纳米技术研究成果篇1
【关键词】纳米技术应用材料
纳米技术属于高科技范畴，其已经成为国家发展前景十分优越的科学技术之一，当前纳米技术已经广泛涉及到国内很多行业，其中包含化工行业、材料行业、医药行业和食品行业等。纳米技术主要包含纳米的物理、化学、材料、生物、电子等科学，它们彼此虽然是独立的科学，但是彼此又有着联系。当前，纳米的每个领域都取得了很好的研究成果，纳米技术不断创新、进步。
1我国纳米技术发展现状
中国是世界上首先开始研究纳米技术的国家之一。在二十世纪八十年代的中期，我国政府就开始对纳米材料的研究以及设备加大了投入，当前我国的纳米技术基础研究在世界范围内都占据领先地位。1982年研究出的扫描隧道显微镜以及1986年研究出的原子力显微镜是纳米测量表征上的一个重要标杆，代表着纳米技术已经从原本的理论时期，进入到了实践研究时期。纳米技术是一个有着很强的综合性学科，研究的内涵包含了目前科技发展中的各个领域。纳米科学和纳米技术主要包含：纳米体系物理学、化学、材料学、生物学、电子学、加工学、力学等。这七个相对独立又彼此关联的学科与纳米材料、纳米器械、纳米尺度的检测和表征这三个研究方面。纳米材料的制备与研究是整个纳米科技的基础。在这之中，纳米物理学与纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最主要研究内容。
2当前纳米技术的应用
2.1食品方面的应用
纳米技术在食品科学的方面已经得到较为广泛的应用，对于纳米技术的研究能够对食品的品质、营养与安全性等层面进行改善，避免原材料的过度消耗，促进食品科学发展的科学性UI高效性。近几年，城市中人们的生活节奏不断加快，导致亚健康人群的数量不断提升，因此，人们愈加青睐功能食品。经过研究表明，功能食品功能成分的稳定程度、存在方式和使用方式等对其食品的效果有着很大影响，尽管功能成分能够加入到食品当中，但因为它的水溶性差、对环境较敏感等因素严重造成了功能食品的颜色和气味等，很多功能食品不容易吸收，补充营养的效果较差。日本首先把纳米技术应用于功能食品中，并且使用这一技术将功能食品中的β-聚糖改变成200nm以下的小颗粒，在卵磷脂稳定技术的支撑下，完成吸收。类胡萝卜素是一种和水不相溶的物质，经过纳米技术能够将其纳米化，能够明显的提升类胡萝卜素的水溶性，所以可以保证食品的稳定性和颜色的鲜艳，让它更容易被人消化和吸收。随后研究者将纳米胡萝卜素应用在柠檬水生产和黄油生产中，经济效益得到很大提高。
2.2通信技术的应用
现代社会是网络信息社会，通信技术在我们的日常生活中有着非常重要的作用。纳米技术在通信技术中的应用给这一技术的发展起到了很大的影响。纳米材料也给光缆提供了新的发展空间。近年来，很多厂家已经着手对纳米光纤维涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料进行开发。使用纳米材料的光缆，能够让其具有很多的优点，例如提升光缆的对抗机械冲击能力、防水、防气味等，同时还可以让光缆的使用时间得到延伸，提升了网络的安全性。同时，在网络通信的加密上也可以运用纳米技术来制造量子点激光器。当前，很多金融部门以及政府部门都使用了这一技术，保证了信息在传输过程中的安全问题。
2.3医学、药物中的应用
纳米技术在医学以及药物中的应用早就已经开始，目前人们已经能够把健康检测设备佩戴在身上，这样就能更好的了解自己的身体情况。假如能够进一步把这种技术缩小，这样使用纳米技术就能够将微型传感器放进人们的身体当中，了解更具体的信息，这样对于医生的治疗有着很大的便利。另外，纳米技术能够在检测人们身体的炎症、术后恢复等情况，纳米技术在医学与药物当中的应用有着很好的发展前景。
2.4化学方面的应用
使用纳米金属颗粒粉体当做催化剂，能够让化学的反应更加快速，有效地让化工合成的效率得到提升。假如在金属材料中假如纳米成为，它会变得更加坚硬，比一般金属的强度增加十几倍，同时还能够像橡胶一样具有弹性。使用纳米材料制造来建造汽车、飞机等，不光能让重量减少，还能在很大程度上提高其性能。
3纳米技术应用的发展趋势
3.1大数据传感器
传感器的使用能够给我们带来以前没有的大量信息数据，所以要对其进行处理，对于改变交通拥堵以及安全事故十分有效，同时，能够把数据给警方使用，减少犯罪情况出现。纳米技术在这一方面能够创造出一种超密集的记忆体，来储存大量的数据，另外，能够推动快速的运算法则的发展，让这些数据更加安全、有效。
3.2应对全球变暖
目前，电动汽车与太阳能发电已经成为研究的重点，节能减排、低碳环保是重要的战略规划。纳米技术在这一方面也具有很大的作用。在电动机器与太阳能发电中都能够使用纳米纹理以及纳米材料，把平面变成更大面积的三维立体表面，进而储存与形成更多的能量，提升设备的运用效率。
4结论
综上所述，纳米技术在目前已经得到了广泛的应用，并且取得了很大的效果，并且有着很大的发展空间。希望通过笔者的分析，让更多人了解到纳米技术的重要作用，相信在广大学者的共同努力之下，能够不断提升纳米技术在的应用价值。
参考文献
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纳米技术研究成果篇2
关键词：纳米硅基氧化物果蜡果蔬贮藏保鲜
1研究背景
采后处理(清洗、分级、打蜡)是水果商品化生产的必须环节，也是进入国际市场的基本要求。果蜡(亦称水果涂膜保鲜剂)是水果采后处理的必备产品。在国际上，美国、英国及西班牙等是从事果蜡研究较早的国家，技术相对成熟。上世纪90年代，受FAO/WHO和各国食品卫生安全标准的限制及人们对水果感观质量的更高要求，欧美国家研发出了以天然植物蜡(棕榈蜡)和胶(紫胶)为成膜剂的天然果蜡。如美国DECCO公司的仙亮402#、256#，西班牙FOME-SA公司的“威特”果蜡。这类果蜡既能满足卫生安全要求，又能显著地提高水果光泽亮度，很快在世界各地应用，上世纪90年代中期这类果蜡伴随打蜡设备进入中国市场。
我国在上世纪80～90年代果蜡研究较为活跃，形成了两大分支，一是以聚乙烯液态膜为代表的化学合成蜡；另一种是以“甲壳素”为代表的高分子天然涂膜保鲜剂。但前者光泽亮度不足，后者粘稠度大、不适合机械作业，导致这两类产品未能在国内推广应用。
随着我国加入WTO，苹果、柑桔在国际市场的竞争优势凸显，但是，昂贵的国外果蜡产品和打蜡机械，严重制约着我国水果优势的发挥。甘肃省农科院鉴于“花牛”苹果采后处理的急切需求，对国内外各种果蜡和市场应用情况进行了深入调研，发现用天然成膜材料生产的进口果蜡普遍存在成膜速度慢、稳定性差、透气性差的缺陷。打蜡后贮藏，易发生CO2中毒、引起变咪等问题；打蜡水果在高温高湿环境或遇气温骤变的情况下易“流蜡”、“泛白”。针对这些问题，省农科院开展了对天然成膜材料改性为突破口的纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡研制。鉴于该项目关乎到我国水果产业优势的发挥，在项目产业研发期间，得到了国家科技部、农业部和甘肃省有关厅局的高度重视和立项支持，先后投资930万元，支持项目成果的转化及示范推广。2技术路线及重点研究内容
本项研究立足我国水果生产实际和商品化、产业化发展需求，吸纳借鉴国内外果蜡研究的先进技术和成功经验，针对现有产品存在的缺陷，采用纳米硅基氧化物(SiOx)对天然成膜材料改性和蜡膜固定化技术研究，研发出了拥有完全自主知识产权，适于机械化作业、具有“单果气调”功能的纳米SiOx保鲜果蜡新产品。2002年5月通过省级技术鉴定，成果技术达到国际先进水平。同年7月列入科技部农业成果转化资金项目完成中试研究，2003年12月列入农业部重大农业成果转化示范项目，投入工业化生产。新产品填补了国内空白，打破了国外果蜡垄断经营的局面，实现了果蜡国产化。2004年被国家科技部评为“部级重点新产品”。2007年取得国家发明专利授权。基于新产品的质量和在国内市场的影响力，受全国食品添加剂标准化技术委员会委托，负责起草修订果蜡国家标准GB12489，并通过了审定。
2.1技术路线及方法
纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡的研究过程实质上是将成膜材料从固体状态溶解为便于喷涂的液体状态，通过手工或机械涂覆于果品表面，溶剂挥发后在果面形成一层光亮的膜，构成果实内外水分、气体交换和微生物侵袭的屏障，具有调节水果采后生理代谢，延缓衰老，防腐保鲜，延长贮藏期、美化水果商品感观，提高国际市场竞争力的作用。为了保证果蜡成膜速度快，蜡膜质感强、光滑亮泽，需要优选成膜材料并按照特定的目标进行改性：为了达到贮运期间状态稳定，不沉淀，涂覆均匀、成膜细腻、附着性强，需要选择适合的溶剂、助溶剂、表面活性剂；为了使果蜡具有良好的气体可控性，研究在果蜡中包埋具有气调控制功能的纳米SiOx材料；为了克服果蜡的“流蜡”、“泛白”问题，研究蜡膜固定化技术……。在整个研究开发过程中，始终把配方研究与工艺研究紧密结合，产品性能试验、测定与打蜡实践结合，接受用户严格地检验，根据实际应用中存在的具体问题，反复调整、循序渐进，逐步优化，最终研发出定性产品。
2.2关键技术研究与自主创新
2.2.1成膜材料的优选与配比试验研究
通常水果贮藏保鲜应满足2个最基本条件：一是水果的水分损失要最大限度地减少；二是CO2和O2的渗透交换速度要相对降低，而且CO2/O2比值要高。Hagenmaier，RD等曾对美国市场不同果蜡膜的气体渗透性能进行了专门研究，认为紫胶、松香等有成膜性好、快干性强、C2H4透过率大的特点。但亦有透湿性大，CO2/O2透过比值低等缺陷。蜂蜡、巴西棕榈蜡、高级脂肪酸的透湿性低于虫胶、松香，且有较高的CO2/O2比值，但成膜性、膜质感及光泽亮度差。为了达到成膜性好、快干、阻湿透气、CO2/O2比值高的要求，经过大量的配比试验，选择从我国盛产的紫梗(传统中药)中提取的紫胶为主料，以蜂蜡为辅料，用高级脂肪酸作调和乳化剂，构成果蜡的成膜剂组分。经测定单一成分(紫胶)蜡膜的CO2/O2透性比值为2.0，优选配方蜡膜CO2/O2透性比增加了一倍，达到4.0。
2.2.2纳米SiOx材料的利用与成膜剂的改性
普通果蜡涂于果面后形成一层蜡膜，有利的一面是减少水分蒸发、防止微生物侵染，改善果品感官性能；不利的一面是气密性强，透气性差，导致CO2在果实内部累积，使水果变味。特别是早熟品种，成熟时期温度高，湿度大，呼吸强，容易出现CO2中毒。
据文献报道和纳米SiOx生产企业的产品特性介绍，纳米SiOx为无定形白色粉末，是一种无毒无味的非金属材料，在透射电子显微镜下呈絮状和网状准颗粒结构，颗粒大小3～15nm，比表面积大。分子式为SiOx(1个硅，1.2～1.6个氧)，因表面欠氧，偏离了稳态的SiO2结构，表面存在着大量的不饱和键，化学性质比较活泼，能够在偶联剂的作用下与高分子材料中的羟基类脂肪酸、羟基半萜稀酸分子交联形成网状或第二聚集态结构。目前主要用于油漆、密封胶、塑料、橡胶等产品中，可提高上述产品的悬浮稳定性、流变性、附着性、光洁度、抗老化性和耐洗刷性。为
此，我们在果蜡产品开发与功能设计过程中，以解决当前果蜡普遍存在的蜡膜透气性差，水果易发生CO2中毒，引起变昧的问题为突破口，在果蜡中植入纳米SiOx材料，旨在对天然材料进行改性，改善蜡膜强度和透气性能，有效控制果品呼吸，增强果蜡的综合性能，保持水果的新鲜度，延长贮藏期、货架期。
经过纳米SiOx制备、分散剂与偶联剂乳化剂筛选、纳米SiOx与果蜡的混溶乳化、纳米SiOx最佳用量、纳米SiOx果蜡的机械喷涂性能及纳米SiOx对天然材料改性性能等一系列试验研究，根据各个研究阶段的果蜡成膜性、机械稳定性、果蜡粘度以及蜡膜的硬度、蜡膜弹性、蜡膜附着力、蜡膜耐冲击性能、蜡膜耐水性、蜡膜耐热性、蜡膜耐老化等性能测定分析及利用红外光谱法(FT-IR)、扫描探针显微镜(SPM)对蜡膜结构进行扫描分析，以柑桔、苹果等水果为试验对象，进行水果涂膜后的果实感官、硬度、保水性、气体透性、呼吸强度变化、营养成分变化等进行分析，得出如下结果：
在果蜡中加入适量的多孔纳米SiOx材料及硅烷偶联剂对保持果蜡溶液体系的稳定性、改善蜡膜结构、提高表面光洁度、机械强度，增强柔韧性、耐水性均有显著效果。新产品在剂型、形态、成膜性、蜡膜色泽亮度、蜡膜持久性等方面达到了欧美果蜡的效果。纳米级硅基氧化物果蜡处理的富士苹果，在室温开放条件下贮藏三个月，与对照相比，硬度下降减少21％，果品失重损失减少23％，可溶性固形物损失减少18％。
经探针显微镜(SPM)扫描发现：在微观纳米尺寸下，未加纳米SiOx的果蜡蜡膜表面呈现针峰状不连续形态；加入多孔纳米SiOx材料后，蜡膜表面变得十分平滑，并有周边光滑的凹陷或孔洞。比较合理的解释：一是在果蜡中加入纳米siOx材料后，多孔纳米SiOx的硅氧键与天然成膜材料中的羟基类脂肪酸、羟基半萜稀酸分子交联形成网状或第二聚集态结构，从而增强了纳米SiOx果蜡的光洁度和机械强度。二是在蜡膜表面看到的圆滑凹陷空洞，小型孔洞可能是多孔纳米SiOx材料固有的，较大型孔洞可能是几个纳米颗粒堆砌形成的。由于纳米SiOx颗粒内部或颗粒堆砌的孔洞内外表面存在着大量的对CO2、O2气体选择性传递和兼有憎水性硅氧键，它们赋予了纳米SiOx果蜡对气体的调控功能。
单因素和多因素试验研究证明，涂蜡能够明显降低水果呼吸速率。用普通果蜡处理水果，其CO2释放量约为对照(不涂蜡)50％：用含纳米SiOx材料的果蜡处理水果，其O2吸收量、CO2释放量显著增加。纳米SiOx含量在0.01％～0.1％范围内，CO2释放量随纳米SiOx含量增加而增加。用纳米SiOx含量0.05％的果蜡涂果，其CO2释放速率是对照70％；纳米SiOx含量0.1％时，CO2释放量可达到对照的80％以上。
用开路法(GXH-3051红外气体测定仪)测定富士苹果的呼吸速率，设定对照(不涂蜡)的呼吸速率为100％，用原蜡(不含纳米SiOx)的涂果，其CO2释放速率是对照的51％；用纳米SiOx含量0.05％的果蜡涂果，其CO2释放速率是对照70％；纳米SiOx含量0.1％时，其CO2释放速率是对照75％。
用闭路法，涂蜡3小时后封闭12小时，用气相色谱仪测定，结果见表1。
多次重复试验都得到了十分近似的结果。在柑橘、梨、芒果、李子等多种水果试验，也得到了类似的结果。依据这个规律，我们就可以根据不同水果品种的呼吸代谢特性，通过调节果蜡中纳米SiOx的添加量来实现对蜡膜的透性控制。如热带水果和早熟品种需要降SiOx添加量，温带水果和晚熟品种需要提高SiOx添加量。研制出适宜特定水果贮藏保鲜的专用保鲜果蜡，涂于水果表面形成完整的蜡膜，独立控制单个水果的气体吸收和释放。基于蜡膜电子显微构象和气体测定结果，本研究提出了“单果涂膜气调”理论。
2.2.3纳米SiOx材料的分散、乳化及应用技术研究
大量文献报道，纳米材料有许多的神奇功能，但也存在容易“团聚”的缺陷，一旦出现“团聚”其功能就会丧失。因此，纳米SiOx材料的分散、乳化及防止纳米SiOx“团聚”是本项研究的关键技术和难点之一。在研究过程中通过大量的分散乳化试验、借助于蜡膜红外光谱分析及电子显微透视扫描手段，研究提出了无机一有机复合分散剂、偶联剂及高速高压剪切工艺对纳米材料进行偶联、乳化处理，即由硅烷偶联剂将纳米SiOx表面存在的不饱和键与有机大分子材料的羟基、羟基类脂肪酸和羟基半萜酸类大分子链键合联结，使纳米材料在液态果蜡中具有良好的分散性和稳定性，解决了纳米SiOx的“团聚”问题。
2.2.4蜡膜固定化技术研究
在我国南方的柑橘产区，水果收获季节温度高、湿度大，水果打蜡后不易干、遇雨天易返潮粘手，严重时蜡膜全部溶解流失，打蜡的效果丧失殆尽，这种现象通常称为“流蜡”。南方水果运往北方，遇温度骤然降低，在包装箱内的水果表面产生冷凝水，使蜡膜中的水溶性成份流失，果而上残留蜡膜变成白色，通常称“泛白”。如果出现上述两种问题，水果的商品感官质量明显下降，甚至比不打蜡的水果还差，很难出售，商家要求果蜡生产企业赔偿损失。自1995年国外果蜡进入我国市场以来，每年都会发生数次索赔事件。经市场调研分析和试验研究，我们认为“流蜡”和“泛白”问题根源在于果蜡的成膜速度和蜡膜的耐水性差。为此，在添加纳米SiOx材料的基础上，依据天然成膜材料在不同PH值中发生溶解与凝固可逆变化特征及涂蜡过程中果蜡形态的变化，研究提出了“蜡膜固定化技术”。采用“蜡膜固定化技术”生产的果蜡，涂果烘干后置于湿度为95％的高湿环境180分钟不脱膜、不流蜡，干燥后不失色、不泛白，甚至在水中浸泡数分钟也不发生变化，彻底地解决了“流蜡”和“泛白”问题。
3新产品工业化开发过程
纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡的创新研究及技术开发大体经历了三个阶段，即产品创新研究一产品中试研究一产业化开发及示范推广。
3.1产品创新研究
此阶段从2000年开始，初步完成了新产品研制过程中的基本配方、工艺试验、小批量样品制作、果蜡喷涂性能及贮藏保鲜效果试验、毒理学试验、产品质量检验和新产品标准制订任务。重点开展了成膜材料配方研究，优选出溶解性、蜡膜质感强，膜质光泽亮度好的天然高分子材料作成膜材料配方；开展了纳米SiOx材料的利用与成膜剂的改性研究，克服了天然成膜材料普遍存在
着成膜性、机械强度和气体透性差的问题；开展了纳米SiOx材料的分散、乳化及应用技术研究，解决了纳米SiOx材料的“团聚”问题；开展了蜡膜固定化技术研究，解决了国外果蜡普遍存在的“流蜡”和“泛白”问题。上述四项关键技术难题的攻克，为新产品的开发奠定了基础。产品于2002年5月通过了省级技术鉴定，技术达到国际同类研究的先进水平。
3.2产品中试研究
2002年7月《新型纳米SiOx保鲜果蜡中试研究》项目列入科技部农业科技成果转化资金项目，科研经费160万元。2004年底完成了中试研究，实现了由实验室小样一小批量生产一班产1吨果蜡。在中试过程中，将配方调整、工艺试验与机械涂蜡相结合，接受用户严格地检验，根据实际应用中存在的具体问题，进行配方、工艺的调整、改进、优化。通过优选原料和溶剂，将分步溶解、浓缩工艺优化为混合溶解；将纳米材料与原蜡的复合、乳化，超声波工艺提升为在线高速高压剪切乳化，简化了制造工艺，降低了生产成本，节约了能源消耗，扩大了生产规模，缩短了生产周期。在配方、工艺优化的基础上，建成班生产能力1吨的果蜡中试生产线。通过中试研究，调整优化了配方、工艺及工艺流程、工艺参数，修订了工艺技术标准和产品质量标准，建立了工业化生产技术体系。
3.3工业化开发及示范推广
2003年12月《新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡科技成果转化示范》列入农业部重大农业科技成果转化示范项目，项目投资638万元，要求建厂投产后面向全国示范推广。项目实施以来，创办了“甘肃润源农产品开发公司”，注册了“伊源”牌商标，建成果蜡生产车间612m2，辅助车间300m2，形成500吨/年生产能力。维修改造800吨水果保鲜库，建成打蜡车间400m2，引进水果打蜡生产线，形成水果采后处理，贮藏保鲜示范体系。公司已于2004年8月正式投产运营。
4产品质量管理与应用推广
4.1产品卫生、安全及质量管理
经甘肃省医学科学研究院检验，纳米SiOx保鲜果蜡的小白鼠经口急性毒性LD50大于10.00g/kg。按经口急性分级标准进行评价，该受试物属“无毒级”。
新产品生产单位――甘肃省润源农产品开发公司于2004年8月取得食品添加剂生产卫生许可证，被甘肃省卫生厅评为“食品卫生等级A级单位”，并于2004年通过了ISO9001:2000质量管理体系认证。
产品被科技部、商务部、国家质检总局、国家环保总局评为2004年度部级重点新产品。
基于产品在国内的影响力，受全国食品添加剂标准化技术委员会委托，由企业负责起草修订果蜡国家标准GB12489-1990《食品添加剂吗啉脂肪酸盐果蜡》，已通过了专家审定，这意味着企业标准将升格为国家标准。
4.2纳米SiOx保鲜果蜡感官理化指标
纳米技术研究成果篇3
学贯中西赤心报国促交流
朱教授作为海外留学杰出的归国人才，2003年回国以后，为了适应纳米多学科交叉研究、联合攻关和相应人才培养新需要，他利用自己与澳大利亚和美国材料领域尤其是纳米材料领域科学家有广泛的学术合作关系和学术联系，率先签署了“中国―澳大利亚功能纳米材料联合实验室合作协议”和“昆士兰大学学术合作协议”，创建了我国目前在功能纳米材料前沿领域唯一的中国-澳大利亚功能纳米材料联合实验室，打造了一个由院士、教授、副教授、博士后、博士及硕士生组成的研究团队（包括10余名中国科学院院士和澳大利亚联邦教授院士组成的实验室学术委员会），形成了一个有特色的、多学科交叉的纳米研究国际合作和研究生联合培养（尤其是联合授予博士学位）平台。联合实验室研究方向被集中在当前纳米材料界的热点问题：通过非平衡热力学过程来可控制备、加工、改性、组装纳米结构和器件。以超快过程新效应和纳米尺寸新效应为理论基础，以非平衡热力学过程为工具，将不同材料整合或改性成一个全新的纳米结构或器件，实现其全新功能。
朱教授先后联合澳洲和美国科学家申请合作研究项目10余项，联合培养研究生10余名，邀请澳洲、美国等国知名院士、教授、专家来华访问、讲学、交流、合作20多人次。共计实现了中澳、中美研究人员互访交流合作近100人次，合作申请专利6项，30余篇，相关合作成果被重点推选在2010上海世博会澳大利亚-中国科技周上展示。
联合实验室创建与正式成立引起近100家行业媒体关注与报道，标志着中澳双方合作进入一个新的历史阶段。联合实验室将联合中澳双方实验室技术力量，进一步发挥中澳双方实验室各自的优势和特长，开展纳米科学与技术在生物能源、信息技术、生态环境等领域中前沿战略性的研究与应用，推动和促进物理、化学、材料、生物医学等学科的交叉发展，为发展我国的纳米科学做出贡献。同时在促进亚太地区纳米研究的国际交流与合作上扮演重要角色。
兢兢业业科研方面结硕果
1986年，朱教授在中国科学院固体物理所开始纳米材料研究，是中国为数不多最早开展纳米研究的科学家和国际功能纳米材料领域青年学术带头人之一。亲历了纳米材料科学和技术研究三个发展阶段。在纳米材料设计、制备、改性及纳米结构稳定性方面有二十余年的研究经验。近十五年在澳大利亚国立大学、美国伊利诺大学香槟分校、阿贡国家实验室、杰弗逊国家实验室、UnivofGeorgia的纳米科学与工程中心及厦门大学等单位，用多种非平衡方法制备出纳米粒子、纳米膜、纳米孔、多孔硅、纳米球壳有机无机复合结构、纳米线和纳米管及其宏观有序阵列等新型低维纳米结构（多种结构属首次发现），并对各种纳米结构稳定性进行了大量系统的电镜原位和非原位观察。发展了纳米结构亚稳性新理论。工作得到Nature编委重视和许多位国际知名同行专家高度评价。
他认为，纳米结构是一个非平衡的亚稳结构，具有很大不确定性，纳米实验是一个长期的、仍需不断实践的过程，纳米研究不能仅停留在其表面现象或被其表面现象所迷惑，而是要深入系统探究其物理本质。他首次指出现有数学工具和物理概念原理不再适用于非平衡、非线性、非对称有序纳米现象的描述，纳米学科研究本质是对传统学科的不断挑战和突破过程，纳米学科的建立必须是传统学科的一个质飞跃，这个突破飞跃不是依靠个人就能够完成的，需要经过长期甚至几代人学术理论、科研实践的长时间积累。为了能全面系统证明他提出的“纳尺寸（nanosize）”和“纳时间（nanotime）”新概念和建立相应的纳米稳定性新的理论体系，他目前手头已积累大量实验室数据和论文稿件，并没有为了一时的功利和荣誉，而急于发表。
教书育人桃李满园争天下
回国后，朱教授利用自己双语和国外经历优势,每学年为厦门大学开设并承担了四门研究生双语课程和一门本科生双语课程。他已先后指导博士后2名、博士生5名（毕业一名）、硕士生10余名（毕业6名）、本科生毕业论文20余名。并在教学方面实现以下改革：1）他提倡培养学生学习兴趣、主动性，强调要授予学生自己得到知识的方法，而不仅是知识的传教；2）他采用中英文相结合的方式讲解，授课形式不仅局限于讲解，而且穿插形式灵活多变的学生自己讲座、提问和讨论；3）他特别注意科研对教学的促进与融合，通过教学研究与自己最新科研成果转换，开发、凝练了内容新颖、方法灵活的开放式创新性本科和研究生实验教学和课程教学方式，自编课件,把具基础性、研究性、前沿性及学科最新发展成果引入到教学中来。其中,朱贤方负责的《大学物理实验》课程在2007年获得福建省省级精品课程称号，目前正在积极争取申请国家省级精品课程。
朱教授极推动和参与了厦门大学985工程建设论证申请、凝聚态物理省重点学科建设申请、校院十一五211工程建设论证申请、校纳米学科建设和其他学科建设工作。
另外，他以学术带头人身份申请和组建了厦门大学凝聚态物理国家重点学科、物理系工程硕士、福建省材料重点实验室、材料科学与工程系一级博士和硕士授权点、生物材料系博士和硕士授权点及电子工程系一级博士和硕士授权点、智能型生物医用材料团队及光电子与信息技术创新团队。
精勤不倦的他，而今仍奋战在教育第一线上……
纳米技术研究成果篇4
关键词：纳米技术；食品科学；应用
一、纳米技术
自从上个世纪90年代出现纳米技术后，在纳米技术领域的新概念、新名词、新材料不断涌现，使得人们对纳米技术的理解不够透彻，对其研究也处于初级阶段。其实，纳米技术是一门基础研究与应用研究多学科交叉的科学，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上对其分析，纳米技术都堪称是一项新的、空前的技术创新，对今后物理学的发展起着重要作用。纳米技术的目标主要是根据纳米结构所具有的特性和功能，结合人们的需求，对材料进行加工，并制造具有特定功能的产品，给人们带来全新的技术革命。此外，在设计过程中在原子、分子的水平上运用纳米技术进行材料设计，进而制造出具有全新性质和各种功能的材料，从而满足人们日益增长的生活需求。
二、纳米食品的概述
所谓纳米食品，指的是在食品加工、生产或包装过程中采用了纳米技术手段的食品。但是，纳米食品不仅仅是采用纳米技术将食品的尺寸加工至纳米级别，也涉及到通过纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。从而使经过纳米技术加工的食品在营养、吸收等方面会很大的提高，在这方面应用最广泛主要有维生素制剂、钙、硒等矿物质制剂、豆奶与纳米添加营养素的钙奶茶等。但是，由于人们对纳米技术研究的局限性决定了纳米食品也存在一些问题，从而使得纳米食品的安全日益受到人们的关注。因为，在纳米食品生产过程中主要采用球磨法使食品的尺寸变小而达到纳米级别，从而不可避免地产生粉料污染，同时，纳米技术给食品所带来的危害与不利影响等，目前我们还无法预测，难以判断纳米材料是否对人体有害。目前，我国乃至国际上的纳米食品行业还没有形成一个统一的、有效的标准，无法对纳米食品进行安全性评价，也不利于食品健康的管理与监控。此外，据研究部分纳米食品存在一些有害成分，采用球磨法对食品进行加工，所制备得到的纳米粉末更容易进入细胞甚至细胞核内，进而对人体所产生的危害也没有研究清楚。
三、纳米技术在食品科学中的应用分析
1.微乳化技术和纳米胶囊制备技术
所谓的微乳液，就是通过将两种互不相溶的液体形成的吉布斯自由能最小、状体均匀并且稳定，各向同性、粒径大小为l～100纳米、外观透明或半透明的分散体系，而制备该微乳液的技术也称为微乳化技术。自从上个世纪末以来，人们加大对微乳理论和应用的研究，并将微乳化技术已应用于纳米颗粒、微胶囊和纳米胶囊的制备。采用纳米技术，将微胶囊制备成具有粒径大小在10～1000纳米尺寸的新型材料。由于纳米胶囊颗粒微小，形成胶体溶液，易于分散和悬浮在水中，并形成清澈透明的液体，从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，进而有利于提高疗效的目的，增加药品生产效率。
在食品包装行业，纳米技术的应用最为普遍，并且该技术能给人们带来极大的利益。因为，在包装材料过程中，只需加入一定的纳米微粒就能够有效地增加包装材料的抗菌性能与密封效果，从而更好地为食品包装提高质量安全保障。同时，在冰箱制造行业也能看到纳米技术的应用情况，通过纳米技术能够有效地生产出一些抗菌性的冰箱，从而满足人们日常生活需求。此外，由于纳米材料的尺寸微小（纳米级别），并体现出特殊的功能，在食品包装过程中加入一定的纳米微粒有利于改变对现有包装材料的性能，从而进一步保证食品的安全。甚至已有不少人研究纳米技术在玻璃和陶瓷容器等领域的应用，通过加入纳米颗粒，可以有效地增加了脆性材料的韧性与强度，还可以有效地吸收紫外线防止塑料包装由于时间过长而出现老化、变质等现象，进而增加食品包装的使用寿命，促进食品包装行业的发展。
2.纳米技术在超细微粒和纳米粒子制备中的应用
在当今的高新技术研究领域中，超细微粒尤其是纳米粒子已经成为人们研究的热门方向，并是当今急需加大研究投入的领域。经过超细化处理后的物质，粒子之间的接触面积增大，比表面积也大大增加，界面能显著提高，表面能会发生巨大变化，从而显现出独特的物理与化学性能。通常情况下，制备超细粒子的方法为超细碾磨法，例如市场上比较普遍的具有强抗氧化性的超细绿茶粉与具有强结合水能力的超细面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人体的吸收消化，约1000纳米的超细绿茶粉呈现出较好的营养消化和吸收率，其营养价值大大超出普通的绿茶粉。又近年来迅速发展起来的新技术――超临界流体制备超细微粒技术，也属于纳米技术制备超细粒子的范畴，该技术可以较准确地控制结晶过程，对粒子尺寸进行精确的控制，从而生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀，该技术在医疗药物制造行业较为普遍，具有诱人的应用前景。
3.纳米技术在食品检测中的应用
随着计算机技术的飞速发展，使得纳米传感器技术也得到了惊人的发展，并已在食品安全监测中得到广泛的应用。所谓纳米生物传感器技术，采用选择性结合靶分子的生物探针，对食品进行安全监测的技术。因为，纳米材料本身就是非常敏感，对于不均匀的生物与化学物质反应灵敏，将纳米技术与生物学、计算机技术、电子材料相结合，可以制备新型的传感器件，并提高食品安全监测效率。例如与生物芯片等技术结合，可以使分子检测更加简便、高效的纳米生物传感器。近年来，人们通过纳米生物传感器技术可以实现对食品安全、临床诊断与治疗的快速、有效、灵敏地检测。例如，在传统的检测领域，尤其是监测微量细菌时需要扩增或富集样本中的目标菌，从而无形中增加监测步骤，同时过程繁琐而费时费力，然而，利用纳米技术与表面等离子体共振、石英晶体微天平等研制而成的纳米生物传感器，不仅能够大大减少检测所需的时间，还可以提高检测的灵敏度，进而提高监测效率与精确度。
四、结语
综上所述，由于纳米材料发展比较晚，各方面的研究还不够完善，纳米技术也存在一些不足和缺陷。但是，这并不影响纳米技术在食品工业中的应用，随着人们对纳米技术研究的不断深入，我相信在不久的将来纳米技术将会引发一场新的食品科学的革命，为食品行业带来巨大的经济效益与发展空间，也会使人们的饮食结构和生活方式发生巨大的变化，引领人们走进一个全新的食品行业，进而提在很大程度上提高人们的生活水平。
参考文献：
纳米技术研究成果篇5
【关键词】纳米技术电子技术未来展望
纳米技术在近几年中接连取得一系列的突破诸如碳纳米管的出现，纳米制造工艺的进步等等。纳米技术成为一个国家科技竞争力中非常重要的一个方面，其未来发展前景十分广阔。随着纳米技术的不断发展，纳米电子技术研究也渐渐取得突破。纳米电子技术成为国家信息技术发展那壮大疾驰在世界前列的根本推动力。也成为保持世界电子技术快速发展并使摩尔继续延续的重要影响因素。本文就当前纳米电子技术发展现状以及未来纳米技术可能的发展方向做出思考并提出相关刍议。
1纳米电子技术发展现状
1.1纳米电子技术优点及地位
传统硅基电子元件技术将很快面临其发展瓶颈，电子元件技术若想获得进一步发展必须对现有技术进行突破，微电子理念作为主流电子发展理念结合当前信息技术实现原理对未来电子元件技术实现必将以纳米电子技术为主要突破口，换言之，纳米电子技术是未来电子元件技术的必然发展趋势，是国家信息技术发展的必然选择，在国家科技发展中占有十分重要的发展地位。纳米电子技术有着许多优点，例如纳米电子元件体积非常小，集成度极高，运算速度以及处理速度非常快同时有着极小的耗能更低的散热。无论在制造领域，信息领域还是军事应用，纳米电子技术都⒂凶攀分广阔的应用。纳米电子技术凭借以上优点将能够实现许多的未被实现的技术诸如量子运算，更大的存储技术，VR技术，增强现实技术等等。可预见的，纳米电子技术应用将在信息领域实现革命性突破。
1.2纳米电子技术现阶段成果
在现阶段，纳米电子技术主要还是以实现纳米电子元件以及各种纳米电子材料为主。
1.2.1纳米电子材料
纳米电子材料研究在现阶段取得了很多成果包括纳米硅薄膜、纳米硅材料以及纳米半导体材料等等。现阶段对于硅基材料的更种应用还在进行，纳米硅材料的出现符合现阶段人们对于电子技术发展的需求，纳米硅材料应用有许多好处，运用纳米硅材料能制造出集成度更高，运行更稳定，能耗更低，效率更优的电子板以及处理器芯片。能够有效降低高性能计算机的生产成本。纳米硅材料相较于一般材料有着明显的技术优势，其在生活中的应用能够为人们带来更意料之外的便捷。
1.2.2纳米电子元件出现
电子元件的发展一直都在努力实现在单位面积上实现更多电路的集成，所以，在之前的发展中电子元件经历了集成元件发展，大规模集成元件，超大规模集成元件三个历史发展。最终相关电子设备由一整个房屋大小微缩到如今的桌面大小。电子元件发展进步有着很重要的意义。基于集成电路的发展进步融合纳米技术便出现了纳米电子元件。
1.2.3纳米电子技术现实应用
随着纳米电子材料发展以及高度集成的纳米电子元件出现，纳米电子技术开始真正的运用于医学军事等领域中。在医学领域中，纳米传感器使得现代医学细微部位研究取得突破，进一步的对人体生化反应中各种化学信息以及电化学信息进行展示。另外，纳米电子技术应用高级医疗设备制造出现了一大批如螺旋CT和MRI等高科技医疗设备的问世。纳米技术在医学其他领域也有着十分广泛的运用，这些都大大推动了医学行业的发展。
军事领域的应用更为普遍，专家预测未来的战争就是信息化的战争，掌握信息多的一方就能够获得绝对的主动，纳米电子技术推动了军事化信息战的发展。不仅如此，纳米技术应用与武器制造进而出现制导更精确的导弹，各种微型飞行器，纳米装备等等。军事领域获得快速发展。
2纳米电子技术未来发展展望
其实在目前，世界主要国家都已经加强对纳米电子技术的重视程度并积极进行着各种各样的推动纳米电子技术发展的计划。诸如美国的国家纳米计划，欧盟的框架计划等等。其中主要针对的方向是纳米电子学发展，纳米信息处理和纳米储存技术等。通过对世界主要国家纳米电子技术计划的分析能够看出未来主流纳米电子技术发展方向为纳米信息系统以及纳米电子学两个方面。具体方向将主要集中在新型电子元件开发制造，石墨烯材料研究应用，碳纳米管研究应用等等。
通过不断的开发制造新的纳米电子元件进而推动未来纳米级计算机技术出现。在未来，能够通过纳米电子技术实现量子晶体管技术，进而推动量子超级计算机出现为世界科技进步做出卓越贡献。
石墨烯以及碳纳米管应用于新一代的半导体材料中，新一代半导体材料将对未来的移动设备进步，未来虚拟现实技术发展，未来增强现实技术发展等等带来坚实的基础。
再进一步的畅想，纳米电子技术能够方便的用于人体，结合网络技术能够实现人体与网络的互联互动，人体的各种数据诸如身份信息，健康信息等等都能得到实时监控遇保护对人们的生活方式进行改变。纳米电子技术的不断突破还将会为太空电梯，海底隧道技术等等高精尖技术的发展带来推动。
3结语
纳米技术在当前发展迅速并且影响深远，抓住机遇，集中优势力量，进一步加强纳米电子基础研究和相关应用研究，抢占纳米电子技术高地，是推进我国新一代信息技术的快速发展的必然选择。加强纳米电子学基础理论研究，顺应世界发展潮流，特别是纳米电子器件中最基本的载流子输运现象及其规律的研究是把握好未来纳米电子技术的关键。
参考文献
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[3]万亚力.纳米电子技术的发展与展望[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（03）：16-22.
[4]余稀，但涛.纳米电子技术的发展现状与研究展望[J].开封教育学院学报，2016（10）：36-41.
作者简介
陈建（1978-），女，辽宁省锦州市人。任职河北省高校工业数据通信与自动化仪表应用技术研发中心，承德石油高等专科学校，讲师，大学本科学历，在职研究生，主要从事电子技术，工业数据通信方面的研究。
纳米技术研究成果篇6
纳米技术可能引起的主要伦理问题
1．健康和安全问题。纳米技术对健康和安全的影响，是纳米伦理面对的首要问题。由于纳米粒子极其微小，可以说无孔不入，所以也很容易进入人体，有可能成为许多重大疾病如肺部疾病和心血管疾病的诱因，给人类健康和安全带来严重的损害。研究表明，吸入的纳米颗粒可能避开免疫系统的吞噬作用，蓄积在某些靶器官，也可跨越不同生物屏障，重新转运分布到身体的其他组织器官，产生系统的健康效应［10］。而且，环境中的纳米颗粒由于具有较大的表面积而极易吸附大气中的有毒污染物，如多环芳烃等，被纳米颗粒吸附的有毒污染物可进一步对人和其他生物体产生毒性效应，还可能波及整个生物圈。纳米粒子对健康和环境的潜在风险涉及安全伦理和环境伦理的问题。安全不仅是一个科学的概念，安全更是伦理学必须考量的最基本的要素，因为安全既是人的基本需求也是人的基本权利。离开了安全，人的其他权利和自由、尊严等也将无从谈起;而且，保障研究人员和工人在工作场所的生命和健康安全，也是国家和企业的基本责任。
2．平等与公正问题。首先，纳米技术的潜在利益和风险使得其风险与利益的分配，也面临着社会公平与公正的伦理问题。纳米技术可能为技术发明家、企业家带来丰厚的利益，但也可能为研究者、受试者、生产者甚至消费者带来直接的和间接的健康风险，为公众带来环境风险。面对个体利益与公众利益、企业利益与社会利益、眼前利益与长远利益的冲突，应该优先考虑谁的利益?承担高风险的人是否应得到较高的回报?“如何分配科学技术的发展带来的好处、风险和代价，就成为了我们时代所必须面对的一个重要问题”［11］。其次，纳米技术的应用也可能加剧原有的社会不平等、不公正现象。众所周知，“信息高速公路”的出现导致了迅速扩大的信息资源和知识资源分布严重不均的“数字鸿沟”问题，并且加剧了原有的经济不平等、机会不平等和社会不平等问题，成为当今社会问题的一个重要根源。纳米技术的发展也可能产生类似数字鸿沟的“纳米鸿沟”问题。比如，纳米技术在医学上的应用，使得疾病的预防、早期诊断和治疗成为可能。研究表明，在不久的将来，用基因芯片、蛋白质芯片组装成的纳米机器人，有可能通过血管进入人体以诊断疾病、携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段，也可以将携带纳米药物的芯片送入人体内，在外部加以导向，使药物集中到患处，更理想地提高药物疗效［12］。但是，这些技术在其发展的初期阶段，往往比较昂贵，大部分人可能只好望而却步，仅能被少数人使用。如何使社会中的大多数成员公正地享受到纳米技术的成果并避免可能受到的损害，是纳米技术发展过程中必须面对的重要伦理问题。第三，纳米技术还有可能带来代内与代际、穷国与富国之间的平等与公正问题，尤其是可能使发达国家与发展中国家之间的差距加大。能够支付纳米技术研究与发展巨额费用的国家，可能优先发现和利用纳米技术的研究成果，在国际舞台上便优先掌握了“话语权”。当然，也不能排除发达国家将有污染的、甚至有毒的纳米研究项目转移到发展中国家的可能。诸如此类的问题会使国际间的不平等恶化。此外，还存在为了当代利益发展纳米技术而提前利用了过多的自然资源或给后代造成众多污染等代际不公正现象。
3．自主与尊严问题。人是有理性的存在物。理性之人的尊严来自于它的自主性，能够按照自己的意志作出决定。“大自然中的无理性者，它们不依靠人的意志而独立存在，所以它们至多具有作为工具或手段的价值，因此我们称之为‘物’。反之，有理性者，被称为‘人’，这是因为人在本性上就是目的自身而存在，不能把他只当做‘物’看待。人是一个可尊敬的对象，这就表明我们不能随便对待他。”［13］联合国教科文组织在《世界生物伦理与人权宣言》中强调，科学技术的研究和发展需要遵循本宣言所阐述的伦理原则，要尊重人的尊严。这包括自尊、享受别人尊重和尊重他人三个方面。在纳米技术的研究与应用中，许多方面涉及人的自主与尊严问题。例如，纳米技术与认知科学相互渗透与融合，可以揭示人脑的工作机制，利用纳米药物可以增强人的认知能力或治疗某些脑神经与认知方面的缺陷。但是，如果利用这些研究成果控制人的思维、干扰人的决定，则侵犯了人的自、漠视人的尊严。再者，如果将能够随时获取他人信息的纳米电子芯片等极微小的纳米器件，毫不被人察觉地嵌入他人衣服或皮肤里，则不仅窃取了他人的隐私，更贬损了他人的尊严。又如，纳米基因工程不仅能够治疗遗传病，而且能够改变生殖细胞基因以达到治疗或增强后代的目的。但是，不论父母的主观意愿是否善良，这种行为确实忽视了子女的自主与尊严。而诸如赛博格(Cyborg)、生命产品(Biofact)等技术的进一步发展将模糊人与机器、生命体与人工产品之间的界限，使得我们关于人与自然的基本概念发生动摇，什么是人、什么是自然等问题将变得不再是不言而喻的了。
纳米伦理的特征与评估
纳米技术的中介性和不确定性特征不仅使纳米技术可能引起一系列的伦理问题，而且也使得这些伦理问题展现出共同的伦理特征:可能性、整合性和前瞻性。这使得即时性、跨学科性、预警性评估成为应对纳米伦理的关键。
1．可能性特征与即时评估。纳米技术可能引起的伦理问题包括两个部分，其中有些是现实的，比如纳米粒子对安全和健康造成的影响;有些还是潜在的、未来的甚至含有推测性特征，比如有关纳米机器人的自我复制问题，但这绝不等于说这种推测完全是无中生有。纳米伦理不仅关注现实的纳米伦理问题，也关注未来的和潜在的伦理问题，目的是在纳米技术研究和开发的初期就参与到纳米技术的构建中。事实上，技术的发展并不是由技术本身或者技术专家们所能决定的。如果有怎样的技术就会有怎样的未来，那么，我们就有权利选择技术、选择和构建未来。因此，纳米伦理必须关注可能性。在这个意义上，可能性成为纳米伦理的一个重要特征。鉴于纳米技术发展的可能性、阶段性和动态性特征，对纳米技术应该采取即时评估的研究方法，以适时地、动态地评估纳米技术研究发展与应用各个阶段可能出现的伦理问题。在目前纳米技术的开发时期，首先应该关注的是实验室和工作场所的安全伦理问题，包括工人对所从事的纳米技术风险的知情权问题，建立健全工人的健康保险制度的问题，以及工作场所的通风、检测和预警机制等制度问题。其次，在纳米药物和利用纳米技术进行的检测中，即时评估纳米粒子在人体的生物学效应和对人体整体的影响，以确保纳米用药和检测的安全。