE，當添加量為5％時沖擊強度最大，缺口沖擊強度為55.7kj/m2，是純LDPE的2倍多；斷裂伸長率到625 ％時仍未斷裂，為純LDPE的5倍。用納米級CaCO3，改性HDPE，當納米級CaCO3含量為25％時，沖擊強度達到最大值，最大沖擊強度為純HDPE的1.7倍，斷裂伸長率在CaCO3含量為16％時最大，約為660％超過純HDPE的值。
3.2.2塑料功能化
塑料在家用電器及日用品中的應用非常廣泛，在塑料中添加具有抗菌性的納米粒子，可使塑料具有抗菌性，且其抗菌性保持持久。現已應用此技術生產了抗菌冰箱，實際上就是在制造冰箱塑件時，使用的塑料原料中添加了某種納米粒子，利用該納米粒子的抗菌特性，使塑料具有抗菌殺菌的功能，國內某公司采用該項技術率先開發出無菌塑料餐具、無菌塑料撲克等產品，受到市場的歡迎。
3.2.3通用塑料的工程化
通用塑料具有產量大、應用廣、價格低等特點，但其性能不如工程塑料，而工程塑料雖性能優越，但價格較高。在通用塑料中加入納米粒子能使其達到工程塑料的性能，用納米技術對通用聚丙烯進行改性，其性能達到了尼龍6的性能指標，而成本卻降低1／3。
3.3化學纖維改性
近年來出現了各種新型的功能性化學纖維，其中不少是應用了納米技術，如日本帝人公司將納米ZnO和納米SiO2混入化學纖維， 得到具有除臭及靜化空氣功能的化學纖維，這種化學纖維被廣泛用于制造長期臥床病人和醫院的消臭敷料、繃帶、睡衣等；日本倉螺公司將納米ZnO加入到聚酯纖維中，制得了防紫外線纖維， 該纖維除了具有防紫外線功能外，還具有抗菌、消毒、除臭的功能。
3.4涂料改性
在各類涂料中添加納米材料，如納米TiO2，可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，廣泛應用于醫院和家庭內墻涂飾。可制造出防紫外線涂料，應用于需要紫外線屏蔽的場所，例如涂在陽傘的布料上，制成防紫外線陽傘。還可以制造出吸波隱身涂料，用于隱形飛機、隱形軍艦等國防工業領域及其他需要電磁波屏蔽場所的涂敷。在涂料中添加納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍提高，涂料的質量和檔次大大升級，據稱，納米改性外墻涂料的耐洗刷性可由原來的1000多次提高到1萬多次，老化時間延長2倍多。納米ZnO 添加到汽車金屬閃光面漆中，可制造出汽車專用變色漆。
3.5在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒子作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。
3.6在其它精細化工方面的應用
納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。如在橡膠中加入納米SiO 2 ，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。免費論文參考網。國外已將納米SiO 2 ，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。在有機玻璃中加入Al 2 O 3 ，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO 2 具有優良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。納米SiO 2 能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
4結束語
納米材料如碳納米管，在醫療上有著廣泛的應用前景，比如作為遞送工具，將藥物運載到特定的細胞或人體內特定部位。但如果不了解納米材料和細胞之間的相互作用，反而會帶來大麻煩。美國布朗大學和中國科學院最近的一項實驗發現，納米管有可能會刺穿細胞，給細胞帶來極大傷害。相關在近期出版的《自然?納米技術》上。
人們知道石棉對人體有害，其長長的纖維能像箭一樣刺穿細胞。但科學家一直不理解，細胞為何會對石棉纖維和其他納米級的材料感興趣，這些材料對細胞來說太長了，根本無法整個吞下去。美國布朗大學研究小組通過分子模擬發現，碳納米管尖端接近細胞時，細胞會產生“誤會”，以為它只是個小圓球而不知其是個圓柱，等意識到小球“太長”，根本吞不下時，已經為時太晚。隨后科研人員又用納米管、金納米線對小鼠肝臟細胞、人類間皮細胞進行細胞實驗，發現90%的納米材料都是以尖端90度角進入細胞。
石棉纖維、商用碳納米管和金納米線都有一個圓形的尖頭，直徑在10納米到100納米之間，正處于細胞處理范圍。細胞上有一種受體蛋白質會聚集并彎曲細胞膜壁，使細胞卷曲包住納米管尖端，反向調整納米管角度，使納米管尖端能以90度進入，從而降低細胞吞噬微粒所需的能量。這一行為叫做“尖端識別”。
“我們原以為納米管會貼附細胞膜以得到更多結合位點，但模擬卻顯示，納米管穩定地旋轉到近垂直角度以適于進入，以便其尖端被完全包圍。這和人們的直覺相反。”論文第一作者史興華（音譯）說，細胞膜包住納米管時，會釋放彎曲能量。“如果納米管的圓形尖端被切掉，開口而且中空，它就只會貼在細胞膜上而不會進入細胞。”論文通訊作者、布朗大學工程教授高華健（音譯）說，當細胞的內吞作用開始，就沒辦法再退回去。細胞覺得無法整個吞下納米管，就會求救。但求救信號反而會引發免疫反應，造成更多炎癥反應。高華健說：“只有完全理解納米材料和細胞之間的相互作用，才能設計出可靠的運輸工具，控制它們和細胞之間的相互作用，不引起中毒反應，最終制造出對細胞沒有吸引力的納米管，只幫助細胞而不會傷害它們。”
【關鍵詞】納米材料教學方法教學改革
【中圖分類號】TB383.1-4；G642【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2018）11-0241-01
前言
納米材料與納米技術是21世紀最令人矚目的前沿科技研究熱點之一，納米科技的蓬勃發展對眾多研究領域，乃至人類社會的生產生活產生了廣泛而深遠的影響，納米材料的應用和產業化已經成為世界許多國家相繼研究和開發的重點。《納米材料》是高等院校一門重要的新設課程，具有前瞻性、創新性、專業性和實踐性強的特點。《納米材料》及其相關的課程也是許多高等學校材料學化學專業的本科生或研究生的專業基礎課程，本課程的開展有助于讓學生了解納米材料與納米科技的發展方向，提高學生的創新性思維能力，引導學生開展納米科學前沿課題研究，培養潛在的科研人才，同時，對《納米材料》的教學也提出了較高的要求，因此需要認真思考和研究。
1.教學內容改革與優化
目前的教材多是圍繞著納米材料的基本概念和基本特性、表征方法、制備技術、納米材料在各個領域中的應用情況以及功能納米材料等內容編寫，而其中的內容很多都已過時，比如在碳納米材料這一部分內容時，十前年的主要內容是針對富勒烯和碳納米管的講解，而今天，該部分的內容可更多的偏向于目前研究較為熱門的層狀石墨烯材料。此外，材料表征方面的內容在本課程中占有相當大的篇幅，直接講解納米材料的表征特性使學生不能深入的理解，教學內容上有必要加入適當課時講解較常用的表征手段的原理和分析方法，如X-射線衍射，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡，紅外，拉曼等的分析手段。
2.教學手段改革
納米材料涉及的課程范圍較寬，有些章節較為抽象，學生首次接觸常會遇到知識過于抽象不便于理解的問題，因此傳統的教學模式已不再適應當前培養高素質人才的需要，針對這樣的問題，應利用多媒體數字化資源如動畫來輔助教學，利用當前各種模擬軟件如3DSMAX或PHOTOSHOP將抽象的納米材料的制備及生長過程進行直觀展示模擬，激發學生的學習興趣。此外，先進的儀器設備是科學研究的重要基礎，本學院擁有高分辨透射電子顯微鏡、熱場發射掃描電子顯微鏡、X射線單晶衍射儀、電化學工作站等設備，需借助這些良好的教學科研基礎條件，引導學生參與科研活動，培養學生科研素養，為今后繼續深造和走向工作崗位打下基礎。
3.教學模式改革
在教學實踐中，采取“分組教學”模式，即學生以10-15人為一小組，在既定大課題方向內，由學生自主查閱文獻資料，選定具體研究題目，設計實驗方案，并與導師探討方案的可行性。學生在教師的指導下獨立完成一種納米材料的合成制備，對性能測試的結果進行分析，并完整獨立撰寫實驗報告。這種方式將加強學生從理論上學習和理解并能拓展到實際的應用中。這種綜合性、多樣化的教學模式不僅能加強學生對理論課程的理解的重視，并能極大的調動學生的積極性和創造性，鍛煉學生的獨立思考能力、動手能力、創新能力、分析解決問題的能力及團隊精神。
4.考核方式的改革
納米材料課程的專業性和前瞻性都很強，常規的考核方式達不到反應學生學習能力和掌握程度的效果，相反地，概念性的知識點較多，一味的要求學生通過記憶背誦的方式來達到考試要求，一方面增加了學生的學習負擔，另一方面學生也難以深刻理解所學知識點。卷面考試雖有必要，此外應加入撰寫論文的考核方式。該種方式能夠督促大三學生對上學期所學的文獻檢索課程的掌握利用，還能在查閱文獻完成論文的同時，豐富與納米材料課程相關的前沿知識，增強了學生論文寫作的思路和方法，對大四的畢業論文的規范寫作提前得到了鍛煉，為今后的科研工作打下基礎。
結語
納米材料涉及范圍廣，發展日新月異，通過開展教學與實踐及科研相結合的教學模式，提高學生們的學習興趣，培養學生的獨立思考能力、創新能力及團隊精神。在以后的教學實踐中將進一步加強改革創新，為學生的全面發展和綜合素質的提高不懈努力。
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【論文摘要】：討論納米科學和技術在新時期里發展所面對的困難和挑戰。一系列新的方法將被討論。我們還將討論倘若這些困難能夠被克服我們可能會有的收獲。
納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。
1.納米結構的制備
有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）；“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法。“Build-down”方法的缺點是較高的成本。
很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。
2.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制
為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項挑戰性的技術難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統光刻所能達到的精度極限。有幾項技術可望用于如此的襯底圖形制作。
⑴電子束光刻通常可以用來制作特征尺度小至50納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。
⑵聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。
⑶掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強的氧化機制的。
⑷多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。
⑸倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。
⑹與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。
⑺將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發。
3.納米制造所面對的困難和挑戰
隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件。現在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。
4.展望
目前，已有不少納米尺度圖形刻制技術，它們僅有的短處要么是刻寫速度慢要么是刻寫復雜圖形的能力有限。這些技術可以用來制造簡單的納米原型器件，這將能使我們研究這些器件的性質以及探討優化器件結構以便進一步地改善它們的性能。必須發展新的表征技術，這不單是為了器件表征，也是為了能使我們擁有一個對器件制造過程中的必要工藝如版對準的能進行監控的手段。隨著器件尺度的持續縮小，對制造技術的要求會更苛刻，理所當然地對評判方法的要求也變得更嚴格。隨著光學有源區尺寸的縮小，嶄新的光學現象很有可能被發現，這可能導致發明新的光電子器件。然而，不象電子工業發展那樣需要尋找MOS晶體管的替代品，光電子工業并沒有如此的立時尖銳問題需要迫切解決。納米探測器和納米傳感器是一個全新的領域，目前還難以預測它的進一步發展趨勢。然而，基于對嶄新診斷技術的預期需要，我們有理由相信這將是一個快速發展的領域。總括起來，在所有三個主要領域里應用納米結構所要求的共同點是對納米結構的尺寸、材料純度、位序以及成份的精確控制。一旦這個問題能夠解決，就會有大量的嶄新器件誕生和被研究。
參考文獻
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1962年10月生于吉林九臺，1983年畢業于長春工業大學化學工程系。1984～1993年留學日本，先后獲日本橫濱國立大學碩士、東京大學博士學位。并在日本分子科學研究所完成博士后研究。1993年6月回北京大學化學系工作，同年入選國家教委首批跨世紀優秀人才計劃，1994年獲國家杰出青年科學基金首批資助，1996年入選國家人事部“百千萬人才工程”（第一、二層次），1997年獲香港求是科技基金會杰出青年學者獎和北京大學大眾電腦獎教金，1999年首批受聘“長江學者獎勵計劃”特聘教授。2011年獲中國化學會－阿克蘇諾貝爾獎，同年當選為中國科學院院士。
逐夢納米時代
上個世紀五六十年代開始發展的以集成電路技術為核心的微電子技術，造就了今天這樣一個神奇的電腦時代。但是一旦集成電路的特征尺寸小于0.05微米時，微電子技術就無能為力了。科學家的偉大就在于他們用一個又一個偉大的構想和矢志不渝的努力不斷推進著人類探索未知的進程，并帶給這個世界一個又一個的驚喜。
1959年，物理學家理查德?費曼作了一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工學院任教的教授提出了一個新的想法：從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數以億計的原子，以便把物質做成有用的形態有關。費曼認為，物理學的規律不排除一個原子、一個原子地制造物品的可能性。他預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據人類意愿，逐個地排列原子，制造產品，這是關于納米技術最早的夢想。
自上個世紀70年代開始，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想，1974年，日本科學家谷口紀南最早使用納米技術一詞描述精密機械加工。1982年，國際商業機器公司蘇黎世實驗室的葛?賓尼博士和海?羅雷爾博士合作研制了一臺奇特的儀器――STM（Scanning Tunneling Microscope，掃描隧道顯微鏡），它使人們領略到原子世界的神奇魅力。之所以命名為掃描隧道顯微鏡，是因為賓尼他們從上個世紀20年代量子力學的王國里聽到了“老虎隔山吃人”預言，他們從中得出啟示：無力翻越的高山可以借隧道穿越。他們設計了一枚細得不能再細的探針，那針尖只有一個原子大小，這便是他們假以窺探原子世界的“眼睛”。這雙神奇的眼睛能沿原子邊緣逐個掃視，把它看到的景象傳給電腦，電腦畫出美麗的圖像，告訴人們：瞧瞧！這就是原子的模樣！
而此時的劉忠范還只是吉林工學院（現為長春工業大學）的一名普通大學生，對于如此尖端的科技他甚至聞所未聞，當時的他無論如何也不會想到納米技術會成為自己留學歸來以后的主攻方向，并取得豐碩成果。2011年末，北京大學納米科學與技術研究中心主任，化學與分子工程學院教授、博士生導師劉忠范當選為中國科學院院士。
執著的追求
2012年初，幾經輾轉，我們總算約到了劉忠范的采訪。
讓我們沒想到的，這次的采訪地點居然是在醫院。因為腰椎間盤突出，劉忠范不得不住院治療。對于他來說，也是第一次在醫院接受采訪。其實早在2年前劉忠范就該治療了，但忙個不停的他一直拖到現在，實在是連走路都直不起腰來，才不得以住進了醫院。他笑著說：“這么多年我從來沒住過醫院，從來沒打過吊瓶。這次都體驗了。”
即便是住院治病，劉忠范也是一有時間就忙工作。對于他來說，工作是快樂之源。在他的辦公室里，書桌上就有他剛回國時寫給學生的一段話：“研究的樂趣在于過程，而不在于結果本身。因為過程當中隱藏著新的發現、新的發明和新的目標，這也是科學家們樂此不疲的奧秘。”
劉忠范說他從小對事物總有好奇心，過了這么多年，仍然保持著。1962年冬，劉忠范出生在吉林的一個農民家庭，他說：“小時候家里很窮，不是農村一般意義上的窮，是特別窮，兄弟姐妹又多，但母親堅持送我們讀書……”劉忠范從小就很聽話，愛讀書，成績一直名列前茅。那時候，他從沒想過當科學家，就是對很多事情都很好奇，沒事的時候愛瞎琢磨，只要在書上看到能做實驗的，他都會去試。有一次看到書上說茄子、辣椒聽了音樂后會長得又快又大。于是一下課，他就趕忙背著借來的手風琴跑到自家地里做實驗，忙活了好幾天，也沒發現有啥變化……
那時候，劉忠范的作業常常用鉛筆寫，因為寫完后還可以用橡皮擦干凈了再用幾次。有一次他和哥哥賭氣撕了1頁，還挨了一次打。高中時期，他沒錢住校，每天來回要走30里路。路上要經過一條河，有一次上學途中下雨了，到了河邊發現河水漲了，他趕忙把衣服和書包頂在頭上游過去，到了學校，他才發現只有他一個學生……
1979年，劉忠范考上長春吉林工學院，在一些同學的眼里，劉忠范有些“怪”：穿得很破，拿個破書包和大茶缸，成天往圖書館和教室跑。
要畢業的時候，一個女老師很神秘地找到他，說要給他介紹對象，當時他很吃驚地說：“我要忙著考研究生，哪有時間談情說愛呢？”回首往事，劉忠范說：“這也跟我個人的性情有關，對感情有點遲鈍。我覺得，年輕時應多一些‘單純’，應有一段‘遲鈍’的時間，安靜無紛擾地用于學習和研究，對將來的發展大有裨益。畢業后我想繼續求學，當時考研究生填表的時候有兩欄，國內研究生和出國研究生。大家都說考‘出國研究生’挺難的，我就選了難的試試，真就考上了。”
1984年10月,劉忠范被公派出國。國家每月給公派留學生8.5萬日元的獎學金，他又通過考試獲得了日本政府獎學金，有17萬多日元。劉忠范說：“拿了錢擱在桌上有一大堆，我從沒那么富有過，都不知道怎么花，感覺到了天堂。”
現在回想起來，劉忠范說：“物質上的滿足，只能帶來精神上的一時愉悅，不再為錢發愁，精神層面的追求也就越高了。現在，當獲得一個好的實驗結果，當看到自己的學生不斷進步，我都會感到欣慰。我覺得上帝是公平的，如果加上時間的標尺。只要認準目標，不懈地努力追求，積極面對困難和挑戰，終會得到回報。”
留學期間開始接觸納米科技
在日本，劉忠范先是在橫濱國立大學攻讀碩士學位。1987年，他以優異成績考入東京大學攻讀博士學位，師從國際著名光電化學家藤昭教授。藤教授對于中國的傳統文化有著深刻的理解，他有一次到中國訪問，看到清代書畫家、文學家鄭板橋題過的匾額“難得糊涂”，對其處世哲學大為贊賞，認為這與自己的教育理念和學術追求很吻合。他認為一個人一生只能做一件事，就像鄭板橋所說的要“難得糊涂“。搞科學研究，就要學學這種人生哲學，一輩子認認真真做好一件事就夠了，對其他的事該糊涂的要糊涂。當時已經年近半百的藤先生從家到學校有近2個小時的車程，但他早上8點半必到辦公室，晚上10點才離開。這樣的治學態度給劉忠范很大影響。
在藤先生的指導下，1987年，劉忠范就開始用掃描隧道顯微（STM）儀器來探索納米級的海量信息存儲技術、STM是納米加工技術中的最新發展，可實現原子、分子的搬遷、去除和排列重組，能實現原子級的精加工。借助STM，他們發明的新型的光電化學存儲方法比光盤容量提高了近萬倍。1990年，他們的研究成果在《自然》上發表，諸多日本主流媒體紛紛給予報道。
留學期間，劉忠范的生活改善了很多，性格也開朗了。從前他只有一個愛好――學習。到日本后，他的興趣廣泛了，尤其喜歡運動：“身體是革命的本錢啊！會積極休息的人才會創造性地工作。”
博士畢業后，導師推薦他到日本分子科學研究所，師從井口洋夫先生做博士后研究。
井口洋夫是一位在世界化學界享有盛譽并有杰出學術成就的日本科學家，劉忠范很慶幸自己能有機會在日本留學期間，師從兩位大師級的科學家。
回國迎來人生新轉折
在日本的科研成果積累日漸豐厚的時候，劉忠范卻做了一個讓他的導師吃驚的決定――回國。
當時，劉忠范本想去美國繼續深造，但遭到美國駐日本使館的拒簽，藤先生得知消息后安慰他說：“沒關系，下次我陪你一起去”。到了第二次簽證時，藤先生親自到美國使館，證明自己的學生去美國的目的就是想繼續深造，但美國使館卻再次拒簽了他的簽證。這一經歷無疑給劉忠范留下了一個心理陰影。
就在此時，劉忠范邂逅了北京大學蔡生民教授。蔡先生是一位國際知名的電化學家，在訪問東京大學期間曾盛情邀請劉忠范到北京大學工作。劉忠范去岡崎日本分子科學研究所工作后，蔡先生又專程前去看望。從東京到岡崎乘新干線列車需要2個多小時。那天，不巧的是新干線列車路上遇到意外，蔡生民教授很晚才抵達。看到蔡先生疲憊的身影映著萬家燈火一點點走近，劉忠范的心也被這樣的場景溫暖著，并深深地銘刻在腦海中。這對比鮮明的一拒一請，讓劉忠范深受觸動：“科學的確沒有國界，但科學家一定要有祖國。我屬于這個地方，這里有我的夢想、我的青春、我的師友……在國外，我總是對這一切魂牽夢縈。我必須回到這里，正如自由的魚兒總要回到賦予它生命的源頭。我只能從這里再出發，再向前。我曾經對日本友人開玩笑說：‘我把最美好的青春都獻給你們的國家了。現在我要回到自己的國家……”
1993年，劉忠范回國來到北京大學，與他同行的還有藤和井口兩位導師贈送的60余箱儀器設備，加上他自己省吃儉用購買的一些設備、資料，總價值20多萬美元，這些寶貝為他回國創建自己的實驗室打下了堅實的基礎。
激情燃燒的歲月
在北大，劉忠范親手建立起光電智能材料研究室，這個名稱本身就帶著日本文化的影子。劉忠范說：“我喜歡這個名字。剛回國的時候，的確什么都沒有，完全從零開始做。有2間空房子，每一個插頭在什么地方放著，都是我自己設計以后找人安裝的。桌椅板凳都是自己買的。”
1993年，劉忠范花了50多萬人民幣買了一臺STM儀器，需要為儀器配置防震臺，但是因為資金緊張，劉忠范只好帶著學生到學校附近的工地上找沙子和鋸末，以此作為代替性的防震裝置。劉忠范說：“學校里有個加工廠，我們向工人懇求了好些時間才拿到這些鋸末。沙子和鋸末弄回來以后，還要曬干才能用。我們是7月份開始做這個事情的，正好趕上雨季，一下雨還得搶收這些曬著的寶貝。當時我剛剛30歲多一點，非常有激情，這些事情我都記憶猶新。”
劉忠范提出“一天26小時”的口號，高效率地工作。在每一個實驗室墻上，都貼有一張研究進展表，每隔一段時間，要求有新的進展出現在表上。每個周六晚上都有研究匯報會，要求每個人上臺去匯報自己的課題進展，大家自由地針對某個問題辯論。這樣就促使每個成員去鉆研，去競爭。
剛回國的頭幾年，劉忠范的月工資不到500元，幾乎不足以維護一個教授的尊嚴……即使尷尬，即使不寬裕，他還是留了下來。37歲時，劉忠范被聘為教育部“長江學者”特聘教授，當時長江學者的年薪10萬還算是高收入，有人問這個收入是否能體現他的價值？劉忠范說：“我對有些東西比較遲鈍，年輕時對愛情，現在對錢，都是如此。記得申報‘長江學者’時，我寫的第一句話是：‘我有一個夢’，這個夢很簡單，就是希望能在國內做出一番事業來！如果就想賺錢，我肯定不會回國。10萬夠不夠身價，我先不說，至少500元不夠身價。1996年初我以甲級客座教授身份去日本東北大學作合作研究，月薪折合人民幣近10萬元，我也只待了3個月。比起自己的夢想，錢就是其次了。1999年我被聘為“長江學者”，覺得很幸運。”
納米技術是一項需要龐大投資的高科技，美國、日本等國家都將其列入到國家戰略計劃，但當時我們國家對這一領域的研究卻投資有限，并且納米技術產業化一直是一大瓶頸。
1994年，劉忠范申請了科技部的一個攀登計劃項目，經費500萬。在上個世紀90年代初期，這是相當大的一筆科研經費，劉忠范成為這個項目的首席科學家，也是當時科技部最年輕的首席科學家。他說：“當時是做納米級的信息存儲技術，相當于超級光盤。這個項目共有3個承擔單位，還包括當時的北大電子學系――現在的信息科學學院的吳全德院士和薛增泉教授以及吉林大學化學系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術的，尤其有感于我國微電子技術發展的曲折和落后現狀。因此，我們之間產生了強烈共鳴，覺得應該醞釀一個計劃，大張旗鼓地在納米領域開拓。這就是北京大學納米與技術研究中心成立的初衷。”
此時，諾貝爾物理獎得主羅雷爾也致信主席：“曾重視微米科技的國家，今天都已成為發達國家，而納米科技則為人們提供了新的發展機遇，今天重視納米科技的國家必將在未來的高科技競爭中獨領。”
天時地利人和，促成了1997年9月27日，中國高校第一個從事納米交叉學科研究的綜合性研究中心――北京大學納米與技術研究中心成立。那時候劉忠范經常接到一些咨詢電話。有人問：“聽說你們搞出一種納米，貴不貴，好不好吃？”劉忠范只好回答他：“納米太小了，不好吃，恐怕你也吃不飽。很多人不知道納米僅僅是個長度單位。一個納米長度相當于十億分之一米。納米技術的確很神奇，用納米技術造出的計算機芯片會非常小，甚至可以植入大腦，這樣就不用背書了；將來也可能用納米技術制成從地球通往月球的天梯……”
攻堅納米材料
物質到了納米尺度之后，物理、化學性質會發生根本性變化。納米材料用到飛機上，可以吸收雷達波，這使得隱形飛機不再是個傳說；在高分子塑料中加入納米材料制成的刀具，比鉆石刀具還硬；將電腦芯片和光盤加工成納米級，其運算速度和記錄密度高出幾個數量級……
納米技術的推廣使得人們的傳統思維受到極大挑戰。回國之后，劉忠范經歷了適應、摸索階段之后，逐步把自己的研究重心放在納米材料和納米化學研究上。近年來在石墨烯、碳納米管等低維碳材料的控制生長、能帶調控以及器件基礎研究方面取得一系列成果。先后以首席科學家的身份承擔了科技部攀登計劃B“超高密度光子-電子型信息存儲材料研究”、“973計劃”“納電子運算器材料的表征與性能基礎研究”、納米重大研究計劃“準一維半導體納米材料的結構調控、物性測量及器件基礎”等科研項目。
劉忠范為中國納米的發展簡單勾勒了三部曲：科學、技術和工程。“納米技術在中國曾經歷了兩個很有意思的極端。剛開始，但凡貼上納米標簽的就被視為高科技，后來，只要什么東西一和納米有關，大家本能地認為這是假冒偽劣。十幾年來，中國納米科技發展得飛快。從數量上看，已經與美國并駕齊驅，論文的檔次也越來越高，盡管原創性和影響力尚有待提高。今后，納米科技要向兩頭進軍，一頭是解決納米中的大科學問題、真正的原創性科學問題；另一頭是納米技術的產業化問題，解決關鍵的技術和工程問題。我們還有許多努力和揮灑的空間，從科學到技術，再到產業是一條崎嶇的攀登之旅，納米技術的真正魅力在于它所蘊藏的巨大生產力。國家需要投入和耐心，最后才能開花結果。”
對北大納米與技術研究中心，身為主任的劉忠范充滿感情：“北大做納米的人非常多。我們建立這個中心，就是希望搭建一個囊括各個學科的交流平臺，形成北大的特色，為推動中國納米科技的進步作出北大的貢獻。北大的納米研究，總體上還處于納米科學的層面，經過十幾年來的努力，已經取得了長足的進步，在國內外也擁有了一定的學術影響和地位，化學學院、信息學院和物理學院的納米團隊功不可沒。當然，我們還缺少重大的突破，需要從高原到高峰的飛躍。未來的發展需要重視工程和產業化，未來中國的納米產業需要有北大制造的標簽，相信工學院納米團隊的加入會推動這一進程。”
劉忠范說，“我希望在不遠的將來把我們的中心建設成為世界知名的納米科技研究基地，為中國參與未來納米電子產業的國際競爭作出貢獻”。
傳承的力量
“我很喜歡上課，雖然上課很花時間。”盡管劉忠范現在越來越忙，但他對于教學仍然充滿熱情，在給北大元培學院大學一年級的學生上“普通化學”課時，他舉的例子總是和納米有關，他說這是“職業病”。對于學生，劉忠范也很看重他們對科研的興趣和堅持的毅力。“做科研最重要的是好奇心。一個新學生來我這里做科研，我都先問他的特長和愛好是什么，我讓他自己找感興趣的問題。當他不知道對什么感興趣時，我會問他對哪些不感興趣，以盡量避免做自己不感興趣的工作。”“我的生活相對單調，甚至有些刻板。除了外出開會，每天大部分時間都在實驗室里待著。不過，作科研真正入門后就如看偵探小說一樣有趣，因為研究的是未知的東西，你不知道結果會怎樣，只能一步一步探索。某個設想會被證明，或者出現意想不到的結果……”
在劉忠范眼里，研究的一大樂趣還在于和學生一道創造故事。還在做學生的時候，有一次劉忠范做一個很熟悉的光電化學實驗，由于是在暗室操作，黑乎乎的，他扳反了開關，出現了奇怪的現象，劉忠范并沒有扳回去了事，就此研究下去，結果一次實驗失誤，卻讓他發現了一個新的電場異構化反應。當老師后，一個學生一次錯誤的實驗設計帶來了熱化學燒孔存儲技術；另一位同學的頑固不化加上劉忠范的堅持和包容，使得他們收獲了石墨烯的偏析生長方法，進而開啟了石墨烯生長的過程工程學研究之門……
口傳心授，劉忠范的學生常常會被他的科研熱情所感染。他的一位博士后馬上要出站了，她很留戀地說：“劉老師，我在這里才真正喜歡上了科研，以前都是為了學習而學習，現在，我是為了興趣而學習。要是早幾年來就好了！”
“有時候科研上做出一點成績沒覺得怎樣，但教學的過程讓我感受到傳承的意義，這是一種文化。我的學生都很喜歡做科研，我也說不上具體是什么原因。我的學生到現在為止已經有21多個正教授或研究員，副教授和助理教授就更多了，大多數都在名校工作，也包括美國、加拿大的著名高校。”劉忠范說：“成為院士后，最大的責任依然是做好學問，此外，還應該做‘成核點’（觸發晶體生長的關鍵因素），推動學術發展，帶領年輕人成長。”
論文關鍵詞：納米陶瓷涂料,性能,應用
1納米陶瓷涂料簡介
1.1種類：
1.第一類：建筑用涂料
墻體輕體保溫材料ZW—200，內墻涂料ZW—300，外墻涂料ZW—400
2.第二類：防腐、耐磨用涂料
防腐涂料ZW—500, ZW—600，耐磨涂料ZW—10, ZW—50
3.第三類：高溫、防腐、絕熱“三合一”涂料
ZW—100, ZW—100A
1.2特性：
納米陶瓷涂料為經納米技術處理的陶瓷微球及多種改性陶瓷粉末材料組成。
應用微觀“分子橋”技術，涂層具有卓越附著力和超強的耐磨性;
具有超強的防腐性能，涂層與金屬材料作用后產生永久的“有機金屬”，防腐能力優于鋅3—10倍;
具有優異的耐溫性，通過特制催化劑使陶瓷膜在共縮聚反應過程中使低分子環開裂，高分子重排引起鏈的增長，提高其成膜后的耐溫和高溫抗氧化能力;
粉末化、水性溶劑，有機揮發物(VOC)等于零，常溫下自凝固，干燥時間比乳膠漆快1倍以上;
耐水防潮、抗菌防霉、無毒無污染;
抗凍融、抗高溫、抗紫外線、不燃燒、長久的裝飾性。
2納米陶瓷涂料應用:
由于具備以上所述的各種性能，納米陶瓷涂料被廣泛應用于：內外墻建筑板材，防火材料板，電烤盤，電加熱器，電熨斗，微波爐，煎炒鍋，電飯鍋等家用產品及汽車輪轂，摩托車配件，電子電路板，發動機配件等工業用產品。具體應用在：
2.1不粘鍋用納米陶瓷涂料
不粘鍋用陶瓷涂料是一種環保，質優的新型水性無機涂料。主要成分為進口納米無機化合物，其通過低溫固化成膜后完全是無機分子結構，產品全水溶性，環保.無毒（不含全氟辛酸，在高低溫下不會存在有毒汽體）.涂膜具有高硬度.高耐磨.高耐溫.耐各種酸堿和化學品. 疏水不粘性等諸多優異性能在眾多領域可替代有機硅或氟碳涂料，適用于：各類金屬廚具系列產品的涂裝，尤被廣范應用于：不粘鍋（炒鍋，烤盤，電飯鍋，燒烤爐等...）系列產品中配置耐高溫涂料，性能明顯優于耐高溫高擋有機硅涂料和氟碳涂料.
產品基本性能：
1.附著力：0/1級
2.耐高溫：500度不黃變或不開裂
3.耐磨性：拉發100000次以上
4.硬度：8-9H（冷熱硬度不變.德國鉛筆）
5.耐沖擊：30cm/300g不裂.
6.耐鹽水：10%nacl 水溶液煮沸24小時，無掉色/脫落
2.2高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料
國科立德納米技術研究院研制的以水為介質的高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料，已通過國家建筑材料測試中心的測試并推廣應用，在國內首次有效解決了熱力輸送管道及各種高溫爐的防腐保溫、高爐操作人員防熱以及海上設備和強酸、強堿生產設備的防腐難題。
這兩種涂料是孫啟明等人歷時8年研制出來的。納米陶瓷粉末涂料在高溫環境下具有優異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無毒、對環境沒有污染。測驗證明，將幾厘米厚的納米陶瓷粉末涂料涂在熱力管道外，就能有效防止熱力向外擴散；涂料涂在煉鋼廠等高溫爐內，能使爐外表溫度控制在50攝氏度以內，適用于冶金、化工工業電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設備和熱力管網等高溫設備的防腐、爐外降溫。
而用于腐蝕條件惡劣環境中的重防腐納米陶瓷涂料，則能有效防護航標燈座、船舶、石油化工設施和各類貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設備、海上油田等設施以及強酸、強堿等生產設備的外表面，在較長時間內防止強酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。
這兩種涂料的主要原料是納米級的金屬氧化物陶瓷用的原材料。它的技術原理是防輻射傳熱和固體傳熱。目前這兩項技術已經申請6項發明專利。
NC系列納米陶瓷涂料主要以NC10-1耐高溫保溫涂料（850 ℃ 以下長期使用），NC10耐高溫保溫重防腐涂料（600 ℃ 以下使用），NC60重防腐涂料為主體。
NC系列納米陶瓷涂料主要用于海洋工程、船舶工程、石油化工、水下工程、國防軍工、冶金礦山、橋梁隧道、水利電力、市政基建等工程；高溫絕熱保溫和高溫防腐涂料，主要用于熱力、蒸汽、電力、設備及管網、冶金工業的高爐、化工工業的高溫反應釜等一切有高溫需要保溫的設備罐體和管道。如NC10-1保溫后的溫度達到國家標準50度以內，而厚度只有傳統保溫材料的三分之一，從而達到節能、經濟、環保（溫室效應），并且改善了高溫作業工人的工作環境。
NC10-1等產品水做溶劑或無溶劑，無毒無味、VOC為零，為完全環保型產品，受到國內外用戶的極大觀注和廣泛的應用。已獲得ISO9001質量管理體系認證和ISO14001環境管理體系認證。
2.3納米陶瓷涂料用于耐磨件
這類納米涂料是以納米無機類陶瓷材料(＜100nm)為主原料，經專有的特殊合成技術使其具有優異的成膜性。以噴涂、浸潤或涂布的方式，讓納米無機類陶瓷材料滲入基材，形成納米類陶瓷態的表面保護層，展現出超佳的功能性。它具有以下特征：
1.高密著密封及防蝕性能：由于納米無機類陶瓷材料化性穩定、微細且具高度的流動性、流平性及滲透性，幾乎可運用于各種材料表面及填補表面之針孔及肓孔以達到高密著密封性及防蝕功能，耐候性特佳。
2.極佳的防水疏水疏油性及抗污自潔性：因納米的表面效應及其界面特性使被加工物表面具備納米蓮葉效應，使水、油及其他液體產生高張力懸浮在表面納米凸點上并迅速排離表面，降低液態物質駐留在表面的機會及時間，達到極佳的防水疏水疏油性能。同時可將表面存留的灰塵帶離，展現抗污自潔性。
3.高硬度及高耐磨性：該納米無機類陶瓷保護涂層是由高穩定態的納米無機氧化物類陶瓷材料組成，該類納米材料本身硬度很高（顯微硬度約HV400~600左右）。成膜后，相對密度很高，整體表面硬度約在6H以上 (Pencil hardness 6H 以上) 甚至可因加工基材的狀況及涂層調整而H（一般市售及工業用途涂層硬度約為2H ），又因其高密著的特性使其耐磨性 表現突出。
4.耐高溫性：納米無機氧化物類陶瓷材料其破壞溫度約在800~980℃，成膜后的耐溫約為400-600℃之間，可因應需求調整配方使其耐溫達800℃左右。
5.抗靜電性：由于納米無機氧化物類陶瓷材料是1種高介電材料，所以具有良好的抗靜電性能。
6.抗紫外線性：該類納米無機類陶瓷材料是1種紫外線吸收材料，固具有很好的抗紫外線性。
7.良好的功能擴大性能：由于材質穩定不易質變，故可以因需求填加其他功能需求的納米材料以擴大功能。（如抗電磁波、抗菌、防霉…..等等）
應用于金屬或金屬鍍層表面，此納米薄層可防止表面氧化、絕緣、抗靜電、防水、防塵、高硬度、耐磨且有不沾自潔效果。
3.展望
