文/墨茶

编辑/墨茶

由于其独特的物理化学性质，使得其在光、电、磁、催化等诸多方面有着重要的应用。纳米材料因其独特的结构、光电和化学性能而备受关注。

自80年代初提出“纳米材料”的理念以来，由于其在物理、化学、材料科学、生物医学等领域的广泛应用，引起了国内外学者的广泛重视。最近几年，该技术已被广泛地用于化学工业，并展现出其特有的吸引力。

催化剂是一种重要的反应介质，能有效地控制反应时间，提高反应效率和速率。目前大部分的常规催化剂都存在着反应活性较差、合成方法单一等缺点。

这不但导致了大量的原材料的消耗，使得企业很难获得较好的经济效益，同时还带来了环境的污染。由于纳米颗粒具有较多的表面活性位点，因此具有良好的催化性能。

利用纳米粒子作为催化剂，可以极大地改善反应的效率和速率，并可以实现一些原本不可能发生的反应。以纳米颗粒为催化剂，其催化氧化的速度是普通催化剂的10~15倍。

其中，以半导体材料为主的光催化材料，尤其适用于合成有机化合物。

当光照到一个比半导体带隙更大的波长时，每个半导体粒子都会被光照到其中，从而发生空穴对的反应。

在外加电场的驱动下，将载流子与载流子分开，并将载流子传输至颗粒表面，使其发生与颗粒表面类似的物质发生氧化、还原。

光催化反应所牵扯到的反应种类很多，比如：醇和烃类的氧化，无机离子的氧化，水的处理，水的转换等，这些都是多相催化很难实现的探花视频。

利用非均相材料实现对水体中有机物的高效降解。以二氧化钛为代表的具有高光催化性能、耐酸碱性、光稳定性好、无毒性、廉价、易于获得等优点的二氧化钛为首选。

研究表明，以二氧化硅作为载体，可以制备出具有高催化性能的新型载体材料。有些化合物的纳米粒子在催化特定的有机物加氢中表现出优异的性能，可以取代贵金属的Pt和Ni。

在此基础上，采用了一种新型的Pt型纳米催化剂，将乙烯在600℃左右的高温下进行了催化氧化，并在常温下进行了研究。

利用纳米颗粒作为催化剂，提高反应效率，优化反应路径，加快反应速度，是当前催化领域一个不容忽视的热点问题，极有可能对催化技术的实际应用产生重大影响。

所得到的卓越表现，体现了它的强劲活力，而在其应用中，表层涂料技术也成为了国际上的一个热门话题，纳米材料的出现给金属表面涂料的发展带来了契机。

借助常规涂料技术，通过加入纳米物质，可以得到一种新型的纳米复合涂料，从而达到对常规涂料进行性能改造的目的。

根据涂料的应用范围，可以将涂料划分为结构性涂料和功能性涂料。通过在膜中加入纳米粒子，可以改善膜的一些性能；通过对涂料进行表面改性，使其具有常规涂料所不具有的特性。

其构造涂料包括：超硬耐磨涂料，抗氧化，耐热，阻燃涂料，防腐，装饰涂料等；包括了消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体属性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。

将纳米物质加入到涂层中，可以使涂层得到更好的保护，达到抗UV辐射、抗大气腐蚀、抗降解、抗变色的目的，用于卫生产品，具有消毒和清洁的功能。

将纳米材料涂覆于标识板上，可以充分发挥其光学性能，实现太阳能的存储和节能。

在玻璃、涂料等建筑产品中加入适合的纳米材料，能够降低光的透射和热转移效果，产生隔热、阻燃等效果。

日本松下公司已经开发出了一种新型的耐静电性能优良的纳米涂层，其主要成分是氧化铁、氧化钛和氧化锌。

由于其在室温下的导电性高于传统的氧化物，因此可以实现对漆膜的静电防护，同时由于其色彩的差异，可以实现对漆膜色彩的调控，从而改变漆膜色彩的单一性。

这种纳米粒子不但可以改变其颗粒大小，而且可以改变其角度。在汽车的装饰喷涂行业中，将纳米二氧化硅添加到汽车、轿车的金属闪烁面漆中，可以让涂料呈现出丰富多彩的、神奇的颜色，让传统的汽车表面漆变得老气横秋。

纳米是一种抗UV的物质，加入纳米二氧化硅后，可提高漆膜的耐候性、光洁度和强度。

这种新型的纳米涂料有望在涂料领域引起一次新的技术变革，从而促进新型复合材料的研发和应用。

精细化学品是一个庞大的产业门类，其生产的产物种类繁多，应用范围很广，对人们生产的各个环节都有很大的影响。

同时，纳米材料所具有的优势，必将为精细化学品的发展提供新的机遇。

在橡胶、塑料和涂料等精细化学品中，都可以起到关键的作用。通过添加纳米二氧化硅，可以改善其耐紫外线、耐红外线的性能。

在常规橡胶中添加了纳米级氧化铝粉和二氧化硅粉后，其耐磨性能、绝缘性能均有较大的改善，并且其回弹力比二氧化硅填充的要大得多。

加入适量的纳米粒子，不仅能改善其强韧性能，还能改善其致密度及防水性能。在国外，人们把纳米材料加入到树脂中，大大改善了树脂的密封性和附着力。

另外，在纤维改性、有机玻璃生产等领域，也取得了良好的效果。加入对有机玻璃进行表面改性处理的二氧化硅后可实现防衰老。

然而，在玻璃中添加氧化铝后，其透光率基本保持不变，反而使其在高温下的冲击韧度有所增加。

特定尺寸的锐钛矿颗粒不仅对紫外有良好的阻隔作用，且颗粒细小、无毒、无味，加入到美容产品中，可以改善美容产品的各项功能。该产品还可以用于涂料，塑料，化纤等工业领域。

近期还研制出了适用于高级车顶涂料中的二氧化硅系列产品。纳米材料对太阳中的紫外光有较强的吸收能力，并会产生较强的光化学反应。

利用其光催化作用，对工业污水中的有机污染物进行降解，其具有高的脱净度、无二次污染、适用范围广等特点，在环境友好型水处理领域有良好的发展潜力。

在环保方面，除应用于废水治理之外，具有特殊性能的纳米薄膜也将被开发出来。该薄膜能够检测出各种化学物质或生化物质所引起的污染物，并且能够将其过滤掉，以达到去除污染物的目的。

21世纪卫生科技将会以前所未有的高速发展，人类对于药品的要求也会不断提高。控制药物的释放，降低毒副作用，提高疗效，开发靶向药物，已经被提上了议事日程。

而纳米粒的出现，使得药物在体内的输送变得更加便利。在多个纳米颗粒的表面包覆下，可以对肿瘤细胞进行有效的定位和杀伤，也可以对受损的组织进行修复。

利用纳米科技制造的新诊疗仪，可以透过微量的血样，透过血样中所含的蛋白与DNA，来判断多种病症；美国麻省科技大学已经成功研制出以纳米磁化物质为载药的目标导向药品，被称为“定向导弹”。

其原理是在蛋白的表面包裹着一层磁性的纳米颗粒，将其注入到体内的血液中，再在磁场的作用下将其运载到疾病的病灶，从而实现对肿瘤的有效治疗。

由于其粒径较大，且能在人体内畅通无阻，因而可用于人体内各种疾病的诊断与治疗。

关于纳米粒子在医学和放射治疗中的应用，人们也做了很多的工作。根据《人民日报》的消息，中国已经在医药方面取得了突破性进展。

南京希科制药有限公司采用了“纳米银粉”技术，开发出了一种新型的、具有较强生物活性的、可长期使用的、广谱的抗菌棉花。

该抗菌棉花是利用纳米科技，将银制成纳米尺度的极细颗粒，再将这些颗粒粘结在棉花上。

Ag是一种可防止溃疡、促进创面修复的新型抗菌材料，经纳米技术修饰后，Ag的表面形貌显著改变，其抗菌性能可提升约200倍，并可有效地抗菌，但其抗菌机理尚不明确。

微纳米粒是一种新型的载药体系，其所合成的物质必须具有无毒、稳定、良好的生物活性以及与药物之间的相互作用等特点。

目前，该体系被广泛应用于一些具有较高毒副作用、较短半衰期和易被生物酶分解等特点的治疗。探花在线观看

在此基础上，我们提出了一种基于生物规律和分子结构的新方法。将5-20nm厚度的高分子包覆于铁基纳米粒子上，可以实现对多种蛋白尤其是酶类的固定，进而实现对生物活性的调控。它在生物化学技术，酶工程等领域发挥了巨大的作用。

将纳米技术与生物技术有机地融合在一起，就能够进行分子结构的生物元件的研究；通过纳米传感技术，我们能够获得细胞中的各种生命特征，进而能够更好地理解人体的健康状况，并加深我们对于疾病的认识。

纳米科技是一门融合了纳米电子学、纳米材料、纳米生物等多个领域的交叉学科。

21世纪是纳米科技的世纪，因此，国家科委和中国科学院将纳米科技列为“21世纪最重要和最前沿的学科”。

在力、电、光、磁、化学、生物等多个学科中，具有广阔的应用前景。随着纳米科技的发展，它的出现，必将给人类带来深刻的影响，有望从根源上解决能源、卫生、环保等诸多问题。

在21世纪之交，利用纳米材料所具有的独特物理化学性质，开发出一系列的新材料与新功能，已成为人们关注的焦点。

利用纳米材料技术对传统产品进行改良，能够提高技术含量，并开发出具有纳米结构的新产品。

它在我国的运用已经初露端倪，为21世纪我国经济发展新的增长点提供了良好的条件。纳米材料将会是材料科学中一个闪亮的明星，在新材料、能源、信息等各个领域中，起到至关重要的作用。

通过对其合成与修饰技术的深入研究，将使其在精细化学品、药品等众多行业中获得越来越多的应用。

参考文献

1. 纳米技术及应用．上海：中国纺织工业出版社
2. 纳米技术与纳米材料．北京：国防工业出版社
3. 纳米材料及其应用技术．北京：化学工业出版社
4. 水性聚氨酯——二氧化钛纳米涂料的制备及表征．化学建材
5. 材料科学与工程手册．北京：化学工业出版社